CN101397598B - 一种充填床熔融还原炉煤粉制备、喷吹方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种充填床熔融还原炉煤粉制备、喷吹方法，其步骤包括：a)将适用于熔融还原炉熔化、制造还原气的原煤，经过破碎、筛分成碎煤，装入原煤仓；b)碎煤经过给煤机供给磨煤设备，磨细到一200目60％以上，同时进行干燥；c)经过气粉分离，将成品煤粉装入煤粉仓；依次再将煤粉装入2个或3个喷吹罐，经过加压流化和补气，用压力气体将煤粉输送到熔融还原炉的熔融气化炉顶部的分配器，将煤粉均匀地分配给通向熔融气化炉的氧气风口的喷吹支管，再通过喷煤枪将煤粉喷入熔融气化炉内。本发明使充填床熔融还原炉就地消化利用块煤筛下粉，同时替代部分块煤，可降低COREX炉总煤耗，从而降低生产成本；Corex熔融还原过程更加优化，操作更加灵活。

Description

一种充填床熔融还原炉煤粉制备、喷吹方法及装置

技术领域

本发明涉及熔融还原炼铁技术，特别涉及COREX等充填床熔融还原炉制备和喷吹煤粉的方法及装置。

背景技术

为解决传统的高炉炼铁法中存在的投资规模大，污染大的问题，自上世纪七十年代起，世界上开发出了一种COREX炉炼铁法，即熔融还原炼铁法。该炼铁法直接使用一定块度的普通块煤经预先处理后入炉，用于产生熔炼铁水的热量和还原煤气。为了充分利用煤炭运输过程中产生的细碎煤这种资源，此炼铁法中技术人员在致力于寻求一种COREX熔融气化炉制备和喷吹煤粉的稳定可靠的工艺设备，以方便地将粉煤注入COREX熔融气化炉内，直接利用粉煤和替代部分块煤，降低用煤成本。

发明内容

本发明的目的在于提供充填床熔融还原炉煤粉制备、喷吹方法及装置，可使Corex等充填床熔融还原炉就地消化利用块煤筛下粉，同时替代部分块煤，降低用煤成本，而且可降低COREX炉总煤耗，从而降低生产成本；Corex熔融还原过程更加优化，操作更加灵活。

为达到上述目的，本发明的技术方案是，

一种充填床熔融还原炉煤粉制备、喷吹方法，其步骤包括：

a)将适用于充填床熔融还原炉的熔融气化炉发热和制造还原气的原煤，经过破碎、筛分成碎煤，装入原煤仓；

b)碎煤经过给煤机供给磨煤设备，磨细到-200目60％以上，同时进行干燥，使原煤水份＜2％；

c)经过气粉分离，将成品煤粉装入煤粉仓；依次再将煤粉装入2个或3个喷吹罐，经过加压流化和补气，用压力气体将煤粉输送到熔融气化炉顶部的分配器，将煤粉均匀地分配给通向熔融气化炉的氧气风口的喷吹支管，再通过喷煤枪将煤粉喷入熔融气化炉内。

进一步，采用尾气自循环调节方法干燥煤粉，将一部分排放尾气引入干燥气进行混合，用一定量的氮气对磨煤机密封空气进行置换，使磨煤制粉系统含氧量＜12％，CO含量＜300ppm，并将废气温度保持在露点温度以上。

又，本发明采用干燥气升温炉，用煤气点火加热空气，再掺入氮气调温、调氧含量。

用于干燥和携带煤粉的气体由干燥气升温炉产生，干燥气升温炉燃用COREX煤气，产生1500～1800℃的高温气体与制粉系统自身排气混合成所需的干燥气。

步骤c)加压流化的压力为1.2～1.6mpa。

另外，本发明采用压力气体辅助输送，气体压力≥熔融气化炉内压力+经过输送管路及设备的压力损失+0.025～0.035MPa。

本发明使用的源头喷吹设备为压力容器喷吹罐，其包括进料、出料装置，加压、泄压、流化装置，进料后通过加压流化，使出料均匀稳定，泄压后再进料，循环作业。

再有，煤粉均匀分配到各个氧气风口采用一个分配器，其进口同输送煤粉主管相连，其出口与各个支管相连，并且出口数与氧气风口数相等。

本发明输送煤粉的管路中还进一步包括：用于补充输送煤粉的载气的补气器、用于加热煤粉或载气管道并使之传热给煤粉的加热器。

本发明用于充填床熔融还原炉煤粉制备、喷吹的装置，包括，原煤仓及定量给煤机；制粉系统，包括磨煤机、干燥气升温炉、收粉器、筛分装置、主排风机；磨煤机，通过管路与定量给煤机相联；干燥气升温炉，通过管道与磨煤机相联；收粉器，通过管路与磨煤机相联；筛分装置，设置于袋式收粉器出口；喷吹系统，包括，煤粉仓、喷吹罐、分配器、喷吹支管、喷煤枪；煤粉仓，设置于振动筛出口；喷吹罐，与一压力气源相连，其出口管路联结于输粉主管；分配器、喷吹支管，进口端联结于输粉主管；喷煤枪分别连通于各喷吹支管；熔融气化炉。喷煤枪设于熔融气化炉。

又，本发明还包括一补气器，设置于输粉主管中。

供煤设施

供煤设施主要包括原煤仓和定量给料装置；COREX块煤二次筛分后＜5mm的粉煤，以及煤块在破碎转运产生的细碎煤，或者根据需要将适合COREX熔融气化炉制造还原气的原煤，经过配煤，粗破筛分后送至原煤仓，然后由仓底定量给料装置喂料给磨煤机。

煤粉制备设施

煤粉制备设施包括磨煤机、干燥气升温炉、收粉装置、筛分装置、主排风机以及各类辅助设施。

原煤的磨细和干燥是在磨煤机中同时进行的。用于干燥和输送煤粉的气体由干燥气升温炉产生。

干燥气升温炉燃用COREX煤气，产生1500～1800℃左右的高温气体与制粉系统自身排气混合成所需的干燥气。

制粉系统自循环烟气是从主排风机出口到烟囱的管道上接出，并与升温炉燃烧产生的高温气体混合形成干燥气体，磨煤机入口处干燥气温度为210～250℃，干燥气进入磨煤机后，把一定细度的煤粉携带到位于磨煤机上部的分离器进行分离。不符合要求的粗煤粉落回到磨盘上，被再次碾磨。细度合格的煤粉随干燥气经上升的输送管进入收粉装置。不能磨细的石子煤落到磨煤机下部的渣罐中，定期由人工清除。系统部分尾气由主排风机排出，经烟囱排放到制粉喷吹站顶部以上的大气中。

尾气自循环调节，为了降低系统的含氧量，采用一定量的氮气对磨煤机密封空气进行置换，调节置换量可把含氧量降低至6％，并将温度保持在露点温度以上。

通过收粉装置把煤粉收集下来，进入振动筛，除去塑料皮等轻质杂物，干净的煤粉经落粉管进入煤粉仓。收粉装置排气含煤粉浓度≤20mg/Nm³。

制粉系统依靠主排风机的抽力形成负压，从干燥气升温炉出口到主排风机入口，负压逐渐增大。

制粉系统还设有冷风管和放散管，冷风管作用：停机时加快系统的降温速度；放散管作用：当干燥气升温炉投入系统前，供其点火排放废气，或吹扫炉内废气。

收粉设施为长袋低压脉冲布袋收粉器。含煤粉的气体由箱体中部进入，经缓冲区作用后通过滤袋，煤粉阻留于袋外，进入袋内的净化气经上部的袋口至上箱体，并从上箱体排出。滤袋布置成若干排，每排有一个脉冲阀和喷吹管，管上喷嘴对准滤袋的中心。清灰时释放脉冲气将滤袋表面粉尘冲落。

干燥气升温炉

干燥气升温炉是完成燃烧COREX煤气产生高温气体、并且使之与制粉系统自循环尾气混合的设备。

干燥气升温炉由主燃烧器、点火烧嘴及自动点火装置、火焰监测器、炉体和控制设施组成。炉体内有燃烧室和混合室。混合室内设置多孔板内套。燃烧器安装在升温炉顶部，点火器燃烧天然气；主燃烧器燃烧COREX煤气。制粉系统自身排气从升温炉炉顶侧向旋转进入炉内，通过多孔板内套与干燥气升温炉的高温废气混合产生制粉系统所需的干燥气。

干燥气升温炉的负荷是根据磨煤机出口温度的设定值进行自动调节。

密闭式振动筛

密闭式振动筛是清除收粉装置收集下来的煤粉中杂物的关键设备，能连续有效地排除所清除下来的煤粉中的杂物。

主排风机是制粉系统中输送煤粉的动力源。制粉系统采用负压系统。

尾气自循环调节器节控制露点和含氧量

进入每台磨煤机的干燥气由制粉系统自身排出尾气和升温炉燃烧COREX煤气的高温气体混合而成。每个制粉系列根据制粉系统自身排出的尾气量，需要升温炉燃烧高温气体量，原煤含湿量，计算磨煤机入口温度和循环气露点，从而控制磨煤机出口温度可确保系统安全运行。

本发明系统新鲜空气的主要来源是磨煤机的密封空气，系统中加入惰性气体对部分密封空气进行置换，控制系统的含氧量满足规范要求＜12％，CO含量＜300ppm。

喷吹系统

喷吹设施由煤粉仓、喷吹罐、补气器、分配器、喷吹支管、喷煤枪以及阀门和喷吹用气体系统等组成。

煤粉经收粉装置收集后，落到煤粉仓内储存。喷吹启动时，煤粉靠重力落入喷吹罐。每个喷吹罐均按装料、加压、待机、喷吹、泄压(氮气回收)、再装料的程序循环交错地进行。

两个或多个喷吹罐的输煤管在补气器前集成一根管线，补气器用于补充输送气，控制煤粉浓度，补充的气量根据输送浓度和管路压降变化调节，以获得系统的最佳状况，一般采用氮气或者空气等。

输送气将煤粉沿输送主管送到COREX炉附近的分配器，再经喷吹支管到达COREX炉的氧气风口。分配器设置在COREX炉顶平台一侧的上方，分配器出口总数与支管相等，从分配器出来的喷吹支管按相同管径、相近长度和相似形状布置，以使各支管的阻损尽可能相等，达到均匀分配的目的。

本发明的有益效果

采用本发明可使Corex等充填床熔融还原炉就地消化利用块煤筛下粉，同时替代部分块煤，降低用煤成本，而且可降低COREX炉总煤耗，从而降低生产成本。

采用本发明可使Corex熔融还原过程更加优化，操作更加灵活。喷煤可降低风口前理论燃烧温度，从而降低铁水含硅量；可以增加熔融气化炉下部调节手段，稳定炉温；增加炉缸煤气量和煤气中还原性成分，促进还原过程；通过与布料技术相结合，改善炉内煤气和碳元素的利用，降低总燃料消耗。

因此采用本发明的Corex等充填床熔融还原炉粉煤喷吹技术，可以显著降低能耗和生产成本，改善技术经济指标，具有巨大的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本发明COREX熔融还原炉制备和喷吹煤粉方法的一个实施例。

图中标号：

1.原煤仓，2.定量给煤机，3.磨煤机，4.干燥气升温炉，5.调节阀，6.排风机，7.袋式收粉器，8.振动筛，9.煤粉仓，10.喷吹罐，11.输粉主管，12.补气器，13.分配器，14.喷吹支管，15.喷煤枪，16.压力气源，17.COREX熔融气化炉。

具体实施方式

以下结合附图对实施例进行阐述。

参见图1，将适合于COREX熔融气化炉制造还原气的原煤，经过破碎筛分转运后产生的碎煤，粒度在5mm以下，装入原煤仓1，经过定量给煤机2供给给磨煤机3，磨煤机3通入干燥混合气用于干燥煤粉；煤粉在磨煤机3内干燥磨细后被抽风负压吸入到袋式收粉器7中，在袋式收粉器7内进行气粉分离，滤清后的气体被排风机6从袋式收粉器7顶部抽走，经烟囱排入大气，煤粉经过振动筛6筛除杂质后落到煤粉仓9中领储存。

通入磨煤机的干燥混合气由干燥气升温炉4产生的高温干燥气和由从排风机后排放管线引入的尾气相混合而成。通过调节阀5调节引入的尾气量控制混合气的温度和氧含量，从而使系统安全运行。

储存在煤粉仓9的煤粉，在需要喷吹时，打开煤粉仓下的下料阀门，给其中一个喷吹罐10装入煤粉。喷吹罐10通入压力气源16供给的压力气体加压流化后，经输粉主管11向位于炉前的分配器13输粉。在主管上有一个补气器12，用于输送途中补充输送气，用于调节送粉浓度，防止堵塞，达到稳定输送的目的。

分配器13有一个进口，同主管11相连，多个出头同喷吹支管14相连，支管总数与COREX氧风口总数相等。分配器将煤粉均匀地分配到各个喷吹支管14，再通过插入风口的喷煤枪15将煤粉喷入COREX熔融气化炉17。

综上所述，采用本发明可降低COREX炉总煤耗，从而降低生产成本；Corex熔融还原过程更加优化，操作更加灵活。

Claims (7)

1.一种充填床熔融还原炉煤粉制备、喷吹方法，其步骤包括：

a)将适用于熔融还原炉熔化、制造还原气的原煤，经过破碎、筛分成碎煤，装入原煤仓；

b)碎煤经过给煤机供给磨煤设备，磨细到-200目60％以上，同时进行干燥，使原煤水份＜2％；

采用制粉干燥尾气自循环调节方法，将一部分排放尾气引入干燥气升温炉进行混合，用一定量的氮气对磨煤机密封空气进行置换，使制粉系统含氧量＜12％，CO含量＜300ppm，并将废气温度保持在露点温度以上；

用于干燥和携带煤粉的气体由干燥气升温炉产生，干燥气升温炉燃用COREX煤气，产生1500～1800℃的高温气体与制粉系统自身排气混合成所需的干燥气；

c)经过气粉分离，将成品煤粉装入煤粉仓；依次再将煤粉装入2个或3个喷吹罐，经过加压流化和补气，用压力气体将煤粉输送到熔融还原炉的熔融气化炉顶部的分配器，将煤粉均匀地分配给通向熔融气化炉的氧气风口的喷吹支管，再通过喷煤枪将煤粉喷入熔融气化炉内；其中，喷入炉内的煤粉采用压力气体辅助输送，气体压力≥熔融气化炉内压力+经过输送管路及设备的压力损失+0.025～0.035MPa；煤粉均匀分配到各个氧气风口采用一个分配器，其进口同输送煤粉主管相连，其出口与各个支管相连，并且出口数与氧气风口数相等。

2.如权利要求1所述的充填床熔融还原炉煤粉制备、喷吹方法，其特征是，步骤c)加压流化的压力为1.2～1.6MPa。

3.如权利要求1所述的充填床熔融还原炉煤粉制备、喷吹方法，其特征是，采用干燥气升温炉，用煤气点火加热空气，再掺入氮气调温、调氧含量。

4.如权利要求1所述的充填床熔融还原炉煤粉制备、喷吹方法，其特征是，使用的源头喷吹设备为压力容器喷吹罐，其包括进料、出料装置，加压、泄压、流化装置，进料后通过加压流化，使出料均匀稳定，泄压后再进料，循环作业。

5.如权利要求1所述的充填床熔融还原炉煤粉制备、喷吹方法，其特征是，输送煤粉的管路中还进一步包括：用于补充输送煤粉的载气的补气器、用于加热煤粉或载气管道并使之传热给煤粉的加热器。

6.一种用于如权利要求1所述的充填床熔融还原炉煤粉制备、喷吹的装置，其特征是，包括，

原煤仓及定量给煤机，

制粉系统，包括，磨煤机、立式干燥气升温炉、收粉器、筛分装置、主排风机；磨煤机，通过管路与定量给煤机相联；立式干燥气升温炉，通过管道与磨煤机相联；收粉器，通过管路与磨煤机相联；筛分装置，设置于袋式收粉器出口；

喷吹系统，包括，煤粉仓、喷吹罐、分配器、喷吹支管、喷煤枪；煤粉仓，设置于振动筛出口；喷吹罐，与一压力气源相连，其出口管路联结于输粉主管；分配器，出口端联结于喷吹支管，进口端联结于输粉主管；喷煤枪分别连通于各喷吹支管；

熔融气化炉，喷煤枪分别设置于熔融气化炉；

一补气器，设置于输粉主管中。

7.如权利要求6所述的充填床熔融还原炉煤粉制备、喷吹的装置，其特征是，所述的筛分装置采用振动筛。

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