CN102419099B - 一种利用烟气输送煤粉的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用烟气输送煤粉的方法及装置。该方法包括将煤粉与加压烟气混合之后，输送到炼铁炉的风口前，并喷吹到炼铁炉的炉膛内的步骤。该装置包括烟气过滤器、烟气加压机、第一烟气储气罐、第二烟气储气罐、煤粉喷吹罐、煤粉仓、二次补气器、煤粉分配器及喷枪。通过采用本发明所提供的利用烟气输送煤粉的方法及装置可以充分利用厂区内外排的烟气，减少烟气排放量，有效地利用风口区域富余热能，在实际冶炼过程中还能节约焦炭，提高生产效率。

Description

一种利用烟气输送煤粉的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种利用烟气输送煤粉的方法及装置，属于钢铁冶金炼铁技术领域。

背景技术

在目前的钢铁冶金炼铁工艺中，喷吹煤粉作业是利用氮气或者压缩空气从炼铁炉(高炉或者非高炉)的风口向炉内直接喷吹烟煤，通过喷吹价格低廉的煤粉部分替代价格昂贵而日趋匮乏的焦炭，从而降低焦比，降低生铁成本，其优点还体现在：

(1)喷煤是调剂炉况热制度的有效手段；

(2)喷吹煤粉可以改善炉缸工作状态，使炉内稳定顺行；

(3)喷吹的煤粉在风口前气化燃烧会降低理论燃烧温度，为维持冶炼所必需的理论燃烧温度，为高炉和非高炉在使用高风温或者富氧(纯氧)鼓风创造了条件；

(4)喷吹煤粉气化过程中放出比焦炭多的氢气，提高了煤气的还原能力和穿透扩散的能力，有利于矿石还原和操作指标的改善。

现在煤粉喷吹主要采用喷吹罐氮气加压、补压、流化，压缩空气或者氮气作为二次补气介质的喷吹技术，最终喷吹进入炉内的混合气体为氮气、压缩空气的混合气体或者氮气。

随着现在炼铁技术的进步，高炉高风温技术能将高炉鼓风的热风温度达到1300℃，在这种鼓风条件下，带入的物理热在高炉风口区域形成的理论燃烧温度有一定的富余。在纯氧高炉或者熔融还原炉中，由于采用纯氧或者富高氧冶炼，风口区域的理论燃烧温度也非常高，极大的存在富余量。如果能够采用将工厂里加压后的烟气(主要成分为CO₂、N₂)来输送煤粉，将能够经济地利用风口区域富余热能，同时又降低冶炼焦比。

因此，开发一种利用烟气输送煤粉的方法及装置是本领域亟待解决的问题之一。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种利用烟气输送煤粉的方法，通过将工厂里的高温烟气加压之后与煤粉混合，通过风口送入炼铁炉的炉膛内，该方法采用主要成分为CO₂、N₂的烟气作为煤粉输送的气体介质，科学地利用风口区域富余热量，实现CO₂分解，能够有效地降低高炉冶炼炭素的消耗量。

本发明的目的还在于提供一种利用烟气输送煤粉的装置。

为达到上述目的，本发明首先提供了一种利用烟气输送煤粉的方法，其包括将煤粉与加压烟气混合之后，输送到炼铁炉的风口前，并喷吹到炼铁炉的炉膛内的步骤。

本发明所采用的压缩烟气是指钢铁厂外排到大气中的常压烟气(主要成分为CO₂、N₂)，这部分烟气直接排入到大气中，没有得到有效地利用。本发明对其进行了充分利用，既减少了二氧化碳的外排量，同时又节约了炼铁炉(高炉或非高炉)消耗的焦炭量，在钢铁企业生产中起到经济、环保的良效。

根据本发明的具体技术方案，优选地，上述方法可以包括以下步骤：

将煤粉送入煤粉仓内，再使其进入喷吹罐并与压缩气体混合，然后通过输送管道、分配器将煤粉与加压烟气的混合物输送到炼铁炉的风口前，通过喷枪将煤粉与加压烟气的混合物喷吹到炼铁炉的炉膛内。

本发明还提供了一种利用烟气输送煤粉的装置，其包括烟气过滤器、烟气加压机、第一烟气储气罐、第二烟气储气罐、煤粉喷吹罐、煤粉仓、二次补气器、煤粉分配器及喷枪，其中：

所述烟气过滤器的入口与外部烟气输送管道连通，所述烟气过滤器的出口通过管道与所述烟气加压机的入口连通；

所述烟气加压机的出口通过管道与所述第一烟气储气罐的入口连通；

所述第一烟气储气罐的出口通过管道与所述第二烟气储气罐的入口连通，所述第一烟气储气罐的出口通过二次补气管道与所述二次补气器连通；

所述第二烟气储气罐分别通过充压管道与所述煤粉喷吹罐的顶部和中部连通，所述第二烟气储气罐通过补压管道分别与所述煤粉喷吹罐的顶部连通，所述第二烟气储气罐通过流化管道与所述煤粉喷吹罐的底部连通；

所述煤粉仓的出口通过下煤管道与所述煤粉喷吹罐的顶部连通，所述煤粉喷吹罐的底部出口通过煤粉输送主管道与所述煤粉分配器的入口连通；

所述二次补气器设置在所述煤粉输送主管道上；

所述煤粉分配器的出口通过喷煤支管与所述喷枪的入口连通；

所述喷枪的出口设置于炼铁炉的风口处。

在本发明所提供的利用烟气输送煤粉的装置中，外部烟气输送管道用于向烟气过滤器中输入烟气；烟气过滤器用于对输入的烟气进行过滤，以去除烟气中的杂质成分；烟气加压机用于将经过过滤的烟气加压至喷吹所需要的喷吹压力，根据需要可以设置两个以上的烟气加压器，交替进行工作；烟气储气罐用于存储经过加压的烟气，并向煤粉喷吹罐、二次补气器中提供加压的烟气；煤粉仓用于存储需要喷吹的煤粉，并通过管道向煤粉喷吹罐输送煤粉；煤粉喷吹罐用于将煤粉与加压烟气混合，并通过管道向煤粉分配器输送煤粉与加压烟气的混合物；二次补气器用于对管道中的煤粉与加压烟气的混合物进行补压；煤粉分配器用于向喷枪分配煤粉与加压烟气的混合物；喷枪用于通过风口向炉膛内喷吹煤粉与加压烟气的混合物。

在本发明所提供的利用烟气输送煤粉的装置中，优选地，该装置设有至少两个煤粉喷吹罐。本发明所提供的利用烟气输送煤粉的装置可以采用两个以上的喷吹罐进行并联作业，当其中一个喷吹罐处于工作状态时，其他的喷吹罐可以处于准备状态，而且根据需要，几个喷吹罐的工作状态的开始和结尾可以有所重叠。

在本发明所提供的利用烟气输送煤粉的装置中，当采用至少两个煤粉喷吹罐时，优选地，所述第二烟气储气罐通过补压管道分别与至少两个所述煤粉喷吹罐的顶部连通，所述第二烟气储气罐通过充压管道分别与至少两个所述煤粉喷吹罐的顶部和中部连通，所述第二烟气储气罐通过流化管道分别与至少两个所述煤粉喷吹罐的底部连通。

对于采用多个煤粉喷吹罐的作业过程，下面以设置两个煤粉喷吹罐为例进行说明：

当1#煤粉喷吹罐的料重为下下限值、罐压为零时，通过下煤管道自动添加煤粉，待1#煤粉喷吹罐内煤粉加到设定值，并且2#煤粉喷吹罐在输送煤粉、料重接近下限值时，1#煤粉喷吹罐开始通过充压管道对其进行充压；当1#煤粉喷吹罐充压完成，且2#煤粉喷吹罐在进行喷吹操作、罐内料重为下下限值时，1#煤粉喷吹罐转入喷吹煤粉状态，2#煤粉喷吹罐停止喷吹作业；当1#煤粉喷吹罐处于喷吹状态中，通过补压管道不断地向1#煤粉喷吹罐补充气体，保证1#煤粉喷吹罐的罐压稳定，同时，利用二次补气管道向煤粉输送主管道中输送高压净烟气，为煤粉连续输送提供输送气体，实现管道内气固稳定输送；当1#煤粉喷吹罐内的料重为下下限值时，停止喷吹作业，1#煤粉喷吹罐通过放散管道排压，直到罐内压力为零，此时2#煤粉喷吹罐经过加料、充压作业后又立即转入喷吹煤粉作业，这样两罐依次循环工作。

在本发明所提供的利用烟气输送煤粉的装置中，优选地，所述充压管道上设有气动阀门，所述补压管道和流化管道上分别设有调节阀，所述二次补气管道上设有调节阀。通过调节阀可以控制各个管道中的气体量。

在本发明所提供的利用烟气输送煤粉的装置中，优选地，所述煤粉喷吹罐设有放散管道。该放散管道用于在煤粉喷吹罐完成作业(即喷吹完煤粉)之后，对煤粉喷吹罐进行排压，直到压力为常压。更优选地，所述放散管道上设有气动阀门。该气动阀门控制放散管道的开闭。

在本发明所提供的利用烟气输送煤粉的装置中，优选地，所述下煤管道上设有手动插板阀。

在本发明所提供的利用烟气输送煤粉的装置中，当炼铁炉具有多个风口时，可以设置相应数量的喷煤支管以及喷枪，优选地，所述喷煤支管上设有手动球阀。通过该手动球阀可以控制每个喷煤支管的开闭。

在采用本发明所提供的利用烟气输送煤粉的装置按照本发明所提供的利用烟气输送煤粉的方法进行作业时，输送加压烟气、输送煤粉、补压等操作均可以根据实际的作业情况间歇进行，在作业过程中，可以根据需要对各个具体步骤进行调整。

在烟气输送煤粉过程中，煤粉喷吹罐体积、工作压力以及各种输送气体管道内的气体流量、气体压力及管径等均可以由本领域技术人员根据煤粉输送距离、输送形式、设备阻损以及风口压力等因素来决定。

本发明所提供的利用烟气输送煤粉的方法及装置具有以下优点：

1)本发明所采用的喷吹气体中含有CO₂，在进入风口后，CO₂参加如下反应：

CO₂+C＝2CO    -165.8KJ/mol

同采用焦炭生产CO的方式2C+O₂＝2CO(251KJ/mol)进行比较可以看出：生成相同数量的CO还原性气体，采用本发明所提供的方法，将煤粉输送到炉膛之后，烟气中的CO₂参与生成CO的反应，可以大大节约焦炭。

2)在充分发挥高炉热风炉设备最大加热能力时，通过采用含有CO₂的利用烟气输送煤粉的方法，可以有效地利用好热风炉设备的加热能，在纯氧高炉或者熔融还原炉冶炼时，也同样可以采用该喷吹技术，完全利用风口区域的富余热能。

3)废气利用，充分利用好厂内富余烟气，减少烟气的外排量。

采用本发明所提供的利用烟气输送煤粉的方法及装置可以充分利用厂区内外排的烟气，减少烟气排放量，有效地利用风口区域富余热能，在实际冶炼过程中还能节约焦炭，提高生产效率。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1为本发明所提供的利用烟气输送煤粉的装置示意图。

附图标号说明：

烟气过滤器    1    烟气加压机    2    第二烟气储气罐    3

第一烟气储气罐  4     煤粉喷吹罐      5     煤粉仓              6

煤粉分配器      7     二次补气器      8     煤粉输送主管道      9

喷煤支管        10    喷枪            11    高炉或者非高炉风口  12

气动阀门        13    调节阀          14    逆止阀              15

金属软连接器    16    手动插板阀      17    手动球阀            18

放散管道        19    充压管道        20    下煤管道            21

流化管道        22    二次补气管道    23    补压管道            24

放空管道        25

具体实施式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现参照说明书附图对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1利用烟气输送煤粉的装置

本实施例提供了一种利用烟气输送煤粉的装置，如图1所示，其包括：

烟气过滤器1、两个烟气加压机2、第一烟气储气罐4、第二烟气储气罐3、两个煤粉喷吹罐5、煤粉仓6、二次补气器8、煤粉分配器7及喷枪11，其中：

烟气过滤器1的入口与外部烟气输送管道连通，烟气过滤器1的出口通过管道与烟气加压机2的入口连通；

两个烟气加压机2交替进行工作，一用一备，其出口分别通过管道与第一烟气储气罐4的入口连通；

第一烟气储气罐4的出口通过管道与第二烟气储气罐3的入口连通，第一烟气储气罐4的出口通过二次补气管道23与二次补气器8连通；

第二烟气储气罐3通过充压管道20分别与两个煤粉喷吹罐5的顶部、中部连通，第二烟气储气罐3通过补压管道24分别与两个煤粉喷吹罐5的顶部连通，第二烟气储气罐3通过流化管道22分别与两个煤粉喷吹罐5的底部连通；

煤粉仓6的出口通过下煤管道21与煤粉喷吹罐5的顶部连通，煤粉喷吹罐5的底部出口通过煤粉输送主管道9与煤粉分配器7的入口连通；

二次补气器8设置在煤粉输送主管道9上；

煤粉分配器7的出口通过喷煤支管10与喷枪11的入口连通，并且该煤粉分配器7的一侧设有放空管道25，该放空管道25设有手动球阀18；

喷枪11的出口设置于炼铁炉的风口12处；

充压管道20通过支管分别与每个煤粉喷吹罐5的中部和顶部连接，支管均设有气动阀门13，并设有逆止阀15和金属软连接器16；

补压管道24上设有调节阀14，并设有逆止阀15和金属软连接器16；

流化管道22上设有调节阀14，并设有逆止阀15和金属软连接器16；

二次补气管道23上设有调节阀14，并设有逆止阀15；

煤粉喷吹罐5设有放散管道19，该放散管道19上设有气动阀门13；

下煤管道21上设有手动插板阀17，并设有气动阀门13和金属软连接器16；

喷煤支管10上设有手动球阀18以及金属软连接器16。

实施例2利用烟气输送煤粉的方法

本实施例提供了一种利用烟气输送煤粉的方法，其是采用实施例1提供的装置来输送煤粉的方法，包括以下步骤：

使烟气经烟气过滤器1净化后得到净烟气，再输入烟气加压机2中加压到喷吹所需要的压力，得到高压净烟气(加压烟气)；

将高压净烟气输入第一烟气储气罐4内进行储存；

将第一烟气储气罐4中的高压净烟气输入第二烟气储气罐3中，以第二烟气储气罐3作为喷吹系统工作直接供气罐，保证喷吹系统的稳定气源；

使来自外部的煤粉进入煤粉仓6中并储存；

当1#煤粉喷吹罐5的料重为下下限值、罐压为零时，通过下煤管道21添加煤粉，待1#煤粉喷吹罐5内的煤粉加到设定值，并且2#煤粉喷吹罐5在输送煤粉、料重接近下限值时，开始通过充压管道20对1#煤粉喷吹罐5进行充压；当1#煤粉喷吹罐5充压完成，且2#煤粉喷吹罐5在进行喷吹操作、罐内料重为下下限值时，1#煤粉喷吹罐5转入喷吹煤粉状态，2#煤粉喷吹罐5停止喷吹作业；当1#煤粉喷吹罐5处于喷吹状态中，通过补压管道24不断地向1#煤粉喷吹罐5补充高压净烟气，保证1#煤粉喷吹罐5的罐压稳定，同时，利用二次补气管道23以及二次补压器8向煤粉输送主管道9中输送高压净烟气，为煤粉连续输送提供输送气体，实现管道内气固稳定输送；当1#煤粉喷吹罐5内的料重为下下限值时，停止喷吹作业，1#煤粉喷吹罐5通过放散管道19排压，直到罐内压力为零，此时2#煤粉喷吹罐5经过加料、充压作业后又立即转入喷吹煤粉作业，这样两罐依次循环工作；

使煤粉与高压净烟气的混合物通过煤粉输送主管道9进入煤粉分配器7，然后使其通过不同的喷煤支管10进入相应的喷枪11，并利用喷枪11将煤粉和高压净烟气通过风口12喷吹入炉膛内，完成喷吹作业。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种利用烟气输送煤粉的方法，其包括以下步骤：

将煤粉送入煤粉仓内，再使其进入喷吹罐并与压缩气体混合，然后通过输送管道、分配器将煤粉与加压烟气的混合物输送到炼铁炉的风口前，通过喷枪将煤粉与加压烟气的混合物喷吹到炼铁炉的炉膛内；

其是通过利用烟气输送煤粉的装置进行的，所述利用烟气输送煤粉的装置包括：烟气过滤器、烟气加压机、第一烟气储气罐、第二烟气储气罐、煤粉喷吹罐、煤粉仓、二次补气器、煤粉分配器及喷枪，其中：

所述烟气过滤器的入口与外部烟气输送管道连通，所述烟气过滤器的出口通过管道与所述烟气加压机的入口连通；

所述烟气加压机的出口通过管道与所述第一烟气储气罐的入口连通；

所述第一烟气储气罐的出口通过管道与所述第二烟气储气罐的入口连通，所述第一烟气储气罐的出口通过二次补气管道与所述二次补气器连通；

所述第二烟气储气罐分别通过充压管道与所述煤粉喷吹罐的顶部和中部连通，所述第二烟气储气罐通过补压管道分别与所述煤粉喷吹罐的顶部连通，所述第二烟气储气罐通过流化管道与所述煤粉喷吹罐的底部连通；

所述煤粉仓的出口通过下煤管道与所述煤粉喷吹罐的顶部连通，所述煤粉喷吹罐的底部出口通过煤粉输送主管道与所述煤粉分配器的入口连通；

所述二次补气器设置在所述煤粉输送主管道上；

所述煤粉分配器的出口通过喷煤支管与所述喷枪的入口连通；

所述喷枪的出口设置于炼铁炉的风口处；

该装置设有至少两个煤粉喷吹罐，其中，所述第二烟气储气罐通过充压管道分别与至少两个所述煤粉喷吹罐的顶部和中部连通，所述第二烟气储气罐通过补压管道分别与至少两个所述煤粉喷吹罐的顶部连通，所述第二烟气储气罐通过流化管道分别与至少两个所述煤粉喷吹罐的底部连通。

2.一种利用烟气输送煤粉的装置，其包括烟气过滤器、烟气加压机、第一烟气储气罐、第二烟气储气罐、煤粉喷吹罐、煤粉仓、二次补气器、煤粉分配器及喷枪，其中：

所述烟气过滤器的入口与外部烟气输送管道连通，所述烟气过滤器的出口通过管道与所述烟气加压机的入口连通；

所述烟气加压机的出口通过管道与所述第一烟气储气罐的入口连通；

所述第一烟气储气罐的出口通过管道与所述第二烟气储气罐的入口连通，所述第一烟气储气罐的出口通过二次补气管道与所述二次补气器连通；

所述第二烟气储气罐分别通过充压管道与所述煤粉喷吹罐的顶部和中部连通，所述第二烟气储气罐通过补压管道分别与所述煤粉喷吹罐的顶部连通，所述第二烟气储气罐通过流化管道与所述煤粉喷吹罐的底部连通；

所述煤粉仓的出口通过下煤管道与所述煤粉喷吹罐的顶部连通，所述煤粉喷吹罐的底部出口通过煤粉输送主管道与所述煤粉分配器的入口连通；

所述二次补气器设置在所述煤粉输送主管道上；

所述煤粉分配器的出口通过喷煤支管与所述喷枪的入口连通；

所述喷枪的出口设置于炼铁炉的风口处；

该装置设有至少两个煤粉喷吹罐，其中，所述第二烟气储气罐通过充压管道分别与至少两个所述煤粉喷吹罐的顶部和中部连通，所述第二烟气储气罐通过补压管道分别与至少两个所述煤粉喷吹罐的顶部连通，所述第二烟气储气罐通过流化管道分别与至少两个所述煤粉喷吹罐的底部连通。

3.根据权利要求2所述的利用烟气输送煤粉的装置，其中，所述充压管道上设有气动阀门，所述补压管道和流化管道上分别设有调节阀，所述二次补气管道上设有调节阀。

4.根据权利要求2所述的利用烟气输送煤粉的装置，其中，所述煤粉喷吹罐设有放散管道。

5.根据权利要求2所述的利用烟气输送煤粉的装置，其中，所述下煤管道上设有手动插板阀。

6.根据权利要求4所述的利用烟气输送煤粉的装置，其中，所述放散管道上设有气动阀门。

7.根据权利要求2所述的利用烟气输送煤粉的装置，其中，所述喷煤支管上设有手动球阀。

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