CN103014205A - 高炉富氧喷煤的供氧方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高炉富氧喷煤的供氧方法，包括如下步骤：a）供给氧气：提供一高压氧气，所述高压氧气的压力为0.3～0.6MPa；b）注入氧气：将所述高压氧气分为两股，一股所述高压氧气自热风炉前的鼓风机后注入所述热风炉冷风管道内，另一股所述高压氧气自高炉风口处的氧煤枪注入所述高炉内。本发明的高炉富氧喷煤的供氧方法，为保证200～300kg/t的高喷煤比，采用在热风炉前的鼓风机后和高炉风口处分别加入高压氧气的富氧方式，可以保证在供氧系统安全稳定的情况下，节省高炉的焦炭消耗，降低炼铁成本。
Description
技术领域
本发明有关于一种炼铁技术领域中氧气的加入方式，尤其有关于一种高炉富氧喷吹技术的高炉富氧喷煤的供氧方法。
背景技术
近年来炼焦煤资源短缺，新建焦炉投资大、污染环境，焦炭价格上涨，使得高炉喷煤技术得以迅速发展。高炉喷煤节焦固然很好，但采用通常的炼铁工艺，其喷煤量受限制，由于大喷吹煤下，高炉风口回旋区理论温度降低太多，将会引起高炉炉况的恶化，相应其喷煤置换比下降，不利于高炉冶炼，因此高炉喷煤量增加需提高高炉风口区域理论燃烧温度，提高高炉风口区域理论燃烧温度的方法主要有：提高热风温度及提高鼓风中氧气浓度等。但要将现在1200～1300℃的热风温度进一步提高非常困难，因此提高鼓风中氧气浓度成为首选的方法，即高炉采用富氧鼓风的工艺技术。
高炉富氧鼓风后，风中氧含量增加，氮含量减少，对同样体积的鼓风，则可以多烧碳素，因而高炉冶炼强度提高、产量增加，尤其是富氧改善了喷吹煤粉的燃烧条件，有利于提高煤粉的燃烧率和置换比，同时富氧和喷煤对高炉冶炼的影响在很多方面是互补的，富氧能弥补喷吹煤粉对高炉风口区域理论燃烧温度降低的影响，能保持理论燃烧温度在合适的水平上，二者的有利配合对高炉整体运行水平的提高起着极其重要的作用，所以富氧鼓风成为高炉配合煤粉喷吹和强化冶炼的重要调节手段，但是富氧率必须控制在适宜水平上，才能实现富氧和喷煤的有利配合，为高炉生产增加效益。
现有技术中，高炉富氧过程氧气的加入方法主要有两种：一种是在热风炉前的鼓风机前将氧气混入冷风后经热风炉加热后随热风送入高炉，另一种是在热风炉前的鼓风机后将氧气混入冷风后经热风炉加热后随热风送入高炉。其中，在热风炉前的鼓风机前加氧，虽然可以采用低压氧气，能够节能，但是由于低压输氧管道的直径较大，这需要制氧机与鼓风机的距离较近，如果制氧机与鼓风机的距离较远，不仅输氧管道投资提高，而且输送能力受限；另外，目前国内外的高炉喷煤比基本在100～200kg/t，与之对应的合理富氧率在2～5％左右，若进一步提高喷煤比（如到300kg/t），富氧率要相应提高，如果氧气都从热风炉经过，热风炉系统的阀门及热风管道存在泄漏点的话，高富氧的热风容易将泄漏点处的设备烧穿，而使热风炉系统的热风管道存在安全隐患。
因此，有必要提供一种新的富氧喷煤的供氧方法，来克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种高炉富氧喷煤的供氧方法，为保证200～300kg/t的高喷煤比，本发明采用在热风炉前的鼓风机后和高炉风口处分别加入高压氧气的富氧方式，可以保证在供氧系统安全稳定的情况下，节省高炉的焦炭消耗，降低炼铁成本。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
本发明提供一种高炉富氧喷煤的供氧方法，所述高炉富氧喷煤的供氧方法包括如下步骤：
a）供给氧气：提供一高压氧气，所述高压氧气的压力为0.3～0.6MPa；
b）注入氧气：将所述高压氧气分为两股，一股所述高压氧气自热风炉前的鼓风机后注入所述热风炉冷风管道内，另一股所述高压氧气自高炉风口处的氧煤枪注入所述高炉内。
在优选的实施方式中，在所述步骤b中，注入所述氧煤枪中的所述高压氧气的流速为250～350m/s。
在优选的实施方式中，在所述步骤b中，向所述氧煤枪中加入的所述高压氧气的流量为向所述高炉风口处注入的热风流量的5～10%。
在优选的实施方式中，所述高炉富氧喷煤的供氧方法还包括步骤c：向所述热风炉中注入冷风，向所述热风炉冷风管道中注入的高压氧气的流量与向所述热风炉中注入的冷风流量的比小于15%。
在优选的实施方式中，在所述步骤c中，向所述热风炉冷风管道中注入的高压氧气的压力比向所述热风炉中注入的冷风压力高30kPa以上。
在优选的实施方式中，所述高炉风口处设有两个所述氧煤枪，向所述氧煤枪中注入的高压氧气的压力比向高炉风口处注入的热风压力高30kPa以上。
在优选的实施方式中，在所述步骤b中，所述高压氧气是通过一氧气供给系统注入至所述热风炉的冷风管道内，所述氧气供给系统沿所述高压氧气的流入方向依次连接有手动调节阀、过滤器、调压阀、流量调节阀、手动调节阀、止回阀和阻火器。
在优选的实施方式中，在所述步骤b中，所述高压氧气是通过多路氧气注入系统注入至所述氧煤枪内，该氧气注入系统沿所述高压氧气的流入方向依次连接有手动调节阀、快速切断阀、手动调节阀、止回阀、阻火器和金属软管，所述金属软管与所述氧煤枪相连。
在优选的实施方式中，所述高炉富氧喷煤的供氧方法还包括步骤d）：提供一氮气，将所述氮气加入所述氧煤枪中。
在优选的实施方式中，在所述步骤d中，所述氮气是通过一氮气注入系统注入至所述氧煤枪内，所述氮气注入系统沿所述氮气的流入方向依次连接有手动调节阀、快速切断阀和止回阀，所述止回阀与所述氧煤枪相连。
本发明的高炉富氧喷煤的供氧方法的特点及优点是：
一、本发明的高炉富氧喷煤的供氧方法，采用热风炉前鼓风机后富氧和高炉风口前用氧煤枪富氧相结合的方式，保证了热风炉系统及热风管道的安全，并可使高炉风口范围煤粉燃烧区域氧气浓度局部较高，能够实现高炉200～300kg/t的高喷煤比，并且有效防止因大喷煤而造成的高炉风口前理论燃烧温度及煤粉燃烧率降低过多的问题，本发明不仅节省了高炉的焦炭消耗，降低了炼铁成本，更有意义的是可以提高高炉煤气热值，使得高炉煤气的应用范围扩大，减少高炉煤气的放散率，增加高炉产量。另外，本发明采用在热风炉前鼓风机后富氧的方式，可以使注入氧煤枪中的高压氧气与注入热风炉内的高压氧气采用相同的压力，而可共用一输氧管路。
二、本发明的高炉富氧喷煤的供氧方法，注入所述氧煤枪中的高压氧气的流速为250～350m/s，向氧煤枪中注入的高压氧气的流速应具有一定的合理范围，高压氧气的流速过高会有安全隐患，而高压氧气的流速过低，氧煤枪又达不到合理的冷却效果，以流速为250～350m/s喷出的高压氧气不仅可保证氧煤枪使用的安全性，而且又可使氧煤枪达到合理的冷却效果；另外，高压氧气与煤粉一同自氧煤枪中喷出，有利于传质过程，可以提高煤粉在氧煤枪出口处局部区域的氧浓度，达到氧气与煤粉的较好混合，以提高煤粉燃烧率。
三、本发明的高炉富氧喷煤的供氧方法，为保证200～300kg/t的高喷煤比，向氧煤枪中注入的高压氧气的流量为向所述高炉风口处注入的热风流量的5～10%，可以保证氧煤枪冷却效果要求的最小氧气流量，且保证氧煤枪不回火，并且氧煤枪内的高压氧气的流速在保证氧煤枪安全的范围内，可以保证氧煤枪出口处火焰不脱火。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的高炉富氧喷煤的供氧方法的流程图。
图2为本发明的高炉富氧喷煤的供氧方法的高压氧气输送至冷风管道的结构图。
图3为本发明的高炉富氧喷煤的供氧方法的高压氧气输送至氧煤枪的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供一种高炉富氧喷煤的供氧方法，其包括如下步骤：
a）供给氧气：提供一高压氧气，所述高压氧气的压力为0.3～0.6MPa；
b）注入氧气：将所述高压氧气分为两股，一股所述高压氧气自热风炉前的鼓风机后注入所述热风炉冷风管道内，另一股所述高压氧气自高炉风口处的氧煤枪注入所述高炉内。
具体是，从制氧厂制造的压力范围在0.8～1.6MPa的高压氧气，通过减压后形成压力为0.3～0.6MPa的高压氧气，该高压氧气被分为两部分，一部分高压氧气从热风炉前的鼓风机后加入经过热风炉加热后随热风进入高炉，另一部分氧气从高炉直吹管及风口处的氧煤枪直接加入高炉的风口区域。
本发明采用热风炉前鼓风机后富氧和高炉风口前用氧煤枪富氧相结合的方式，保证了热风炉系统及热风管道的安全，并可使高炉风口范围煤粉燃烧区域氧气浓度局部较高，能够实现高炉200～300kg/t的高喷煤比，并且有效防止因大喷煤而造成的高炉风口前理论燃烧温度及煤粉燃烧率降低过多的问题，本发明不仅节省了高炉的焦炭消耗，降低了炼铁成本，更有意义的是可以提高高炉煤气热值，使得高炉煤气的应用范围扩大，减少高炉煤气的放散率，增加高炉产量。另外，本发明采用在热风炉前鼓风机后富氧的方式，可以使注入氧煤枪中的高压氧气与注入热风炉冷风管道内的高压氧气采用相同的压力，而可共用一输氧管路。
根据本发明的一个实施方式，在所述步骤b中，注入所述氧煤枪中的所述高压氧气的流速为250～350m/s，在本发明中，注入所述氧煤枪中的高压氧气的流速优选为300m/s。向氧煤枪中注入的高压氧气的流速应具有一定的合理范围，高压氧气的流速过高会有安全隐患，而高压氧气的流速过低，氧煤枪又达不到合理的冷却效果，以流速为250～350m/s喷出的高压氧气不仅可保证氧煤枪使用的安全性，而且又可使氧煤枪达到合理的冷却效果；另外，高压氧气与煤粉一同自氧煤枪中喷出，有利于传质过程，可以提高煤粉在氧煤枪出口处局部区域的氧浓度，达到氧气与煤粉的较好混合，以提高煤粉燃烧率。
进一步的，在所述步骤b中，向所述氧煤枪中加入的所述高压氧气的流量为向所述高炉风口处注入的热风流量的5～10%。也即，向氧煤枪中注入的高压氧气的流量是，自热风炉热风管道输送至高炉风口的热风流量的5～10%。
本发明为保证200～300kg/t的高喷煤比，使向氧煤枪中注入的高压氧气的流量为自热风炉热风管道输送至高炉风口处的热风流量的5～10%，可以保证氧煤枪冷却效果要求的最小氧气流量，且保证氧煤枪不回火，并且氧煤枪内的高压氧气的流速在保证氧煤枪安全的范围内，可以保证氧煤枪出口处火焰不脱火。
根据本发明的一个实施方式，所述高炉富氧喷煤的供氧方法还包括步骤c：向所述热风炉中注入冷风，向所述热风炉冷风管道中注入的高压氧气的流量与向所述热风炉中注入的冷风流量的比小于15%，例如，在本发明中，向所述热风炉冷风管道中注入的高压氧气的流量与向所述热风炉中注入的冷风流量的比为8:100或9:100。
进一步的，在所述步骤c中，向所述热风炉冷风管道中注入的高压氧气的压力比向所述热风炉中注入的冷风压力高30kPa以上。这样设计的好处是，避免冷风进入氧气输送系统，保证氧气输送系统的安全。
在本发明中，向所述氧煤枪中注入的高压氧气的压力比向所述高炉风口处注入的热风压力高30kPa以上。自热风炉输送至高炉风口处的热风的压力低于向氧煤枪中注入的高压氧气的压力，这样设计的好处是，可避免热风进入氧气输送系统，保证氧气输送系统的安全。
根据本发明的一个实施方式，如图2所示，在所述步骤b中，所述高压氧气是通过一氧气供给系统1注入至所述热风炉的冷风管道内的，所述氧气供给系统1沿所述高压氧气的流入方向（如图2中箭头所指的方向）依次连接有手动调节阀11、过滤器12、调压阀13、流量调节阀14、手动调节阀15、止回阀16和阻火器17。调压阀13可调节高压氧气注入冷风管道内的压力，保证高压氧气的压力在0.3～0.6MPa之间；流量调节阀14用于调节高压氧气注入冷风管道内的流量。
根据本发明的一个实施方式，如图3所示，在所述步骤b中，所述高压氧气是通过多路氧气注入系统2注入至所述氧煤枪内的，该氧气注入系统2沿所述高压氧气的流入方向（如图3中箭头所指的方向）依次连接有手动调节阀21、快速切断阀22、手动调节阀23、止回阀24、阻火器25和金属软管26，所述金属软管26与所述氧煤枪相连。
具体是，该氧气注入系统2与氧气供给系统1相连，自制氧厂制造的氧气流经氧气供给系统1后被分为两部分，一部分注入热风炉的冷风管道内，另一部分经氧气注入系统2注入氧煤枪内。在本发明中，高炉每个风口处设有两个氧煤枪，该氧气注入系统2具有多路，根据高炉风口处的氧煤枪的数量而定。
请参见图3所示，根据本发明的一个实施方式，所述高炉富氧喷煤的供氧方法还包括步骤d）：提供一氮气，将所述氮气加入所述氧煤枪中。在所述步骤d中，所述氮气是通过一氮气注入系统3注入至所述氧煤枪内，所述氮气注入系统3沿所述氮气的流入方向依次连接有手动调节阀31、快速切断阀32和止回阀33，所述止回阀33与所述氧煤枪相连。
具体是，该氮气注入系统3的止回阀33连接在氧气注入系统2的手动调节阀23之前，其与氧气注入系统2的手动调节阀21与快速切断阀22形成的管路并联设置。该氮气注入系统3为保证氧煤枪中氧气压力过低的情况下的操作安全，用氮气替换氧煤枪中的氧气，保证氧煤枪中的气体的压力在设定的范围内，防止煤气倒灌的情况发生。
以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。
Claims (10)
1.一种高炉富氧喷煤的供氧方法，其特征在于，所述高炉富氧喷煤的供氧方法包括如下步骤：
a）供给氧气：提供一高压氧气，所述高压氧气的压力为0.3～0.6MPa；
b）注入氧气：将所述高压氧气分为两股，一股所述高压氧气自热风炉前的鼓风机后注入所述热风炉冷风管道内，另一股所述高压氧气自高炉风口处的氧煤枪注入所述高炉内。
2.如权利要求1所述的高炉富氧喷煤的供氧方法，其特征在于，在所述步骤b中，注入所述氧煤枪中的所述高压氧气的流速为250～350m/s。
3.如权利要求1所述的高炉富氧喷煤的供氧方法，其特征在于，在所述步骤b中，向所述氧煤枪中加入的所述高压氧气的流量为向所述高炉风口处注入的热风流量的5～10%。
4.如权利要求1所述的高炉富氧喷煤的供氧方法，其特征在于，所述高炉富氧喷煤的供氧方法还包括步骤c：向所述热风炉中注入冷风，向所述热风炉冷风管道中注入的高压氧气的流量与向所述热风炉中注入的冷风流量的比小于15%。
5.如权利要求4所述的高炉富氧喷煤的供氧方法，其特征在于，在所述步骤c中，向所述热风炉冷风管道中注入的高压氧气的压力比向所述热风炉中注入的冷风压力高30kPa以上。
6.如权利要求1所述的高炉富氧喷煤的供氧方法，其特征在于，所述高炉风口处设有两个所述氧煤枪，向所述氧煤枪中注入的高压氧气的压力比向高炉风口处注入的热风压力高30kPa以上。
7.如权利要求1所述的高炉富氧喷煤的供氧方法，其特征在于，在所述步骤b中，所述高压氧气是通过一氧气供给系统注入至所述热风炉的冷风管道内，所述氧气供给系统沿所述高压氧气的流入方向依次连接有手动调节阀、过滤器、调压阀、流量调节阀、手动调节阀、止回阀和阻火器。
8.如权利要求1所述的高炉富氧喷煤的供氧方法，其特征在于，在所述步骤b中，所述高压氧气是通过多路氧气注入系统注入至所述氧煤枪内，该氧气注入系统沿所述高压氧气的流入方向依次连接有手动调节阀、快速切断阀、手动调节阀、止回阀、阻火器和金属软管，所述金属软管与所述氧煤枪相连。
9.如权利要求1所述的高炉富氧喷煤的供氧方法，其特征在于，所述高炉富氧喷煤的供氧方法还包括步骤d）：提供一氮气，将所述氮气加入所述氧煤枪中。
10.如权利要求9所述的高炉富氧喷煤的供氧方法，其特征在于，在所述步骤d中，所述氮气是通过一氮气注入系统注入至所述氧煤枪内，所述氮气注入系统沿所述氮气的流入方向依次连接有手动调节阀、快速切断阀和止回阀，所述止回阀与所述氧煤枪相连。
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