CN103205515A - 一种高炉喷吹焦炉煤气系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高炉喷吹焦炉煤气系统及其方法，由焦炉煤气输送系统、高压氮气保安系统、计量检测系统、焦炉煤气喷吹系统和计算机控制系统组成。煤气压缩机将加压至工艺规定压力的焦炉煤气经由焦炉煤气输送系统、计量检测系统进入煤气环管，通过设于煤气环管内侧的各喷吹支管及开启的支管手动切断阀、支管气动切断阀进入喷枪，通过喷枪喷入高炉风口。本发明不仅可减少入炉碳量，大幅度降低高炉的CO₂排放量，减少环境污染；而且可有效减少燃料消耗，降低冶炼成本。同时，可促进煤粉的燃烧，改善高炉下部的透气性，提高高炉的生产效率。

Description

一种高炉喷吹焦炉煤气系统及其方法

技术领域

本发明属于炼铁工艺技术领域，尤其涉及一种可减少高炉碳排放，提高高炉生产效率的高炉喷吹焦炉煤气系统及其方法。

背景技术

钢铁生产所用的能源主要有炼焦煤、动力煤、燃料油及天然气等，而钢铁生产工艺主要使用的是焦炭、电力、气体燃料和蒸汽等。在各种燃料中，气体燃料的燃烧最容易控制，热效率也最高，是钢铁厂内最受欢迎的燃料。在钢铁生产过程中，燃料消耗成本约占总成本的41%左右。钢铁企业的生产车间基本上都使用各种热值不同的气体燃料，气体燃料在钢铁生产的热平衡中占有极其重要的地位。

焦炉煤气作为一种高热值的炼焦副产品在钢铁企业应用非常广泛，目前主要应用于加热炉、燃烧炉、点火炉、钢坯切割、耐材烘烤等。焦炉煤气含有50%-60%的氢气、30%左右的甲烷与其它碳氢化合物，以及不到10%的CO和少量N₂等。氢气是一种优质的还原剂。如果将焦炉煤气喷进高炉后的最终成分主要是H₂，可利用H₂来替换焦炭中的碳。H₂作为还原剂，与C和CO比较是一种优质的还原剂，具有还原速度快和消耗热量少等优点，有利于提高高炉生产效率。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种可将焦炉煤气安全的从风口吹入高炉，从而实现焦炉煤气的高效利用，提高高炉生产效率，减少高炉CO₂排放量和燃料消耗的高炉喷吹焦炉煤气系统及其方法。

为此，本发明所采取的解决方案是：

一种高炉喷吹焦炉煤气系统，由焦炉煤气输送系统、高压氮气保安系统、计量检测系统、焦炉煤气喷吹系统和计算机控制系统组成；

焦炉煤气输送系统包括喷吹站、储气罐、手动切断蝶阀、电磁气动切断阀、阻燃器、气阀式逆止阀及煤气管道；

高压氮气保安系统包括手动切断阀、电磁气动切断阀及氮气管；

计量检测系统包括压力检测仪表、流量检测仪表、温度检测仪表及压力调节阀；

焦炉煤气喷吹系统包括煤气环管、喷吹支管、支管手动切断阀、支管气动切断阀及喷枪；

计算机控制系统包括PLC和监控、操作画面；

喷吹站内的煤气压缩机通过煤气管道依次连接储气罐、手动切断蝶阀、电磁气动切断阀、阻燃器和气阀式逆止阀，气阀式逆止阀通过压力检测仪表、流量检测仪表、温度检测仪表及压力调节阀连接环绕在高炉炉缸风口外面的煤气环管，煤气环管内侧均布有若干喷吹支管，喷吹支管上分别设有支管手动切断阀和支管气动切断阀，喷吹支管前端带有喷枪，喷枪枪身插入在与高炉炉缸风口相连的送风管侧孔内；

在气阀式逆止阀与压力检测仪表之间的煤气管道上连接有一氮气管，氮气管通过手动切断阀和电磁气动切断阀连接在高压氮气管道上；

煤气压缩机、压力检测仪表、流量检测仪表、温度检测仪表、压力调节阀及所有气动切断阀、压力调节阀均与PLC连接。

一种高炉喷吹焦炉煤气的方法，通过高炉炉缸风口向高炉炉缸内喷吹焦炉煤气，其喷吹过程及步骤为：

焦炉煤气输送系统将主管网来的焦炉煤气通过喷吹站内的煤气压缩机加压至工艺规定的压力后，送入焦炉煤气储气罐及煤气管道，在人工打开手动切断蝶阀的同时，PLC开启电磁气动切断阀，焦炉煤气经由阻燃器、气阀式逆止阀、压力检测仪表、流量检测仪表、温度检测仪表送至压力调节阀，压力调节阀根据设定压力自动开启设定角度，焦炉煤气进入煤气环管，经由设于煤气环管内侧的各喷吹支管及开启的支管手动切断阀、支管气动切断阀进入喷枪，通过喷枪喷入高炉风口，完成喷吹焦炉煤气操作；

高压氮气保安系统与焦炉煤气末端压力连锁，氮气管手动切断阀常开，当焦炉煤气压力低于设定值或焦炉煤气输送、喷吹系统出现故障时，PLC自动控制高压氮气保安系统启动，氮气管上的电磁气动切断阀开启，喷吹系统通入高压氮气进行保安。

与高炉喷煤相比，本发明的有益效果为：

1、由于高炉喷吹焦炉煤气后，H₂的还原产物是水，因此高炉喷吹焦炉煤气不仅可减少入炉碳量，而且可大幅度降低高炉的CO₂排放量，减少环境污染。

2、焦炉煤气含有50%-60%的H₂，具有还原速度快和消耗热量少等优点，可有效减少燃料消耗，降低冶炼成本。

3、焦炉煤气从高炉风口吹入高炉能促进煤粉燃烧率的提高，改善高炉下部的透气性，有利于提高高炉的生产效率。

4、本发明系统运行平稳，控制灵敏可靠，可确保高压焦炉煤气安全喷入高炉。

附图说明

图1为高炉喷吹焦炉煤气系统结构示意图。

图2为高炉安设煤气环管部位截面示意图。

图中：喷吹站1、储气罐2、手动切断蝶阀3、电磁气动切断阀Ⅰ4、煤气管道5、阻燃器6、气阀式逆止阀7、压力检测仪表8、流量检测仪表9、温度检测仪表10、压力调节阀11、高炉12、手动切断阀13、电磁气动切断阀Ⅱ14、氮气管15、煤气环管16、喷吹支管17、支管手动切断阀18、支管气动切断阀19、喷枪20、送风管21。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步说明。

由附图可见，本发明高炉喷吹焦炉煤气系统主要是由焦炉煤气输送系统、高压氮气保安系统、计量检测系统、焦炉煤气喷吹系统和计算机控制系统五部分所组成。

焦炉煤气输送系统包括喷吹站1、储气罐2、手动切断蝶阀3、电磁气动切断阀Ⅰ4、煤气管道5、阻燃器6、气阀式逆止阀7，喷吹站1与焦炉煤气主管网连接，喷吹站1设有煤气压缩机。

高压氮气保安系统包括手动切断阀13、电磁气动切断阀Ⅱ14及氮气管15。 

计量检测系统包括压力检测仪表8、流量检测仪表9、温度检测仪表10、压力调节阀11。

焦炉煤气喷吹系统包括煤气环管16、喷吹支管17、支管手动切断阀18、支管气动切断阀19、喷枪20以及高炉炉缸送风管21。

计算机控制系统包括PLC和监控、操作画面。

喷吹站1内的煤气压缩机通过煤气管道5依次连接储气罐2、手动切断蝶阀3、电磁气动切断阀Ⅰ4、阻燃器6和气阀式逆止阀7，气阀式逆止阀7通过压力检测仪表8、流量检测仪表9、温度检测仪表10及压力调节阀11连接煤气环管16，煤气环管16环绕安装在高炉12的炉缸风口外面。在煤气环管16的内侧均匀安设有36根喷吹支管17，每根喷吹支管17上均装有支管手动切断阀18和支管气动切断阀19，喷吹支管17的前端带有喷枪20，喷枪20的枪身插入在与高炉12炉缸风口相连的送风管21的侧孔内。

为保证作业和设备安全，在气阀式逆止阀7与压力检测仪表8之间的煤气管道5上还安装有一根氮气管15，氮气管15上分别设有手动切断阀13和电磁气动切断阀Ⅱ14，氮气管15的另一端连接在高压氮气管道上。

电磁气动切断阀Ⅰ4、气阀式逆止阀7、压力检测仪表8、流量检测仪表9、温度检测仪表10、压力调节阀11、电磁气动切断阀Ⅱ14、支管气动切断阀19及煤气压缩机分别与PLC连接。

本发明高炉喷吹焦炉煤气的方法，主要是通过高炉12的炉缸风口向高炉12的炉缸内喷吹焦炉煤气。其喷吹过程及具体步骤为：

焦炉煤气输送系统将主管网来的焦炉煤气通过喷吹站1内的煤气压缩机加压至工艺规定的压力后，送入焦炉煤气储气罐2及煤气管道5，在人工打开手动切断蝶阀3的同时，PLC开启电磁气动切断阀Ⅰ4，焦炉煤气经由阻燃器6、气阀式逆止阀7、压力检测仪表8、流量检测仪表9、温度检测仪表10送至压力调节阀11，压力调节阀11根据设定压力自动开启设定角度，使焦炉煤气进入煤气环管16，经由设于煤气环管16内侧的各喷吹支管17及开启的支管手动切断阀18、支管气动切断阀19进入喷枪20，通过喷枪20喷入高炉12的风口内，从而实现喷吹焦炉煤气作业。

高压氮气保安系统与焦炉煤气末端压力连锁，氮气管15上的手动切断阀13常开。当焦炉煤气压力低于设定值或焦炉煤气输送、喷吹系统出现故障时，PLC自动控制高压氮气保安系统启动，氮气管15上的电磁气动切断阀Ⅱ14开启，使喷吹系统通入高压氮气进行保安。

Claims (2)

1.一种高炉喷吹焦炉煤气系统，其特征在于，由焦炉煤气输送系统、高压氮气保安系统、计量检测系统、焦炉煤气喷吹系统和计算机控制系统组成；

焦炉煤气输送系统包括喷吹站、储气罐、手动切断蝶阀、电磁气动切断阀、阻燃器、气阀式逆止阀及煤气管道；

高压氮气保安系统包括手动切断阀、电磁气动切断阀及氮气管；

计量检测系统包括压力检测仪表、流量检测仪表、温度检测仪表及压力调节阀；

焦炉煤气喷吹系统包括煤气环管、喷吹支管、支管手动切断阀、支管气动切断阀及喷枪；

计算机控制系统包括PLC和监控、操作画面；

喷吹站内的煤气压缩机通过煤气管道依次连接储气罐、手动切断蝶阀、电磁气动切断阀、阻燃器和气阀式逆止阀，气阀式逆止阀通过压力检测仪表、流量检测仪表、温度检测仪表及压力调节阀连接环绕在高炉炉缸风口外面的煤气环管，煤气环管内侧均布有若干喷吹支管，喷吹支管上分别设有支管手动切断阀和支管气动切断阀，喷吹支管前端带有喷枪，喷枪枪身插入在与高炉炉缸风口相连的送风管侧孔内；

在气阀式逆止阀与压力检测仪表之间的煤气管道上连接有一氮气管，氮气管通过手动切断阀和电磁气动切断阀连接在高压氮气管道上；

煤气压缩机、压力检测仪表、流量检测仪表、温度检测仪表、压力调节阀及所有气动切断阀、压力调节阀均与PLC连接。

2.一种应用权利要求1所述高炉喷吹焦炉煤气系统的方法，其特征在于，通过高炉炉缸风口向高炉炉缸内喷吹焦炉煤气，其喷吹过程及步骤为：

焦炉煤气输送系统将主管网来的焦炉煤气通过喷吹站内的煤气压缩机加压至工艺规定的压力后，送入焦炉煤气储气罐及煤气管道，在人工打开手动切断蝶阀的同时，PLC开启电磁气动切断阀，焦炉煤气经由阻燃器、气阀式逆止阀、压力检测仪表、流量检测仪表、温度检测仪表送至压力调节阀，压力调节阀根据设定压力自动开启设定角度，焦炉煤气进入煤气环管，经由设于煤气环管内侧的各喷吹支管及开启的支管手动切断阀、支管气动切断阀进入喷枪，通过喷枪喷入高炉风口，完成喷吹焦炉煤气操作；

高压氮气保安系统与焦炉煤气末端压力连锁，氮气管手动切断阀常开，当焦炉煤气压力低于设定值或焦炉煤气输送、喷吹系统出现故障时，PLC自动控制高压氮气保安系统启动，氮气管上的电磁气动切断阀开启，喷吹系统通入高压氮气进行保安。 

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