CN103993110B - 高炉喷吹煤粉预热工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于高炉喷吹煤粉预热领域，特别是涉及一种高炉喷吹煤粉预热工艺；所要解决的技术问题是提供了一种能够将煤粉加热到250℃以上高温的高炉喷吹煤粉预热工艺方案和装置；在煤粉喷入高炉之前利用经过升温的热风炉高温废气将煤粉直接加热到250℃—350℃，从而大幅度地缩短煤粉在高炉风口前加热至着火的时间，增加煤粉在风口和回旋区的燃烧时间，从而提高煤粉的燃烧率，减少未燃煤粉对高炉的不良影响，提高煤焦置换比，扩大喷煤量。

Description

高炉喷吹煤粉预热工艺

技术领域

本发明属于高炉喷吹煤粉预热领域，特别是涉及一种高炉喷吹煤粉预热工艺。

背景技术

高炉喷吹煤粉已成为钢铁企业节焦增产和改进 冶炼工艺最有效的措施,世界各国都在积极开发和应用高炉喷吹煤技术，但随着喷吹量的提高，喷煤比增加到一定限度后，焦比降低的幅度会大大减少，主要原因是喷入的煤粉不能在风口前完全燃烧，未燃烧煤粉会被上升的煤气带出回旋区，至成渣带时被黏附在渣中，曾加了初成渣的黏度，恶化料柱透气性，使高炉顺行不利，甚至有部分炭粒被带出炉外浪费掉。科学研究和生产实践表明，限制喷煤量进一步提高有4个因素：煤粉在风口前的燃烧率、炉缸热状态、煤气流运动阻力和煤焦置换比。其中煤粉在风口前的燃烧率是目前限制喷吹量的主要因素。因此，如何提高煤粉在风口前的燃烧率，成为喷煤比进一步提高的关键。

煤粉预热喷吹技术是目前喷吹煤技术领域的前沿课题，同其它相比，其突出特点是利用高炉热风炉废气余热来加热煤粉，将煤粉从40～70℃预热到100～350℃,甚至更高。煤粉初始温度大幅度提高，减少煤粉在炉内所耗热量，最大程度地减轻喷煤对热风的冷却效应，加速煤粉燃烧过程，缩短煤粉燃烧时间。使煤粉在有限时间、有限空间内燃烧率大幅度提高。

2008年长治市方圣喷吹技术有限公司与潞安矿业（集团）有限责任公司共同发明了“高炉喷吹煤粉喷前预热工艺”（专利号ZL2008100546180）的专利，该专利技术2008年率先在舞钢中加钢铁公司3号高炉投入工业应用。该系统一直到2014年仍然应用的很好。该专利利用分级分阶段进行加热，在煤粉喷入高炉之前将煤粉加热到120-160℃，从而大幅度缩短煤粉在高炉风口前加热至着火的时间，增加煤粉在风口和回旋区的燃烧时间，从而提高煤粉的燃烧率，减少未燃烧煤粉对高炉的不良影响，提高煤焦置换比，扩大喷煤量。但是由于采用的是水蒸气相变热间接加热煤粉，加热的过程中会产生很大的压力，现有的生产设备只能够将煤粉加热到160℃，不能够更进一步的提升煤粉温度。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，解决了现有技术的问题，提供了一种能够将煤粉加热到250℃以上高温的高炉喷吹煤粉预热工艺方案和装置。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案：高炉喷吹煤粉预热工艺，在煤粉喷入高炉之前利用经过升温的热风炉高温废气将煤粉直接加热到250℃—350℃。

一种高炉喷吹煤粉预热工艺所使用的装置，包括连接废气管道的废气风机，所述废气风机连接有升温炉，所述升温炉上连接有高炉煤气管道，升温炉上还连接有多级分段式预热器，所述多级分段式预热器包括并排设置的十个预热单元，所述预热单元所述预热单元包括加热室，所述加热室内横向平行设置有两排煤粉输送管，每排煤粉输送管的数量为十个，所述煤粉输送管与加热室的两端之间为封闭状，加热室的两端均设置有第一膨胀节，所述加热室顶部设置有介质输入口，底部设置有介质输出口，第一个预热单元的介质输入口与升温炉的废气出口相连，相邻预热单元的介质输出口与介质输入口均通过介质输送管道连接，最后一个预热单元的介质输出口与磨煤机连接，所述介质输送管道上设置有第二膨胀节。

本发明跟现有技术相比具有的有益效果如下。

第一，利用高温烟气将煤粉直接加热到250℃—350℃，从而大幅度地缩短煤粉在高炉风口前加热至着火的时间，增加煤粉在风口和回旋区的燃烧时间，从而提高煤粉的燃烧率，减少未燃煤粉对高炉的不良影响，提高煤焦置换比，扩大喷煤量。

第二，高炉热风炉产生的高温废气，通过废气风机和废气管道输送到升温炉进行二次升温。将升温后的废气送入多级分段式预热器，利用高温废气的潜热通过热传导和辐射的方式依次经十个预热单元逐级将高速逆向流动煤粉加热到250℃—350℃，预热后的煤粉经煤粉输送管道和分配器喷入高炉。与煤粉换热后的高温废气再全部进入磨煤机烘干煤粉，实现能源再次利用。

第三，本发明在同等风温和富氧条件下，相对于原先的“高炉喷吹煤粉喷前预热装置”可再提高煤粉燃烧率12％，提高喷煤比12kg/t铁，有效降低焦炭消耗和生铁成本，经济效益显著。另外加热后煤粉流动性增强，更有利输送。

第四，本发明在实验的基础上结合高炉的现场实际设计了专用的加热设备和配套的加热工艺，以生产规模为100万吨生铁∕年为例，通过采用本发明可以将高炉喷煤比从160kg∕t铁提高到185kg∕t铁，吨铁节约焦炭约23kg,吨铁成本降低约10元，年效益约1000万元。此外，每年可回收利用余热3*107MJ相当于回收14855吨标准煤。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明新型高炉喷吹煤粉喷前预热工艺的原理图。

图2为预热单元的结构示意图。

图3为图2的A-A剖面图。

图4为预热单元内部结构示意图。

图中，1为废气风机，2为废气管道，3为升温炉，4为高炉煤气管道，5为多级分段式预热器，6为预热单元，61为加热室，62为煤粉输送管，63为第一膨胀节，64为介质输入口，65为介质输出口，66为煤粉输送管支架，7为介质输送管，71为第二膨胀节，8为测温传感器，9为磨煤机。

具体实施方式

如图1—图4所示，高炉喷吹煤粉预热工艺，在煤粉喷入高炉之前利用经过升温的热风炉高温废气将煤粉直接加热到250℃—350℃。

一种高炉喷吹煤粉预热工艺所使用的装置，包括连接废气管道2的废气风机1，所述废气风机1连接有升温炉3，所述升温炉3上连接有高炉煤气管道4，升温炉3上还连接有多级分段式预热器5，所述多级分段式预热器5包括并排设置的十个预热单元6，所述预热单元6所述预热单元6包括加热室61，所述加热室61内横向平行设置有两排煤粉输送管62，每排煤粉输送管62的数量为个，所述煤粉输送管62与加热室61的两端之间为封闭状，加热室61的两端均设置有第一膨胀节63，所述加热室61顶部设置有介质输入口64，底部设置有介质输出口65，第一个预热单元6的介质输入口64与升温炉3的废气出口相连，相邻预热单元6的介质输出口65与介质输入口64均通过介质输送管7道连接，最后一个预热单元6的介质输出口65与磨煤机9连接，所述介质输送管7道上设置有第二膨胀节71。

本发明的工作过程为：高炉热风炉中产生的废气通过废气管道2和废气风机1进入升温炉3中进行二次升温，升温炉3由高炉煤气管道4提供燃料，可以通过调节闸阀的开启来调节升温范围。经过升温炉3加热的废气进入多级分段式预热器5，高温废气通过介质输送管7道依次经十个预热单元6逐级将高速逆向流动煤粉加热到250℃—350℃。预热后的煤粉由煤粉输送管62送至炉前分配器后喷入高炉。预热使用后的废气进入磨煤机9烘干煤粉，实现能源再次利用。

煤粉预热系统中所有管道均采用保温设施，以提高热能利用率。且介质输送管7道和加热室61上均设置有膨胀节，用以解决受热膨胀补偿问题。

所述煤粉输送管的材质为耐磨耐高温合金。煤粉输送管的使用寿命更长。

在加热室61内还设置有煤粉输送管支架66。用于支撑煤粉输送管62，防止煤粉输送管62发生变形，影响煤粉传输效率。

煤粉输送管62内设置有测温传感器8。可以对煤粉输送管62道内的系统温度参数进行实时监控。

上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (1)

1.高炉喷吹煤粉预热工艺，其特征在于：在煤粉喷入高炉之前利用经过升温的热风炉高温废气将煤粉直接加热到250℃—350℃；高炉喷吹煤粉预热工艺所使用的装置，其结构为：包括连接废气管道（2）的废气风机（1），所述废气风机（1）连接有升温炉（3），所述升温炉（3）上连接有高炉煤气管道（4），升温炉（3）上还连接有多级分段式预热器（5），所述多级分段式预热器（5）包括并排设置的十个预热单元（6），所述预热单元（6）包括加热室（61），所述加热室（61）内横向平行设置有两排煤粉输送管（62），每排煤粉输送管（62）的数量为十个，所述煤粉输送管（62）与加热室（61）的两端之间为封闭状，加热室（61）的两端均设置有第一膨胀节（63），所述加热室（61）顶部设置有介质输入口（64），底部设置有介质输出口（65），第一个预热单元（6）的介质输入口（64）与升温炉（3）的废气出口相连，相邻预热单元（6）的介质输出口（65）与介质输入口（64）均通过介质输送管（7）道连接，最后一个预热单元（6）的介质输出口（65）与磨煤机（9）连接，所述介质输送管（7）道上设置有第二膨胀节（71）。