CN104411839A - 炉渣去除装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可降低管道破损等风险，能够以简单的装置构成容易地且切实地将炉渣去除的吹管用炉渣去除装置。一种吹管用炉渣去除装置，其具备从由铁矿石制造生铁的高炉主体(20)的风口(22)将辅助燃料煤粉与热风一起喷吹的吹管(30)，用于在煤粉的炉渣中含有因热风及/或煤粉的燃烧热而熔融的成分的吹管，其中，还具备向吹管(30)内的炉渣附着区域喷射液体的液体喷射喷嘴(80)。

Description

炉渣去除装置

技术领域

本发明涉及一种适用于高炉设备的吹管用炉渣去除装置，特别涉及一种适用于将粉碎低阶煤而成的煤粉作为辅助燃料与热风一起喷吹到炉内的吹管的炉渣去除装置。

背景技术

高炉设备通过从顶部将铁矿石、石灰石、煤炭等原料投入至高炉主体内部，并且从侧部靠下方的风口喷吹热风及作为辅助燃料的煤粉(PCI煤)，从而可由铁矿石制造出生铁。

在这种高炉设备中，进行煤粉的喷吹运行时，如果使用次烟煤、褐煤等通常灰熔点较低在1100～1300℃左右的低阶煤作为煤粉，则用于将粉吹到炉内的约1200℃热风中所含氧气与一部分煤粉发生燃烧反应。由此，熔点较低的灰(以下称为“炉渣”)会因此时产生的燃烧热而在喷枪或风口内熔解。

这样熔解的炉渣与为保护不受高炉温度影响而始终进行冷却的风口接触后，被快速冷却。其结果导致，存在固体炉渣附着在风口导致吹管流路堵塞的问题。

以往，已知的去除附着在送风风口内周面或者隔热环内周面的炉渣的方法有下述专利文献中记载的方法。

专利文献1所记载的方法通过从风口的炉外侧端部向风口内部打入实心球来去除炉渣。

此外，专利文献2所公示的现有技术为去除用作风口防熔损对策的风口堵塞材料，由作业人员从开口窗插入棒钢等打穿。

此外，专利文献3所公示的现有技术为去除用作风口防熔损对策的风口堵塞材料，使用凿岩机形成贯穿堵塞材料的引导孔，此后，通过利用喷砂方法向引导孔喷磨料将剩余部分磨掉。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平6-192714号公报

专利文献2：日本专利特开平11-50115号公报

专利文献3：日本专利特开2001-342508号公报

发明概要

发明拟解决的问题

但是，专利文献1所公示的方法并不能保证所有实心球都会撞击在炉渣上。因此，如果存在未撞击在炉渣上的实心球，则该实心球会直接撞击到吹管内面，所以可能存在因实心球的撞而管道受损等问题。在该专利文献1中，因实心球而破损的炉渣对象为送风风口及隔热环。

此外，专利文献2及3所公示的方法不可缺少人工作业，因此在作业性方面存在问题。

在这种背景下，适用于高炉设备的吹管用炉渣去除装置，要求能够降低管道破损等风险，能够以尽量简单的装置构成容易且切实地去除炉渣。

本发明为解决上述课题开发而成，其目的在于提供一种可降低管道破损等风险，以简单的装置构成能够容易且切实地去除炉渣的吹管用炉渣去除装置。

发明内容

本发明为解决上述课题，采用下述方法。

本发明一方式涉及的炉渣去除装置为，一种炉渣去除装置，其具备从由铁矿石制造生铁的高炉主体的风口将辅助燃料煤粉与热风一起喷吹的吹管，用于在所述煤粉的炉渣中含有因所述热风及/或所述煤粉的燃烧热而熔融的成分的吹管，其设有向所述吹管内的炉渣附着区域喷射液体的液体喷射喷嘴。

根据如上所述本发明一方式涉及的吹管用炉渣去除装置，可有效利用液体的汽化潜热将所附着的炉渣急速冷却，通过热收缩破坏并去除固体炉渣。

上述发明中，优选：所述液体为可燃性液体。

如此，将炉渣急速冷却的可燃性液体燃烧后，还可加热热风。

上述发明中，优选：所述液体喷射喷嘴具备：液体供应系统，所述液体供应系统供应液体并具备开关控制阀；炉渣检测单元，所述炉渣检测单元检测所述炉渣附着区域的炉渣状况，当判断出所述炉渣检测单元检测出的炉渣附着量在炉渣去除阈值以上时，打开所述开关控制阀喷射所述液体；当判断出所述炉渣检测单元检测出的炉渣附着量小于炉渣去除停止阈值时，关闭所述开关控制阀停止所述液体的喷射。

由此，便可只在炉渣附着量较多的必要时从液体喷射喷嘴喷射液体。

上述发明中，优选：所述炉渣附着量的判断根据所述液体喷射喷嘴上游侧的热风压力与所述吹管的出口附近热风压力之间的差压进行。

由此，便可切实检测出因炉渣附着量的增加，而流路截面积减少，吹管压力损失增加。

上述发明中，优选：具备所述炉渣附着量的设定值大于所述炉渣去除阈值的警报输出阈值。

由此，便可检测出液体喷射喷嘴没有按照约定将炉渣的去除。

发明效果

根据上述本发明的炉渣去除装置，利用液体的汽化潜热急速冷却炉渣，通过热收缩破坏并去除变成固体后附着的炉渣，所以可降低利用实心球等去除炉渣时可能发生的管道破损等风险，并通过从喷嘴喷射液体的简单装置构成，能够容易且切实地去除炉渣。

其结果，即便是次烟煤、褐煤等灰熔点较低在1100～1300℃左右的低阶煤，通过将其作为原料煤进行改质等，也可作为辅助燃料的煤粉使用。即，喷吹辅助燃料的约1200℃热风中所含氧气与煤粉燃烧反应，所以因该燃烧反应产生的燃烧热而熔解的低熔点炉渣与低温风口接触后被急速冷却，从而变成固体炉渣后附着在风口，即便是这种情况下也可通过喷射液体容易地破坏并去除附着的炉渣，从而防止吹管的流路堵塞。

附图说明

图1是表示本发明涉及的炉渣去除装置一实施方式的示意性框图。

图2是图1所示炉渣去除装置主要部分的放大图。

图3是表示使用图1所示炉渣去除装置的高炉设备构成例的图。

具体实施方式

以下根据附图对本发明涉及的炉渣去除装置的一实施方式进行说明。

本实施方式的炉渣去除装置用于将以低阶煤为原料煤制成的煤粉与热风一起从风口喷吹到高炉内的高炉设备。

例如，如图3所示的高炉设备中，铁矿石、石灰石及煤炭等原料1由原料定量供应装置10通过搬入输送机11供应到设于高炉主体20顶部的炉顶料斗21。高炉主体20的下部侧壁，具备沿圆周方向以近似等间距配设的复数个风口22。各风口22连结向高炉主体20内部供应热风2的吹管30的下游侧端部。此外，各吹管30的上游侧端部与向高炉主体20内部所供应热风2的供应源即热风输送装置40连接。

高炉主体20的附近设置有对原料煤(次烟煤、褐煤等低阶煤)进行预处理(改质)如将煤炭中的水分蒸发掉等，在该预处理后将低阶煤粉碎制成煤粉的煤粉制造装置50。

由煤粉制造装置50制造的改质后的煤粉(改质煤)3被氮气等运输气体4气力运输到旋风分离器60。被气力运输的煤粉3，在旋风分离器60与运输气体4分离后，落入并储藏在储藏仓70内。这种改质后煤粉3，用作高炉主体20的高炉喷吹煤(PCI煤)。

储藏仓70内的煤粉3，向上述吹管30的喷枪(以下称为“枪”)31内供应。该煤粉3，在被供应到吹管30中流动的热风中时燃烧，在吹管30的顶端变成火焰形成风口回旋区。由此，使被投入到高炉主体20内的原料1中所含的煤炭等燃烧。其结果，原料1中所含的铁矿石被还原，变成生铁(铁水)5从出铁口23被取出。

从上述的枪31供应到吹管30内部成为高炉喷吹煤的煤粉3的较佳性状，即，将低阶煤改质粉碎而成的改质煤粉(辅助燃料)的较佳性状是，氧原子含有比例(干基)10～18重量％，且平均细孔径10～50nm(纳米)。改质煤粉的更优选平均细孔径为20～50nm(纳米)。

这种煤粉3，含氧官能团(羧基、醛基、酯基、羟基等)的焦油生成基脱离而大幅减少，而主骨架(以C、H、O为中心的燃烧成分)的分解(减少)被大幅抑制。因此，当与热风2一起从风口22被喷吹到高炉主体20内部时，因主骨架中含有大量氧原子，并且细孔的直径较大，所以不仅热风2的氧气容易扩散到煤炭内部，而且焦油成分非常难以生成，所以能够完全燃烧而几乎不生成未燃碳(煤)。

为制造(改质)这种煤粉3，在上述煤粉制造装置50中实施干燥工序，所述干燥工序是在氧浓度5体积％以下的低氧环境中对作为原料煤的次烟煤、褐煤等低阶煤(干基的氧原子含有比例：大于18重量％，平均细孔径：3～4nm)进行加热(110～200℃×0.5～1小时)干燥。

在上述干燥工序中去除水分后实施干馏工序，所述干馏工序是在低氧环境中(氧浓度：2体积％以下)对原料煤进行再加热(460～590℃(优选为500～550℃)×0.5～1小时)。通过该干馏工序将原料煤干馏后，生成的水、二氧化碳及焦油成分以干馏气体或干馏油的形式被去除。

然后，对进入冷却工序的原料煤在氧浓度2体积％以下的低氧环境中冷却(50℃以下)，然后在细粉碎工序粉碎成细粉(粒径：77μm以下(80％通过))，通过以上方法可容易地制造。

本实施方式中，例如图1及2所示，以去除炉渣附着区域即吹管30的内壁面、风口22及其附近的内壁面附着的炉渣S为目的，设有向吹管30内部喷吹液体6的液体喷射喷嘴80。该液体喷射喷嘴80，用于通过有效地利用液体的汽化潜热，将附着在吹管30和风口22附近的炉渣急速冷却，例如沿吹管30内周面在圆周方向上适当地设有1个或多个。

这种情况下，从液体喷射喷嘴80喷射的较佳的液体6可例举水或重油等可燃性液体。

为防止喷射液体的喷嘴顶端81的出口开口因煤粉3、炉渣S等堵塞，液体喷射喷嘴80优选为在吹管30的轴向上设置在与供应煤粉3的枪31的顶端部31a大致一致的位置。这种情况下，液体喷射喷嘴80的喷嘴顶端81优选为向风口22方向喷射柱状液体的喷嘴形状，还可根据需要将喷射方向设为可变。将喷嘴顶端81的喷射方向设为可变时，例如利用液体的供应压力使其摇动或旋转。

此外，为避免成为热风2的流路阻力，并可向吹管30壁面附着的炉渣S直射，液体喷射喷嘴80的半径方向位置优选设置为靠近吹管30壁面的位置。

液体喷射喷嘴80通过液体供应管道91与液体供应源90连接。该液体供应管道91，设有作为主要构成要素的、将液体供应源90内的液体压送到液体喷射喷嘴80的送出泵92、以及通过开关状态的切换操作对向液体喷射喷嘴80的液体供应(开启或关闭)进行控制的控制阀93。

控制阀93的开关控制根据由差压计94测量出的差压ΔP的值进行。该差压计94上连接有两根压力导入管94a、94b，以便测定例如热风总管100与吹管30的风口22附近，即吹管下游位置的差压ΔP。

由此，液体喷射喷嘴80具备：液体供应系统，所述液体供应系统供应喷射液体并具备控制阀(开关控制阀)93；以及，差压计(炉渣检测单元)94，所述差压计(炉渣检测单元)94检测炉渣附着区域的炉渣状况。

而且，炉渣附着量的判断根据液体喷射喷嘴80上游侧的热风压力与吹管30的出口附近热风压力之间的差压进行。

即，当吹管30的内壁面、风口22附近附着有炉渣S时，由于吹管30的流路截面积降低而产生压力损失，所以由热风总管100供应并流出到高炉主体20热风的流动中发生压力降低。因此，通过与热风总管100连接的压力导入管94a、以及与吹管30的吹管下游位置连接的压力导入管94b，用差压计94测量炉渣附着区域前后产生的热风2的差压ΔP，根据差压ΔP的大小推测炉渣S的附着状况。

由此测量的差压ΔP与预设的阈值比较后，用于上述控制阀93的开关操作。

以下，对基于差压ΔP的阈值与由差压计94测量出的差压ΔP而进行的控制阀93的开关控制进行具体说明。在控制阀93处于开启状态下时，启动送出泵92的运行，使液体喷射喷嘴80喷射液体。

本实施方式中，设有两个阈值，即打开关闭状态的控制阀93的第1阈值(炉渣去除阈值)HL、以及关闭开启状态的控制阀93的第2阈值(炉渣去除停止阈值)LL。

换言之，第1阈值(炉渣去除阈值)HL是用于当判断出炉渣检测单元的差压计94检测到的炉渣附着量在炉渣去除阈值以上时，打开作为开关控制阀而设的控制阀93并喷射液体的阈值。

此外，第2阈值(炉渣去除停止阈值)LL是用于当判断出炉渣检测单元的差压计94检测到的炉渣附着量小于炉渣去除停止阈值时，关闭控制阀93并停止液体喷射的阈值。

而且，没有炉渣S附着的运行开始时(初始设定时)，控制阀93设定成关闭状态，而且用差压计94检测到的差压ΔP低于第2阈值LL，并处于几乎没有差压的状态(ΔP≈0)。

当由上述初始设定时的状态持续运行高炉设备时，在吹管30、风口22上炉渣S逐渐附着并堆积在壁面，其结果导致，流路阻力也会因流路截面积降低而逐渐增加。因此，当差压计94检测到的差压ΔP的值增加并达到第1阈值HL时，由检测到该值的差压计94输出控制阀93的开启信号。

根据此开启信号，控制阀93被打开，同时还使送出泵92启动。其结果，储藏在液体供应源90内的液体通过液体喷射喷嘴80向吹管30内部喷射，所以当附着的炉渣S与被喷射的液体发生接触时，夺走汽化潜热并急速冷却。玻璃状固体的易碎炉渣S因该急速冷却而急剧热收缩，所以炉渣S破损后从壁面被去除。即，破损后变成较小块的炉渣S通过热风2以及液体的流动而被去除至高炉主体20的炉内。

如此炉渣S被去除以后，流路阻力会随着流路截面积的增加而降低，因此用差压计94检测的差压ΔP也降低。而且，当差压计94检测到的差压ΔP降低并达到第2阈值LL时，输出控制阀93的关闭信号。根据该关闭信号，控制阀93被关闭，同时送出泵92的运行也被停止。

为了在与将控制阀93设为开启状态的第2阈值LL之间有一个滞后，防止控制阀93的频繁开关，因此上述第1阈值HL被设定成稍微大一些的值(HL＞LL)。

由此，通过设置利用液体汽化潜热将炉渣S急速冷却的液体喷射喷嘴80，便无需喷吹实心球、磨料的喷砂等供应设备。此外，水或可燃性液体等液体在喷射后变成蒸汽或燃烧气体，因此去除炉渣后的后处理极为容易。

特别是如果液体采用重油等可燃性液体，则可燃性液体燃烧后还可进一步使热风的温度提高。

此外，上述实施方式中，设定有打开关闭状态控制阀93的第1阈值HL、以及关闭开启状态控制阀93的第2阈值LL的两个阈值，但是还可进一步设定第3阈值HHL。

第3阈值HHL为大于打开关闭状态控制阀93的第1阈值HL的设定值(HHL＞HL)，当检测到超过该阈值HHL的差压ΔP时，可判断炉渣S的去除等出现问题。因此，当差压ΔP超过第3阈值HHL时，例如可通过向高炉设备的控制室等输出警报从而尽早实施必要对策，所以可将吹管30破损等高炉设备的重大故障防患于未然。即，第3阈值HHL为炉渣附着量的设定值大于上述第1阈值(炉渣去除阈值)的警报输出阈值。

由此，本实施方式的炉渣去除装置，具备从由铁矿石制造生铁的高炉主体20的风口22将辅助燃料煤粉3与热风一起喷吹的吹管30，用于在煤粉3的炉渣中含有因热风及/或煤粉的燃烧热而熔融的成分的吹管，其设有向吹管30内的炉渣附着区域喷射液体的液体喷射喷嘴80。

因此，液体喷射喷嘴80为通过有效利用液体的汽化潜热对附着的炉渣进行急速冷却，通过热收缩破坏并去除固体炉渣的炉渣去除装置。

其结果为，即便不对煤粉3的软化点进行调整，也可破坏并去除所附着的炉渣S，所以可将吹管30的维护时间延长到例如风口22的磨损寿命。

含在上述煤粉3的炉渣S中因热风2或煤粉3的燃烧热等而熔融的成分，即低熔点的炉渣成分在使用约1200℃热风2时的灰熔点大致为1100～1300℃左右。这种低熔点的炉渣成分，在使用次烟煤、褐煤等低阶煤作为煤粉3的原料煤并施以干燥和干馏等改质处理的而成改质煤中也存在。

本发明并不限定于上述实施方式，可在不超出其中心思想的范围内适当变更。

符号说明

1 原料

2 热风

3 煤粉(改质煤)

4 运输气体

5 生铁(铁水)

6 液体

10 原料定量供应装置

20 高炉主体

21 炉顶料斗

22 风口

30 吹管

31 喷枪(枪)

40 热风输送装置

50 煤粉制造装置

60 旋风分离器

70 储藏仓

80 液体喷射喷嘴

81 喷嘴顶端

90 液体供应源

92 送出泵

93 控制阀

94 差压计

S 炉渣(灰)

Claims (5)

1.一种炉渣去除装置，具备从由铁矿石制造生铁的高炉主体风口将辅助燃料煤粉与热风一起喷吹的吹管，用于在所述煤粉的炉渣中含有因所述热风及/或所述煤粉的燃烧热而熔融的成分的吹管，其中，

设有向所述吹管内的炉渣附着区域喷射液体的液体喷射喷嘴。

2.如权利要求1所述的炉渣去除装置，其中，所述液体为可燃性液体。

3.如权利要求1或2所述的炉渣去除装置，其中，所述液体喷射喷嘴具备：液体供应系统，供应液体并具备开关控制阀；炉渣检测单元，检测所述炉渣附着区域的炉渣状况，

当判断出所述炉渣检测单元检测出的炉渣附着量为炉渣去除阈值以上时，打开所述开关控制阀，喷射所述液体；当判断出所述炉渣检测单元检测出的炉渣附着量小于炉渣去除停止阈值时，关闭所述开关控制阀，停止所述液体的喷射。

4.如权利要求3所述的炉渣去除装置，其中，所述炉渣附着量的判断是根据所述液体喷射喷嘴上游侧的热风压力与所述吹管的出口附近热风压力之间的差压进行。

5.如权利要求3或4所述的炉渣去除装置，其中，具备所述炉渣附着量的设定值大于所述炉渣去除阈值的警报输出阈值。