CN105271228A

CN105271228A - 一种防止co发生炉结渣的方法及装置

Info

Publication number: CN105271228A
Application number: CN201410274622.3A
Authority: CN
Inventors: 韩凤光; 韩宏松
Original assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2014-06-19
Filing date: 2014-06-19
Publication date: 2016-01-27

Abstract

本发明涉及一种防止CO发生炉结渣的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤，1）在发生炉内对刚玉管内壁进行磨抛处理；2）对焦炭储存管刚玉管内壁利用等离子喷涂工艺，喷涂一种具有防止焦炭结渣的新型喷涂液；3）喷涂后进行镜面抛光处理，4）抛光处理后形成一层具有防止焦炭结渣的炭化层；5）最后，将刚玉管置于1000-1200℃冶金炉中烘烤5小时，之后正常使用。

Description

一种防止CO发生炉结渣的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种装置，特别涉及一种防止CO发生炉结渣的方法及其装置，属于钢铁冶金类的冶金试验方法领域。

背景技术

CO发生炉是冶金试验过程中的重要设备，因其能够制备成本相对低廉的CO气体，冶金试验过程中，尤其是炼铁试验中，CO发生炉广泛被使用。但近些年来，由于CO发生炉存在焦炭结渣破坏试验装备，更换焦炭麻烦等特点而逐渐被价格偏高的瓶装CO气体替代。CO发生炉制备CO的原理是，通过将装有焦炭的刚玉管加热到一定温度后，通入CO2气体，CO2气体与焦炭在高温的情况下接触并产生还原反应，还原出冶金试验所需要的CO气体。通过化学式表达，即：CO2+C=2CO。

CO气体发生炉虽存在结渣现象从而带来一系列问题，但有制取方便，成本低廉、相对安全的特点而被广受科研工作者青睐。在试验过程中，CO发生炉容易在CO2气体入口处发生焦炭残渣结渣现象。在重力及持续高温的环境下，反应后的焦炭残渣会被熔化并聚集在一起。经过多次试验后，残渣体积将会逐渐变大，并不断粘附刚玉管内壁，如不及时将这些残渣排出，制备CO的质量将会逐渐下降。CO发生炉只要打开下部密封盖，所有的焦炭将会被倒出，增加了工人的劳动强度，浪费了试验的原料焦炭，延长了试验时间，提高了试验成本。

在高温环境下，焦炭结渣后往往会产生一定量的胶质层并与刚玉管固结粘结，该现象出现后将会引起几个问题：其一，CO2气流受阻并减少与焦炭的接触并反应，CO发生炉所制备的CO纯度将逐渐降低并难以满足试验需要；其二，结渣后，残渣将会与刚玉管内壁紧紧地黏结在一起，难以剥离和清理，对试验装备刚玉管造成破坏作用，从而必须更换新的试验备件，提高了试验成本；其三，为了避免结渣现象的产生，需要频繁地对发生炉刚玉管中的焦炭进行更换，并且传统的方法只要下部密封盖打开后将使得炉内全部焦炭都会排除炉外，无形中增加了试验操作人员的劳动强度。其四，浪费了焦炭资源，延长了试验时间，降低了试验精度，提高了试验成本。因此，迫切的需要一种新的方案解决上述技术问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种冶金试验CO发生炉发生结渣现象引起的问题的解决方案，同时还能够减少试验成本和降低工人劳动强度，改善试验环境，减少试验耗材，尤其能够解决冶金试验CO发生炉过程中焦炭结渣引起一系列技术难题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下，一种防止CO发生炉结渣的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤，1）在发生炉内对刚玉管内壁进行磨抛处理；2）对焦炭储存管刚玉管内壁利用等离子喷涂工艺，喷涂一种具有防止焦炭结渣的新型喷涂液；3）喷涂后进行镜面抛光处理，4）抛光处理后形成一层具有防止焦炭结渣的炭化层；5）最后，将刚玉管置于1000-1200℃冶金炉中烘烤5小时，之后正常使用。

作为本发明的一种改进,所述步骤1中的抛光处理，分别选用100#、400#砂纸对其内壁进行初磨，之后，分别选用800#、1000#砂纸对其进行细磨和抛光预处理。

作为本发明的一种改进,所述步骤2中新型喷涂液的成分以及质量百分比如下，Cr：16.2%~39.4%，Ni：20.5%~36.6%，Nb：0.1%~2.0%，V：0.2%~3.0%，Fe：15.0%~18.0%，Mo：0.1%~5.0%，Mn：6.0%~28.0%，Cu:5.0%~20.3%。喷涂液中的Cr离子在喷涂过程中，刚玉管内壁将形成一层Cr氧化膜，并且不含氧化亚铁，从而阻止发生渗碳现象，有效保护刚玉管，防止内壁结渣现象的发生，增加刚玉管的使用寿命。其它物质将有助于喷涂层耐高温、耐磨性能，从而有助于提高高温炉刚玉管寿命。经过在实验室对配方反复研究，最终得出上述最佳配方方案。

作为本发明的一种改进,Cr：25%~35.4%，Ni：25%~36%，Nb：0.5%~1.5%，V：0.25%~3.0%，Fe：16.0%~17.0%，Mo：0.2%~3.0%，Mn：15.0%~20.0%，Cu:15.0%~20%。

一种防止CO发生炉结渣的装置，其特征在于，所述装置包括炉本体，所述炉本体的上部设置有焦炭储料罐，所述炉本体的下部设置有卸料装置，所述炉本体的内部设置有炉发热器件，所述炉发热器件内设置有刚玉管。

作为本发明的一种改进，所述焦炭储料罐的上开设有CO出气孔，上部设置有上密封盖。

作为本发明的一种改进,所述卸料装置开设有CO2进气口，所述卸料装置内还设置有卸料控制阀、调节卸料开度的卸料阀手柄，底部设置有下密封盖。

作为本发明的一种改进,所述卸料控制阀设置为蝶阀状卸料控制阀。该技术方案对发生炉使用的焦炭粒度进行了有效规范，通过在CO发生炉的下部增加一设有开度可调的蝶阀状卸料控制阀装置进行有效排放清理并补充进新的3-12mm小颗粒焦炭，从而达到有效防止CO发生炉结渣；蝶阀控制阀装置由一直径大小与反应管内壁相当的圆形截料铁板卸料控制阀和连杆以及卸料控制手柄组成，当控制手柄向下扭动90°，圆形蝶阀同时向下旋转同样角度，焦炭渣料便在重力的作用下，向外顺利排出焦炭。同时，还可以扭动控制手柄不同的角度，以调整卸料口的大小，以实现根据需要进行不同的卸料量。卸料后，将控制手柄恢复至原来角度，即可将反应管内焦炭有效截封，同时，需补充新的3-12mm小颗粒焦炭，以保证CO气体的纯度和提高试验准确度。

相对于现有技术，本技术的优点如下：1)本发明主要通过对发生炉进行等离子喷涂一种能够有效防止焦炭结渣的喷涂液，并辅以镜面处理等工艺，使得反应管内壁形成一层镜面碳化层，以有效避免焦炭的结渣现象发生。同时，对使用的焦炭粒度进行了有效规范，再通过本发明的一巧妙装置对CO发生炉刚玉管中焦炭残渣进行有效排放清理，从而达到有效防止CO发生炉结渣，有效避免结渣对刚玉管造成破坏的目的；2）该技术方案能够有效防止CO发生炉内结焦现象的发生，从而避免对试验装备造成破坏；3）开度可调的蝶阀状卸料控制阀可有效清除炉内残渣，同时补充新的焦炭，从而保证了CO的纯度，提高了试验的准确度；4）开度可调的蝶阀状卸料控制阀装置操作简便，能够根据残渣颗粒的大小调节开度，能够有效利用上部没有经过反应的焦炭，从而避免焦炭的浪费，每次只需要放掉几十克左右带有残渣的焦炭即可，减少了试验操作工人的劳动强度，同时改善了试验环境。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为图1局部放大图；

图中：1、上密封盖，2、CO吹气口，3、焦炭储料罐，4、刚玉管，5、发生炉发热器件，6、CO2进气口，7、卸料阀手柄，8、卸料控制阀，9、下密封盖。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解和认识，下面结合附图对本发明作进一步描述和介绍。

实施例1：一种防止CO发生炉结渣的方法，所述方法包括以下步骤，1）在发生炉内对刚玉管内壁进行磨抛处理；2）对焦炭储存管刚玉管内壁利用等离子喷涂工艺，喷涂一种具有防止焦炭结渣的新型喷涂液；3）喷涂后进行镜面抛光处理，4）抛光处理后形成一层具有防止焦炭结渣的炭化层；5）最后，将刚玉管置于1000-1200℃冶金炉中烘烤5小时，之后正常使用。

所述步骤1中的抛光处理为分别选用100#、400#砂纸对其内壁进行初磨，之后，分别选用800#、1000#砂纸对其进行细磨和抛光预处理；所述步骤2中新型喷涂液的成分以及质量百分比如下，Cr：16.2%~39.4%，Ni：20.5%~36.6%，Nb：0.1%~2.0%，V：0.2%~3.0%，Fe：15.0%~18.0%，Mo：0.1%~5.0%，Mn：6.0%~28.0%，Cu:5.0%~20.3%；优选为Cr：25%~35.4%，Ni：25%~36%，Nb：0.5%~1.5%，V：0.25%~3.0%，Fe：16.0%~17.0%，Mo：0.2%~3.0%，Mn：15.0%~20.0%，Cu:15.0%~20%。喷涂液中的Cr离子在喷涂过程中，刚玉管内壁将形成一层Cr氧化膜，并且不含氧化亚铁，从而阻止发生渗碳现象，有效保护刚玉管，防止内壁结渣现象的发生，增加刚玉管的使用寿命。其它物质将有助于喷涂层耐高温、耐磨性能，从而有助于提高高温炉刚玉管寿命。经过在实验室对配方反复研究，最终得出上述最佳配方方案范围。

实施例2：参见图1、图2，一种防止CO发生炉结渣的装置，所述装置包括炉本体，所述炉本体的上部设置有焦炭储料罐3，所述炉本体的下部设置有卸料装置，所述炉本体的内部设置有炉发热器件5，所述炉发热器件内设置有刚玉管4；所述焦炭储料罐的上开设有CO出气孔2，上部设置有上密封盖1；所述卸料装置开设有CO2进气口6，所述卸料装置内还设置有卸料控制阀8、调节卸料开度的卸料阀手柄7，底部设置有下密封盖9。所述卸料控制阀设置为蝶阀状卸料控制阀。该技术方案对发生炉使用的焦炭粒度进行了有效规范，通过在CO发生炉的下部增加一设有开度可调的蝶阀状卸料控制阀装置进行有效排放清理并补充进新的3-12mm小颗粒焦炭，从而达到有效防止CO发生炉结渣；蝶阀控制阀装置由一直径大小与反应管内壁相当的圆形截料铁板卸料控制阀8和连杆以及卸料控制手柄7组成，当控制手柄向下扭动90°，圆形蝶阀同时向下旋转同样角度，焦炭渣料便在重力的作用下，向外顺利排出焦炭。同时，还可以扭动控制手柄不同的角度，以调整卸料口的大小，以实现根据需要进行不同的卸料量。卸料后，将控制手柄恢复至原来角度，即可将反应管内焦炭有效截封，同时，需补充新的3-12mm小颗粒焦炭，以保证CO气体的纯度和提高试验准确度。

工作原理：

制取CO过程中，需要由发热器件5提供热量，在大于1200℃的条件下，由CO₂进气口6通入的CO2气体与刚玉管中的小颗粒焦炭发生还原反应产生CO气体。由于CO₂气体流向为自下而上，因此刚玉管4下部的焦炭最先被CO₂反应掉。CO发生炉工作一段时间后，下部的焦炭会被逐渐氧化生成CO，最终留下残渣，在重力及持续高温的环境下，残渣会被熔化并聚集在一起。试验一般经过2-3小时后结束，待CO发生炉自然降温至100℃以下后，便可打开下部密封盖9，通过卸料阀手柄7慢慢往下转动，卸料控制阀8会被慢慢打开，反应后的焦炭残渣在重力的作用下排到炉外。根据理论计算，每次放掉85g左右的带有残渣的焦炭便可保证炉内焦炭结渣被排放干净。稍后，将卸料阀手柄7往上转动关闭卸料阀、关闭下部密封盖9。由于重力的作用，带有残渣的焦炭被排放后，炉内焦炭会往下部移动。为了保证炉内焦炭的质量，需打开上部密封盖1，添加150g左右3-12mm经过烘干后的焦炭。

应用实例：

梅钢铁矿石冶金性能试验室使用本发明技术方案后，能够有效地避免CO发生炉结焦现象带来的破坏实验装备刚玉管问题，并且CO纯度得到了有效提高，洗气钠石灰用量大幅减少，试验精度得到有效提高。结渣现象从原来的每月8次，减少到目前的每月0次，与此同时，因未能有效排渣带来的焦炭浪费现象得到杜绝，工人劳动强度大幅降低，试验环境得到改善。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims

1.一种防止CO发生炉结渣的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤，1）在发生炉内对刚玉管内壁进行磨抛处理；2）对焦炭储存管刚玉管内壁利用等离子喷涂工艺，喷涂一种具有防止焦炭结渣的新型喷涂液；3）喷涂后进行镜面抛光处理，4）抛光处理后形成一层具有防止焦炭结渣的炭化层；5）最后，将刚玉管置于1000-1200℃冶金炉中烘烤5小时，之后正常使用。

2.根据权利要求1所述的防止CO发生炉结渣的方法，其特征在于,所述步骤1中的抛光处理为选用100-1000#不同型号的砂纸进行预处理。

3.根据权利要求1所述的防止CO发生炉结渣的方法，其特征在于,所述步骤2中新型喷涂液的成分以及质量百分比如下，Cr：16.2%~39.4%，Ni：20.5%~36.6%，Nb：0.1%~2.0%，V：0.2%~3.0%，Fe：15.0%~18.0%，Mo：0.1%~5.0%，Mn：6.0%~28.0%，Cu:5.0%~20.3%。

4.根据权利要求3所述的防止CO发生炉结渣的方法，其特征在于,所述步骤2中新型喷涂液的成分以及质量百分比如下，Cr：25%~35.4%，Ni：25%~36%，Nb：0.5%~1.5%，V：0.25%~3.0%，Fe：16.0%~17.0%，Mo：0.2%~3.0%，Mn：15.0%~20.0%，Cu:15.0%~20%。

5.实现权利要求1-4所述防止CO发生炉结渣的方法的装置，其特征在于，所述装置包括炉本体，所述炉本体的上部设置有焦炭储料罐，所述炉本体的下部设置有卸料装置，所述炉本体的内部设置有炉发热器件，所述炉发热器件内设置有刚玉管。

6.根据权利要求5所述的防止CO发生炉结渣的装置，其特征在于，所述焦炭储料罐的上开设有CO出气孔，上部设置有上密封盖。

7.根据权利要求5或6所述的防止CO发生炉结渣的装置，其特征在于，所述卸料装置开设有CO2进气口，所述卸料装置内还设置有卸料控制阀、调节卸料开度的卸料阀手柄，底部设置有下密封盖。

8.根据权利要求7所述的防止CO发生炉结渣的装置，其特征在于，所述卸料控制阀设置为蝶阀状卸料控制阀。