CN109797268B - 利用电弧炉消纳废弃物的炼钢装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用电弧炉消纳废弃物的炼钢装置和方法，包括电弧炉、可燃废弃物加料装置、废钢加料设备和与电弧炉密闭连接的加料焚烧隧道，加料焚烧隧道上布置有用于向隧道内供热的燃烧加热装置。用与电弧炉连接的加料焚烧隧道导出电弧炉的高温烟气并在加料焚烧隧道设置燃烧加热装置，废钢及可燃废弃物连续地输入电弧炉，高温烟气点燃可燃废弃物，并在燃烧加热装置的供热作用下加速可燃废弃物的充分燃烧；电炉烟气、燃烧加热装置、可燃废弃物燃烧共同加热输入电炉的废钢，在降低炼钢电耗的同时，也消纳了可燃废弃物。利用电炉高温烟气、主动燃烧加热及可燃废弃物的燃烧预热了废钢，消纳了部分可燃废弃物，改善了环境。

Description

利用电弧炉消纳废弃物的炼钢装置和方法

技术领域

本发明属于转炉炼钢技术领域，特别涉及一种利用电弧炉消纳废弃物的炼钢装置和方法。

背景技术

电弧炉短流程炼钢是一种以废钢为主原料的炼钢技术，与长流程比具有能耗较低、二氧化碳排放较少等优点，在炼钢生产中占有重要地位。但也有电耗(高级能源)较高，生产成本较高的缺点。而现在社会中，塑料、橡胶等社会废弃物在自然环境下不能快速降解的化学物质的大量使用，给我们的环境但来了巨大压力。如汽车废旧轮胎、塑料玩具等在自然状态下对环境造成重大的污染，普通回收和焚烧均有会产生较大的环境污染。

为此，发明一种利用电弧炉消纳社会可燃废弃物的炼钢技术，在降低废钢电耗的同时也环保地消纳部分社会可燃废弃物，如废旧轮胎(破碎)、塑料等。是一条节能炼钢且环保的技术路径。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种利用电弧炉消纳废弃物的炼钢装置，在降低炼钢电耗的同时也消纳部分可燃废弃物。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明技术方案如下：

一种利用电弧炉消纳废弃物的炼钢装置，包括电弧炉、可燃废弃物加料装置、废钢加料设备和与电弧炉密闭连接的加料焚烧隧道，所述加料焚烧隧道分别与废钢加料设备和可燃废弃物加料装置连接，用于向电弧炉方向输送废钢和可燃废弃物；所述加料焚烧隧道上布置有用于向隧道内供热的燃烧加热装置。

采用上述结构，用与电弧炉连接的加料焚烧隧道导出电弧炉的高温烟气并在加料焚烧隧道设置燃烧加热装置，废钢及可燃废弃物连续地输入电弧炉，高温烟气点燃可燃废弃物，并在燃烧加热装置的供热作用下加速可燃废弃物的充分燃烧；电炉烟气、燃烧加热装置、可燃废弃物燃烧共同加热输入电炉的废钢，在降低炼钢电耗的同时，也消纳了可燃废弃物。利用电炉高温烟气、主动燃烧加热及可燃废弃物的燃烧预热了废钢，降低电炉的冶炼电耗。消纳了部分可燃废弃物，改善了环境。

可选地，所述加料焚烧隧道前部与电弧炉相连，加料焚烧隧道尾部设置有动态密闭装置，该动态密闭装置后设置有废钢加料段，所述加料焚烧隧道上设有一个以上混风调节装置。

可选地，所述加料焚烧隧道上前后间隔设置有第一除尘口和第二除尘口，所述第一除尘口与第二除尘口之间为强化焚烧段，所述强化焚烧段设置有所述燃烧加热装置；所述第一除尘口至电弧炉之间的加料焚烧隧道上设置或不设置燃烧加热装置。

可选地，所述动态密闭装置位于第二除尘口之后，所述可燃废弃物加料装置设置在第二除尘口与动态密闭装置之间和/或可燃废弃物加料装置设置在废钢加料段的前部。

可选地，所述第一除尘口和第二除尘口分别连接有除尘管道，两除尘管道汇合至主管道，所述主管道下游依次连接有烟气急冷塔、粉尘沉降室和除尘器；或者所述主管道下游依次连接有粉尘沉降室、烟气急冷塔和除尘器。

可选地，两个所述除尘管道上分别设有烟气调节装置，或者两个所述除尘管道的汇合处设置烟气调节装置。

可选地，所述燃烧加热装置为烧嘴、喷嘴或喷枪，所述燃烧加热装置由前向后朝向废钢和可燃废弃物倾斜喷吹。

可选地，所述加料焚烧隧道整体为水平布置或倾斜布置，所述加料焚烧隧道的槽底设置为沿加料焚烧隧道入口至电弧炉方向逐渐降低的阶梯结构。

可选地，所述除尘管道、第一除尘口、第二除尘口或加料焚烧隧道上设置有气体分析检测装置。

本发明还提供一种利用电弧炉消纳可燃废弃物的炼钢方法，采用上述的炼钢装置，通过加料焚烧隧道与大留钢的电弧炉联接，将烟气从电弧炉导出，废钢加料设备将废钢铺设到加料焚烧隧道尾部的开放加料段，振动连续加料输入；可燃废弃物加料装置将可燃废弃物铺设在废钢的表面，经由加料焚烧隧道被高温电炉烟气点燃，可燃废弃物燃烧后的残余物粘结在废钢上进入电炉熔池彻底烧尽。

在加料焚烧隧道内通过燃烧加热装置进一步加热可燃废弃物和废钢，通过混风调节装置提供可燃废弃物燃烧需要的氧；电炉烟气、燃烧加热装置、可燃废弃物燃烧共同加热输入电炉的废钢。

通过调节燃烧加热装置、混风调节装置、烟气调节装置，以控制可燃废弃物的燃烧以及烟气进入烟气急冷塔的温度；并通过烟气急冷塔快速冷却烟气，控制二噁英的产生。

本发明的有益效果是：用与电弧炉连接的加料焚烧隧道导出电弧炉的高温烟气并在加料焚烧隧道设置燃烧加热装置，废钢及可燃废弃物连续地输入电弧炉，高温烟气点燃可燃废弃物，并在燃烧加热装置的供热作用下加速可燃废弃物的充分燃烧；电炉烟气、燃烧加热装置、可燃废弃物燃烧共同加热输入电炉的废钢，在降低炼钢电耗的同时，也消纳了可燃废弃物。利用电炉高温烟气、主动燃烧加热及可燃废弃物的燃烧预热了废钢，降低电炉的冶炼电耗。消纳了部分可燃废弃物，改善了环境。

附图说明

图1为本发明利用电弧炉消纳可燃废弃物的炼钢装置一个实施例的布置结构示意图；

图2为本发明一种利用电弧炉消纳可燃废弃物的炼钢装置一个实施例的布置结构示意图；(不同的二噁英抑制烟道路径)

图3为本发明利用电弧炉消纳可燃废弃物的炼钢装置一个实施例的布置结构示意图(关闭第一除尘口的烟气调节装置)。

零件标号说明

1-电弧炉；2-隧道前段；3-强化焚烧段；4-燃烧加热装置；5-可燃废弃物加料装置；6-动态密闭装置；7-废钢加料段；8-废钢；9-可燃废弃物；10-第二除尘口；11-第一除尘口；12-烟气急冷塔；13-烟气调节装置；14-粉尘沉降室；15-电炉烟气；16-燃气；17-废钢加料设备；18-主管道；19-气体分析检测装置；20-混风调节装置；21-除尘管道。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本例中所述的前后方位，是以加料焚烧隧道靠近电弧炉1的一端在前，加料焚烧隧道靠近废钢加料设备17的一端在后。

如图1所示，一种利用电弧炉消纳废弃物的炼钢装置，包括电弧炉1、可燃废弃物加料装置5、废钢加料设备17和加料焚烧隧道，其中加料焚烧隧道水平或倾斜布置，废钢加料设备17和可燃废弃物加料装置5分别与所述加料焚烧隧道连接，并由加料焚烧隧道向电弧炉1方向输送废钢8和可燃废弃物9；加料焚烧隧道上布置有用于向隧道内供热的燃烧加热装置4。

采用与电弧炉1连接的加料焚烧隧道导出电弧炉1的高温烟气(通常在1100～1600℃)并在加料焚烧隧道设置燃烧加热装置4，废钢8及可燃废弃物9连续地输入电弧炉1，一方面通过高温烟气点燃可燃废弃物9，使得可燃废弃物9燃烧并加热废钢8；另一方面设置有主动加热装置，即燃烧加热装置4，通过燃烧加热装置4加热使可燃废弃物9充分燃烧；电炉烟气15、燃烧加热装置4、可燃废弃物9燃烧共同加热输入电炉的废钢8，在降低炼钢电耗的同时，也消纳了可燃废弃物9。利用电炉高温烟气、主动燃烧加热及可燃废弃物9的燃烧预热了废钢8，降低电炉的冶炼电耗。消纳了部分可燃废弃物9，改善了环境。

在一个实施方式中，加料焚烧隧道前部与电弧炉1相连，加料焚烧隧道尾部设置有动态密闭装置6，用于加料时防止冷空气进入加料焚烧隧道内，影响燃烧和导致排气温度降低，影响系统的整体热效率；该动态密闭装置6后设置有用于废钢8加料的废钢加料段7，废钢加料设备17将废钢8铺设于废钢加料段7。

在一个实施方式中，为便于加料焚烧隧道内充分燃烧，所述加料焚烧隧道上设有多个混风调节装置20，以便调节进入加料焚烧隧道内的空气。其中动态密闭装置6和混风调节装置20为本领域常用设备，可采翻板门或鼓风管道等。

在一个实施方式中，所述加料焚烧隧道上前后间隔设置有第一除尘口11和第二除尘口10，所述第一除尘口11与第二除尘口10之间为强化焚烧段3，所述强化焚烧段3设置有所述燃烧加热装置4；所述第一除尘口11至电弧炉1之间为隧道前段2，该隧道前段2可根据需求设置或不设置燃烧加热装置4。

由于电炉烟气15在沿着加料焚烧隧道延伸到后端，烟气温度逐渐下降，因此在靠近电弧炉1的一段加料焚烧隧道可不设置燃烧加热装置4；在加料焚烧隧道后端，可燃废弃物9被加入，如果烟气不能快速引燃废钢8表面的可燃废弃物9，将挥发并产生大量的有害烟雾，因此在离电弧炉1有一定距离的加料焚烧隧道处，烟气温度降低，因而在强化焚烧段3布置燃烧加热装置4，其作用是快速点燃可燃废弃物9并燃烧产生能量。

另一方面第一除尘口11和第二除尘口10的设置也可有效降低加料焚烧隧道内烟气的流速(尤其在强化焚烧段3)，保持可燃废弃物9的燃烧稳定。例如，可以让大部分烟气由第一除尘口11排出，进入强化焚烧段3的烟气量相对较少，可减缓烟气流动速度，燃烧充分。

其中，所述燃烧加热装置4为烧嘴、喷嘴或喷枪，燃烧加热装置4通入燃气16进行燃烧；以烧嘴为例，烧嘴由前向后倾斜设置，布置在加料焚烧隧道顶部，并朝向废钢8和可燃废弃物9倾斜喷吹，如图所示。

在一个实施方式中，所述动态密闭装置6位于第二除尘口10之后，可燃废弃物加料装置5设置在第二除尘口10与动态密闭装置6之间，或者可燃废弃物加料装置5设置在废钢加料段7的前部；或者上述两处均设置可燃废弃物加料装置5。在上述位置设置可燃废弃物加料装置5，使得可燃废弃物9在废钢8之后加入，从而使可燃废弃物9覆盖在废钢8表面，利于燃烧。

其中，第二除尘口10和动态密闭装置6之间设置的可燃废弃物加料装置5可选用破碎型的加料装置，将可燃废弃物9破碎为小块；在废钢加料段7前部的可燃废弃物加料装置，可选用块度较大的加料装置。

在一个实施方式中，所述第一除尘口11和第二除尘口10分别连接有除尘管道21，两除尘管道21汇合至主管道18，主管道18下游依次连接有烟气急冷塔12、粉尘沉降室14和除尘器；或者所述主管道18下游依次连接有粉尘沉降室14、烟气急冷塔12和除尘器。

两个所述除尘管道21上分别设有可单独调节的烟气调节装置13，烟气调节装置13用于调节两路烟气混合温度，以保证环保治理，如二噁英急冷烟气必要的温度。烟气调节装置13可采用现有的三通阀或其它耐高温的阀门。

烟气调节装置13调节烟气汇集后的温度在800～900℃，高温烟气进入烟气急冷塔12快速降温到200～250℃后，从源头抑制二噁英；烟气经过粉尘沉降室14后进入除尘器等除尘系统(图中未示出)；其中，烟气急冷塔12、粉尘沉降室14和除尘器属于本领域常用设备，在此不再例举和赘述。

在一个实施方式中，所述加料焚烧隧道的槽底设置为沿加料焚烧隧道入口至电弧炉1方向逐渐降低的阶梯结构，即从后至前为降低的多级阶梯结构，使得物料进入电炉过程中产生一定物料翻滚，提高燃烧的充分性和废钢预热的效果。

在一个实施方式中，废钢8和可燃废弃物9可采用振动式输，典型的如水平非谐振振动输送或斜槽振动输送。

在一个实施方式中，可根据需要，在适当位置设置气体分析检测装置19，温度、压力、重量、流速等必要的检测仪表。例如温度传感器、压力传感器、速度传感器等，气体分析检测装置19可采用气体分析仪等设备。从而便于根据检测的参数，控制并调节混风调节装置20、燃烧加热装置4、烟气调节装置13的大小，优化控制可燃废弃物9的燃烧，以及控制烟气进人烟气急冷装置的温度。

具体而言，气体分析检测装置19可设置在第一除尘口11、第二除尘口10和加料焚烧隧道上，温度、压力、重量、流速等必要的检测仪表可设置在系统或具体机械装置的相关部位。

本发明还提供一种利用电弧炉1消纳可燃废弃物的炼钢方法，采用上述的炼钢装置，通过加料焚烧隧道与大留钢(钢水比例大于30％)的电弧炉1联接，将烟气从电弧炉1导出，废钢加料设备17将废钢8铺设到加料焚烧隧道尾部的开放加料段，可燃废弃物加料装置5将可燃废弃物9铺设在废钢8的表面，经由加料焚烧隧道被高温电炉烟气15点燃，可燃废弃物9燃烧后的残余物跟随或粘结在废钢8上进入电炉熔池彻底烧尽。

在加料焚烧隧道内通过燃烧加热装置4进一步加热可燃废弃物9和废钢8，通过混风调节装置20提供可燃废弃物9燃烧需要的氧；电炉烟气15、燃烧加热装置4、可燃废弃物燃烧共同加热输入电炉的废钢8，将废钢8加热至500℃以上，实现电炉炼钢时电耗的降低。

通过调节燃烧加热装置4、混风调节装置20、烟气调节装置13，以控制可燃废弃物9的燃烧以及烟气进入烟气急冷塔12的温度；并通过烟气急冷塔12快速冷却烟气，控制二噁英的产生，实现节电和燃烧烟气的环保排放。

本发明，利用电炉熔池和加料焚烧隧道进行可燃废弃物的处理并节能，同时还实现二噁英指标达标。从上世纪70年代发展起来的烟气急冷技术是治理二噁英问题的有效技术手段，该技术的关键点在于烟气的温度控制及时间控制。由于烟气在800℃以上持续也3秒、1000℃以上持续约1秒，二噁英的成分可以被裂解99％；烟气从该高温下快速冷却(2～3秒)是抑制二噁英再次合成的条件，因此烟气温度、保持时间、急冷速度是二噁英源头抑制的关键技术指标。

电炉炼钢过程中处理可燃废弃物具有高温优势，电炉电弧的温度高达4000～6000℃、电炉熔池温度高达1640℃、电炉的烟气具有1100～1600℃的高温并且烟气量巨大(如120t电炉，高达每小时十万立方标准状态的烟气量)，隧道内安装燃烧加热装置4提供的温度也达到1100～1500℃，电弧炉1处理可燃废弃物其烟气量的巨大和超高温环境是传统垃圾焚烧炉无法比拟的。

为保证可燃废弃物燃烧，以及废钢预热后排除烟气二噁英指标合格，可通过设置的各检测仪表和气体分析检测装置19返回的数据，控制烧嘴、混风调节装置20、烟气调节装置13以及除尘系统(图中未绘出)，优化控制可燃废弃物的燃烧，控制烟气温度保持在800～900℃，烟气从烟气急冷塔12顶部进入，急冷后进入粉尘沉降室14(对抑制二噁英至关重要)，通过除尘系统抽出，实现节电并环保排放。

图2所示为本发明一种利用电弧炉消纳可燃废弃物的炼钢装置，在二噁英抑制路径上采用了不同的管道走向和顺序，以满足不同工厂布置的需求。其中，粉尘沉降室14连接在烟气急冷塔12之前。烟气调节装置13设置于两除尘管道21的汇合点(三通节点位置)，通过一个烟气调节装置13进行调节。

图3所示为本发明一种利用电弧炉消纳可燃废弃物的炼钢装置，如关闭第一除尘口11的烟气调节装置13。

本发明的有益效果在于：

采用与电弧炉连接的加料焚烧隧道导出电弧炉的高温烟气(1100～1600℃)并在加料焚烧隧道加强化烧嘴，废钢在铺在加料焚烧隧道槽底铺有一定的厚度，废钢表面覆盖一层可燃废弃物连续地输入电弧炉，高温烟气和烧嘴燃气16燃烧可燃废弃物，电炉烟气、烧嘴燃气、可燃废弃物燃烧共同加热输入电炉的废钢，在降低炼钢电耗的同时，也消纳了可燃废弃物。

1、利用电炉高温烟气、燃气及可燃废弃物的燃烧预热了废钢，降低电炉的冶炼电耗。

2、消纳了部分社会可燃废弃物，改善了环境。

3、实现了燃烧烟气的环保排放。

综上，本发明利用电炉的高温熔池、高温烟气和燃烧加热装置燃烧可燃废弃物，回收其中的能量直接炼钢，减少废钢的冶炼电耗。间接实现含能废弃物的高效发电，并对排除的烟气进行环保处理，到达环保减排的效果。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种利用电弧炉消纳废弃物的炼钢装置，其特征在于：包括电弧炉、可燃废弃物加料装置、废钢加料设备和与电弧炉密闭连接的加料焚烧隧道，所述加料焚烧隧道分别与废钢加料设备和可燃废弃物加料装置连接，用于向电弧炉方向输送废钢和可燃废弃物；所述加料焚烧隧道上布置有用于向隧道内供热的燃烧加热装置；

所述加料焚烧隧道前部与电弧炉相连，加料焚烧隧道尾部设置有动态密闭装置，该动态密闭装置后设置有废钢加料段，所述加料焚烧隧道上设有一个以上混风调节装置；

所述加料焚烧隧道上前后间隔设置有第一除尘口和第二除尘口，所述动态密闭装置位于第二除尘口之后，所述可燃废弃物加料装置设置在第二除尘口与动态密闭装置之间和/或可燃废弃物加料装置设置在废钢加料段的前部，可燃废弃物加料装置将可燃废弃物铺设在废钢的表面；在加料焚烧隧道内通过燃烧加热装置进一步加热可燃废弃物和废钢，通过混风调节装置提供可燃废弃物燃烧需要的氧；电炉烟气、燃烧加热装置、可燃废弃物燃烧共同加热输入电炉的废钢；

所述加料焚烧隧道的槽底设置为沿加料焚烧隧道入口至电弧炉方向逐渐降低的阶梯结构；所述第一除尘口和第二除尘口分别连接有除尘管道，两除尘管道汇合至主管道，所述除尘管道、第一除尘口或第二除尘口或加料焚烧隧道上设置有气体分析检测装置；两个所述除尘管道上分别设有烟气调节装置，或者两个所述除尘管道的汇合处设置烟气调节装置。

2.根据权利要求1所述的利用电弧炉消纳废弃物的炼钢装置，其特征在于：所述第一除尘口与第二除尘口之间为强化焚烧段，所述强化焚烧段设置有所述燃烧加热装置；所述第一除尘口至电弧炉之间的加料焚烧隧道上设置或不设置燃烧加热装置。

3.根据权利要求1所述的利用电弧炉消纳废弃物的炼钢装置，其特征在于：所述主管道下游依次连接有烟气急冷塔、粉尘沉降室和除尘器；或者所述主管道下游依次连接有粉尘沉降室、烟气急冷塔和除尘器。

4.根据权利要求1所述的利用电弧炉消纳废弃物的炼钢装置，其特征在于：所述燃烧加热装置为烧嘴、喷嘴或喷枪，所述燃烧加热装置由前向后朝向废钢和可燃废弃物倾斜喷吹。

5.一种利用电弧炉消纳可燃废弃物的炼钢方法，采用权利要求1-4任意一项所述的炼钢装置，其特征在于：通过加料焚烧隧道与大留钢的电弧炉联接，将烟气从电弧炉导出，废钢加料设备将废钢铺设到加料焚烧隧道尾部的开放加料段，振动连续加料输入加料焚烧隧道，可燃废弃物加料装置将可燃废弃物铺设在废钢的表面，经由加料焚烧隧道被高温电炉烟气点燃，可燃废弃物燃烧后的残余物粘结在废钢上进入电炉熔池彻底烧尽。

6.根据权利要求5所述的一种利用电弧炉消纳可燃废弃物的炼钢方法，其特征在于：在加料焚烧隧道内通过燃烧加热装置进一步加热可燃废弃物和废钢，通过混风调节装置提供可燃废弃物燃烧需要的氧；电炉烟气、燃烧加热装置、可燃废弃物燃烧共同加热输入电炉的废钢。

7.根据权利要求6所述的一种利用电弧炉消纳可燃废弃物的炼钢方法，其特征在于：通过调节燃烧加热装置、混风调节装置、烟气调节装置，以控制可燃废弃物的燃烧以及烟气进入烟气急冷塔的温度；并通过烟气急冷塔快速冷却烟气，控制二噁英的产生。