CN110283957A - 一种钢铁系统富氧燃烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢铁系统富氧燃烧方法，应用于高炉热风炉系统，基于富氧燃烧系统，控制高炉热风炉实现富氧燃烧；其中，所述富氧燃烧系统，具体包括：氧气罐、预热炉、热风炉、高炉、煤气换热器、鼓风机、三通阀和换向阀；与现有技术相比，一方面实现热风炉内富氧燃烧，减少热风炉排烟热损失，提高热风炉热效率；另一方面富氧冷风经过格子砖后，风温得到了提高，实现了低热值煤气实现高风温，从而提高高炉的燃烧效率，解决了现有技术中无法实现富氧燃烧的技术问题。

Description

一种钢铁系统富氧燃烧方法

技术领域

本发明涉及炼钢技术领域，尤其涉及一种钢铁系统富氧燃烧方法。

背景技术

热风炉作为炼铁系统的重要组成部分，是高炉实现高风温的关键设备。为实现高风温，目前国内外主要有掺烧高热值煤气技术、换热器预热技术、热风炉自身预热技术、高温空气燃烧预热技术等。

富氧燃烧是指供给燃烧用的空气中氧含量大于20.9％时的燃烧。由于燃料中可燃分子和氧分子之间发生高能碰撞而引起的，所以氧的供给情况决定了燃烧过程完成得是否充分。富氧燃烧由于氧含量高，不参与燃烧反应的氮含量相对减少。但现有冶炼技术中，并未对钢铁系统实现富氧燃烧。

发明内容

本申请实施例通过提供一种钢铁系统富氧燃烧方法，解决了相关技术中无法实现富氧燃烧的技术问题。

本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：

一种钢铁系统富氧燃烧方法，应用于高炉热风炉系统，

所述高炉热风炉系统，具体包括：氧气罐、预热炉、热风炉、高炉、煤气换热器、鼓风机、调压阀、氧气流量调节阀、煤气流量调节阀、第一热风阀、风量调节阀、冷风阀、第二热风阀、三通阀和换向阀；

所述方法，具体包括：

来自所述氧气罐的氧气与来自所述鼓风机的助燃空气经所述三通阀混合为富氧空气；

在热风炉燃烧期内，调整所述氧气与所述助燃空气的比例和压力，获得第一富氧空气，所述富氧空气通过所述换向阀后，经所述预热炉预热，并与经所述煤气换热器预热的高炉煤气进入热风炉内混合燃烧为烟气，所述烟气经所述热风炉内的格子砖换热后，经所述煤气换热器换热后排出；

在热风炉送风期内，调整所述氧气与所述助燃空气的比例和压力，获得第二富氧空气，所述第二富氧空气经所述换向阀进入所述热风炉，经所述热风炉内的格子砖换热后，通往高炉燃烧。

可选的，所述第一富氧空气中，所述氧气占所述富氧空气的体积比为 2～5％，所述氧气的压力与所述助燃空气的压力为10～15kPa。

可选的，所述富氧空气经所述预热炉预热后，所述富氧空气的温度为 450～650℃。

可选的，所述热风炉内混合燃烧时，空气过剩系数为0.85～0.95。

可选的，，所述热风炉内混合燃烧后，所述烟气的温度为1340～1440 ℃。

可选的，所述烟气经所述热风炉内的格子砖换热后，经所述煤气换热器换热时，所述烟气温度为150～250℃。

可选的，所述烟气经所述热风炉内的格子砖换热后，经所述煤气换热器换热时，所述烟气的残氧体积比为3～5％。

可选的，所述第二富氧空气中，所述氧气占所述富氧空气的体积比为4～10％。

可选的，所述第二富氧空气经所述换向阀进入所述热风炉，经所述热风炉内的格子砖换热后，所述第二富氧空气被加热为1250～1300℃的热风。

可选的，在所述富氧燃烧系统中，所述热风炉包括2～4个。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明的技术方案，基于富氧燃烧系统，控制高炉热风炉实现富氧燃烧，具体的，在原有的炼钢系统中，将钢铁厂富余的氧气储存到氧气罐，并与来自鼓风机的助燃空气经三通阀混合为富氧空气，使用所述富氧空气进行富氧燃烧，其中，富氧燃烧分为燃烧期和送风期，在燃烧期时，调整所述氧气与所述助燃空气的比例和压力，获得第一富氧空气，所述富氧空气通过所述换向阀后，经所述预热炉预热，并与经所述煤气换热器预热的高炉煤气进入热风炉内混合燃烧为烟气，所述烟气经所述热风炉内的格子砖换热后，经所述煤气换热器换热后排出，与现有技术相比，实现热风炉内富氧燃烧，减少热风炉排烟热损失，提高热风炉热效率；在送风期时，调整所述氧气与所述助燃空气的比例和压力，获得第二富氧空气，所述第二富氧空气经所述换向阀进入所述热风炉，经所述热风炉内的格子砖换热后，通往高炉燃烧，由于在热风炉实现了富氧燃烧，提高了烟气理论燃烧温度，热风炉内的格子砖蓄热温度更高，因此，在送风期，富氧冷风经过格子砖后，风温得到了提高，实现了低热值煤气实现高风温，从而提高高炉的燃烧效率，解决了现有技术中无法实现富氧燃烧的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例中一种用于实现炼铁系统富氧燃烧方法的富氧燃烧系统的结构图；

图2是图1的工艺过程图；

图3是基于图1的高控制炉热风炉富氧燃烧的方法流程图；

图中：1、氧气罐，2、调压阀，3、氧气流量调节阀，4、预热炉，5、煤气流量调节阀，6、热风炉，7、第一热风阀，8、高炉，9、煤气换热器， 10、烟囱，11、鼓风机，12、风量调节阀，13、三通阀，14、换向阀，15、冷风阀，16、第二热风阀，17、格子砖，18、烟道阀，19、煤气截止阀。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种钢铁系统富氧燃烧方法，解决了现有技术中冷连轧轧后带钢焊缝附近存在边裂缺陷的技术问题。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

一种钢铁系统富氧燃烧方法，应用于高炉热风炉系统，所述高炉热风炉系统，具体包括：氧气罐1、预热炉4、热风炉6、高炉8、煤气换热器9、鼓风机11、调压阀2、氧气流量调节阀3、煤气流量调节阀5、第一热风阀7、风量调节阀12、冷风阀15、第二热风阀16、三通阀13和换向阀14；

所述方法，具体包括：

来自所述氧气罐1的氧气与来自所述鼓风机11的助燃空气经所述三通阀 13混合为富氧空气；

在热风炉6燃烧期内，调整所述氧气与所述助燃空气的比例和压力，获得第一富氧空气，所述富氧空气通过所述换向阀14后，经所述预热炉4预热，并与经所述煤气换热器9预热的高炉8煤气进入热风炉6内混合燃烧为烟气，所述烟气经所述热风炉6内的格子砖17换热后，经所述煤气换热器9 换热后排出；

在热风炉6送风期内，调整所述氧气与所述助燃空气的比例和压力，获得第二富氧空气，所述第二富氧空气经所述换向阀14进入所述热风炉6，经所述热风炉6内的格子砖17换热后，通往高炉8燃烧。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

首先说明，本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本实施例中，一种钢铁系统富氧燃烧方法，所述方法包括：基于富氧燃烧系统，控制高炉8热风炉6实现富氧燃烧；

其中，参见图1，所述富氧燃烧系统，具体包括：氧气罐1、预热炉4、热风炉6、高炉8、煤气换热器9、鼓风机11、三通阀13和换向阀14；

具体的，氧气罐1与鼓风机11通过三通阀13与换向阀14的进口连接，换向阀14的一个出口与预热炉4的入口连接，预热炉4的出口与热风炉6的燃烧入口连接，穿过煤气换热器9的煤气管道同样与热风炉6的燃烧入口连接，热风炉6的燃烧烟气出口穿过煤气换热器9后与烟囱10连接；

同时，换向阀14的另一个出口连接热风炉6的格子砖17换热入口，格子砖17的换热出口与高炉8连接。

为了调节氧气流量和压力，氧气罐1和三通阀13之间设置了调压阀2和氧气流量调节阀3；为了调节助燃空气的风量，在鼓风机11和三通阀13之间设置了风量调节阀12。

换向阀14与热风炉6的格子砖17换热入口之间设置有冷风阀15。

为了控制流量，系统还设置了第一热风阀7、第二热风阀16、烟道阀 18、煤气流量调节阀5和煤气截止阀19。

基于图1的系统，所述控制高炉8热风炉6实现富氧燃烧，具体包括：

来自所述氧气罐1的氧气与来自所述鼓风机11的助燃空气经所述三通阀 13混合为富氧空气；

使用所述富氧空气进行富氧燃烧；

具体的，图1所示的系统，在富氧燃烧时，以热风炉6的工作模式，可分为燃烧期和送风期，燃烧期是指热风炉6内燃烧蓄热的过程，而送风期是热风炉6利用蓄热对进入高炉8之前的富氧空气进行加热的过程。

因此，基于图1的系统，所述使用所述富氧空气进行富氧燃烧，具体包括：

在热风炉6燃烧期，调整所述氧气与所述助燃空气的比例和压力，获得第一富氧空气，所述富氧空气通过所述换向阀14后，经所述预热炉4预热，并与经所述煤气换热器9预热的高炉8煤气进入热风炉6内混合燃烧为烟气，所述烟气经所述热风炉6内的格子砖17换热后，经所述煤气换热器9换热后排出；

具体的，通过调压阀2和氧气流量调节阀3调节氧气流量和压力，通过风量调节阀12调节助燃空气风量，使经三通阀13混合后的富氧空气满足第一富氧空气的要求。

更具体的，所述第一富氧空气中，所述氧气占所述富氧空气的体积比为 2～5％，所述氧气的压力与所述助燃空气的压力为10～15kPa。

具体的，所述富氧空气经所述预热炉4预热后，所述富氧空气的温度为 450～650℃；所述热风炉6内混合燃烧时，空气过剩系数为0.85～0.95。

具体的，所述热风炉6内混合燃烧后，所述烟气的温度为1340～1440 ℃。

具体的，所述烟气经所述热风炉6内的格子砖17换热后，经所述煤气换热器9换热时，所述烟气温度为150～250℃；所述烟气经所述热风炉6内的格子砖17换热后，经所述煤气换热器9换热时，所述烟气的残氧体积比为 3～5％。

或，

在热风炉6送风期，调整所述氧气与所述助燃空气的比例和压力，获得第二富氧空气，所述第二富氧空气经所述换向阀14进入所述热风炉6，经所述热风炉6内的格子砖17换热后，通往高炉8燃烧。

具体的，通过调压阀2和氧气流量调节阀3调节氧气流量和压力，通过风量调节阀12调节助燃空气风量，使经三通阀13混合后的富氧空气满足第二富氧空气的要求。

更具体的，所述第二富氧空气中，所述氧气占所述富氧空气的体积比 (即富氧率)为4～10％。

具体的，所述第二富氧空气经所述换向阀14进入所述热风炉6，经所述热风炉6内的格子砖17换热后，所述第二富氧空气被加热为1250～1300℃的热风。

作为可选的技术方案，热风炉的数量可以是一个，也可以是多个，例如 2-6个。

参见图2，燃烧期和送风期的工艺过程图是分别进行的，即在实际操作时，首先进行燃烧蓄热，然后进行送风加热，待格子砖17中蓄热耗尽时，切换为燃烧期进行蓄热，如此循环。

参见图3，是燃烧期和送风期系统实现富氧燃烧参数控制流程图。

表1为本实施例中，富氧燃烧相关参数设置情况。

表1：

富氧燃烧控制过程具体如下：在热风炉6燃烧期内，先通过富氧率和空气过剩系数，调整高炉8煤气流量和助燃空气流量，后通过燃烧后烟气残氧进一步修正煤气流量和助燃空气流量，其中助燃空气中富氧量体积比例控制为24％～26％，空气过剩系数控制范围为0.85～0.95，烟气残氧体积比例控制为3％～5％；在热风炉6送风期内，根据高炉8富氧鼓风的富氧率要求调整冷风流量，并控制氧气流量与冷风流量的体积比例为4％～10％。

为了更清楚的对本发明进行说明，下面结合实施例对本发明的方法做详细的说明。

实施例1：

在热风炉6燃烧期内，来自高压的氧气罐1的液态氧气经调压阀2减压和氧气流量调节阀3调节后变为压力为10的气态氧气，与来自鼓风机11经风量调节阀12调节后压力为10的助燃空气混合为富氧空气，其中氧气流量与助燃空气流量的体积比例为2％，经三通阀13和换向阀14的富氧空气经预热炉4预热温度为450℃，经第一热风阀7与经煤气换热器9预热高炉8煤气一同进入热风炉6内混合燃烧为温度为1340℃的烟气，经格子砖17换热后烟气经煤气换热器9预热高炉8煤气温度为150℃，最后烟气经烟道阀18和烟囱10排出，其中热风炉6富氧燃烧的空气过剩系数为0.85，烟气残氧体积比例为3％。

在热风炉6送风期内，来自高压氧气罐1的液态氧气经调压阀2减压和氧气流量调节阀3调节后变为压力为10kPa的气态氧气，与来自鼓风机11经风量调节阀12调节后压力为10kPa的冷风混合为富氧空气，其中氧气流量与冷风流量的体积比例为4％，富氧空气经冷风阀15进入热风炉6内的格子砖 17加热为温度为1250℃的热风，经第二热风阀16送高炉8使用。

实施例2：

在热风炉6燃烧期内，来自高压的氧气罐1的液态氧气经调压阀2减压和氧气流量调节阀3调节后变为压力为15kPa的气态氧气，与来自鼓风机11 经风量调节阀12调节后压力为15kPa的助燃空气混合为富氧空气，其中氧气流量与助燃空气流量的体积比例为5％，经三通阀13和换向阀14的富氧空气经预热炉4预热温度为650℃，经第一热风阀7与经煤气换热器9预热高炉8 煤气一同进入热风炉6内混合燃烧为温度为1440℃的烟气，经格子砖17换热后烟气经煤气换热器9预热高炉8煤气温度为250℃，最后烟气经烟道阀18 和烟囱10排出，其中热风炉6富氧燃烧的空气过剩系数为0.95，烟气残氧体积比例为5％。

在热风炉6送风期内，来自高压氧气罐1的液态氧气经调压阀2减压和氧气流量调节阀3调节后变为压力为15kPa的气态氧气，与来自鼓风机11经风量调节阀12调节后压力为15kPa的冷风混合为富氧空气，其中氧气流量与冷风流量的体积比例为10％，富氧空气经冷风阀15进入热风炉6内的格子砖 17加热为温度为1300℃的热风，经第二热风阀16送高炉8使用。

实施例3：

在热风炉6燃烧期内，来自高压的氧气罐1的液态氧气经调压阀2减压和氧气流量调节阀3调节后变为压力为13kPa的气态氧气，与来自鼓风机11 经风量调节阀12调节后压力为13kPa的助燃空气混合为富氧空气，其中氧气流量与助燃空气流量的体积比例为3％，经三通阀13和换向阀14的富氧空气经预热炉4预热温度为600℃，经第一热风阀7与经煤气换热器9预热高炉8 煤气一同进入热风炉6内混合燃烧为温度为1400℃的烟气，经格子砖17换热后烟气经煤气换热器9预热高炉8煤气温度为200℃，最后烟气经烟道阀18 和烟囱10排出，其中热风炉6富氧燃烧的空气过剩系数为0.9，烟气残氧体积比例为4％。

在热风炉6送风期内，来自高压氧气罐1的液态氧气经调压阀2减压和氧气流量调节阀3调节后变为压力为13kPa的气态氧气，与来自鼓风机11经风量调节阀12调节后压力为13kPa的冷风混合为富氧空气，其中氧气流量与冷风流量的体积比例为8％，富氧空气经冷风阀15进入热风炉6内的格子砖 17加热为温度为1280℃的热风，经第二热风阀16送高炉8使用。

实施例4：

在热风炉6燃烧期内，来自高压的氧气罐1的液态氧气经调压阀2减压和氧气流量调节阀3调节后变为压力为12kPa的气态氧气，与来自鼓风机11 经风量调节阀12调节后压力为12kPa的助燃空气混合为富氧空气，其中氧气流量与助燃空气流量的体积比例为3％，经三通阀13和换向阀14的富氧空气经预热炉4预热温度为500℃，经第一热风阀7与经煤气换热器9预热高炉8 煤气一同进入热风炉6内混合燃烧为温度为1380℃的烟气，经格子砖17换热后烟气经煤气换热器9预热高炉8煤气温度为180℃，最后烟气经烟道阀18 和烟囱10排出，其中热风炉6富氧燃烧的空气过剩系数为0.88，烟气残氧体积比例为4％。

在热风炉6送风期内，来自高压氧气罐1的液态氧气经调压阀2减压和氧气流量调节阀3调节后变为压力为11kPa的气态氧气，与来自鼓风机11经风量调节阀12调节后压力为11kPa的冷风混合为富氧空气，其中氧气流量与冷风流量的体积比例为6％，富氧空气经冷风阀15进入热风炉6内的格子砖 17加热为温度为1260℃的热风，经第二热风阀16送高炉8使用。

以上实例均满足了高炉8和热风炉6的富氧燃烧。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

本发明的技术方案，基于富氧燃烧系统，控制高炉8热风炉6实现富氧燃烧，具体的，在原有的炼钢系统中，将钢铁厂富余的氧气储存到氧气罐1，并与来自鼓风机11的助燃空气经三通阀13混合为富氧空气，使用所述富氧空气进行富氧燃烧，其中，富氧燃烧分为燃烧期和送风期，在燃烧期时，调整所述氧气与所述助燃空气的比例和压力，获得第一富氧空气，所述富氧空气通过所述换向阀14后，经所述预热炉4预热，并与经所述煤气换热器9预热的高炉8煤气进入热风炉6内混合燃烧为烟气，所述烟气经所述热风炉6 内的格子砖17换热后，经所述煤气换热器9换热后排出，与现有技术相比，实现热风炉6内富氧燃烧，减少热风炉6排烟热损失，提高热风炉6热效率；在送风期时，调整所述氧气与所述助燃空气的比例和压力，获得第二富氧空气，所述第二富氧空气经所述换向阀14进入所述热风炉6，经所述热风炉6内的格子砖17换热后，通往高炉8燃烧，由于在热风炉6实现了富氧燃烧，提高了烟气理论燃烧温度，热风炉6内的格子砖17蓄热温度更高，因此，在送风期，富氧冷风经过格子砖17后，风温得到了提高，实现了低热值煤气实现高风温，从而提高高炉8的燃烧效率，解决了现有技术中无法实现富氧燃烧的技术问题。

此外，本发明钢铁系统富氧燃烧方法，还具有如下优点：

(1)工艺过程简单

只需用连接管道将富余氧气引入与助燃空气或冷风混合，就可以实现富氧燃烧，利用煤气换热器9实现高炉8煤气预热，利用预热炉4实现助燃空气预热。

(2)多功能富氧

通过安装三通阀13和换向阀14，一方面实现了热风炉6自身富氧燃烧，另一方面实现高炉8富氧鼓风。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种钢铁系统富氧燃烧方法，应用于高炉热风炉系统，其特征在于，

所述高炉热风炉系统，具体包括：氧气罐、预热炉、热风炉、高炉、煤气换热器、鼓风机、调压阀、氧气流量调节阀、煤气流量调节阀、第一热风阀、风量调节阀、冷风阀、第二热风阀、三通阀和换向阀；

所述方法，具体包括：

来自所述氧气罐的氧气与来自所述鼓风机的助燃空气经所述三通阀混合为富氧空气；

在热风炉燃烧期内，调整所述氧气与所述助燃空气的比例和压力，获得第一富氧空气，所述富氧空气通过所述换向阀后，经所述预热炉预热，并与经所述煤气换热器预热的高炉煤气进入热风炉内混合燃烧为烟气，所述烟气经所述热风炉内的格子砖换热后，经所述煤气换热器换热后排出；

在热风炉送风期内，调整所述氧气与所述助燃空气的比例和压力，获得第二富氧空气，所述第二富氧空气经所述换向阀进入所述热风炉，经所述热风炉内的格子砖换热后，通往高炉燃烧。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一富氧空气中，所述氧气占所述富氧空气的体积比为2～5％，所述氧气的压力与所述助燃空气的压力为10～15kPa。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述富氧空气经所述预热炉预热后，所述富氧空气的温度为450～650℃。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述热风炉内混合燃烧时，空气过剩系数为0.85～0.95。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述热风炉内混合燃烧后，所述烟气的温度为1340～1440℃。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述烟气经所述热风炉内的格子砖换热后，经所述煤气换热器换热时，所述烟气温度为150～250℃。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述烟气经所述热风炉内的格子砖换热后，经所述煤气换热器换热时，所述烟气的残氧体积比为3～5％。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二富氧空气中，所述氧气占所述富氧空气的体积比为4～10％。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二富氧空气经所述换向阀进入所述热风炉，经所述热风炉内的格子砖换热后，所述第二富氧空气被加热为1250～1300℃的热风。

10.如权利要求1～9的任一项所述的方法，其特征在于，在所述富氧燃烧系统中，所述热风炉包括2～4个。