CN111440913A - 一种熔融还原炉灌铁水启动的方法 - Google Patents

一种熔融还原炉灌铁水启动的方法 Download PDF

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徐涛
周海川
刘志国
任俊
昝智
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卜二军
曲刚
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Abstract

本发明提供了一种熔融还原炉灌铁水启动的方法，包括以下工艺步骤：烘炉，将耐材中的水分烘出，使得出铁室的温度至少达到700℃；灌装铁水，灌装铁水在休风的情况下灌入；在灌完50％铁水量后，出铁室底部与炉本体的连通处得到液封，开始送风并给燃气喷枪点火，然后陆续开始喷入煤粉，喷吹一定时间后，开始喷矿粉；第(3)步喷吹一定时间后，喷吹量以及风氧配比的逐步提升。通过对速度和配比的控制，既能够以最快速度使熔融还原炉正常启动至生产状态，又不会因为速度过快使熔池脱碳而导致启动失败。

Description

一种熔融还原炉灌铁水启动的方法
技术领域
本公开的实施例一般涉及非高炉炼铁领域，具体涉及一种熔融还原炼铁工艺，尤其是一种熔融还原炉灌铁水启动的方法。
背景技术
由于传统的高炉炼铁方式投资大、能耗高、流程长、污染严重，所以高炉的炼铁发展受到了很大的限制。熔融还原法是以非焦煤作为主要能源，直接使用铁矿粉等原料，在高温熔融状态下用碳把铁氧化物还原成金属铁的冶炼方法。可以代替高炉，取消烧结、焦化、球团工序，是低碳炼铁新技术发展的一个重要方向，一直以来也是炼铁行业研究的热点。
熔融还原炉是目前极少数的完全不用焦炭的非高炉炼铁技术之一。焦炭作为高炉炼铁生产过程中的料柱骨架，是其启动过程的关键物料。熔融还原炉不使用焦炭，其启动方式也必须另觅他法，经过长期的研究，最终开发出一套全新的灌装热铁水作为初始铁水的启动方法。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种熔融还原炉灌铁水启动的方法，包括以下工艺步骤：
(1)烘炉，将耐材中的水分烘出，使得出铁室的温度至少达到700℃；
(2)灌装铁水，灌装铁水在休风的情况下灌入；
(3)在灌完50％铁水量后，出铁室底部与炉本体的连通处得到液封，开始送风并给燃气喷枪点火，然后陆续开始喷入煤粉，喷吹一定时间后，开始喷矿粉；
(4)第(3)步喷吹一定时间后，喷吹量以及风氧配比的逐步提升。
进一步地，步骤(1)中所述烘炉是指首先将炉体及相关系统启动，然后对熔融还原炉系统进行送风烘炉，第一阶段只送风，不烧燃气，风温从200℃逐渐升高至1100℃以上并维持，此过程持续3-6天；第二阶段点燃燃气喷枪初始燃气量约为1000Nm3/h(以天然气为例)，然后逐渐提升，3-4天内，阶段性提升燃气量至4500Nm3/h，维持1-2天，燃气烘炉总时长约5-6天。
进一步地，将炉体及相关系统启动是指首先将炉体冷却水补水并启动循环泵、汽化冷却烟道补水并启动循环泵、煤气布袋除尘启动。
进一步地，所述燃气为天然气或焦炉煤气。
进一步地，步骤(2)中，灌装铁水的条件是出铁室耐材温度至少达到700℃，炉底耐材达到420℃，开始灌装铁水。
进一步地，灌装的铁水需要具备以下条件：①灌入出铁室的铁水温度必须在1500℃以上；②铁水含碳量必须在4.2％以上；③铁水硅含量在1％以上。
进一步地，灌装的铁水分为4包，首先将前2包铁水连续灌入，出铁室底部与炉本体的连通处得到液封，开始送风并给燃气喷枪点火，然后陆续开始喷入煤粉；第3包和第4包铁水在灌完第2包铁水后各隔1-2小时依次灌入。
进一步地，将前2包铁水连续灌入后，开始送风，风量50000Nm3/h，风温 1100℃以上，风量稳定后，点燃燃气喷枪进行焖炉，燃气量4500Nm3/h(以天然气为例)，维持30分钟，然后开始使用煤枪喷煤，热风量80000Nm3/h，风温1100℃以上，富氧25％，喷煤量20t/h，维持1-1.5小时，开始喷吹热矿粉，风量 100000Nm3/h，风温1100℃以上，富氧25％，喷煤量30t/h，喷矿量20t/h，喷生石灰量2t/h。
进一步地，第(3)步开始喷矿粉稳定20分钟后，逐渐提升喷吹量，喷吹量的爬升分为三个阶段，第一阶段为喷入的矿量为20-40t/h，从20t/h喷矿量每20-30 分钟增加4t/h，喷吹量提至40t/h，每增加4t/h的喷矿量约对应增加2t/h的喷煤量，约对应增加5000N m3/h热风或1％富氧，对应增加0.4t/h的生石灰喷吹量；喷矿量爬坡到40t/h后先稳定一段时间，约4小时后再考虑继续爬坡，第二阶段为喷矿量40-90t/h，40-90t/h喷矿量期间，大约每30分钟增加5-6t/h热矿，每增加5-6t/h的喷矿量约对应增加2t/h的喷煤量，当喷矿量达到90t/h时，相应喷煤量约58t/h左右，当出现二次燃烧率(净煤气中CO2+H2O总量，与 CO+H2+CO2+H2O总量的比值)持续低于40％的情况时应降低爬坡速度，甚至直接将喷矿量降低至初始喷矿量20t/h；第三阶段为90-130t/h，大约每30分钟增加5t/h热矿，每增加10t/h的喷矿量约对应增加2t/h的喷煤量，在喷矿量提至 110t/h时，生产状态下维持此喷矿量至少24小时，需要适当过量的煤和风氧维持耐材吸热炉况下的热平衡，具体操作可在已到达的上述配比前提下多增加1 吨煤，多增加0.5％富氧，110t/h继续向上爬坡至140t/h的过程中，每升高10t/h 稳定一天时间，使设备有一个逐渐适应的磨合期。
进一步地，热矿粉从20t/h到140t/h爬坡中，生石灰粉起始喷吹量为2t/h，生石灰粉增加量约为每增加5t/h热矿粉，增加0.5t/h生石灰粉。
根据本公开的实施例，具有以下特点：
一是熔融还原炉本体的烘炉，其目的是将炉缸耐材烘热，减少耐材对铁水的吸热，减小灌入初始铁水的温降，尤其是出铁室与炉本体连接通道，此处是最容易吸热使铁水冻结的高危地带，必须得到很好地烘烤。
二是灌装铁水，其目的一是为了液封出铁室通道，尽早送风，减少炉缸以及铁水热损失，二是为了在炉内快速建立铁水存量，有助于造渣并在短时间内利用喷吹形成的涌泉效果溅渣至水冷壁，降低热负荷，进而尽快地提高喷吹量，尽早出铁，防止出铁室与炉体连接通道冻结。炉缸直径6m的熔融还原炉的启动共需要灌装320吨铁水。
三是灌装铁水后从休风到正常生产的启动程序。在灌完160吨铁水后，出铁室底部与炉本体的连通处得到液封，此时便可开始送风并给燃气喷枪点火， 20-30分钟后，开始喷煤粉，对已灌入的铁水升温增碳，约1-1.5小时后进入生产模式，开始煤粉和矿粉同时喷吹。
四是进入生产模式后各喷吹量以及风氧配比的逐步提升。启动阶段，进入生产模式即喷矿模式后，各物料喷吹量的提升不宜过快，否则会导致熔池脱碳进而导致启动失败，因此，喷吹量的爬坡是后续启动过程的关键操作。
根据本发明的实施例，可以达到以下技术效果：
采用本发明的烘炉方式，既给炉缸耐材提供了安全启动所需要的足够的热量，又给熔融还原炉水冷板以及汽化冷却烟道提供了从冷到热逐渐平稳启动的时间，有助于延长设备使用寿命。这种铁水灌装方式可快速、简单、高效地使熔融还原炉具备启动需要的初始铁水，先灌装所需总铁水量的50％即可送风，提前了溢铁时间，减小了炉缸冻结的可能性。灌铁水后从休风到正常喷吹的操作过程，既提供了熔池反应需要的热量和物料，又以恰当的速度，使熔池不至于向凉脱碳，又能在出铁室通道冻结前安全出铁。生产模式中物料喷吹量的爬升过程，关键在于速度以及配比的调控，实施例中所述速度和配比既能够以最快速度使熔融还原炉正常启动至生产状态，又不会因为速度过快使熔池脱碳而导致启动失败。
应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本公开保护的范围。
另外，本文中术语“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。
实施例1
该实施例采用6m熔融还原炉(炉缸直径为6m)，该熔融还原炉灌铁水启动的方法，包括以下工艺步骤：
(1)烘炉，所述烘炉是指首先将炉体及相关系统启动，即首先将炉体冷却水补水并启动循环泵、汽化冷却烟道补水并启动循环泵、煤气布袋除尘启动。然后对熔融还原炉系统进行送风烘炉，第一阶段只送风，不烧燃气，风温从200℃逐渐升高至1100℃以上并维持，此过程持续3-6天；第二阶段点燃燃气喷枪初始天然气量约为1000Nm3/h，然后逐渐提升，3-4天内，阶段性提升天然气量至 4500Nm3/h，维持1-2天，燃气烘炉总时长约5-6天。将耐材中的水分烘出，使得出铁室的温度至少达到700℃；
(2)灌装铁水，灌装铁水在休风的情况下灌入；灌装铁水的条件是出铁室耐材温度至少达到700℃，炉底耐材达到420℃，开始灌装铁水，灌装的铁水需要具备以下条件：①灌入出铁室的铁水温度必须在1500℃以上；②铁水含碳量必须在4.2％以上；③铁水硅含量最好在1％以上。灌装的铁水分为4包，首先将前2包铁水连续灌入，出铁室底部与炉本体的连通处得到液封；
(3)在灌完50％铁水量后，出铁室底部与炉本体的连通处得到液封，开始送风并给燃气喷枪点火，然后陆续开始喷入煤粉，喷吹一定时间后，开始喷矿粉；将前2包铁水连续灌入后，开始送风，风量50000Nm3/h，风温1100℃以上，风量稳定后，点燃燃气喷枪进行焖炉，天然气量4500Nm3/h，维持30分钟，然后开始使用煤枪喷煤，热风量80000Nm3/h，风温1100℃以上，富氧25％，喷煤量20t/h，维持1-1.5小时，开始喷吹热矿粉，风量100000Nm3/h，风温1100℃以上，富氧25％，喷煤量30t/h，喷矿量20t/h，喷生石灰量2t/h；第3包和第4 包铁水在灌完2包铁水后各隔1-2小时依次灌入。
初始参数为：风量100000Nm3/h,喷煤量30t/t,喷矿量20t/h,富氧25％，喷生石灰量2t/h。
(4)第(3)步开始喷矿粉稳定20分钟后，逐渐提升喷吹量，喷吹量的爬升是热矿粉、煤粉、生石灰粉、风、氧同步对应的爬升，可分为三个阶段，第一阶段为喷入的矿量为20-40t/h，从20t/h喷矿量每20-30分钟增加4t/h热矿提至 40t/h，每增加4t/h的喷矿量约对应增加2t/h的喷煤量，约对应增加5000Nm3/h 热风和1％富氧，对应增加0.4t/h生石灰量，即每提升2吨煤，用氧增加量大约 1400Nm3/h，后续阶段也可按照此加氧量调整。喷矿量爬坡到40t/h后先稳定一段时间，约4小时后再考虑继续爬坡，第二阶段为喷矿量40-90t/h，40-90t/h喷矿量期间，大约每30分钟增加5-6t/h热矿，每增加5-6t/h的喷矿量约对应增加 2t/h的喷煤量，对应在增加0.5-0.6t/h的生石灰，当喷矿量达到90t/h时，相应喷煤量约58t/h左右。当出现二次燃烧率(净煤气中CO2+H2O总量，与 CO+H2+CO2+H2O总量的比值)持续低于40％的情况时应降低爬坡速度，甚至直接将喷矿量降低至初始喷矿量20t/h。第三阶段为90-130t/h，大约每30分钟增加5t/h热矿，每增加10t/h的喷矿量约对应增加2t/h的喷煤量，对应增加1t/h 的生石灰量，在喷矿量提至110t/h时，生产状态下维持此喷矿量至少24小时，需要适当过量的煤和风氧维持耐材吸热炉况下的热平衡，具体操作可在已到达的上述配比前提下多增加1吨煤，多增加0.5％富氧。从110t/h继续向上爬坡至 140t/h的过程中，每升高10t/h稳定一天时间，喷煤量对应增加2t/h,对应增加 1t/h的生石灰量,使设备有一个逐渐适应的磨合期。
通过速度以及配比的调控，实施例中所述速度和配比既能够以最快速度使熔融还原炉正常启动至生产状态，又不会因为速度过快使熔池脱碳而导致启动失败。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种熔融还原炉灌铁水启动的方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：
(1)烘炉，将耐材中的水分烘出，使得出铁室的温度至少达到700℃；
(2)灌装铁水，灌装铁水在休风的情况下灌入；
(3)在灌完50％铁水量后，出铁室底部与炉本体的连通处得到液封，开始送风并给燃气喷枪点火，然后陆续开始喷入煤粉，喷吹一定时间后，开始喷矿粉；
(4)第(3)步喷吹一定时间后，喷吹量以及风氧配比的逐步提升。
2.如权利要求1所述的熔融还原炉灌铁水启动的方法，其特征在于，步骤(1)中所述烘炉是指首先将炉体及相关系统启动，然后对熔融还原炉系统进行送风烘炉，第一阶段只送风，不烧燃气，风温从200℃逐渐升高至1100℃以上并维持，此过程持续3-6天；第二阶段点燃燃气喷枪初始燃气量约为1000Nm3/h，然后逐渐提升，3-4天内，阶段性提升燃气量至4500Nm3/h，维持1-2天，燃气烘炉总时长约5-6天。
3.如权利要求2所述的熔融还原炉灌铁水启动的方法，其特征在于，将炉体及相关系统启动是指首先将炉体冷却水补水并启动循环泵、汽化冷却烟道补水并启动循环泵、煤气布袋除尘启动。
4.如权利要求2所述的熔融还原炉灌铁水启动的方法，其特征在于，所述燃气为天然气或焦炉煤气。
5.如权利要求1-4之一所述的熔融还原炉灌铁水启动的方法，其特征在于，步骤(2)中，灌装铁水的条件是出铁室耐材温度至少达到700℃，炉底耐材达到420℃，开始灌装铁水。
6.如权利要求5所述的熔融还原炉灌铁水启动的方法，其特征在于，灌装的铁水需要具备以下条件：①灌入出铁室的铁水温度必须在1500℃以上；②铁水含碳量必须在4.2％以上；③铁水硅含量在1％以上。
7.如权利要求6所述的熔融还原炉灌铁水启动的方法，其特征在于，灌装的铁水分为4包，首先将前2包铁水连续灌入，出铁室底部与炉本体的连通处得到液封，开始送风并给燃气喷枪点火，然后陆续开始喷入煤粉；第3包和第4包铁水在灌完第2包铁水后各隔1-2小时依次灌入。
8.如权利要求7所述的熔融还原炉灌铁水启动的方法，其特征在于，将前2包铁水连续灌入后，开始送风，风量50000Nm3/h，风温1100℃以上，风量稳定后，点燃燃气喷枪进行焖炉，燃气量4500Nm3/h，维持30分钟，然后开始使用煤枪喷煤，热风量80000Nm3/h，风温1100℃以上，富氧25％，喷煤量20t/h，维持1-1.5小时，开始喷吹热矿粉，风量100000Nm3/h，风温1100℃以上，富氧25％，喷煤量30t/h，喷矿量20t/h，喷生石灰量2t/h。
9.如权利要求8所述的熔融还原炉灌铁水启动的方法，其特征在于，第(3)步开始喷矿粉稳定20分钟后，逐渐提升喷吹量，喷吹量的爬升分为三个阶段，第一阶段为喷入的矿量为20-40t/h，从20t/h喷矿量每20-30分钟增加4t/h，喷吹量提至40t/h，每增加4t/h的喷矿量约对应增加2t/h的喷煤量，约对应增加5000N m3/h热风或1％富氧，对应增加0.4t/h的生石灰喷吹量；喷矿量爬坡到40t/h后先稳定一段时间，约4小时后再考虑继续爬坡，第二阶段为喷矿量40-90t/h，40-90t/h喷矿量期间，大约每30分钟增加5-6t/h热矿，每增加5-6t/h的喷矿量约对应增加2t/h的喷煤量，当喷矿量达到90t/h时，相应喷煤量约58t/h左右，当出现二次燃烧率持续低于40％的情况时应降低爬坡速度，甚至直接将喷矿量降低至初始喷矿量20t/h；第三阶段为90-130t/h，大约每30分钟增加5t/h热矿，每增加10t/h的喷矿量约对应增加2t/h的喷煤量，在喷矿量提至110t/h时，生产状态下维持此喷矿量至少24小时，需要适当过量的煤和风氧维持耐材吸热炉况下的热平衡，具体操作可在已到达的上述配比前提下多增加1吨煤，多增加0.5％富氧，110t/h继续向上爬坡至140t/h的过程中，每升高10t/h稳定一天时间，使设备有一个逐渐适应的磨合期。
10.如权利要求6-9之一所述的熔融还原炉灌铁水启动的方法，其特征在于，热矿粉从20t/h到140t/h爬坡中，生石灰粉起始喷吹量为2t/h，生石灰粉增加量约为每增加5t/h热矿粉，增加0.5t/h生石灰粉。
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