CN113913578A - 利用高温外排烟气提升熔池内铁水温度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢铁冶金非高炉炼铁中HIsmelt熔融还原工艺冶炼生产液态铁水技术领域,具体涉及一种利用高温外排烟气提升熔池内铁水温度的方法,该方法将HIsmelt熔融还原炉炉顶高温烟气动态循环再次引入熔池,通过控制炉体侧吹喷枪与炉底喷枪的管路高温烟气流量,将高温烟气的显热二次传递熔池铁水,实现提升铁水温度,提升至1500℃,同时脱除烟气中污染物,本发明的方法将部分高温外排烟气的显热回收利用,可有效提升和调控铁水温度,使铁水温度维持在合理区间范围,提高能量利用效率,同时脱除高温烟气中的粉尘等污染物,有效降低下游烟气处理系统的工作负荷。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金非高炉炼铁中HIsmelt熔融还原工艺冶炼生产液态铁水技术领域,具体涉及一种利用高温外排烟气提升熔池内铁水温度的方法。
背景技术
2018年,HIsmelt熔融还原工艺首次在我国山东潍坊实现连续化工业生产,并在中国金属学会组织的科技成果评价会上鉴定为国际领先水平。HIsmelt熔融还原主反应器内部的热量来源是炉内上部二次燃烧区的燃烧反应。渣铁液滴通过涌泉效应进入二次燃烧区并进行充分换热,而后液滴回落并将热量带回渣铁熔融区,从而构成炉内上下部的热量传递。
熔融还原炉内的热量来源是二次燃烧区,其中心温度高达2500℃;炉内燃烧反应和还原反应产生的烟气,达到炉顶时其温度约为1700℃,而后经过汽化冷却烟道冷却,布袋除尘后进入煤气管网。然而由于炉内上下部传热效果并不理想,产生的液态铁水温度仅为1430℃-1450℃,距离1500℃的合理铁温仍有差距,熔融还原炉内整体能量利用并不充分。
发明内容:
本发明公开了一种利用高温外排烟气提升熔池内铁水温度的方法,以解决现有技术的上述技术问题以及其他潜在问题中的任意问题。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是:一种利用高温外排烟气提升熔池内铁水温度的方法,所述方法将HIsmelt熔融还原炉炉顶高温烟气动态循环再次引入熔池,通过控制炉体侧吹喷枪与炉底喷枪的管路高温烟气的流量,将高温烟气的显热二次传递给熔池铁水,实现提升铁水温度,提升至1500℃,同时脱除烟气中污染物,实现提升烟气显热利用率的同时减轻后续烟气处理系统的工作负荷。
进一步,所述动态循环引入为通过连接管路引入。
进一步,所述连接管路包括:一级连接管路和二级连接管路,
所述二级连接管路包括第一二级连接支路和第二二级连接支路;
其中,所述的一级连接管路的一端与HIsmelt熔融还原炉炉顶高温烟气排放管道相连,另一端与第一二级连接支路和第二二级连接支路的一端相连,
所述第一二级连接支路的另一端与炉体中部的侧吹喷枪相连,所述第二二级连接支路的另一端与炉体底部高温烟气喷吹管路的一端相连;
且所述一级连接管路上设有一级离心风机、一级压力阀门和一级电子流量计,
所述第一二级连接支路和第二二级连接支路上均设有二级压力阀门和二级电子流量计。
进一步,所述方法的具体步骤为:
S1)根据流量模型计算进入炉体侧吹喷枪与炉底喷枪的管路的高温烟气的流量V1和V2;
S2)将HIsmelt熔融还原炉炉顶排烟管通过连接管路分别与炉体侧吹喷枪和炉底喷枪的管路连接;
S3)按照S1)得到的高温烟气流量V1和V2向炉体侧吹喷枪与炉底喷枪的管路高温烟气,根据临界流量对所述第一二级连接支路和第二二级连接支路的高温烟气总流量上限进行调控(为防止通入炉内烟气量过大造成炉况失常),实现将高温烟气的显热二次传递给熔池铁水,实现提升铁水温度至1500摄氏度,同时进一步脱除烟气中污染物。
进一步,所述调控方法是:如高温烟气流量V1和V2之和小于V临界,则按照V1和V2之和进行供高温烟气;
如高温烟气流量V1和V2之和等于V临界,则按照V1和V2之和进行供高温烟气;
如高温烟气流量V1和V2之和大于V临界,则按照临界流量进行供高温烟气。
进一步,所述临界流量值V临界=I产量*3m3·t-1。
进一步,所述S1)中的流量模型为:
V1+V2=(TI目标-TI理论)×IC×I产量÷[(T烟气-TI目标)×SC],
式中,V1为炉体侧吹喷枪第一二级连接支路高温烟气流量,单位为m3·h-1;
V2为炉底喷枪第二二级连接支路高温烟气流量,单位为m3·h-1;
TI目标为目标铁水温度,℃;
TI理论为当前理论铁水温度,℃;
IC为铁水比热容,J·t-1·℃-1;
I产量为铁水单位时间产量,t·h-1;
T烟气为高温烟气温度,℃;
SC为高温烟气比热容,J·m-3·℃-1。
进一步,所述一级离心风机位于一级连接管路前端,与炉顶高温烟气排放管道的距离小于400cm;
所述一级压力阀门位于一级离心风机的后部,用于调节一级连接管路内的烟气压力,将一级连接管路内的压力调节在大于炉内压力2-10KPa范围内。
进一步,两个所述二级压力阀门分别位于第一二级连接支路和第二二级连接支路的前端,两个所述二级电子流量计分别位于所述二级压力阀门的后部,用于实时监测二级连接管路输送至熔池内的烟气流量。
本发明的有益效果是:由于采用上述技术方案,本发明的方法将将部分高温外排烟气的显热回收利用,可有效提升和调控铁水温度,使铁水温度维持在合理区间范围,提高能量利用效率,同时脱除高温烟气中的粉尘等污染物,有效降低下游烟气处理系统的工作负荷。
附图说明
图1为本发明HIsmelt熔融还原炉炉顶高温烟气引入熔池的结构示意图。
图2为HIsmelt熔融还原工艺炉顶烟气处理系统与本发明炉顶高温烟气动态循环引入熔池系统的连接示意图。
图中:
1.一级连接管路,2.一级离心风机,3.一级压力阀门,4.一级电子流量计,5.二级连接管路,5-1.第一二级连接支路,5-2.第二二级连接支路、6.二级电子流量计,7.二级压力阀门,8.炉体侧吹喷枪,9.HIsmelt熔融还原炉。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图与本发明的具体实施方式一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。
如图1所示,本发明一种利用高温外排烟气提升熔池内铁水温度的方法,所述方法将HIsmelt熔融还原炉9炉顶高温烟气动态循环再次引入熔池,通过控制炉体侧吹喷枪8与炉底喷枪10的管路高温烟气流量,将一定量的高温烟气的显热二次传递熔池铁水,实现提升铁水温度,提升至1500℃,同时脱除烟气中污染物,实现提升烟气显热利用率的同时减轻后续烟气处理系统的工作负荷。
所述动态循环引入为通过连接管路引入。
所述连接管路包括:一级连接管路1和二级连接管路5,
所述二级连接管路5包括第一二级连接支路5-1和第二二级连接支路5-2;
其中,所述的一级连接管路1的一端与HIsmelt熔融还原炉9炉顶高温烟气排放管道相连,另一端与第一二级连接支路5-1和第二二级连接支路5-2的一端相连,
所述第一二级连接支路5-1的另一端与炉体中部的侧吹喷枪8相连,所述第二二级连接支路5-2的另一端与炉体底部高温烟气喷吹管路10的一端相连;
且所述一级连接管路1上设有一级离心风机2、一级压力阀门3和一级电子流量计4,
所述第一二级连接支路5-1和第二二级连接支路5-2上均设有二级压力阀门7和二级电子流量计6,如图2所示。
所述方法的具体步骤为:
S1)根据流量模型计算进入炉体侧吹喷枪与炉底喷枪的管路的高温烟气的流量V1和V2;
S2)将HIsmelt熔融还原炉炉顶排烟管通过连接管路分别与炉体侧吹喷枪和炉底喷枪的管路连接;
S3)按照S1)得到的高温烟气流量V1和V2向炉体侧吹喷枪与炉底喷枪的管路高温烟气,根据临界流量对所述第一二级连接支路和第二二级连接支路的高温烟气总流量上限进行调控(为防止通入炉内烟气量过大造成炉况失常),实现将高温烟气的显热二次传递给熔池铁水,实现提升铁水温度至1500摄氏度,同时进一步脱除烟气中污染物。
所述调控方法是:如高温烟气流量V1和V2之和小于V临界,则按照V1和V2之和进行供高温烟气;
如高温烟气流量V1和V2之和等于V临界,则按照V1和V2之和进行供高温烟气;
如高温烟气流量V1和V2之和大于V临界,则按照临界流量进行供高温烟气。
所述临界流量值V临界=I产量*3m3·t-1。
所述S1)中的流量模型为:
V1+V2=(TI目标-TI理论)×IC×I产量÷[(T烟气-TI目标)×SC],
式中,V1为炉体侧吹喷枪第一二级连接支路高温烟气流量,单位为m3·h-1;
V2为炉底喷枪第二二级连接支路高温烟气流量,单位为m3·h-1;
所述一级离心风机2位于一级连接管路1前端,与炉顶高温烟气排放管道的距离小于400cm;
所述一级压力阀门3位于一级离心风机2的后部,用于调节一级连接管路1内的烟气压力,将一级连接管路内1的压力调节在大于炉内压力2-10KPa范围内。
两个所述二级压力阀门7分别位于第一二级连接支路5-1和第二二级连接支路5-2的前端,两个所述二级电子流量计6分别位于所述二级压力阀门7的后部,用于实时监测第一二级连接支路5-1和第二二级连接支路5-2输送至熔池内的烟气流量。
实施例1
高温烟气温度T烟气:1700℃;
目标铁水温度TI目标:1500℃;
当前理论铁水温度TI理论:1450℃;
铁水比热容IC:6×106J·t-1·℃-1;
高温烟气比热容SC:1×106J·m-3·℃-1;
铁水单位时间产量I产量:80t·h-1;
此时:
炉体侧吹喷枪与炉底喷枪二级连接管路高温烟气流量之和为120m3·h-1;
炉体侧吹喷枪与炉底喷枪二级连接管路高温烟气流量临界值,V临界=240m3·h-1,超过该临界值时,压力阀门自动维持,不再增加流量。
实施例2
高温烟气温度T烟气:1700℃;
目标铁水温度TI目标:1500℃;
当前理论铁水温度TI理论:1450℃;
铁水比热容IC:6×106J·t-1·℃-1;
高温烟气比热容SC:1×106J·m-3·℃-1;
铁水单位时间产量I产量:70t·h-1;
此时:
炉体侧吹喷枪与炉底喷枪二级连接管路高温烟气流量之和为105m3·h-1;
炉体侧吹喷枪与炉底喷枪二级连接管路高温烟气流量临界值,V临界=210m3·h-1,超过该临界值时,压力阀门自动维持,不再增加流量。
实施例3
高温烟气温度T烟气:1700℃;
目标铁水温度TI目标:1500℃;
当前理论铁水温度TI理论:1450℃;
铁水比热容IC:6×106J·t-1·℃-1;
高温烟气比热容SC:1×106J·m-3·℃-1;
铁水单位时间产量:60t·h-1;
此时:
炉体侧吹喷枪与炉底喷枪二级连接管路高温烟气流量为90m3·h-1;
炉体侧吹喷枪与炉底喷枪二级连接管路高温烟气流量临界值,V临界=180m3·h-1,超过该临界值时,压力阀门自动维持,不再增加流量。
实施例4
高温烟气温度T烟气:1700℃;
目标铁水温度TI目标:1500℃;
当前理论铁水温度TI理论:1450℃;
铁水比热容IC:6×106J·t-1·℃-1;
高温烟气比热容SC:1×106J·m-3·℃-1;
铁水单位时间产量I产量:50t·h-1;
此时:
炉体侧吹喷枪与炉底喷枪二级连接管路高温烟气流量之和为75m3·h-1;
炉体侧吹喷枪与炉底喷枪二级连接管路高温烟气流量临界值,V临界=150m3·h-1,超过该临界值时,压力阀门自动维持,不再增加流量。
实施例5
高温烟气温度T烟气:1700℃;
目标铁水温度TI目标:1500℃;
当前理论铁水温度TI理论:1450℃;
铁水比热容IC:6×106J·t-1·℃-1;
高温烟气比热容SC:1×106J·m-3·℃-1;
铁水单位时间产量I产量:40t·h-1;
此时:
炉体侧吹喷枪与炉底喷枪二级连接管路高温烟气流量之和为60m3·h-1;
炉体侧吹喷枪与炉底喷枪二级连接管路高温烟气流量临界值,V临界=120m3·h-1,超过该临界值时,压力阀门自动维持,不再增加流量。
以上对本申请实施例所提供的一种利用高温外排烟气提升熔池内铁水温度的方法,进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本申请的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解,硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式,而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语,故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内,本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题,基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式,然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的,并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
应当理解,本文中使用的术语“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。
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例,但如前所述,应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述申请构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围,则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。
Claims (9)
1.一种利用高温外排烟气提升熔池内铁水温度的方法,其特征在于,所述方法将HIsmelt熔融还原炉炉顶高温烟气动态循环再次引入熔池,通过控制炉体侧吹喷枪与炉底喷枪的管路高温烟气的流量,将高温烟气的显热二次传递给熔池铁水,实现提升铁水温度,提升至1500℃,同时脱除烟气中污染物,实现提升烟气显热利用率的同时减轻后续烟气处理系统的工作负荷。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述动态循环引入为通过连接管路引入。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述连接管路包括:一级连接管路和二级连接管路,
所述二级连接管路包括第一二级连接支路和第二二级连接支路;
其中,所述的一级连接管路的一端与HIsmelt熔融还原炉炉顶高温烟气排放管道相连,另一端与第一二级连接支路和第二二级连接支路的一端相连,
所述第一二级连接支路的另一端与炉体中部的侧吹喷枪相连,所述第二二级连接支路的另一端与炉体底部高温烟气喷吹管路的一端相连;
且所述一级连接管路上设有一级离心风机、一级压力阀门和一级电子流量计,
所述第一二级连接支路和第二二级连接支路上均设有二级压力阀门和二级电子流量计。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述方法的具体步骤为:
S1)根据流量模型计算进入炉体侧吹喷枪与炉底喷枪的管路的高温烟气的流量V1和V2;
S2)将HIsmelt熔融还原炉炉顶排烟管通过连接管路分别与炉体侧吹喷枪和炉底喷枪的管路连接;
S3)按照S1)得到的高温烟气流量V1和V2向炉体侧吹喷枪与炉底喷枪的管路高温烟气,根据临界流量V临界对所述第一二级连接支路和第二二级连接支路的高温烟气总流量上限进行调控,实现将高温烟气的显热二次传递给熔池铁水,实现提升铁水温度至1500摄氏度,同时进一步脱除烟气中污染物。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述S3)中所述调控方法是:如高温烟气流量V1和V2之和小于V临界,则按照V1和V2之和进行供高温烟气;如高温烟气流量V1和V2之和等于V临界,则按照V1和V2之和进行供高温烟气;如高温烟气流量V1和V2之和大于V临界,则按照V临界进行供高温烟气。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述临界流量值V临界=I产量*3m3·t-1。
7.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述S1)中的流量模型为:
V1+V2=(TI目标-TI理论)×IC×I产量÷[(T烟气-TI目标)×SC],
式中,V1为炉体侧吹喷枪第一二级连接支路高温烟气流量,单位为m3·h-1;
V2为炉底喷枪第二二级连接支路高温烟气流量,单位为m3·h-1;
TI目标为目标铁水温度,℃;
TI理论为当前理论铁水温度,℃;
IC为铁水比热容,J·t-1·℃-1;
I产量为铁水单位时间产量,t·h-1;
T烟气为高温烟气温度,℃;
SC为高温烟气比热容,J·m-3·℃-1。
8.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述一级离心风机位于一级连接管路前端,与炉顶高温烟气排放管道的距离小于400cm;
所述一级压力阀门位于一级离心风机的后部,用于调节一级连接管路内的烟气压力,将一级连接管路内的压力调节在大于炉内压力2-10KPa范围内。
9.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,两个所述二级压力阀门分别位于第一二级连接支路和第二二级连接支路的前端,两个所述二级电子流量计分别位于所述二级压力阀门的后部,用于实时监测二级连接管路输送至熔池内的烟气流量。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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