CN115627308B - 一种煤气加热炉抑制加热煤气析碳的控制工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤气加热炉抑制加热煤气析碳的控制工艺，涉及高炉炼铁领域，包括如下步骤：S1、蒸汽通道设计，焦炉煤气、脱碳还原气在煤气加热炉内由低温逐步加热，根据送风时煤气加热炉不同的温度场分布，煤气加热炉内400‑700℃温度区域对应煤气加热炉的3.47米‑12.8米标高区域，在煤气加热炉的2.75米‑3.47米标高区域设置蒸汽喷吹环管通道，在煤气加热炉的12.8米标高处设置蒸汽喷吹环道；本发明使得高炉看水工风口清理窥视孔积碳频次从每小时一次降至3天一次，高炉风口喷吹煤气热值提高，实现了快速提升炉缸温度的目的，高温煤气进入炉内能立即参与上部负荷料的还原反应，确保了负荷料进入炉缸后，产生的渣铁温度充沛，使整个冶炼进程平稳高效进行下去。
Description
技术领域
本发明涉及高炉炼铁技术领域，更具体地说，本发明涉及一种煤气加热炉抑制加热煤气析碳的控制工艺。
背景技术
炉炼铁已经历了200多年的发展历程，以其热效率高、产能高而占据了中国近90%的铁水产能，对国民经济和人类文明发展做出了巨大贡献，但高炉炼铁工艺碳的利用效率低，平均不到65%，这也是传统高炉炼铁碳排放高的主要原因，要实现高炉炼铁碳减排，要从炼铁工序变革入手，减少炼铁工序碳耗，探索节能减碳新工艺。
低碳冶金试验平台富氢碳循环高炉突破高炉减碳瓶颈，采用全新煤气加热炉替代传统热风炉，实现了高炉风口喷吹加热焦炉煤气、脱碳还原煤气，在运行期间焦炉煤气、脱碳煤气在加热至1250℃过程中由于析碳反应，大量碳粉造成煤气加热炉格子砖及高炉风口窥视孔孔隙堵塞，高炉风口煤气喷吹压力较冷混合煤气管网压力低0.05-0.1Mpa；高炉看水工需每隔1小时对高炉风口窥视孔清碳，看水工工作量增大；高炉风口喷吹煤气热值下降，无法达到试验要求，虽煤气加热炉底部具有蒸汽喷吹通道，但是由于蒸汽通道与冷煤气通道在同一高度，送煤气时大量冷混合煤气直接将蒸汽冷凝成水，无法将蒸汽带至析碳反应的温度区域，现根据生产状况发明一种煤气加热炉抑制加热煤气析碳的控制工艺。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种煤气加热炉抑制加热煤气析碳的控制工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种煤气加热炉抑制加热煤气析碳的控制工艺，包括如下步骤：S1、蒸汽通道设计，焦炉煤气、脱碳还原气在煤气加热炉内由低温逐步加热，根据送风时煤气加热炉不同的温度场分布，煤气加热炉内400-700℃温度区域对应煤气加热炉的3.47米-12.8米标高区域，在煤气加热炉的2.75米-3.47米标高区域设置蒸汽喷吹环管通道，在煤气加热炉的12.8米标高处设置蒸汽喷吹环道，在上方侧边均匀开设蒸汽孔；
S2、水碳比控制，在煤气加热炉2.75米-3.47米处蒸汽通入量控制在300kg/h-400kg/h,即H2O/CH42.0-3.0间，在12.8米处蒸汽通入量控制在525kg/h-600kg/h，即H2O/CH4在3.5-4.0；
S3、压力控制，提升混合煤气压力至0.35Mpa-0.4Mpa；
S4、操作方法控制，煤气加热炉由送风转烧炉过程中，在通入氮气对煤气加热炉吹扫合格后，只通入助燃空气5000m³/h，烟道阀后3-5分钟内氧含量检测为0，CO含量逐步提升，证明送风后煤气加热炉积碳严重，在送风转烧炉过程中，额外增加烧炉前通助燃空气烧积碳程序，作为辅助措施除积。
优选地，在S1中，蒸汽喷吹环道使用DN50的环道，蒸汽孔采用16个φ20的蒸汽孔。
优选地，在S2中，当H2O/CH4小于2时，煤气温度400℃就有碳析出，当H2O/CH4大于2时，煤气温度在1000℃以上才有碳析出。
优选地，在S3中，甲烷裂解析碳反应为体积增大反应，低压利于反应发生，通过提高冷混合煤气压力达到抑制析碳反应发生的目的，压力调整前阶段入炉混合煤气压力在0.145Mpa-0.2Mpa，压力调整后阶段入炉混合煤气压力在提升混合煤气压力至0.35Mpa-0.4Mpa。
本发明的技术效果和优点：
1、与现有技术相比，通过设置蒸汽通道设计、水碳比控制、压力控制和操作方法控制，使得在改进设计和运行参数后稳定运行一个月煤气加热炉冷混合煤气压力与高炉风口喷吹压力一致，煤气加热炉格子砖孔隙未发生堵塞现象，可以使得高炉看水工风口清理窥视孔积碳频次从每小时一次降至3天一次，高炉风口喷吹煤气热值提高，实现了快速提升炉缸温度的目的，高温煤气进入炉内能立即参与上部负荷料的还原反应，确保了负荷料进入炉缸后，产生的渣铁温度充沛，使整个冶炼进程平稳高效进行下去。
附图说明
图1为本发明的由焖炉转为燃烧的操作程序示意图。
图2为本发明煤气加热炉12.8米位置蒸汽管路布置示意图。
图3为本发明煤气加热炉2.35米-3.47米蒸汽管路布置示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如附图1、附图2和附图3所示的一种煤气加热炉抑制加热煤气析碳的控制工艺，包括如下步骤：
S1、蒸汽通道设计，焦炉煤气、脱碳还原气在煤气加热炉内由低温逐步加热，根据送风时煤气加热炉温度场分布，400-700℃温度区域对应煤气加热炉标高3.47米-12.8米，在煤气加热炉2.75米-3.47处设置蒸汽喷吹环管，上方均匀开孔径DN15蒸汽孔8个，作为在12.8米处设置蒸汽喷吹环道，蒸汽环道使用DN150环道，在上方侧表面均匀开φ20蒸汽孔16个；
其中热风炉外蒸汽主管道材质选用DN200无缝钢管，三路蒸汽支管采用DN150无缝钢管接至热风炉内不锈钢盘管。三路蒸汽支管上装设三支量程为0-5000kg/h的流量计，配以DN150流量调节阀，和DN150液动快切阀进行水蒸气的流量切断与控制。蒸汽盘管采用310S无缝不锈钢管，在2.75米-3.47米处蒸汽环管使用DN100 310S无缝不锈钢管，可适应煤气加热炉不同工况下的环境。
S2、水碳比控制，当H2O/CH4小于2时400℃就有碳析出，当H2O/CH4大于2时，煤气温度在1000℃以上才有碳析出，在煤气加热炉2.75米-3.47米处蒸汽通入量控制在300kg/h-400kg/h,即H2O/CH42.0-3.0间，在12.8米处蒸汽通入量控制在525kg/h-600kg/h，即H2O/CH4在3.5-4.0；
S3、压力控制，甲烷裂解析碳反应是体积增大反应，低压有利于反应发生，所以通过提高冷混合煤气压力达到抑制析碳反应发生的目的，现阶段入炉混合煤气压力在0.145Mpa-0.2Mpa，析碳反应严重，故提升混合煤气压力至0.35Mpa-0.4Mpa；通过将焦炉煤气流量从6000m³/h提高至10000m³/h，将脱碳煤气从20000m³/h增至28000m³/h。
S4、操作方法控制，煤气加热炉由送风转烧炉过程中，在通入氮气对煤气加热炉吹扫合格后，只通入助燃空气5000m³/h，烟道阀后3-5分钟内氧含量检测为0，CO含量逐步提升，证明送风后煤气加热炉积碳严重，在送风转烧炉过程中，额外增加烧炉前通助燃空气烧积碳程序；
根据上述的S4内容，如附图1所示，在助燃空气管道吹扫合格后，新增烟道阀后CO，O2含量判定，当出现CO含量上升时，视为氧与积碳反应，当烟道阀后O2含量逐步上升至3%，CO含量逐步降低至0时，视为煤气加热炉内残存积碳消耗殆尽，继续进行烧炉程序。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，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过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种煤气加热炉抑制加热煤气析碳的控制工艺，其特征在于：包括如下步骤：
S1、蒸汽通道设计，焦炉煤气、脱碳还原气在煤气加热炉内由低温逐步加热，根据送风时煤气加热炉不同的温度场分布，煤气加热炉内400-700℃温度区域对应煤气加热炉的3.47米-12.8米标高区域，在煤气加热炉的2.75米-3.47米标高区域设置蒸汽喷吹环管通道，在煤气加热炉的12.8米标高处设置蒸汽喷吹环道，在上方侧边均匀开设蒸汽孔；
S2、水碳比控制，在煤气加热炉2.75米-3.47米处蒸汽通入量控制在300kg/h-400kg/h,即H2O/CH42.0-3.0间，在12.8米处蒸汽通入量控制在525kg/h-600kg/h，即H2O/CH4在3.5-4.0；
S3、压力控制，提升混合煤气压力至0.35Mpa-0.4Mpa；
S4、操作方法控制，煤气加热炉由送风转烧炉过程中，在通入氮气对煤气加热炉吹扫合格后，只通入助燃空气5000m³/h，烟道阀后3-5分钟内氧含量检测为0，CO含量逐步提升，证明送风后煤气加热炉积碳严重，在送风转烧炉过程中，额外增加烧炉前通助燃空气烧积碳程序，作为辅助措施除积。
2.根据权利要求1所述的一种煤气加热炉抑制加热煤气析碳的控制工艺，其特征在于：在S1中，蒸汽喷吹环道使用DN50的环道，蒸汽孔采用16个φ20的蒸汽孔。
3.根据权利要求1所述的一种煤气加热炉抑制加热煤气析碳的控制工艺，其特征在于：在S2中，当H2O/CH4小于2时，煤气温度400℃就有碳析出，当H2O/CH4大于2时，煤气温度在1000℃以上才有碳析出。
4.根据权利要求1所述的一种煤气加热炉抑制加热煤气析碳的控制工艺，其特征在于：在S3中，甲烷裂解析碳反应为体积增大反应，低压利于反应发生，通过提高冷混合煤气压力达到抑制析碳反应发生的目的，压力调整前阶段入炉混合煤气压力在0.145Mpa-0.2Mpa，压力调整后阶段入炉混合煤气压力在提升混合煤气压力至0.35Mpa-0.4Mpa。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 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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