CN207062314U - 一种竖炉进气装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种竖炉进气装置，该装置包括从竖炉中部进气的煤气环管和煤气孔，还包括还原煤气输送与处理系统、检测及控制系统、底部进气管道、煤气分配器、保护罩、粉尘吹扫设施和煤气隔断设施；还原煤气输送与处理系统包括冷煤气管道、热煤气管道、热煤气除尘器和混合煤气管道；检测及控制系统包括冷煤气温度计、冷煤气流量计、冷煤气流量调节阀、热煤气温度计、混合煤气温度计及相关控制系统。本实用新型可靠高效地把还原煤气送入竖炉中心区域，根据生产实际需求，单独控制还原煤气的流量及温度，使竖炉内部煤气流分布均匀，温度场分布合理，从而提高海绵铁金属化率，提高竖炉的煤气利用率和生产效率，降低竖炉的燃料比和生产成本。

Description

一种竖炉进气装置

技术领域

本实用新型涉及一种非高炉炼铁所用竖炉，且特别涉及一种竖炉进气装置。

背景技术

非高炉炼铁常用的竖炉，如Midrex竖炉、HYL竖炉、Corex竖炉，还原煤气通过设置在竖炉中部的煤气环管以及与之连通、沿竖炉圆周方向均布的煤气孔喷入竖炉。随着竖炉直径的增大，还原煤气难以从竖炉周边区域到达竖炉中心区域，在竖炉横截面上煤气分布不均匀，导致竖炉中心区域的海绵铁金属化率低于竖炉周边区域的海绵铁金属化率，降低了竖炉的煤气利用率和生产效率，从而增加了竖炉的燃料比和生产成本。Midrex竖炉、HYL竖炉，由于设置了松动辊，并且在竖炉下部设置了用于冷却海绵铁的冷煤气分配器，使还原煤气在竖炉内的分布得到改善，缓解了炉内煤气分布不均匀的问题。而Corex竖炉，特别是宝钢引进的Corex C3000竖炉，由于竖炉直径较大，竖炉中心区域还原煤气量偏少、炉内煤气分布不均匀的问题较明显。为解决该问题，西门子奥钢联公司在Corex竖炉中部增设了AGD管道，把煤气环管里的一部分还原煤气引入到竖炉中部的中心区域。从生产实践看，虽然AGD管道对改善竖炉内煤气分布有一些作用，但也存在一些问题和不足：制造难度大，费用较高；较长较宽，占竖炉横截面积的30％，降低了竖炉的利用率；需通水冷却，存在安全风险，也影响了炉内温度分布；不能单独控制通过AGD管道进入竖炉中心区域的还原煤气的流量和温度，难以满足生产需求。

申请公布号CN102417945A公布了一种具有中心配气装置的竖炉和控制配气量的方法。在竖炉底部中心区域设置带锥顶的管状配气装置，通过该配气装置侧壁和锥顶上的数排小孔，将还原煤气送入竖炉中心区域；在炉外的煤气管道上设置煤气调节阀，控制由配气装置进入竖炉中心区域的煤气量。该装置和方法存在以下问题和缺陷：配气装置侧壁和锥顶上的小孔与生产所用炉料直接接触，炉料紧密地覆盖在小孔周围，从小孔进入炉料的还原煤气没有回旋空间，难以扩散开，还原煤气与炉料的接触面积小，配气效果有限；由于还原煤气压力的波动、炉料料柱压力的作用以及生产时难以避免的局部温度偏高，导致这些小孔易被炉料和粉尘堵塞，从而使配气装置失效；进入竖炉的还原煤气温度一般在800～850℃，在如此高温的煤气管道上设置煤气调节阀，在设备选型、设备长期稳定运行等方面存在问题，在实际生产中难以实施；未能根据生产实际需求，对通过配气装置进入竖炉中心区域还原煤气的温度提出控制的方法。

实用新型内容

为了克服上述技术问题和缺陷，可靠、高效地把还原煤气送入竖炉中心区域，同时可根据生产实际需求，单独控制这部分还原煤气的流量及温度，使竖炉内部煤气流分布均匀，温度场分布合理，从而提高海绵铁金属化率，提高竖炉的煤气利用率和生产效率，降低竖炉的燃料比和生产成本，本实用新型给出了一种竖炉进气装置。

为了达到上述目的，本实用新型提出一种竖炉进气装置，包括从竖炉中部进气的煤气环管和煤气孔，该装置还包括为竖炉底部进气单独设置的还原煤气输送与处理系统、检测及控制系统、底部进气管道、煤气分配器、保护罩、粉尘吹扫设施和煤气隔断设施；

所述还原煤气输送与处理系统包括冷煤气管道、热煤气管道、热煤气除尘器和混合煤气管道；

所述检测及控制系统包括冷煤气温度计、冷煤气流量计、冷煤气流量调节阀、热煤气温度计、混合煤气温度计及相关控制系统；

所述底部进气管道位于竖炉底部内侧，一端与煤气分配器连接，另一端与混合煤气管道连接；煤气分配器和保护罩安放在竖炉下部中心区域，保护罩覆盖在煤气分配器正上方，在横截面上，保护罩比煤气分配器要大，确保在煤气分配器外侧形成没有炉料的煤气回旋空间；煤气分配器上部有一圈或者两圈、每圈有多个向上倾斜或者向下倾斜的进气孔，进气孔与煤气回旋空间相连通。

进一步的，所述底部进气管道，镶嵌在竖炉底部耐材中，从竖炉底部或者靠近底部的侧面进入竖炉，其数量为一根或者多根，由耐材砌筑而成或者由耐热钢管制作而成。

进一步的，所述煤气分配器，安放在竖炉底部耐材中心区域的上方，由耐材砌筑而成或者由耐热钢制作而成或者由耐材和耐热钢组合而成；其横截面是圆形、正多边形，或者不规则的形状；所述进气孔的倾角不低于30°，进气孔横截面为圆形、矩形或者正多边形，进气孔出口中心的标高需根据生产工艺条件确定。

进一步的，所述保护罩，由耐热钢板焊接而成或者耐热铸钢制作而成，无需通水冷却，所述保护罩外侧、内侧均可砌筑耐火材料。

进一步的，所述粉尘吹扫设施设置在平缓、易积灰的煤气管道附近，采用氮气作为吹扫气源。

进一步的，所述煤气隔断设施设置在混合煤气管道上，或者在冷煤气管道、热煤气管道上分别设置，采用盲板或者切断阀。

进一步的，所述热煤气管道、混合煤气管道，均需在管道内部砌筑耐材。

进一步的，所述热煤气除尘器，为旋风除尘器或者重力除尘器。

进一步的，所述冷煤气来自冷煤气加压机，温度为70℃；热煤气来自气化炉拱顶，温度为1050℃。

进一步的，所述混合煤气温度设定范围为400～850℃；混合煤气流量设定范围为30000～50000Nm³/h。

本实用新型的有益效果是：

(1)通过本实用新型设置的煤气分配器、保护罩，在煤气分配器外侧形成没有炉料的煤气回旋空间，即可防止炉料与煤气进气孔直接接触，避免了进气孔堵塞、进气装置失效等问题，也有助于还原煤气的快速扩散，因此能可靠、高效地把还原煤气送入竖炉中心区域，从而提高海绵铁金属化率，提高竖炉的煤气利用率和生产效率，降低竖炉的燃料比和生产成本。

(2)本实用新型设置的还原煤气输送与处理系统、检测及控制系统，可靠易行，维护方便，可单独控制进入竖炉中心区域还原煤气的流量及温度，使竖炉内部煤气流分布均匀，温度场分布合理，从而能进一步提高海绵铁金属化率，提高竖炉的煤气利用率和生产效率，降低竖炉的燃料比和生产成本，更好地满足了生产实际需求。

(3)通过本实用新型的装置进入竖炉中心区域的还原煤气，还可以起到冷却海绵铁的作用，同时被海绵铁加热，这样可有效防止海绵铁温度过高引起的一系列问题，也有助于降低竖炉的能耗。

(4)本实用新型的竖炉进气装置，当热煤气直接来自气化炉拱顶，如Corex安全煤气管道时，气化炉与竖炉底部就直接连通，由于该通道的煤气阻损相对较小，可有效抑制煤气通过DRI下料管从气化炉反窜到竖炉，避免了煤气反窜引起的一系列问题，从而减少了设备检修与维护，减少了竖炉粘结，延长了竖炉清空的时间间隔，使生产更稳定，也降低了生产成本，提高了竖炉的作业率。

附图说明

图1所示为本实用新型第一较佳实施例的竖炉进气装置结构示意图。

图2所示为本实用新型第一较佳实施例的竖炉进气装置局部放大的结构示意图。

图3所示为图2沿A-A剖面视图。

图4所示为本实用新型第二较佳实施例的竖炉进气装置结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图给出本实用新型的具体实施方式，但本实用新型不限于以下的实施方式。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

请参考图1，图1所示为本实用新型第一较佳实施例的竖炉进气装置结构示意图。本实用新型提出一种竖炉进气装置，包括从竖炉中部进气的煤气环管1和煤气孔2，该装置还包括为竖炉底部进气单独设置的还原煤气输送与处理系统、检测及控制系统、底部进气管道13、煤气分配器14、保护罩15、粉尘吹扫设施16和煤气隔断设施17；

所述还原煤气输送与处理系统包括冷煤气管道3、热煤气管道7、热煤气除尘器8和混合煤气管道10；所述检测及控制系统包括冷煤气温度计5、冷煤气流量计4、冷煤气流量调节阀6、热煤气温度计9、混合煤气温度计11及相关控制系统12；

冷煤气温度计4、冷煤气流量计5、冷煤气流量调节阀6串联在冷煤气管道3上；热煤气除尘器8、热煤气温度计9串联在热煤气管道7上；混合煤气温度计11、煤气隔断设施17串联在混合煤气管道10上；粉尘吹扫设施16安装在混合煤气管道10的端头，采用氮气作为吹扫气源。

所述底部进气管道13位于竖炉底部内侧，一端与煤气分配器14连接，另一端与混合煤气管道10连接；煤气分配器14和保护罩15安放在竖炉下部中心区域，保护罩15覆盖在煤气分配器14正上方，在横截面上，保护罩15比煤气分配器14要大，确保在煤气分配器14外侧形成没有炉料的煤气回旋空间19；煤气分配器14上部有一圈或者两圈、每圈有多个向上倾斜或者向下倾斜的进气孔20，进气孔20与煤气回旋空间19相连通。

图2所示为本实用新型第一较佳实施例的竖炉进气装置局部放大的结构示意图。所述底部进气管道13，镶嵌在竖炉底部耐材18中，从竖炉底部或者靠近底部的侧面进入竖炉，其数量为一根或者多根，由耐材砌筑而成或者由耐热钢管制作而成。

所述煤气分配器14，安放在竖炉底部耐材18中心区域的上方，由耐材砌筑而成或者由耐热钢制作而成或者由耐材和耐热钢组合而成；其横截面是圆形、正多边形，或者不规则的形状；所述进气孔20的倾角不低于30°，在本实施例中倾角为36°，进气孔20横截面为圆形、矩形或者正多边形，进气孔20出口中心的标高需根据生产工艺条件确定。

所述保护罩15，由耐热钢板焊接而成或者耐热铸钢制作而成，无需通水冷却，所述保护罩15外侧、内侧均可砌筑耐火材料。

所述粉尘吹扫设施16设置在平缓、易积灰的煤气管道附近，采用氮气作为吹扫气源。

所述煤气隔断设施17设置在混合煤气管道10上，或者在冷煤气管道3、热煤气管道7上分别设置，采用盲板或者切断阀。

所述热煤气管道7、混合煤气管道10，均需在管道内部砌筑耐材。

所述热煤气除尘器8，为旋风除尘器或者重力除尘器，当热煤气来自Corex还原和过剩煤气或者其它类似除尘过的煤气时，该热煤气除尘器可以取消。

图3是图2的A-A剖面视图，如图3所示，煤气分配器14有一圈共8个进气孔20。

为了达到上述目的，本实用新型还提出一种利用竖炉进气装置实现竖炉进气的方法，包括以下步骤：

(1)冷煤气由冷煤气管道送至竖炉附近，实时测定冷煤气流量和温度；热煤气经过热煤气除尘器之后由热煤气管道送至竖炉附近，实时测定热煤气温度；

(2)冷、热煤气混合后进入混合煤气管道，实时测定混合煤气温度；

(3)根据煤气混合前后能量守恒、物质守恒的原理，从测定的冷煤气流量和温度、热煤气温度、混合煤气温度，实时运算出混合煤气流量；

(4)若混合煤气流量或者温度的实际值与设定值存在偏差，检测及控制系统发出控制信号给冷煤气流量调节阀，使之自动、连续地调节开度，调节冷煤气的流量，从而调节混合煤气的流量和温度，直到混合煤气流量或者温度达到生产需要的设定值；

(5)达到设定流量或者设定温度的混合煤气通过底部进气管道、煤气分配器及其进气孔、煤气回旋空间进入竖炉中心区域；

(6)正常生产时，煤气隔断设施处于打开状态，但竖炉清空作业或者其它需要把竖炉与外部管道断开时，煤气隔断设施关闭；

(7)管道积灰严重时，或者定期，打开粉尘吹扫设施，清除管道里的积灰。

根据本实用新型较佳实施例，所述步骤(1)中冷煤气来自冷煤气加压机，温度为70℃；热煤气来自气化炉拱顶，如Corex安全煤气管道，温度为1050℃，当热煤气来自Corex还原和过剩煤气或者其它除尘过的类似煤气时，取消热煤气除尘器这一步骤。

所述步骤(4)中混合煤气温度设定范围为400～850℃；混合煤气流量设定范围为30000～50000Nm³/h。

按本实用新型第一较佳实施例实现竖炉进气的方法，包括以下步骤：

(1)冷煤气管道3中的冷煤气来自冷煤气加压机，温度～70℃；热煤气管道7中的热煤气来自Corex安全煤气，温度～1050℃；

(2)热煤气经过热煤气除尘器8之后，与冷煤气混合，进入混合煤气管道10；

(3)根据煤气混合前后能量守恒、物质守恒的原理，从测定的冷煤气流量和温度、热煤气温度、混合煤气温度，实时运算出混合煤气流量；

(4)PLC控制系统12收到冷煤气流量计4、冷煤气温度计5、热煤气温度计9及混合煤气温度计11测定的数值，若实际值与设定值存在偏差，经过计算机程序运算并发出控制信号给冷煤气流量调节阀6，使之自动、连续地调节开度，直到混合煤气流量或者温度达到设定值，混合煤气温度设定范围通常为400～850℃；混合煤气流量设定范围通常为30000～50000Nm³/h；

(5)达到设定流量或者设定温度的混合煤气通过底部进气管道13、煤气分配器14及其进气孔20、煤气回旋空间19，到达竖炉中心区域。

(6)正常生产时，煤气隔断设施17处于打开状态，但竖炉清空作业或者其它需要把竖炉与外部管道断开时，煤气隔断设施17关闭；

(7)但管道积灰严重时，或者定期，打开粉尘吹扫设施16，清除管道里的积灰。

请参考图4，图4所示为本实用新型第二较佳实施例的竖炉进气装置结构示意图。如图4所示，一种竖炉进气装置，包括从竖炉中部进气的煤气环管1、煤气孔2，以及本实用新型增设的冷煤气管道3、冷煤气流量计4、冷煤气温度计5、冷煤气流量调节阀6、热煤气管道7、热煤气温度计9、混合煤气管道10、混合煤气温度计11、PLC控制系统12、底部进气管道13、煤气分配器14、保护罩15、粉尘吹扫设施16和煤气隔断设施17。第二较佳实施例取消了热煤气除尘器8，其它结构与第一较佳实施例同。

按本实用新型第二较佳实施例实现竖炉进气的方法，包括以下步骤：

(1)冷煤气管道3中的冷煤气来自冷煤气加压机，温度～70℃；热煤气管道7中的热煤气来自Corex还原和过剩煤气，温度～850℃；

(2)热煤气与冷煤气混合，进入混合煤气管道10(取消热煤气除尘器处理)；

(3)～(7)，与实施例1相同。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种竖炉进气装置，包括从竖炉中部进气的煤气环管和煤气孔，其特征在于，该装置还包括为竖炉底部进气单独设置的还原煤气输送与处理系统、检测及控制系统、底部进气管道、煤气分配器、保护罩、粉尘吹扫设施和煤气隔断设施；

所述还原煤气输送与处理系统包括冷煤气管道、热煤气管道、热煤气除尘器和混合煤气管道；

所述检测及控制系统包括冷煤气温度计、冷煤气流量计、冷煤气流量调节阀、热煤气温度计、混合煤气温度计及相关控制系统；

所述底部进气管道位于竖炉底部内侧，一端与煤气分配器连接，另一端与混合煤气管道连接；煤气分配器和保护罩安放在竖炉下部中心区域，保护罩覆盖在煤气分配器正上方，在横截面上，保护罩比煤气分配器要大，确保在煤气分配器外侧形成没有炉料的煤气回旋空间；煤气分配器上部有一圈或者两圈、每圈有多个向上倾斜或者向下倾斜的进气孔，进气孔与煤气回旋空间相连通。

2.根据权利要求1所述的竖炉进气装置，其特征在于，所述底部进气管道，镶嵌在竖炉底部耐材中，从竖炉底部或者靠近底部的侧面进入竖炉，其数量为一根或者多根，由耐材砌筑而成或者由耐热钢管制作而成。

3.根据权利要求1所述的竖炉进气装置，其特征在于，所述煤气分配器，安放在竖炉底部耐材中心区域的上方，由耐材砌筑而成或者由耐热钢制作而成或者由耐材和耐热钢组合而成；其横截面是圆形、正多边形，或者不规则的形状；所述进气孔的倾角不低于30°，进气孔横截面为圆形、矩形或者正多边形，进气孔出口中心的标高需根据生产工艺条件确定。

4.根据权利要求1所述的竖炉进气装置，其特征在于，所述保护罩，由耐热钢板焊接而成或者耐热铸钢制作而成，无需通水冷却，所述保护罩外侧、内侧均可砌筑耐火材料。

5.根据权利要求1所述的竖炉进气装置，其特征在于，所述粉尘吹扫设施设置在平缓、易积灰的煤气管道附近，采用氮气作为吹扫气源。

6.根据权利要求1所述的竖炉进气装置，其特征在于，所述煤气隔断设施设置在混合煤气管道上，或者在冷煤气管道、热煤气管道上分别设置，采用盲板或者切断阀。

7.根据权利要求1所述的竖炉进气装置，其特征在于，所述热煤气管道、混合煤气管道，均需在管道内部砌筑耐材。

8.根据权利要求1所述的竖炉进气装置，其特征在于，所述热煤气除尘器，为旋风除尘器或者重力除尘器。

9.根据权利要求1所述的竖炉进气装置，其特征在于，所述冷煤气来自冷煤气加压机，温度为70℃；热煤气来自气化炉拱顶，温度为1050℃。

10.根根据权利要求1所述的竖炉进气装置，其特征在于，所述混合煤气温度设定范围为400～850℃；混合煤气流量设定范围为30000～50000Nm³/h。