[發明專利]Hismelt熔融還原爐的爐氣爐內改質方法及其熔融還原爐

在審

• 申請號: 201210170186.6
• 申請日: 2012-05-29
• 公開（公告）號: CN103451347A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 姚朝勝;于國華;錢綱
• 申請（專利權）人: 山東省冶金設計院股份有限公司
• 主分類號: C21B13/14
• 分類號: C21B13/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種Hismelt熔融還原爐的爐氣爐內改質方法及其熔融還原爐，屬于Hismelt熔融還原的技術領域。

背景技術

Hismelt法是由德國克勞克納(Klockner)公司的OBM轉爐煉鋼工藝發展而來。該工藝以OBM轉爐工藝為基礎，改進了爐體設計和噴吹技術，達到較高的二次燃燒率和二次燃燒傳熱效率。其熔池部分像轉爐，以氮氣和天然氣為載體，通過底部或上部的噴嘴向熔池噴煤，煤中的碳很快被溶解進入鐵水并還原熔渣中的鐵氧化物，產生的一氧化碳和頂部進入熔融還原爐的助燃風中的氧進行二次燃燒。從底部或上部噴入的煤和含鐵原料可最大限度地還原和被還原，并攪拌熔池，一氧化碳和氧在熔池上部燃燒產生大量熱量則源源不斷地為還原反應以及加熱、熔融和其它過程提供能量。

Hismelt法以礦粉為含鐵原料，流程中的預還原爐采用的是流化床或者循環流化床或者是預還原罐等，在流化床或者預還原罐中，利用來自還原爐的煤氣對礦粉進行加熱和預還原，然后噴入臥式或立式還原爐。

現有技術存在的主要問題在于：

1.由于Hismelt法具有較高的二次燃燒率，因此，還原爐外排的爐氣中的一氧化碳濃度較低且二氧化碳濃度較高，因此：它被用于預還原時，其還原能力較低，使含鐵原料的預還原度只能維持在較低的水平上，因此，降低了還原爐的生產率；在預還原過程中，由于還要進一步消耗一氧化碳，因此，預還原尾氣的熱值將變得很低，難以進行經濟地利用，如若加以放散，又會造成環境污染。

2.還原爐外排爐氣的溫度很高，需要采用水冷煙道等技術措施，雖然形式上是回收了部分熱量，但是，這種間接回收熱量的方式是低效率的。

發明內容

本發明的目的，是要提供一種Hismelt熔融還原爐的爐氣爐內改質方法及其熔融還原爐，以解決現有技術存在的問題，并克服由于這些問題引發的一系列派生的問題。

本發明的基本構思是：

①要在Hismelt熔融還原爐的爐內實現爐氣的改質。②具體的改質手段是向Hismelt熔融還原爐爐內的渣層上方的空間內噴入煤粉，以減少或消除二氧化碳，提高一氧化碳的濃度，即提高副產煤氣的還原能力。③特別是，要將煤粉噴入熔融還原爐爐內的二次燃燒區且二次燃燒區使用的助燃氣中的氧的體積百分比濃度≥40％；采用富氧助燃氣的作用，一是提高理論燃燒溫度，以便在加入過量碳的條件下基本不影響爐內的傳熱效率，二是降低爐氣中惰性氣體的含量，增加爐氣或煤氣熱能的利用效率。或者是：要將煤粉噴入熔融還原爐爐內的非燃燒區，以便在基本不影響爐內傳熱效率的條件下，利用爐氣自身的顯熱實現煤氣的改質，兼起使爐氣降溫的作用。

本發明的基本技術方案之一是：一種Hismelt熔融還原爐的爐氣爐內改質方法，其特征在于：通過噴口向熔融還原爐內的渣層上方的空間內噴入煤粉。這里所述的“改質”，就是改善質量之意；這里所述的“煤粉”的粒度，可以與常規煤粉爐所使用的煤粉粒度相一致，也可以與高溫煤氣造氣爐所用的煤粉的粒度相一致，還可以與高爐噴吹的煤粉、特別是與高爐噴吹的粒煤相一致等。

為了更有效地減少或消除二氧化碳、提高一氧化碳的濃度，且不影響爐內的傳熱效率，建議使所述的煤粉進入所述的熔融還原爐的二次燃燒區且二次燃燒區使用的助燃氣中的氧的體積百分比濃度≥40％。同時，還建議：使助燃氣中的氧的體積百分比濃度≥50％、≥60％、≥70％、≥80％、≥90％，直至100％，也就是說，直至使用工業純氧。這里需要注意的是，由于采用了高氧的助燃氣，因此，在對助燃氣預熱時必須采取安全應對措施；出于安全的考慮，建議在采用特別高的氧濃度時，特別是在采用純氧時，建議降低助燃氣的預熱溫度或者不對助燃氣進行預熱。

為了延長煤粉在爐內的停留時間和使爐氣起旋以降低煤粉的逃逸量，建議所述的煤粉是切向噴入的。

為了使噴入的煤粉基本不影響爐內傳熱效率，還建議將所述的煤粉噴向爐中的非燃燒區。

本發明的基本技術方案之二是：一種實現上述Hismelt熔融還原爐的爐氣爐內改質方法的熔融還原爐，包括爐殼及其冷卻壁、煤的入口、含鐵原料的入口、排渣口、出鐵口、助燃氣體的入口和爐氣的出口，其特征在于：所述的還原爐設置著向熔融還原爐內的渣層上方的空間內噴入煤粉的噴槍。

進一步，建議所述的煤粉噴槍是切向配置的，當然，進行切向配置，應當設定一個切向配置的布置基圓，至于基圓的大小，應依據實際需要確定；另外，還建議使所述的煤粉噴槍朝向爐氣的非燃燒區；另外，當與采用高氧助燃風相配合時，還建議將所述的煤粉噴槍朝向所述的熔融還原爐的二次燃燒區。