[發明專利]一種用于含碳球團直接還原的轉底爐熱工控制方法

有效

• 申請號: 201210316894.6
• 申請日: 2012-08-29
• 公開（公告）號: CN102808059A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 曾暉;江澤毅;陳偉;武宇亮;姜雷;佘雪峰;李建云;張英
• 申請（專利權）人: 萊蕪鋼鐵集團有限公司
• 主分類號: C21B13/10
• 分類號: C21B13/10
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;楊青

技術領域

本發明涉及鋼鐵生產領域，具體地，本發明涉及一種用于含碳球團直接還原的轉底爐熱工控制方法。

背景技術

轉底爐的前身是軋鋼環形加熱爐，最近三十年間開始用于含碳球團直接還原工藝，并逐漸發展成一種煤基直接還原煉鐵新工藝。由于這一工藝無需燃料的制備和原料的深加工，對合理利用自然資源、保護人類環境有積極作用，因而受到冶金行業的普遍關注。目前對轉底爐工藝的研究開發，已經由最初的美國、加拿大、日本和德國發展到中國、瑞典、比利時、印度等眾多國家和部門，相應的試驗研究裝置遍布世界各地。轉底爐屬于工業燃燒爐窯的一種，燃燒爐的熱工控制主要包括燃燒過程控制、爐溫水平控制、爐氣成分控制和爐壓控制等幾個方面，熱工控制水平的高低直接影響到工業爐窯的能源消耗率、環境污染程度和產品的質量產量。

軋鋼環形加熱爐的主要作用是對放入其中的鋼坯進行升溫加熱，使鋼坯的溫度和均勻性在出爐時滿足軋制要求。而轉底爐應用于含碳球團直接還原工藝時，球團不僅要在爐內受熱升溫，還會在高溫下發生一些列復雜的多相化學反應。含碳球團在轉底爐內的反應過程可以分為三個階段：第一階段，球團快速加熱，表面碳氧化燃燒，伴隨大量揮發份逸出和燃燒；第二階段，球團內部升溫受到抑制，出現溫差，球團內部的還原反應逐漸開始進行；第三階段，球團內部溫差逐漸減小，球團內還原勢升高，氧分壓逐漸降低；另外，球團還原生成的CO氣體還會通過球團孔隙擴散到爐內進行二次燃燒。與傳統的軋鋼加熱工藝相比，無論考慮爐膛內的燃燒、流動和氣-固換熱過程，還是剖析物料內部的理化反應和熱質傳遞過程，都可以看出轉底爐直接還原的工藝過程更加復雜，如果直接借用現有的軋鋼環形加熱爐熱工控制方法對轉底爐進行控制，在滿足含碳球團直接還原工藝要求、設備節能減排等方面均存在很多問題。因此，需要重新設計和制定針對含碳球團直接還原工藝的轉底爐熱工控制方法。

目前轉底爐設計主要依據軋鋼加熱爐，軋鋼加熱爐中的鋼坯零件等基本不發生化學變化，因此爐內主要烤爐零件物理升溫，而加熱含碳球團的轉底爐不僅要控制煤氣燃燒，更重要的是控制還原揮發出的CO的二次燃燒，其控制難度遠高于軋鋼加熱爐，因此提出了一種用于含碳球團直接還原的轉底爐熱工控制方法。

發明內容

本發明的目的在于，針對上述問題，提供能夠滿足含碳球團直接還原工藝要求、有效降低設備能耗、保證金屬化球團品質、減輕環境污染的轉底爐熱工控制方法。

本發明的用于含碳球團直接還原的轉底爐熱工控制方法，包括以下步驟：

1）在預熱段控制爐溫在1150±100℃；

2）在還原I段和II段控制爐溫在1300±100℃；

3）在均熱I段控制爐溫在1300±120℃，在均熱II段控制爐溫在1100±150℃；

上述步驟1）～3）中，各段爐溫可根據轉底爐采用的原料種類和產品需求來決定，這屬于常規選擇。

上述步驟1）～3）中，控制爐底爐氣成分，其中，控制O₂體積成分比<3%，CO<500ppm；

根據本發明的轉底爐熱工控制方法，所述步驟1）～3）中，在轉底爐各段均側置二次風噴嘴，以控制二次風流量。

根據本發明的轉底爐熱工控制方法，所述步驟1）預熱段還側置有煤氣燒嘴。

根據本發明的轉底爐熱工控制方法，所述預熱段外側設置煤氣燒嘴3~10個、內側設置煤氣燒嘴2~8個，優選地，所述預熱段外側設置煤氣燒嘴5個，內側設置煤氣燒嘴4個；所述預熱段外側設置二次風噴嘴3~10個、內側設置二次風噴嘴2~8個，優選地，所述預熱段外側設置煤氣燒嘴5個，內側設置煤氣燒嘴4個。

根據本發明的轉底爐熱工控制方法，所述步驟2）還原I段還側置有煤氣燒嘴；還原II段頂置平焰煤氣燒嘴。

根據本發明的轉底爐熱工控制方法，優選地，所述還原I段外側設置煤氣燒嘴5~12個、內側設置煤氣燒嘴4~11個，優選地，外側設置煤氣燒嘴10個、內側設置煤氣燒嘴6個，外側設置二次風噴嘴5~12個、內側設置二次風噴嘴4~11個，優選地，外側設置煤氣燒嘴10個、內側設置煤氣燒嘴6個；還原II段頂置平焰煤氣燒嘴為10~32個，優選20個，外側設置二次風噴嘴8~16個、內側設置二次風噴嘴6~13個，優選地，外側設置二次風噴嘴10個、內側設置二次風噴嘴8個。

根據本發明的轉底爐熱工控制方法，所述步驟3）均熱I段和II段均頂置平焰煤氣燒嘴。