[發明專利]一種高爐氣體噴吹裝置、高爐氣體噴吹系統和方法

有效

• 申請號: 202011384524.7
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112501373B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 張玉文;葉水鑫;肖宇陽;耿淑華;魯雄剛;祝凱
• 申請（專利權）人: 上大新材料（泰州）研究院有限公司;上海大學
• 主分類號: C21B7/16
• 分類號: C21B7/16;C21B7/22;C21B7/00;C21B5/06;C21B5/00
• 代理公司: 上海劍秋知識產權代理有限公司 31382
• 代理人: 應風曄

本發明公開了一種高爐氣體噴吹氣流分布裝置，包括環形管和自環形管向下傾斜延伸而出的多根均勻間隔的支管，支管分別與環形管連通，環形管和支管上設置有多個噴吹孔，其中環形管和支管被設置為使得通過支管進入的氣體進入環形管，并通過各個噴吹孔噴出。

技術領域

本發明涉及高爐冶煉領域，尤其涉及一種高爐爐身下部或爐腰噴吹含氫氣體和循環爐頂煤氣的爐內氣流分布方法。

背景技術

為應對全球氣候變化，降低CO2溫室氣體排放、低碳生產成為社會關注的焦點。當前，全球超過75％的鋼鐵生產是采用將鐵礦石轉化為鋼鐵的初級生產方式來實現的，90％的粗鋼生產是以碳冶金和礦石為基礎的高爐—轉爐生產路線。該路線采用焦炭和煤粉作為還原劑和燃料，能源消耗大、碳排放高，環境污染嚴重。高爐煉鐵CO2排放量最大的工序，約占整個鋼鐵生產CO2排放總量的70％-90％。并且，高爐煉鐵工藝技術成熟、生產能力大、效率高，未來幾十年高爐仍將是支撐對鋼鐵材料龐大需求的主流煉鐵裝備。因此，高爐低碳冶煉是規模化實現鋼鐵工業低碳的首要路徑。高爐低碳冶煉是綜合采取各種措施，最大限度地降低噸鐵碳質原料的消耗量、減少CO2排放。隨著高爐技術的不斷發展，采用傳統煉鐵操作技術諸如精料、高風溫、富氧噴煤、合理布料等來降低碳消耗與碳排放，已接近常規高爐操作的極限，進一步減排CO2的空間極其有限。從高爐煉鐵的基本原理出發，進一步大幅降低高爐煉鐵CO2排放量的主要途徑是爐頂煤氣循環技術和噴吹富氫氣體技術。這些噴吹主要是從高爐爐身下部或爐腰噴入高爐內部。

傳統的高爐分為五個區，包括塊狀帶、軟熔帶、滴落帶、焦炭回旋區、渣鐵區。傳統噴吹煤氣從爐缸風口處噴入，爐缸風口處產生的煤氣要經過軟熔帶的二次分布，分布均勻，流程合適，因為風口形成的煤氣繞過軟熔帶根部，流入塊狀帶，軟熔帶的透氣阻力較大，而塊狀帶中氣體的流線與爐墻平行，間隔距離幾乎相等，煤氣流分布均勻。而爐頂煤氣循環技術和噴吹富氫氣體技術，這些噴吹主要是從高爐爐身下部或爐腰噴入高爐內部，噴入點在軟熔帶之上，沒有軟熔帶對氣流進行二次分布，而塊狀帶中氣體的流線與爐墻平行，噴入的含氫氣體和循環爐頂煤氣只能在邊緣發展。特別是對于大高爐，在軟熔帶上部噴吹含氫氣體或循環爐頂煤氣，高爐爐徑過大，含氫氣體和爐頂循環煤氣很難吹入中心發展，在整個高爐直徑方向也不能均勻分布，含氫氣體和爐頂循環煤氣利用率低，氣流也會對爐墻造成沖刷侵蝕，降低高爐爐墻壽命。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是如何改善高爐內噴吹氣體的分布，使得氣流分布成倒V形，并且平均分布到高爐中。

為實現上述目的，本發明在第一方面提供了一種高爐氣體噴吹氣流分布裝置，包括環形管和自環形管向下傾斜延伸而出的多根均勻間隔的支管，支管分別與環形管連通，環形管和支管上設置有多個噴吹孔，環形管和支管被設置為使得通過支管進入的氣體進入環形管后通過各個噴吹孔噴出。

進一步地，噴吹孔向上或向下設置在環形管和支管上。

本發明在第二方面提供了一種高爐氣體噴吹系統，包括前述的高爐氣體噴吹氣流分布裝置，高爐氣體噴吹氣流分布裝置被設置在高爐的軟熔部上方，支管設置在高爐爐身下部或爐腰部風口處，還包括預熱裝置和噴吹控制裝置，噴吹控制裝置控制噴吹氣體通過預熱裝置預熱后，通過支管進入高爐氣體噴吹氣流分布裝置。

進一步地，噴吹控制裝置與含氫氣體氣源相連，用于噴吹含氫氣體。

進一步地，還包括用于循環爐頂煤氣的兩級除塵裝置和分離富集裝置，分離富集裝置被設置為可去除循環爐頂煤氣中的CO2和N2，從而對循環爐頂煤氣中的H2和CO氣體進行富集，噴吹控制裝置與分離富集裝置相連，用于噴吹循環爐頂煤氣。

進一步地，在兩級除塵裝置和分離富集裝置間還設置有冷凝水分離裝置；噴吹控制裝置同時與含氫氣體氣源和分離富集裝置相連，用于同時噴吹循環爐頂煤氣和來自外部氣源的含氫氣體。

本發明在第三方面提供了一種高爐氣體噴吹方法，包括步驟：