[發明專利]一種煉鋼轉爐煤氣前燒后燒分散進風燃燒裝置

在審

• 申請號: 202111346106.3
• 申請日: 2021-11-15
• 公開（公告）號: CN114480779A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 李森;魏小林;姚遠;李博;李騰
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: C21C5/40
• 分類號: C21C5/40;F27D17/00
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發明公開了一種煉鋼轉爐煤氣前燒后燒分散進風燃燒裝置，包括轉爐煤氣出口、活動煙罩、汽化煙道、分散葉片。分散葉片為水冷膜式壁結構，分散葉片與分散葉片之間形成風道，轉爐煙道外側空氣經風道分散進入煙道。本發明具有煙道分散進風、燃燒轉爐放散煤氣、提高轉爐放散煤氣燃燒效率、有利于轉爐煤氣余熱利用和除塵等優點。

技術領域

本發明屬于環保節能技術領域，具體涉及一種煉鋼轉爐煤氣前燒后燒分散進風燃燒裝置。

背景技術

純氧頂吹轉爐煉鋼法(BOF)是目前鋼鐵工業中廣泛采用的一種煉鋼方法，它具有產量高，質量好，品種多，投資省以及原料適應性強等特點[1]。轉爐煉鋼過程中產生大量的轉爐氣，每噸鋼約產氣150m3，其中主要成分是CO，對其綜合利用研究意義十分的重要。

在頂吹氧氣轉爐煉鋼工藝環節，會有大量的轉爐煤氣產生，主要成分為CO，然而在轉爐煤氣前燒后燒階段階段，傳統無組織轉爐煤氣放散燃燒的過程中往往會出現CO難以燃盡、NOx超標排放等現象。針對于這一問題的出現，研究轉爐煤氣高效潔凈燃燒機制具有很大的現實意義，符合我國當前工業科學發展節能減排的要求。

氧氣頂吹轉爐煉鋼技術是當今轉爐煉鋼產業最為普遍的冶煉方法，其優點是在很大程度上提高了轉爐冶煉的效率和鋼鐵質量，同時在冶煉過程中也伴隨著大量的轉爐煤氣的產生。在工業上，為了實現鋼鐵余熱能利用的最大化，通常會將過程中的轉爐煤氣收集回收加以利用，轉爐煤氣的主要組成有CO大約占60％-80％，CO₂大約占15％-20％，冶煉工程中轉爐中產生的CO在風機的作用下經由煙氣罩進入煙氣回收系統，再經濕法除塵脫水后進行回收，對于合格高品質的煤氣收集到煤氣柜中，不合格的低濃度的煤氣用于放散點燃。

一個周期內的轉爐煤氣大致分為三個階段即吹煉前期，吹煉中期和吹煉后期。在吹煉前期，爐膛內的原料剛剛與吹入的氧氣發生反應，產生一部分CO，同時伴隨未來得及反應的O₂一起由煙道排出，這個階段的轉爐煤氣中CO濃度偏低，而O2濃度偏高，屬于低品質的轉爐煤氣；隨著爐膛內溫度的不斷升高，吹入進爐膛的O₂與原料發生充分的氧化還原反應，鋼鐵中的碳元素被氧化成大量的CO和小部分的CO₂，此階段稱為吹煉中期，此時的轉爐煤氣屬于回收的重點對象；隨著鋼鐵中的碳元素含量逐步減少，吹煉進入后期，此階段轉爐煤氣中的CO含量逐步降低，O₂濃度逐步上升，當達到一定濃度時，超出了轉爐煤氣的回收極限，便不能再用于回收，此時的轉爐煤氣同樣屬于低品質的煤氣。在轉爐煉鋼工業上，對高CO濃度的爐氣進行回收和余熱利用，對于低品質的轉爐煤氣則進行放散點燃。

轉爐煤氣的主要成分是CO和CO₂，屬于中低熱值燃料，是煉鋼生產中重要的副產能源，實現其高效利用對煉鋼生產的節能減排有重要意義。然而受限于企業的裝備水平和生產操作條件，轉爐煤氣的回收標準參差不齊，通常轉爐煤氣在滿足CO＞15％且O₂＜2％的回收標準時才被引入氣柜回收，同時不同鋼鐵企業局限于自身的回收工藝必須嚴格遵守轉爐煤氣的回收標準，以免發生泄爆對企業造成不必要的損失。

在轉爐煤氣的回收工藝中，采用最多的回收方法是：濕法除塵回收與干法除塵回收。濕法除塵工藝中又涉及到龐大的污水處理系統；造成了很嚴重的二次污染問題；而干法除塵中涉及到靜電吸附問題所以其技術水平要求高，操作難度大，危險程度高，極易造成轉爐煤氣泄爆，進而引發危險；基于不同鋼鐵企業對回收技術要求的參考，一般認為轉爐煤氣在一氧化碳濃度低于35％并且氧氣濃度高于1.5％不適合回收標準，屬于轉爐放散煤氣，進而經由放散塔放散點燃。