[發明專利]一種高爐富氫固態燃料和富氫氣體燃料組合式噴吹裝置

有效

• 申請號: 202210412295.8
• 申請日: 2022-04-19
• 公開（公告）號: CN114908201B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 王廣偉;寧曉鈞;陸鋼;賀鑫杰;吳勝利;王晶;邵久剛;燕培欽
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C21B5/00
• 分類號: C21B5/00;C21B7/00
• 代理公司: 北京希夷微知識產權代理事務所(普通合伙) 16079
• 代理人: 王小東;吳黎

本發明提供了一種高爐富氫固態燃料和富氫氣體燃料組合式噴吹裝置，包括：噴槍、直吹管和風口套；噴槍由富氫固態燃料噴管和富氫氣體燃料噴管組成，富氫氣體燃料噴管圍繞富氫固態燃料噴管設置；噴槍的末端設置富氫氣體燃料噴口和富氫固態燃料噴口，富氫氣體燃料噴口位于富氫氣體燃料噴管的末端側壁上，富氫固態燃料噴口位于富氫固態燃料噴管的出口端并凸出富氫氣體燃料噴管。本發明解決了富氫氣體和煤粉同時噴吹燃燒效率低的問題，具有噴吹燃料種類多、燃燒效率高，裝置結構緊湊、冷卻效果好、使用壽命長的優點。

技術領域

本發明涉及高爐煉鐵領域，具體地涉及一種高爐噴吹富氫燃料裝置。

背景技術

鋼鐵行業是能源消耗和碳排放的大戶，其中又以高爐煉鐵工序的能耗和碳排放量最大，減少煉鐵生產碳排放是鋼鐵行業實現“雙碳”目標的關鍵。為了降低煉鐵生產碳排放，國內眾多鋼鐵行業進行了低碳冶金技術的研究，其中氫冶金被認為是實現鋼鐵生產“雙碳”目標的主要途徑。雖然氫氣豎爐直接還原工藝加電爐煉鋼短流程具有更低的碳排放，是未來氫冶金技術的重點領域，但考慮到目前我國還是以高爐轉爐長流程為主，大量生產高爐的淘汰需要在很長一段時間內才能完成，在此期間發展高爐富氫冶煉技術依舊具有廣闊的市場需求。高爐噴吹富氫氣體技術是目前可以有效減少煉鐵生產過程對煤粉的消耗量，常見的富氫氣體種類包括天然氣、焦爐煤氣、煤制氣和氫氣等。富氫氣體噴吹在風口前燃燒為高爐冶煉提供熱量和還原劑的同時，還能夠改善高爐爐料的還原過程，促進間接還原的發展，降低直接還原度，進而能夠降低高爐冶煉的燃料消耗。

高爐噴吹富氫氣體需要專門的噴槍完成，目前能夠實施高爐噴吹富氫氣體的噴吹裝置包括直管插入式、套筒直管插入式以及風口整體式。直管插入式噴槍的特點是結構簡單，使用壽命長和更換方便的特點，但對于富氫固態燃料例如煤粉和富氫氣體共同噴吹的高爐來說，在風口套有限的空間內布置兩根噴槍存在相互影響，煤粉流容易沖刷風口套內壁的問題。套筒直管插入式噴槍是在煤粉噴槍的槍體上又加了一層套管，在內管中噴吹煤粉，外管和內管之間的環道內噴吹富氫氣體，實現了一根噴槍同時噴吹煤粉和富氫氣體的操作，但套筒直管插入式噴槍噴口處內部為煤粉流股，外部為富氫氣體流股，煤粉噴管出口端與熱風接觸，并且受到高速噴出的煤粉顆粒沖刷，容易磨損，限制噴槍使用壽命，并且富氫氣體與煤粉相互影響，造成煤粉燃燒率降低、未燃煤粉含量增加，進而影響高爐生產的穩定順行。風口整體式噴槍將富氫氣體噴槍整體鑄入風口套，減小了富氫氣體噴吹對煤粉噴吹的干擾，實現了富氫氣體和煤粉高效噴吹與燃燒，但整體式噴槍影響了風口套內部冷卻水道的結構，對風口套的壽命產生了不利影響，同時不能實現富氫氣體噴槍的單獨更換，造成風口整體式噴槍的造價貴和使用壽命低。

因此有必要設計一種富氫固態燃料和富氫氣體燃料組合式噴吹裝置，以克服上述問題。

發明內容

本發明的目的是在于克服現有技術之缺陷，提供一種富氫固態燃料充分燃燒，且可方便更換、造價低廉和使用壽命長的富氫固態燃料和富氫氣體燃料組合式噴吹裝置，。

為了實現上述目的，本發明提供一種高爐富氫固態燃料和富氫氣體燃料組合式噴吹裝置，所述裝置包括：噴槍(1)、直吹管(2)和風口套(3)；所述噴槍(1)由富氫固態燃料噴管(10)和富氫氣體燃料噴管(11)組成，所述富氫氣體燃料噴管(11)圍繞所述富氫固態燃料噴管(10)設置；所述噴槍(1) 的末端設置富氫氣體燃料噴口(13)和富氫固態燃料噴口(14)，其中，所述富氫氣體燃料噴口(13)位于所述富氫氣體燃料噴管(11)的末端側壁上，所述富氫固態燃料噴口(14)位于所述富氫固態燃料噴管(10)的出口端并凸出所述富氫氣體燃料噴管(11)。

作為本發明的一種優選實施方式，其中，所述噴槍(1)斜插在直吹管(2) 側壁，兩者通過噴槍安裝法蘭(6)固定連接，所述直吹管(2)與風口套(3) 球面接觸連接，所述噴槍(1)穿過直吹管(2)延伸至風口套(3)。