CN104928440B - 一种节省脱硫剂的铁水脱硫装置及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种节省脱硫剂的铁水脱硫装置及其应用，位于盛装有铁水的铁水包上方，包括由固定管及移动管组合而成的脱硫剂溜管，所述的移动管中设有旋流组件，与固定管连通的脱硫剂料仓，通过送风管与固定管连接的送风机。送风机向脱硫剂溜管中送入干净空气或非氧化性气体，脱硫剂料仓向脱硫剂溜管中输送脱硫剂，气体与脱硫剂混合并经过旋流组件形成低速的气固两相流旋转流体，气固两相流旋转流体与处于旋转状态的铁水充分接触，使脱硫剂被铁水有效吸收。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼领域，尤其是涉及一种节省脱硫剂的铁水脱硫装置及其应用。
背景技术
搅拌器转动搅拌脱硫法是铁水脱硫的常用方法之一，该方法具有脱硫能力强、可有效扒渣、可将铁水中硫的含量降至很低的水平等优点。采用该方法进行铁水脱硫的过程是：脱硫剂——生石灰通过溜管落入被搅拌的铁水表面，生石灰在与搅拌过程中的铁水充分融合并脱除铁水中的有害物质——硫后以渣的形式浮至铁水上表面，然后通过扒渣装置将铁水上面的融渣扒出。
处于铁水包中的高温铁水温度约1300℃，铁水被搅拌的过程中与铁水上面的空气产生强烈的热交换，被加热后的空气中含有大量粉尘，上升的含尘气体通过设置在铁水包一侧的排烟罩排至除尘装置处理，上升的含尘气体速度约3m/s。由于生石灰粒度较小，其中粒度≤100μm的生石灰占有大部分比例，故生石灰落入铁水包的过程中，有部分被上升的含尘气体裹挟至除尘装置，既加大了生石灰的消耗量，又增加了除尘装置的负担。常规情况下，每吨铁水需要约9kg的生石灰脱硫剂，但采用搅拌器转动搅拌脱硫法，实际每吨铁水消耗了约11kg的生石灰脱硫剂，按公称容量为180t的炼钢转炉连续生产，每年约多消耗生石灰2800t，价值约200万元；另外还将因除尘装置负荷增加而增加电费、除尘器清灰能耗及除尘灰的处理费用。
从以上情况可知，搅拌器转动搅拌脱硫法进行铁水脱硫，虽然脱硫效果良好且脱硫效率稳定，但其脱硫成本较高。申请号为201080029394.3、专利名称为“铁水的脱硫方法”的中国专利公开了一种降低脱硫剂消耗的方法，其主要技术方案是采用喷吹的方式将气固两相流直接吹至铁水表面，从而大幅度减少了被高温烟气裹挟并带至除尘装置的脱硫剂，其输送气体为高压氮气或其他非氧化性气体。该技术的主要缺点是：第一、喷吹管截面一般不超过Φ100，较小，气流为直流且速度快，从而导致气固两相流在铁水表面的作用面小且脱硫剂易在铁水表面凝聚，铁水吸收脱硫剂的速度较慢；第二、对脱硫剂的粒度要求高，脱硫剂的最佳粒度为30～400μm，超出此范围的脱硫剂均易在铁水表面凝聚成团，脱硫效率降低；第三、脱硫剂在输送气体运动过程中不能被有效分散，亦易导致脱硫剂在铁水表面凝聚且被铁水吸收速度变慢；第四、由于气流速度快，部分气体将深入铁水内，故只能采用非氧化性输送气体，否则影响铁水质量，也因此而增加了脱硫的成本。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种降低脱硫剂的消耗，使脱硫剂更快被铁水吸收的节省脱硫剂的铁水脱硫装置及其应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种节省脱硫剂的铁水脱硫装置，位于盛装有铁水的铁水包上方，包括：
由固定管及移动管组合而成的脱硫剂溜管，所述的移动管中设有旋流组件。
与固定管连通的脱硫剂料仓。
通过送风管与固定管连接的送风机。
所述的旋流组件位于移动管靠近其出口处。
所述的旋流组件由芯管和连接在芯管外均匀分布的数个旋流叶片组成，旋流叶片呈扭曲状，其内侧与芯管的安装角30°～45°，其外侧与移动管内壁的安装角45°～75°，使其出口的旋转气流速度在克服上升的热气流的基础上与铁水面的旋转速度相适应。采用计算机流体模拟技术模拟移动管中的气流流场，了解流场内的气流速度、压力及温度的分布情况，在此基础上合理设计旋流叶片的扭曲半径和安装角及数量，使移动管中出来的旋流速度达到20m/s左右，从而与铁水面约15～25m/s的旋转速度相适应。
所述的固定管的内径≥250mm，移动管的内径≥350mm。
所述的送风机的进口设置调节阀门，根据铁水脱硫工况调节送风强度。
所述的送风机向脱硫剂溜管中送入干净空气或非氧化性气体。
节省脱硫剂的铁水脱硫装置的应用，送风机向脱硫剂溜管中送入干净空气或非氧化性气体，脱硫剂料仓向脱硫剂溜管中输送脱硫剂，气体与脱硫剂混合并经过旋流组件形成低速的气固两相流旋转流体，气固两相流旋转流体与处于旋转状态的铁水充分接触，使脱硫剂被铁水有效吸收。
移动管伸入到铁水包中盛装的铁水的液面之上约500mm处。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)基本避免了从铁水表面上升的热气流对下落的脱硫剂的裹挟，而且含脱硫剂的气固两相流旋流面比上述申请号为201080029394.3的专利大11倍以上，脱硫剂能被铁水更快且更有效地吸收，从而大大降低了脱硫剂的消耗量及除尘装置的负荷。
(2)由于输送气体为速度较慢的旋转流体，输送气体不会深入铁水中，从而避免了输送气体中水分对铁水的影响，故可采用干净空气而非其他非氧化性气体作为输送气体，脱硫成本降低。
(3)采用的旋流组件还可对在气体中的脱硫剂进行充分的分散，而且对脱硫剂粒度无特别要求，避免了脱硫剂在铁水表面的凝聚成团，提高了脱硫速度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为旋流组件的结构示意图。
图中，1-搅拌器、2-铁水包、3-排烟罩、4-脱硫剂料仓、5-固定管、6-移动管、7-送风管、8-送风机、9-调节阀门、10-旋流组件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
一种节省脱硫剂的铁水脱硫装置，其结构如图1所示，位于盛装有铁水的铁水包2上方，包括由固定管5及移动管6组合而成的脱硫剂溜管，固定管5的内径≥250mm，移动管6的内径400mm，相互嵌套形成了脱硫剂溜管，移动管6可以上下移动。另外还包括与固定管5连通的脱硫剂料仓4，通过送风管7与固定管5连接的送风机8。送风机8的进口设置调节阀门9，根据铁水脱硫工况调节送风强度，向脱硫剂溜管中送入干净空气或非氧化性气体。
在移动管6中靠近其出口处设有旋流组件10，其结构如图2所示，旋流组件10由芯管和连接在芯管外的数个旋流叶片组成，旋流叶片呈扭曲状，其内侧与芯管的安装角30°，其外侧与移动管内壁的安装角60°，使其出口的旋转气流速度在克服上升的热气流的基础上与铁水面的旋转速度相适应。采用计算机流体模拟技术模拟移动管中的气流流场，了解流场内的气流速度、压力及温度的分布情况，在此基础上合理设计旋流叶片的扭曲半径和安装角及数量，使移动管中出来的旋流速度达到20m/s左右，从而与铁水面约15～25m/s的旋转速度相适应。
铁水脱硫时，开启送风机8，移动管6向下移动并接近铁水表面，脱硫剂料仓4储存的脱硫剂即生石灰进入生石灰溜管定管5，然后进入移动管6，气体与脱硫剂混合并经过旋流组件形成低速的气固两相流旋转流体，从移动管6中出来的气固两相流流体以旋流状态至铁水表面，铁水经搅拌器1搅拌，旋流状态的气液两相流体与旋转的铁水融合并脱除铁水中的有害物质——硫。调节送风机8进口的阀门9的开度可调节气固两相流的旋转速度。在铁水包2上方还设有方便烟气排出的排烟罩3。
上述装置在180t炼钢转炉脱硫工位上进行了试验，送风机风量3000～6000m3/h内可调，180t铁水包液面半径1750mm，移动管中心至铁水包中心距离1167mm，移动管中出来的两相流外圈旋转速度20m/s，移动管中心位置铁水表面的铁水旋转的线速度20m/s。在此情况下，石灰的消耗量由原每吨铁水11kg下降至9.5kg。
Claims (7)
1.一种节省脱硫剂的铁水脱硫装置，位于盛装有铁水的铁水包上方，其特征在于，该装置包括：
由固定管及移动管组合而成的脱硫剂溜管，所述的移动管中设有旋流组件，
与固定管连通的脱硫剂料仓，
通过送风管与固定管连接的送风机，
所述的旋流组件由芯管和连接在芯管外的数个旋流叶片组成，旋流叶片呈扭曲状，其内侧与芯管的安装角30°～45°，其外侧与移动管内壁的安装角45°～75°，使移动管中出来的旋流速度与铁水面的旋转速度相适应。
2.根据权利要求1所述的一种节省脱硫剂的铁水脱硫装置，其特征在于，所述的旋流组件位于移动管靠近其出口处。
3.根据权利要求1所述的一种节省脱硫剂的铁水脱硫装置，其特征在于，所述的固定管的内径≥250mm，移动管的内径≥350mm。
4.根据权利要求1所述的一种节省脱硫剂的铁水脱硫装置，其特征在于，所述的送风机的进口设置调节阀门，根据铁水脱硫工况调节送风强度。
5.根据权利要求1所述的一种节省脱硫剂的铁水脱硫装置，其特征在于，所述的送风机向脱硫剂溜管中送入干净空气或非氧化性气体。
6.如权利要求1所述的节省脱硫剂的铁水脱硫装置的应用，其特征在于，送风机向脱硫剂溜管中送入干净空气或非氧化性气体，脱硫剂料仓向脱硫剂溜管中输送脱硫剂，气体与脱硫剂混合并经过旋流组件形成低速的气固两相流旋转流体，气固两相流旋转流体与处于旋转状态的铁水充分接触，使脱硫剂被铁水有效吸收。
7.根据权利要求6所述的一种节省脱硫剂的铁水脱硫装置的应用，其特征在于，移动管伸入到铁水包中盛装的铁水的液面以上500mm处。
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