CN110257576A - 一种异径同步耦合高炉风口喷吹装置及喷吹方法 - Google Patents
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Abstract
本发明针对于现有技术中高炉风口存在的问题,提供了一种异径同步耦合高炉风口喷吹装置及喷吹方法,属于炼铁技术领域。本发明的装置,由喷头和与喷头连接的喷吹体组成,喷头为圆台形或一端为圆台形另一端为圆柱形,喷吹体为圆柱体,在喷吹体的轴心设有主喷管并且主喷管延伸至喷头形成主喷口,在主喷管周围均匀分布数个副喷管并且副喷管延伸至喷头形成副喷口,副喷管在喷头与喷吹体连接处弯折,与喷吹体轴向形成不大于30°的角。该装置即能够喷吹固体也能喷吹气体,喷吹燃料时,燃料颗粒附着在物体上增加反应表面积,提高热效能;还可以资源再利用喷吹冶金粉尘及热风炉废气、过剩煤气等;并且本装置喷入高炉风口区域冲击深度及面积加大。
Description
技术领域
本发明属于炼铁技术领域,具体涉及一种异径同步耦合高炉风口喷吹固体颗粒和气体的装置及喷吹方法。
背景技术
炼铁高炉的风口一般用于吹入高温热风和炉底焦炭氧化燃烧生成CO。但是风口设计方式单一,导致喷吹面积和长度小,效率低,也不适合即喷吹固体也喷吹液体。
现有技术对风口的改进有:一种高炉冷却风口,申请号为CN201811526001.4,公开了风口,包括前帽、中帽、后帽,所述前帽、中帽和后帽围合成一个空腔结构;前帽和中帽之间设有隔板,将所述空腔结构分为前腔和后腔;后腔中设有冷却进水管和冷却出水管,隔板上设有隔板进水孔和隔板出水孔,所述冷却进水管和冷却出水管分别与隔板进水孔和隔板出水孔连通;前腔中设有前腔隔板,所述前腔隔板位于隔板进水孔和隔板出水孔之间。该风口能够提高风口小套的冷却能力,并能消除传统铸造结构所导致的漏水隐患,以延长风口使用寿命,提高使用质量,改善燃烧率。但是高炉冷却风口没有考虑到冷却后带来的热效率降低,没有考虑节能增效问题。
发明内容
本发明针对于现有技术中高炉风口存在的问题,提供了一种异径同步耦合高炉风口喷吹装置及喷吹方法。本发明的装置即能够喷吹固体也能喷吹气体,喷吹燃料时,燃料颗粒附着在物体上增加反应表面积,提高热效能;还可以资源再利用喷吹冶金粉尘及热风炉废气、过剩煤气等,且与高炉工艺制度相匹配;并且本装置喷入高炉风口区域冲击深度及面积加大。
本发明的技术方案之一为,一种异径同步耦合高炉风口喷吹装置,由喷头和与喷头连接的喷吹体组成,喷头为圆台形或一端为圆台形另一端为圆柱形,喷吹体为圆柱体,在喷吹体的轴心设有主喷管并且主喷管延伸至喷头形成主喷口,在主喷管周围均匀分布数个副喷管并且副喷管延伸至喷头形成副喷口,所述副喷管在喷头与喷吹体连接处弯折,与喷吹体轴向形成不大于30°的角;
进一步的,喷吹体的直径Φ=50-200mm,主喷管长度为0.2-10m,主喷管直径Φ=20-70mm,副喷管直径Φ=10-20mm;
进一步的,所述副喷管为4-16个;
进一步的,所述副喷口位于1个或2个与主喷口的圆心同心的圆上。
本发明的技术方案之二为,上述异径同步耦合高炉风口喷吹装置喷吹燃料颗粒的方法,具体操作步骤如下:
1)计算燃料颗粒喷入总量:
根据y=0.2α+3.4β+7.3γ计算得出燃料颗粒喷入总量;
式中:y——燃料颗粒喷入量,单位:吨;
α——高炉顺行系数,α=0-10(高炉顺行系数与热能转换效率有关);
β——燃料颗粒影响因子,β=0-10(燃料颗粒影响因子与燃料比有关);
γ——高炉出铁量影响因子,γ=0-10(高炉出铁量影响因子与出铁量有关);
2)调整喷吹装置的喷吹参数
燃料颗粒以气体为载体喷入高炉,燃料颗粒直径为50nn-2mm,颗粒粒径均匀;控制载气压力范围:0.1Mpa-15MPa,控制载体气体的流体湍流强度:0.2-3.6m2/s2;控制主喷管长度为0.2m-10m;控制喷吹时间0.1h-1.2h;控制燃料颗粒和载体气体在装置出口处温度为950℃-高炉的最高炉温。
进一步的,所述载气为热风炉废气、过剩煤气或制备的载气。
本发明的技术方案之三为,上述异径同步耦合高炉风口喷吹装置喷吹气体的方法,具体操作步骤如下:
控制气体总压力范围:0.1Mpa-15MPa;控制主喷管长度为0.2m-10m;喷吹时间0.5-2.5h;控制气体在装置出口处温度为950℃-高炉的最高炉温
进一步的,所述气体为氧气、空气、气体燃料;其中,空气包括再利用的废气,气体燃料包括废弃再利用的燃料,如过剩煤气。
与现有技术相比,本发明的优势在于:
1、本发明的喷吹装置由风口通过载气喷吹燃料或者喷吹气体,喷入到高炉内,风口喷吹的高温低密度热气体带动燃料喷入到高炉,本发明的喷出装置气体几燃料的相对速度和动量交换被最大程度地减小,使气体中心的粉尘射流可以获得更大的射程,减少CO2大气排放量,优化降低焦煤比,增加喷吹面积,提高资源回收效率。
2、采用本装置,在高炉风口回旋区可以根据工艺需要实现喷射距离远、近可调的操作。
附图说明
图1、实施例1中喷吹装置的示意图。
图2、图1沿AA剖面的剖视图。
其中,1、喷头,2、喷吹体,3、主喷管,4、主喷口,5、副喷管,6、副喷口。
具体实施方式
实施例1
一种异径同步耦合高炉风口喷吹装置,由喷头1和与喷头连接的喷吹体2组成,喷头1为圆台形或一端为圆台形另一端为圆柱形,喷吹体2为圆柱体,在喷吹体的轴心设有主喷管3并且主喷管延伸至喷头形成主喷口4,在主喷管周围均匀分布数个副喷管5并且副喷管延伸至喷头形成副喷口6,所述副喷管在喷头与喷吹体连接处弯折,与喷吹体轴向形成θ≤30°的角;喷吹体的直径Φ=50-200mm,主喷管长度为0.2-10m,主喷管直径Φ=20-70mm,副喷管直径Φ=10-20mm,副喷管为4-16个,并且副喷口位于1个或2个与主喷口的圆心同心的圆上。
本实施例中,如图1和2所示,喷头1一端为圆台形另一端为圆柱形,副喷管5为16个,副喷口6位于2个与主喷口4的圆心同心的圆上。
实施例2
采用实施例1的异径同步耦合高炉风口喷吹装置对高炉容积1200m3-5500m3,高炉炉温范围1750℃-1950℃进行喷吹煤粉颗粒的方法,具体操作步骤如下:
煤粉颗粒物理量要求:
其中,θ=30°,主喷嘴长度为0.32m,主喷管直径Φ=20mm,副喷管直径Φ=10mm,副喷管为16个,副喷管的出口端分布在2个与主喷管出口同心的圆上。
1)计算燃料颗粒喷入总量
高炉根据工艺需要加入冶炼煤粉量范围为120-220kg;
取高炉顺行系数α=0.5(高炉顺行系数根据热能转换效率得到,热能转换效率是指一个能量转换设备所输出可利用的能量,相对其输入能量的比值,转换效率是一个介于0到1之间的无量纲数字);
取颗粒影响因子β=0.07(燃料颗粒影响因子根据燃料比得到,燃料比是指固定碳与挥发分之比,是一个介于0到1之间的无量纲数字);
取出铁量影响因子γ=0.01(高炉出铁量影响因子根据出铁量得到,出铁量根据含铁矿石与出铁量比值决定。是一个介于0到1之间的无量纲数字);
通过计算y=0.2α+3.4β+7.3γ得煤粉纳米颗粒喷入总量y=0.411吨。
2)调整参数
喷吹装置出口压力在0.1--3Mpa,载体气体的流体湍流强度:2.3m2/s2;喷吹时间0.8h,风口的载气和颗粒温度为950℃。
通过与现有的同长度同直径单管喷枪相比,焦比降低7.2%,喷吹距离提高6.4%,喷吹面积提高5.3%。
实施例3
采用实施例1的异径同步耦合高炉风口喷吹装置对高炉容积1200m3-4200m3,高炉炉温范围950℃-1200℃进行喷吹气体的方法,具体操作步骤如下:
θ=6°,主喷嘴长度为0.27m,喷管直径Φ=40mm,副喷管直径Φ=15mm,副喷管为8个,副喷管的出口端分布在1个与主喷管出口同心的圆上。
喷吹装置出口压力在0.1--3Mpa,气体的流体湍流强度:2.7m2/s2;喷吹时间0.7h,风口的气体温度为950℃。
通过与现有的同长度同直径单管喷枪相比,1)在相同喷吹压力下,喷吹长度增加8.2%;2)提高喷入气体冲击深度,减少CO2大气排放量5.6%,优化降低焦煤比7.8%;3)增加喷吹面积6.5%,废气收的率提高9.7%,提高碳收得率5.4%。
Claims (8)
1.一种异径同步耦合高炉风口喷吹装置,其特征在于,由喷头和与喷头连接的喷吹体组成,喷头为圆台形或一端为圆台形另一端为圆柱形,喷吹体为圆柱体,在喷吹体的轴心设有主喷管并且主喷管延伸至喷头形成主喷口,在主喷管周围均匀分布数个副喷管并且副喷管延伸至喷头形成副喷口,所述副喷管在喷头与喷吹体连接处弯折,与喷吹体轴向形成不大于30°的角。
2.根据权利要求1所述的喷吹装置,其特征在于,喷吹体的直径Φ=50-200mm,主喷管长度为0.2-10m,主喷管直径Φ=20-70mm,副喷管直径Φ=10-20mm。
3.根据权利要求1所述的喷吹装置,其特征在于,所述副喷管为4-16个。
4.根据权利要求1所述的喷吹装置,其特征在于,所述副喷口位于1个或2个与主喷口的圆心同心的圆上。
5.权利要求1至4任意一项所述喷吹装置喷吹燃料颗粒的方法,其特征在于,具体操作步骤如下:
1)计算燃料颗粒喷入总量:
根据y=0.2α+3.4β+7.3γ计算得出燃料颗粒喷入总量;
式中:y——燃料颗粒喷入量,单位:吨;
α——高炉顺行系数,α=0-10;
β——燃料颗粒影响因子,β=0-10;
γ——高炉出铁量影响因子,γ=0-10;
2)调整喷吹装置的喷吹参数
燃料颗粒以气体为载体喷入高炉,燃料颗粒直径为50nn-2mm,颗粒粒径均匀;控制载气压力范围:0.1Mpa-15MPa,控制载体气体的流体湍流强度:0.2-3.6m2/s2;控制主喷管长度为0.2m-10m;控制喷吹时间0.1h-1.2h;控制燃料颗粒和载体气体在装置出口处温度为950℃-高炉的最高炉温。
6.根据权利要求5所述喷吹燃料颗粒的方法,其特征在于,所述载气为热风炉废气、过剩煤气或制备的载气。
7.权利要求1至4任意一项所述喷吹装置喷吹喷吹装置的方法,其特征在于,具体操作步骤如下:
控制气体压力范围:0.1Mpa-15MPa;控制主喷管长度为0.2m-10m;喷吹时间0.5-2.5h;控制气体在装置出口处温度为950℃-高炉的最高炉温。
8.根据权利要求7所述喷吹气体的方法,其特征在于,所述气体为氧气、空气、气体燃料。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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