CN115044720B - 一种减少高炉风口结焦的燃料喷吹方法及复合燃料喷枪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种减少高炉风口结焦的燃料喷吹方法及复合燃料喷枪，利用复合燃料喷枪将固体燃料和富氢气体喷吹进高炉内，复合燃料喷枪沿周向设置多个富氢气体通道，通过调节每个富氢气体通道内的富氢气体流量，实现富氢气体喷吹角度的调节，并使富氢气体的喷吹方向向严重结焦的部位偏移，强化对应区域的燃烧效率，最终减轻或消除风口积碳。
Description
技术领域
本发明涉及炼铁技术领域，尤其涉及一种减少高炉风口结焦的燃料喷吹方法及复合燃料喷枪。
背景技术
高炉炼铁通常采用喷吹煤粉或燃气替代部分焦炭，以降低炼铁焦比，实现降本增效的目的。燃料喷枪主要分为煤粉喷枪和燃气喷枪。煤粉喷枪在使用过程中会出现由于燃烧不充分而导致风口结焦(积碳)的情况，严重的结焦(积碳)会减小风口面积，影响炉况顺行，而采用燃气喷枪则成本较高。
公开号为CN113151625A的中国专利申请公开了一种“高炉煤粉喷吹装置”，将煤粉进行预热，然后利用四个喷枪将煤粉分散吹入炉内，并利用永磁体来降低煤粉燃点，使煤粉能充分燃烧，该技术方案通过对喷煤结构优化实现喷煤燃烧效率的提高，但在风口煤粉汇流处可能会存在煤粉燃烧不充分的情况。
公告号为CN103981311B的中国发明专利公开了一种“高炉煤粉喷吹枪”，利用喷煤管和喷气管将煤粉和气体在风口处混合后喷入炉内，该技术方案的优势在于其有利于煤粉的散开和充分燃烧，但由于煤粉出口与气体出口不在一个轴线上，有可能在风口小套附近形成小范围燃烧区域，造成射流段较短，导致在风口附近出现结焦情况。
发明内容
本发明提供了一种减少高炉风口结焦的燃料喷吹方法及复合燃料喷枪，将固体燃料和富氢燃气喷吹进高炉内，并通过调节富氢气体流量改变其喷吹方向，从而可以根据风口的结焦情况调整燃烧区域，达到减小或消除风口结焦的目的。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种减少高炉风口结焦的燃料喷吹方法，利用复合燃料喷枪将固体燃料和富氢气体喷吹进高炉内，复合燃料喷枪沿周向设置多个富氢气体通道，通过调节每个富氢气体通道内的富氢气体流量，实现富氢气体喷吹角度的调节，并使富氢气体的喷吹方向向严重结焦的部位偏移，强化对应区域的燃烧效率，最终减轻或消除风口结焦。
先向高炉内喷吹富氢气体，当高炉内的燃烧区达到设定温度时，再向高炉内喷吹固体燃料，使固体燃料充分燃烧。
富氢气体喷吹角度调节的过程为：使喷枪一侧的若干个富氢气体通道内的富氢气体流量低于另一侧若干个富氢气体通道内的富氢气体流量，具有较低富氢气体流量的富氢气体通道内喷出的富氢气体流速低、压强大；而具有较高富氢气体流量的富氢气体通道内喷出的富氢气体流速高、压强小，两股气流之间产生横向压强差，低流速富氢气体的喷吹方向向高流速富氢气体的喷吹方向偏移，从而实现富氢气体喷吹角度的调节。
富氢气体的流量比调节范围为0.3～1。
所述富氢气体中氢气的体积含量≥50％，富氢气体的喷吹速度控制在200～350m/s。
所述固体燃料为常温态固体燃料或热态固体燃料；经预热后的热态固体燃料温度≤300℃。
高炉正常生产时，富氢气体与固体燃料的喷吹比控制在3：6～3：8。
高炉风口存在积碳情况时，富氢气体与固体燃料的喷吹比控制在6：3～6：5；高炉风口积碳严重时，单独喷吹富氢气体，且喷吹速度为150～200m/s。
一种复合燃料喷枪，包括自内而外依次同轴设置的固体燃料喷吹管、富氢气体喷吹管及水冷套；其中，富氢气体喷吹管内沿周向设有若干隔板，将环形气体通道分隔为多个独立的扇形气体通道；对应喷口一端的喷枪头部，固体燃料喷吹管设有固体燃料喷吹口，各扇形气体通道分别设富氢气体喷吹口；在远离喷口一端的喷枪尾部，固体燃料喷吹管设有固体燃料入口及载气入口；水冷套设有冷却水入口及冷却水出口；各扇形气体通道分别设富氢气体入口，并且各富氢气体入口处分别设流量控制阀。
扇形气体通道的数量为4～8个。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
将固体燃料和富氢燃气喷吹进高炉内，并通过调节富氢气体流量改变其喷吹方向，从而可以根据风口的结焦情况调整燃烧区域，达到减小或消除风口结焦的目的。
附图说明
图1是本发明所述复合燃料喷***构示意图。
图2是图1的右视图(喷口)。
图中：1.富氢气体喷吹管 2.固体燃料喷吹管 3.冷却水入口 4.冷却水出口 5.富氢气体入口 6.载气入口 7.富氢气体喷吹口 8.隔板 9.固体燃料喷吹口 10.水冷套 11.固体燃料入口
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
本发明所述一种减少高炉风口结焦的燃料喷吹方法，利用复合燃料喷枪将固体燃料和富氢气体喷吹进高炉内，复合燃料喷枪沿周向设置多个富氢气体通道，通过调节每个富氢气体通道内的富氢气体流量，实现富氢气体喷吹角度的调节，并使富氢气体的喷吹方向向严重结焦的部位偏移，强化对应区域的燃烧效率，最终减轻或消除风口结焦。
先向高炉内喷吹富氢气体，当高炉内的燃烧区达到设定温度时，再向高炉内喷吹固体燃料，使固体燃料充分燃烧。
富氢气体喷吹角度调节的过程为：使喷枪一侧的若干个富氢气体通道内的富氢气体流量低于另一侧若干个富氢气体通道内的富氢气体流量，具有较低富氢气体流量的富氢气体通道内喷出的富氢气体流速低、压强大；而具有较高富氢气体流量的富氢气体通道内喷出的富氢气体流速高、压强小，两股气流之间产生横向压强差，低流速富氢气体的喷吹方向向高流速富氢气体的喷吹方向偏移，从而实现富氢气体喷吹角度的调节。
富氢气体的流量比调节范围为0.3～1。
所述富氢气体中氢气的体积含量≥50％，富氢气体的喷吹速度控制在200～350m/s。
所述固体燃料为常温态固体燃料或热态固体燃料；经预热后的热态固体燃料温度≤300℃。
高炉正常生产时，富氢气体与固体燃料的喷吹比控制在3：6～3：8。
高炉风口存在积碳情况时，富氢气体与固体燃料的喷吹比控制在6：3～6：5；高炉风口积碳严重时，单独喷吹富氢气体，且喷吹速度为150～200m/s。
如图1、图2所示，本发明所述一种复合燃料喷枪，包括自内而外依次同轴设置的固体燃料喷吹管2、富氢气体喷吹管1及水冷套10；其中，富氢气体喷吹管1内沿周向设有若干隔板8，将环形气体通道分隔为多个独立的扇形气体通道；对应喷口一端的喷枪头部，固体燃料喷吹管2设有固体燃料喷吹口9，各扇形气体通道分别设富氢气体喷吹口7；在远离喷口一端的喷枪尾部，固体燃料喷吹管2设有固体燃料入口11及载气入口6；水冷套10设有冷却水入口3及冷却水出口4；各扇形气体通道分别设富氢气体入口5，并且各富氢气体入口5处分别设流量控制阀。
扇形气体通道的数量为4～8个。
本发明所述一种减少高炉风口结焦的燃料喷吹方法，利用复合燃料喷枪将常温或热态的固体燃料及富氢气体喷吹进高炉内，利用富氢气体燃烧速度快的特点，强化固体燃料的完全燃烧效率，并通过调节富氢气体流量来调节其喷吹角度，达到减轻或消除风口积碳的目的。
优选的，首先向高炉内喷吹富氢气体，为高炉内的燃烧区提供足够的热量，然后向高炉内喷吹固体燃料，保证固体燃料充分燃烧。
优选的，富氢气体中氢气的体积含量≥50％，富氢气体在风口处的喷吹速度控制在200～350m/s。
优选的，经预热工艺处理后的热态固体燃料最高温度控制在300℃以下。
复合燃料喷枪通过多个独立的扇形气体通道向高炉内喷吹富氢气体，以设置4个扇形气体通道为例，当富氢气体的流量达到初始值后，降低相邻2个扇形气体通道内的富氢气体流量时，对应的富氢气体流速下降、压强增大，而其余2个扇形气体通道内的富氢气体与其相比流速高、压强小，两股气流间产生横向压强差，低流速富氢气体的喷吹方向会向高流速富氢气体的喷吹方向偏移，即通过调节富氢气体流量，可以使富氢气体的射流向结焦严重的区域偏移，强化该区域的燃烧效率。优选的，富氢气体的流量比调节范围为0.3～1。
优选的，高炉正常生产状态下，富氢气体与固体燃料的喷吹比控制在3:7；如高炉风口存在积碳情况，富氢气体与固体燃料的喷吹比调整为6:4，如风口积碳情况严重，则单独喷吹富氢气体，且其在风口处的喷吹速度控制在150～200m/s。
本发明所述复合燃料喷枪，包括富氢气体喷吹管1、固体燃料喷吹管2及水冷套10；水冷套10设冷却水入口3及冷却水出口4；富氢气体喷吹管1设富氢气体入口5、隔板8及富氢气体喷吹口7；固体燃料喷吹管2设固体燃料入口11、载气入口6及固体燃料喷吹口9。
富氢气体可选用天然气、净化后的焦炉煤气、高炉煤气或转炉煤气等。
固体燃料喷吹管2位于喷枪中心，用于喷吹焦粉等固体燃料，固体燃料通过载流体输送，载流体优选常温压缩空气。为防止固体燃料对固体燃料喷吹管2的管壁造成磨损，固体燃料喷吹管2的内壁设耐磨陶瓷涂层。
富氢气体先从富氢气体喷吹管1喷射进高炉内，在喷枪前端形成燃烧区，然后通过固体燃料喷吹管2向高炉内喷吹固体燃料，在炉内风口区域形成气固混合燃烧区域。当风口处出现结焦情况时，根据结焦位置调节各扇形气体通道内的富氢气体流量，使富氢气体的喷吹方向向结焦严重区域偏移，强化该区域的氧化反应，使依附固化的结焦块进行氧化燃烧，从而减轻或消除该区域的结焦。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种减少高炉风口结焦的燃料喷吹方法，其特征在于，利用复合燃料喷枪将固体燃料和富氢气体喷吹进高炉内，先向高炉内喷吹富氢气体，当高炉内的燃烧区达到设定温度时，再向高炉内喷吹固体燃料，使固体燃料充分燃烧；复合燃料喷枪沿周向设置多个富氢气体通道，通过调节每个富氢气体通道内的富氢气体流量，实现富氢气体喷吹角度的调节，并使富氢气体的喷吹方向向严重结焦的部位偏移，强化对应区域的燃烧效率，最终减轻或消除风口结焦；富氢气体喷吹角度调节的过程为：使喷枪一侧的若干个富氢气体通道内的富氢气体流量低于另一侧若干个富氢气体通道内的富氢气体流量，具有较低富氢气体流量的富氢气体通道内喷出的富氢气体流速低、压强大；而具有较高富氢气体流量的富氢气体通道内喷出的富氢气体流速高、压强小，两股气流之间产生横向压强差，低流速富氢气体的喷吹方向向高流速富氢气体的喷吹方向偏移，从而实现富氢气体喷吹角度的调节。
2.根据权利要求1所述一种减少高炉风口结焦的燃料喷吹方法，其特征在于，富氢气体的流量比调节范围为0.3～1。
3.根据权利要求1所述一种减少高炉风口结焦的燃料喷吹方法，其特征在于，所述富氢气体中氢气的体积含量≥50%，富氢气体的喷吹速度控制在200～350m/s。
4.根据权利要求1所述一种减少高炉风口结焦的燃料喷吹方法，其特征在于，所述固体燃料为常温态固体燃料或热态固体燃料；经预热后的热态固体燃料温度≤300℃。
5.根据权利要求1所述一种减少高炉风口结焦的燃料喷吹方法，其特征在于，高炉正常生产时，富氢气体与固体燃料的喷吹比控制在3：6～3：8。
6.根据权利要求1所述一种减少高炉风口结焦的燃料喷吹方法，其特征在于，高炉风口存在积碳情况时，富氢气体与固体燃料的喷吹比控制在6：3～6：5；高炉风口积碳严重时，单独喷吹富氢气体，且喷吹速度为150～200m/s。
7.用于实现如权利要求1～6任意一种所述方法的复合燃料喷枪，其特征在于，包括自内而外依次同轴设置的固体燃料喷吹管、富氢气体喷吹管及水冷套；其中，富氢气体喷吹管内沿周向设有若干隔板，将环形气体通道分隔为多个独立的扇形气体通道；对应喷口一端的喷枪头部，固体燃料喷吹管设有固体燃料喷吹口，各扇形气体通道分别设富氢气体喷吹口；在远离喷口一端的喷枪尾部，固体燃料喷吹管设有固体燃料入口及载气入口；水冷套设有冷却水入口及冷却水出口；各扇形气体通道分别设富氢气体入口，并且各富氢气体入口处分别设流量控制阀。
8.根据权利要求7所述一种复合燃料喷枪，其特征在于，扇形气体通道的数量为4～8个。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 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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