高炉喷煤管和降低高炉的焦比的方法
【专利摘要】本发明公开了一种高炉喷煤管，该高炉喷煤管包括：喷吹部（1），该喷吹部与高炉喷煤管的喷枪相连接；以及加热部（2），该加热部套设在喷吹部的外部；其中，加热部和喷吹部之间容纳有用于向喷吹部中的煤粉提供热量的热介质。另一方面，本发明还公开了一种降低高炉的焦比的方法，该方法包括在高炉喷煤管的与所述高炉的煤粉入口相邻接的部位，对所述高炉喷煤管中的煤粉进行预加热。根据本发明，经过预加热的煤粉以接近于着火点的温度被喷吹到高炉中后，可以直接被点燃而无需再吸收高炉中焦炭的燃烧热量。由此，可以有效地提高焦炭的燃烧热量的效能，从而降低高炉的焦比。
【专利说明】高炉喷煤管和降低高炉的焦比的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及冶金，具体地，涉及一种高炉喷煤管和降低高炉的焦比的方法。
【背景技术】
[0002]随着矿石资源和燃料资源的日益减少，炼铁成本在不断升高。通过降低高炉焦比可以降低炼铁成本，而常用的降低焦比的一种方法就是喷吹煤粉。一方面，通过使用高炉喷煤管向高炉中喷吹煤粉，可以缓解焦煤资源的短缺；另一方面，由于煤粉相较于焦炭的价格绝对优势，使其成为降低生铁成本的有利方式。
[0003]高炉喷吹煤粉是通过采用喷煤系统中高于热风压力的氮气或压缩空气，将煤粉制备系统制备好的极细粒煤粉从风口喷入高炉的工艺。在该工艺中，存在如下的问题:虽然在喷吹煤粉之前，会对煤粉进行干燥和预热，但是通常情况下喷煤车间距离高炉有很长的一段距离，通过管道将煤粉运输至高炉时，其所携带的热量已经消耗得所剩无几。由此导致在煤粉进入高炉到达着火点开始燃烧之前，还需要吸收一部分热量。在现有技术中，煤粉燃烧之前所吸收的这部分热量全部来自高炉中焦炭的燃烧热量。这样，会增加高炉的焦比，对降低炼铁成本不利。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种高炉喷煤管和降低高炉的焦比的方法，以降低高炉的焦比，进而降低炼铁成本。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供一种高炉喷煤管，该高炉喷煤管包括:喷吹部，该喷吹部与闻炉喷煤管的喷枪相连接；以及加热部，该加热部套设在喷吹部的外部；其中，加热部和喷吹部之间容纳有用于向喷吹部中的煤粉提供热量的热介质。
[0006]优选地，加热部具有热介`质入口和热介质出口 ；其中，热介质入口和热介质出口分别与能够加热热介质的外部热介质源的出口和入口连通。
[0007]优选地，外部热介质源为热风炉或者高温蒸汽炉。
[0008]优选地，加热部的两端密封地连接在喷吹部的管壁上；其中，热介质入口和热介质出口分别设置在加热部的两端；并且热介质入口设置在靠近喷枪的一端，热介质出口设置在远离喷枪的一端。
[0009]优选地，热介质入口和热介质出口均为围绕喷吹部的圆弧形开口。
[0010]优选地，加热部的外壁上设置有隔热层。
[0011 ] 另一方面，本发明还提供一种降低高炉的焦比的方法，该方法包括在高炉喷煤管的与所述高炉的煤粉入口相邻接的部位，对所述高炉喷煤管中的煤粉进行预加热。
[0012]优选地，闻炉喷煤管包括:喷吹部，该喷吹部与闻炉喷煤管的喷枪相连接；以及加热部，该加热部套设在喷吹部的外部；其中，加热部和喷吹部之间容纳有用于向喷吹部中的煤粉提供热量的热介质。
[0013]优选地，加热部具有热介质入口和热介质出口 ；其中，热介质入口和热介质出口分别与能够加热热介质的外部热介质源的出口和入口连通。
[0014]优选地，外部热介质源提供的热介质为热风或者高温蒸汽。
[0015]优选地，加热部的两端密封地连接在喷吹部的管壁上；其中，热介质入口和热介质出口分别设置在加热部的两端；并且热介质入口设置在靠近喷枪的一端，热介质出口设置在远离喷枪的一端。
[0016]优选地，热介质入口和热介质出口均为围绕喷吹部的圆弧形开口。
[0017]优选地，加热部的外壁上设置有隔热层。
[0018]通过上述技术方案，在高炉喷煤管的与高炉的煤粉入口相邻接的部位，对高炉喷煤管中的即将被送入高炉中的煤粉进行预加热。经过预加热的煤粉以接近于着火点的温度被喷吹到高炉中后，可以直接被点燃而无需再吸收高炉中焦炭的燃烧热量。由此，通过其他热源加热煤粉，而不是通过焦炭的燃烧热量加热煤粉，可以有效地提高焦炭的燃烧热量的效能，从而降低高炉的焦比，进而降低炼铁成本。
[0019]本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0021]图1是根据本发明的实施例的高炉喷煤管的剖视图。
[0022]附图标记说明
·[0023]I喷吹管
[0024]2加热部21热介质入口
[0025]23热介质出口 25隔热层
【具体实施方式】
[0026]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0027]参考图1，一方面，本发明提供一种高炉喷煤管。该高炉喷煤管包括喷吹部I和加热部2。其中，喷吹部I与高炉喷煤管的喷枪相连接，即，喷吹部I是高炉喷煤管的最靠近高炉的管状部分。当高炉喷煤管工作时，煤粉从喷吹部I进入喷枪中，进而经由喷枪喷入高炉的炉腔中。根据本发明的实施例，在喷吹部I的外部，套设有加热部2。其中，喷吹部I为管状部件，加热部2可以是与喷吹部I的中心线重合的筒状部件。加热部2的横截面形状可以包括但不限于圆形或者正多边形。更具体地，加热部2的两端密封地连接在喷吹部I的管壁上。连接的方式可以包括但不限于焊接、粘接、带有密封垫的螺栓连接等。如此，在喷吹部I和加热部2之间形成腔体。
[0028]根据本发明的实施例，在喷吹部I和加热部2所形成的腔体中，容纳有热介质。该热介质用于向喷吹部I中的煤粉提供热量，以实现将煤粉预加热的目的。根据本发明的实施例，为了使热介质保持流动性，在加热部2上开设有热介质入口 21和热介质出口 23。根据本发明的实施例，外部的热介质源与加热部2上的热介质入口 21和热介质出口 23可以形成封闭的管路，即，热介质入口 21和热介质出口 23分别与热介质源的出口和入口连通。热介质在热介质源中被加热到合适的温度，在喷吹部I和加热部2所形成的腔体中将所携带的热量传递给煤粉。释放热量后的热介质返回到热介质源中再次被加热，进入下一次循环。根据本发明的实施例，热介质源可以是热风炉或者高温蒸汽炉。
[0029]继续参考图1，根据本发明的实施例，热介质入口 21和热介质出口 23分别设置在加热部2的两端。如此，可以使热介质在腔体中具有最大的行程，从而能够充分放热。更具体地，热介质入口 21设置在靠近喷枪的一端，热介质出口 23设置在远离喷枪的一端。这样，热介质以与煤粉的喷吹方向相反的方向流动，从而在热介质和煤粉之间实现更佳的换热效果。并且，热介质入口 21设置在靠近喷枪的一侧，也就是靠近高炉的一侧，使得煤粉进入高炉的瞬间能够与携带最多热量的热介质发生热交换，从而能够吸收到更多的热量。进一步，热介质入口 21和热介质出口 23均开设成围绕喷吹部I的圆弧形开口。如此，热介质可以从沿着圆周方向分布的热介质入口 21进入腔体中，从而均匀地包围在喷吹部I的周围，实现较佳的换热效果。并且，热介质入口 21和热介质出口 23形状相同位置对应，可以保证热介质的流动稳定顺畅，从而可以避免因发生紊流导致影响换热效果。
[0030]另外，根据本发明的实施例，在加热部2的外壁上设置有隔热层25。藉此，一方面可以对热介质起到保温作用，另一方面可以防止操作人员在加热部2附近进行操作时被烫伤。隔热层25的设置可以采用合适的保温材料，例如但不限于使用柔性的保温棉敷设在加热部2的外壁上。
[0031]另一方面，本发明还提供一种降低高炉的焦比的方法。该方法包括:在高炉喷煤管的与高炉的煤粉入口相邻接的部位，对高炉喷煤管中的煤粉进行预加热。经过预加热的煤粉以接近于着火点的温度被喷吹到高炉中后，可以直接被点燃而无需再吸收高炉中焦炭的燃烧热量。由此，可以有效地提高焦炭的燃烧热量的效能。
[0032]根据本发明的实施例，高炉喷煤管的喷吹部I与高炉喷煤管的喷枪相连接，即，喷吹部I是高炉喷煤管的最靠近高炉的管状部分。根据本发明的实施例，在喷吹部I的外部，套设有加热部2。藉此，在喷吹部I和加热部2之间形成可以容纳热介质的腔体。该热介质用于向喷吹部I中的煤粉提供热量，以实现将煤粉预加热的目的。加热部2的结构以及加热部2与喷吹部I之间的连接方式如`前所述，此处不再赘述。
[0033]另外，本发明还提供一种根据运行参数计算加热部2的长度的方法。运行参数包括:喷吹部I和加热部2为中心线重合的管状部件，喷吹部I的直径为R1Hi,加热部2的直径为民111。煤粉进入喷吹部I时的温度为T3°C。热介质的选用可以根据具体的生产条件确定，在本发明提供的计算方法中，设定热介质的热容为c J/ (Kg.°C)，热介质的密度为PKg/m3。根据本发明的实施例，热介质与煤粉发生热交换，热介质从加热部2中穿过后由于释放热量而温度降低。按照最小运行方式计算，假设煤粉进入高炉时欲达到的最低温度为T/C，则热介质入口 21处的热介质的温度最低应达到T/C。
[0034]根据上述的参数设定，如果热介质释放热量后温度降低至T2°C，即，在热介质出口23处的热介质的温度为T2°C，则热介质释放的热量可通过以下公式计算出来:
[0035]Q1=C P L( π R22 — ji R12) (T1 — T2)(公式一)
[0036]其中，L为加热部2的长度。
[0037]并且，煤粉所吸收的热量可以通过以下公式计算出来:
[0038]Q2= λ ji R12 (T1 — T3) /L (公式二)[0039]其中，L为加热部2的长度，λ为煤粉的导热系数。
[0040]由于加热部2的外壁上设置有隔热层25，因此可以忽略热量损失，得到等式Q1=Q215由此，根据公式一和公式二可知，c P L ( π R22 — ji R12) (T1 — T2) = λ ji R12 (T1 — T3) /L0 进一步，加热部2的长度可以通过以下公式计算出来:
[0041 ] L2= [λ R12 (T1 — T3) ] / [c P (R22 — R12) (T1 — T2)](公式三)
[0042]由于上述推导过程计算出的是最小运行方式下的加热部2的长度L，因此上述公式三中得到的是在预设的参数下加热部2的最小长度。应该理解，可以通过调整公式三的等号两端的参数的大小，获得预期的效果。例如但不限于，当增大加热部2的直径R2时，可以获得减小加热部2的长度L的效果；当增大加热部2的长度L时，可以获得减小加热部2的直径R2的效果。反之亦然。
[0043]以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0044]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0045]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为·本发明所公开的内容。
【权利要求】
1.一种高炉喷煤管，其特征在于，该高炉喷煤管包括:喷吹部(I)，该喷吹部(I)与所述闻炉喷煤管的喷枪相连接；以及加热部(2)，该加热部(2)套设在所述喷吹部(I)的外部；其中，所述加热部(2)和喷吹部(I)之间容纳有用于向所述喷吹部(I)中的煤粉提供热量的热介质。
2.根据权利要求1所述的高炉喷煤管，其中，所述加热部(2)具有热介质入口(21)和热介质出口(23)；其中，所述热介质入口(21)和热介质出口(23)分别与能够加热所述热介质的外部热介质源的出口和入口连通。
3.根据权利要求2所述的高炉喷 煤管，其中，所述外部热介质源为热风炉或者高温蒸汽炉。
4.根据权利要求2所述的高炉喷煤管，其中，所述加热部(2)的两端密封地连接在喷吹部(I)的管壁上；其中，所述热介质入口(21)和热介质出口(23)分别设置在所述加热部(2)的两端；并且所述热介质入口(21)设置在靠近所述喷枪的一端，所述热介质出口(23)设置在远离所述喷枪的一端。
5.根据权利要求2或4所述的高炉喷煤管，其中，所述热介质入口(21)和热介质出口(23)均为围绕所述喷吹部(I)的圆弧形开口。
6.根据权利要求5所述的高炉喷煤管，其中，所述加热部(2)的外壁上设置有隔热层(25)。
7.一种降低高炉的焦比的方法，其特征在于，在高炉喷煤管的与所述高炉的煤粉入口相邻接的部位，对所述高炉喷煤管中的煤粉进行预加热。
8.根据权利要求7所述的降低高炉的焦比的方法，其中，所述高炉喷煤管包括:喷吹部(I)，该喷吹部(I)与所述闻炉喷煤管的喷枪相连接；以及加热部(2)，该加热部(2)套设在所述喷吹部(I)的外部；其中，所述加热部(2)和喷吹部(I)之间容纳有用于向所述喷吹部(I)中的煤粉提供热量的热介质。
9.根据权利要求8所述的降低高炉的焦比的方法，其中，所述加热部(2)具有热介质入口(21)和热介质出口(23)；其中，所述热介质入口(21)和热介质出口(23)分别与能够加热所述热介质的外部热介质源的出口和入口连通。
10.根据权利要求9所述的降低高炉的焦比的方法，其中，所述外部热介质源提供的所述热介质为热风或者高温蒸汽。
11.根据权利要求9所述的降低高炉的焦比的方法，其中，所述加热部(2)的两端密封地连接在喷吹部(I)的管壁上；其中，所述热介质入口( 21)和热介质出口( 23 )分别设置在所述加热部(2 )的两端；并且所述热介质入口(21)设置在靠近所述喷枪的一端，所述热介质出口(23)设置在远离所述喷枪的一端。
12.根据权利要求9或11所述的降低高炉的焦比的方法，其中，所述热介质入口(21)和热介质出口(23)均为围绕所述喷吹部(I)的圆弧形开口。
13.根据权利要求12所述的降低高炉的焦比的方法，其中，所述加热部(2)的外壁上设置有隔热层(25)。
【文档编号】C21B7/16GK103589818SQ201210288601
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年8月14日 优先权日:2012年8月14日
【发明者】胡鹏, 付卫国, 谢洪恩 申请人:攀钢集团研究院有限公司, 攀钢集团攀枝花钢钒有限公司, 攀钢集团西昌钢钒有限公司