一种电弧炉炼钢用低热值燃气集束射流供氧装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型属于电弧炉炼钢领域，特别涉及一种电弧炉炼钢用低热值燃气集束射流供氧装置，适用于30～300t电弧炉炼钢过程供氧。本实用新型将氮气或空气与天然气按比例混合，形成“氮气?天然气”或“空气?天然气”低热值混合燃气，利用该低热值混合燃气作为集束氧枪的环缝燃气进行喷吹。本实用新型通过控制系统、供气阀组和静态混合器可实现不同比例的低热值混合燃气喷吹模式，满足不同冶炼工艺要求。同时，不同比例的低热值混合燃气喷吹模式可在线动态切换。本实用新型可在保证电弧炉集束氧枪氧气射流效果的同时，满足电弧炉正常冶炼的需要同时降低炼钢氧耗及燃气成本。
【专利说明】
一种电弧炉炼钢用低热值燃气集束射流供氧装置
技术领域
[0001]本实用新型属于电弧炉炼钢领域，特别涉及一种电弧炉炼钢用低热值燃气集束射流供氧控制装置及方法，适用于30?300t电弧炉炼钢过程供氧。
【背景技术】
[0002]随电弧炉炼钢铁水热装技术的发展，熔池强化供氧、提高化学能输入是加快电弧炉炼钢冶炼节奏、缩短冶炼周期的有效途径。为强化电弧炉炼钢氧气供应，电弧炉炼钢集束射流集束得以开发并广泛应用，在拉瓦尔喷管的周围增加烧嘴喷吹燃气，使拉瓦尔喷管氧气射流被燃气燃烧产生的高温低密度介质所包围，减缓氧气射流速度的衰减，在较长距离内保持氧气射流的初始直径和速度，能够向熔池提供较长距离的超音速集束射流。目前大部分企业在使用集束氧枪时所选用的燃气为甲烷含量在95%以上的天然气。然而相关研究表明，随着燃气流量的增大，超音速氧气流的核心段长度不断增长，但燃气流量的增大的同时必定会带来燃气消耗以及炼钢氧耗的增加。直接降低燃气流量虽然可以降低炼钢氧耗及集束氧枪使用成本，但可能造成超音速氧气流的核心段长度降低从而无法满足冶炼需要。同时研究发现在超音速氧气射流周围环绕氮气或空气作为保护气对氧气射流也具有一定集束效果。
[0003]本发明提出一种电弧炉炼钢用低热值燃气集束射流供氧技术及控制方法，将氮气或空气与天然气按比例混合，形成“氮气-天然气”或“空气-天然气”低热值混合燃气，利用该低热值混合燃气作为集束氧枪的保护气，保证电弧炉集束氧枪氧气射流效果的同时，满足电弧炉正常冶炼的需要同时降低炼钢氧耗及燃气成本。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是将氮气或空气与天然气按比例混合，形成“氮气-天然气”或“空气-天然气”低热值混合燃气，利用该低热值混合燃气作为集束氧枪的环缝燃气进行喷吹，保证电弧炉集束氧枪氧气射流效果的同时，满足电弧炉正常冶炼的需要同时降低炼钢氧耗及燃气成本。
[0005]为实现本使用新型的目的，提出一种电弧炉炼钢用低热值燃气集束射流供氧技术及控制方法，所使用设备包括一种电弧炉炼钢用低热值燃气集束射流供氧装置，其特征在于燃气集束射流供氧装置由控制系统、天然气气源、氮气源、压缩空气源、气体输送管道、供气阀组、静态混合器、低热值混合燃气缓冲贮存罐、集束氧枪、主氧气源、环氧气源构成;天然气气源经供气阀组A连接至静态混合器，氮气源或压缩空气源经供气阀组B连接静态混合器，静态混合器与低热值混合燃气缓冲贮存罐连接，低热值混合燃气缓冲贮存罐经供气阀组C连接至安装在电弧炉炉壁的集束氧枪;主氧气源经供气阀组D连接至集束氧枪，环氧气源经供气阀组E连接至集束氧枪;供气阀组A、供气阀组B、供气阀组C、供气阀组D和供气阀组E分别由控制系统控制。
[0006]其主要作用过程为:天然气由天然气源经供气阀组A输送至静态混合器5，空气或者氮气经空气源或者氮气源经供气阀组B输送至静态混合器，天然气与空气或天然气与氮气在静态混合器内以不同比例混合，形成“氮气-天然气”或者“空气-天然气”低热值混合燃气，低热值混合燃气输送至低热值混合燃气缓冲贮存罐内贮存。电弧炉供氧冶炼过程中:氧气由主氧气源经供气阀组D输送至集束氧枪高速喷出，形成主氧射流;氧气由主氧气源经供气阀组E输送至集束氧枪高速喷出，形成环氧射流;低热值混合燃气由低热值混合燃气缓冲贮存罐经气体输送管道输送至集束氧枪高速喷出，形成环缝低热值混合燃气射流。喷出的环缝低热值混合燃气射流与环氧射流燃烧，形成高温低密度介质包裹中心主氧射流，延缓中心主氧射流衰减，增加其冲击动能。
[0007]本实用新型适用于30?300t电弧炉炼钢。根据冶炼过程需要，可动态调整氮气-天然气或空气-天然气的混合比例，满足正常工艺冶炼需求的同时，尽可能减少天然气消耗，降低冶炼成本。
[0008]本实用新型通过控制系统、供气阀组和静态混合器可实现不同比例的低热值混合燃气喷吹模式，满足不同冶炼工艺要求。同时，不同比例的低热值混合燃气喷吹模式可在线动态切换。
[0009]本实用新型可实现纯天然气喷吹和“氮气-天然气”低热值混合燃气喷吹两种工作模式。“氮气-天然气”低热值混合燃气喷吹工作模式下，可进行纯氮气喷吹、纯天然气喷吹、混合燃气喷吹3种喷吹模式，混合燃气喷吹时，氮气:天然气混合比例为2:1?1:5; “空气-天然气”低热值混合燃气喷吹模式，可进行纯空气喷吹、纯天然气喷吹、混合燃气喷吹3种喷吹模式，混合燃气喷吹时，空气:天然气混合比例为1:1?1:5，确保未达天然气与空气的混合爆炸极限比例，保证生产安全。根据冶炼工艺要求，分时段控制“氮气-天然气”或“空气-天然气”低热值混合燃气喷吹流量及比例。
[0010]下面对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0011]具体实施方案如下:
[0012]实施方案1:采用“氮气-天然气”低热值混合燃气喷吹工作模式，可进行纯氮气喷吹、纯天然气喷吹、混合燃气喷吹3种喷吹模式，混合燃气喷吹时，氮气:天然气混合比例为2:1?1: 5，根据冶炼工艺要求，分时段控制“氮气-天然气”低热值混合燃气喷吹流量及比例。
[0013](I)冶炼开始前，纯氮气喷吹防堵，流量为Qnl;
[0014](2)冶炼前期，喷吹“氮气-天然气”混合燃气，流量为Qn2，氮气:天然气混合比例为1:1;
[0015](3)冶炼中期，喷吹“氮气-天然气”混合燃气，流量为^3，氮气:天然气混合比例为1:2.5；
[0016](4)冶炼后期，喷吹“氮气-天然气”混合燃气，流量为仏4，氮气:天然气混合比例为1:2；
[0017](5)出钢过程，喷吹“氮气-天然气”混合燃气，流量为Qn5，氮气:天然气混合比例为2:1。
[0018]实施方案2:采用“空气-天然气”低热值混合燃气喷吹工作模式，可进行纯空气喷吹、纯天然气喷吹、混合燃气喷吹3种喷吹模式，混合燃气喷吹时，空气:天然气混合比例为1:1?1:5，确保未达天然气与空气的混合爆炸极限比例，保证生产安全。根据冶炼工艺要求，分时段控制“氮气-天然气”低热值混合燃气喷吹流量及比例。
[0019](I)冶炼开始前，纯空气喷吹防堵，流量为Qal;
[0020](2)冶炼前期，喷吹“空气-天然气”混合燃气，流量为Qa2，氮气:天然气混合比例为1:1;
[0021](3)冶炼中期，喷吹“空气-天然气”混合燃气，流量为13，氮气:天然气混合比例为1:2.5；
[0022](4)冶炼后期，喷吹“空气-天然气”混合燃气，流量为仏4，氮气:天然气混合比例为1:2；
[0023](5)出钢过程，喷吹“空气-天然气”混合燃气，流量为Qa5，氮气:天然气混合比例为2:1。
【附图说明】
[0024]图1为本发明电弧炉炼钢过程采用低热值燃气作为集束氧枪环缝燃气喷吹的系统连接示意图。
[0025]图1中1、天然气源，2、氮气源或空气源，3、供气阀组A，4、供气阀组B，5、静态混合器，6、低热值混合燃气缓冲贮存罐，7、供气阀组C，8、控制系统，9、电弧炉，1、集束氧枪，11、主氧气源，12、供气阀组D，13、环氧气源，14、供气阀组E。
【具体实施方式】
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[0026]下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步说明。
[0027]实例1:本发明应用在90t电弧炉炼钢，安装有4支集束射流氧枪，主氧设计流量2500Nm3/h，环缝燃气采用“氮气-天然气”低热值混合燃气喷吹工作模式。
[0028](I)冶炼开始前，纯氮气喷吹防堵，流量为100Nm3/h;
[0029](2)冶炼前期，喷吹“氮气-天然气”混合燃气，流量为300Nm3/h，氮气:天然气混合比例为1:1;
[0030](3)冶炼中期，喷吹“氮气-天然气”混合燃气，流量为500Nm3/h，氮气:天然气混合比例为1:2.5;
[0031 ] (4)冶炼后期，喷吹“氮气-天然气”混合燃气，流量为400Nm3/h，氮气:天然气混合比例为1:2;
[0032](5)出钢过程，喷吹“氮气-天然气”混合燃气，流量为200Nm3/h，氮气:天然气混合比例为2:1。
[0033]采用本实用新型后，冶炼过程比传统集束射流氧枪可节省天然气2.lm3/t，降低了生产成本。
[0034]实例2:本发明应用在70t电弧炉炼钢，安装有3支集束射流氧枪，主氧设计流量2000Nm3/h，环缝燃气采用“空气-天然气”低热值混合燃气喷吹工作模式。
[0035 ] (I)冶炼开始前，纯空气喷吹防堵，流量为100Nm3/h;
[0036](2)冶炼前期，喷吹“空气-天然气”混合燃气，流量为300Nm3/h，空气:天然气混合比例为1:1;
[0037](3)冶炼中期，喷吹“空气-天然气”混合燃气，流量为500Nm3/h，空气:天然气混合比例为1:2.5;
[0038](4)冶炼后期，喷吹“空气-天然气”混合燃气，流量为400Nm3/h，空气:天然气混合比例为1:2;
[0039](5)出钢过程，喷吹“空气-天然气”混合燃气，流量为200Nm3/h，空气:天然气混合比例为2:1。
[0040]采用本实用新型后，冶炼过程比传统集束射流氧枪可节省天然气1.8m3/t，降低了生产成本。
【主权项】
1.一种电弧炉炼钢用低热值燃气集束射流供氧装置，其特征在于燃气集束射流供氧装置由控制系统、天然气气源、氮气源、压缩空气源、气体输送管道、供气阀组、静态混合器、低热值混合燃气缓冲贮存罐、集束氧枪、主氧气源，环氧气源构成;天然气气源(I)经供气阀组A(3)连接至静态混合器(5)，氮气源或压缩空气源(2)经供气阀组B(4)连接静态混合器(5)，静态混合器(5)与低热值混合气体缓冲贮存罐(6)连接，低热值混合燃气缓冲贮存罐(6)经供气阀组C(7)连接至安装在电弧炉(9)炉壁的集束氧枪(1);主氧气源(II)经供气阀组D(12)连接至集束氧枪(10)，环氧气源(13)经供气阀组E(14)连接至集束氧枪(10);供气阀组A (3)、供气阀组B (4)、供气阀组C (7)、供气阀组D (11)和供气阀组E (14)分别由控制系统(8)控制。
【文档编号】C21C5/52GK205653477SQ201620363245
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2016年4月26日 公开号201620363245.5, CN 201620363245, CN 205653477 U, CN 205653477U, CN-U-205653477, CN201620363245, CN201620363245.5, CN205653477 U, CN205653477U
【发明人】苏荣芳, 王连森, 张宏铭, 王洪, 李建明, 朱长富, 李司晨, 张月亮, 魏光升
【申请人】北京荣诚京冶科技有限公司