为套管喷煤枪提供浓度可调氮氧混合气的富氧工艺及装置制造方法
【专利摘要】本发明属于高炉冶炼【技术领域】，特别涉及一种为套管喷煤枪提供浓度可调氮氧混合气的富氧工艺及装置，依据高炉喷吹煤粉的喷煤量大小，计算单位时间所需氧气的物质的量；将单位时间所需氧气的物质的量分别同时通过第一氧气支路和第二氧气支路进入高炉的风口区；通过设置在第一氧气支路、第二氧气支路及氮气支路的限流装置调整所述混合气体中通过第二氧气支路的氧气的物质的量与氮气的物质的量之比。本发明通过将与高炉喷吹煤粉的喷煤量大小对应氧气的物质的量分两路，一路经热风模块，另一路与氮气混合并经套管喷煤枪进入高炉，提高了风口区的氧气浓度，进而在保证安全的前提下提高了煤粉的燃烧效率。
【专利说明】为套管喷煤枪提供浓度可调氮氧混合气的富氧工艺及装置
【技术领域】
[0001] 本发明属于高炉冶炼【技术领域】，特别涉及一种为套管喷煤枪提供浓度可调氮氧混 合气的富氧工艺及装置。
【背景技术】
[0002] 随着社会的发展，对工业废气的排放限制越来越严格。高炉冶炼属于高耗能和高 污染行业，提高燃料利用率、降低废气的排放越来越重要。焦炭是高炉冶炼的主要原料，如 何提高焦炭的利用率，降低由焦炭燃烧而产生的有害气体成为本领域技术人员致力于研究 的课题。
[0003] 目前，采用高炉喷吹煤粉技术可以提高焦炭的利用率，降低焦炭的消耗，减少有害 气体的产生。然而随着喷煤量增大，风口回旋区的理论燃烧温度会不断降低，不利于高炉的 冶炼，需对风口带进行热量补偿。补偿的方法通常为以下两种：一种是通过提供进入风口带 的风温来实现对风口区热量进行补偿；另一种是通过采取富氧操作，提高进入风口带热风 中的氧气浓度来提高风口带的理论燃烧温度。
[0004] 然而目前工业中采用的风温已经达到1100-1250°c，进一步提高风温的成本较高， 且实现较为困难。因此，提高热风中的氧气浓度成为补偿风口带热量的首选方法。提高热 风中的氧气浓度一般采用以下两种方式：其一是在热风炉前将氧气和冷风混合，再将混合 气体经热风系统加热后送入风口带；另一种方式是将定量的氧气通过套管喷煤枪加入风口 带，如此可以提高富氧率、使得煤粉和氧气混合更加均匀且改善煤粉的燃烧效率，进而提高 了煤粉的利用率、有助于降低热风炉内氧气浓度，减少氮氧话务产生引起晶间应力腐蚀的 危害。利用套管喷煤枪喷煤的高炉购买费用较高，且氧煤混喷过程中，高纯度的氧气和细颗 粒煤粉接触，存在爆炸的可能性，具有安全隐患。
[0005] 因此，亟需一种为套管喷煤枪提供浓度可调氮氧混合气的富氧工艺及装置，在避 免氧气与颗粒煤粉接触发生爆炸的前提下提高富氧率。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是提供一种为套管喷煤枪提供浓度可调氮氧混合气 的富氧工艺，以实现在消除使用套管喷煤枪带来的安全隐患的前提下，提高热风中氧气浓 度，进而提高风口带的理论燃烧温度，提高煤炭的燃烧效率。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种为套管喷煤枪提供浓度可调氮氧混合气 的富氧工艺，包括如下步骤：
[0008] 步骤a :依据高炉喷吹煤粉的喷煤量大小，计算单位时间所需氧气的物质的量；
[0009] 步骤b :将所述单位时间所需氧气的物质的量分别同时通过第一氧气支路和第二 氧气支路进入所述高炉的风口区，通过所述第一氧气支路的氧气与冷风混合并经所述高炉 的热风系统后进入所述高炉的风口区，通过所述第二氧气支路的氧气与通过氮气支路的氮 气混合形成混合气体并经设置在高炉上的套管喷煤枪进入所述高炉的风口区；
[0010] 步骤c :通过设置在所述第一氧气支路、所述第二氧气支路及所述氮气支路的限 流装置调整所述混合气体中通过所述第二氧气支路的氧气的物质的量与氮气的物质的量 之比。
[0011] 进一步的，所述步骤c之后还包括
[0012] 步骤d :检测所述高炉喷吹煤粉的喷煤量大小，若所述高炉喷吹煤粉的喷煤量大 小增大，则重新计算单位时间所需氧气的物质的量，并依据所述重新计算单位时间所需氧 气的物质的量，控制所述第一氧气支路、所述第二氧气支路及所述氮气支路以便向高炉输 入重新计算单位时间所需氧气的物质的量；若所述高炉喷吹煤粉的喷煤量大小减小，则重 新计算单位时间所需氧气的物质的量，并依据所述重新计算单位时间所需氧气的物质的 量，控制所述第一氧气支路、所述第二氧气支路及所述氮气支路降低氧气的物质的量占所 述混合气体的物质的量的比例。
[0013] 进一步的，所述重新计算单位时间所需氧气的物质的量之后还包括根据所述重新 计算单位时间所需氧气的物质的量增加单位时间通过第二氧气支路的氧气的物质的量，降 低单位时间通过第一氧气支路的氧气的物质的量，并使得单位时间通过第一氧气支路的氧 气的物质的量与单位时间通过第二氧气支路的氧气的物质的量之和等于所述重新计算单 位时间所需氧气的物质的量。
[0014] 进一步的，所述限流装置包括设置在所述第一氧气支路的第一氧气阀门和第一氧 气流量计、设置在所述第二氧气支路的第二氧气阀门和第二氧气流量计及设置在所述氮气 支路的氮气阀门和氮气流量计。
[0015] 进一步的，所述混合气体储存在混气罐中，所述混气罐与所述套管喷煤枪连接。
[0016] 相对于现有技术，本发明提供的一种为套管喷煤枪提供浓度可调氮氧混合气的富 氧工艺，通过将与高炉喷吹煤粉的喷煤量大小对应单位时间所需氧气的物质的量分为两 路，一路与冷风混合并经热风系统后进入高炉的风口区，使得混合后的气体中氧含量高于 空气中的氧含量，提高了热风中的氧气浓度，进而提高了煤粉的燃烧效率；与此同时，另一 路与氮气混合形成混合气体并通过套管喷煤枪喷入高炉风口区，经限流装置的作用混合气 体中的氧气含量可以控制在空气中氧含量之上，亦提高了热风中的氧气浓度，进而提高了 煤粉的燃烧效率；且通过对氮气在混合气体中的含量控制，避免了因氧气浓度过大而引起 爆炸的情况发生；另外，在高炉喷吹煤粉的喷煤量大小一定时输入高炉的氧气的物质的量 也一定，经第一氧气支路进入高炉的氧气浓度会降低，进而降低了通过热风系统的氧气浓 度，减少了氮氧化物产生而引起热风系统晶间应力腐蚀的危害。
[0017] 本发明还进一步的提供一种为套管喷煤枪提供浓度可调氮氧混合气的装置，包括 检测模块：与高炉喷吹煤粉的喷嘴连接，用于检测高炉喷吹煤粉的喷煤量大小；计算模块： 与所述检测模块连接，根据所述检测模块检测的高炉喷吹煤粉的喷煤量大小计算单位时间 所需氧气的物质的量；热风模块：包括第一氧气支路和热风系统，所述第一氧气支路与所 述热风系统连接，所述热风系统与所述高炉连接；混合气体模块：包括第二氧气支路、氮气 支路、混气罐及套管喷煤枪，所述第二氧气支路的一端与所述第一氧气支路连通，所述第二 氧气支路的另一端与所述氮气支路连通，所述第二氧气支路与所述氮气支路连通的端部与 所述混气罐连通，所述混气罐与套管喷煤枪连接，所述套管喷煤枪设置在所述高炉上；限流 装置：包括第一限流单元、第二限流单元和第三限流单元，所述第一限流单元设置在所述第 一氧气支路上，所述第二限流单元设置在所述第二氧气支路上，所述第三限流单元设置在 所述氮气支路上。
[0018] 进一步的，还包括判断模块和控制模块，所述判断模块分别与所述计算模块、所述 检测模块及所述控制模块连接，所述判断模块用于判断高炉喷吹煤粉的喷煤量大小的变 化，所述计算模块用于计算变化后的高炉喷吹煤粉的喷煤量大小对应的单位时间所需氧气 的物质的量，所述控制模块用于控制所述第一限流单元、所述第二限流单元及所述第三限 流单元以便改变氧气的物质的量占所述混合气体的物质的量的比例。
[0019] 进一步的，所述第一限流单元包括设置在所述第一氧气支路的第一氧气阀门和第 一氧气流量计，所述第二限流单元包括设置在所述第二氧气支路的第二氧气阀门和第二氧 气流量计，所述第三限流单元包括设置在所述氮气支路的氮气阀门和氮气流量计。
[0020] 进一步的，所述限流装置还包括总限流单元，所述第一氧气支路和所述第二氧气 支路连通的端部与所述总限流单元连接，所述总限流单元包括总氧气流量计和总氧气阀 门。
[0021] 进一步的，所述第二氧气支路和所述氮气支路连通的端部与所述混气罐之间还设 有混合气体阀门。
[0022] 本发明提供的一种为套管喷煤枪提供浓度可调氮氧混合气的装置，通过同时设置 热风模块和混合气体模块，将与高炉喷吹煤粉的喷煤量大小对应的单位时间所需氧气的物 质的量分成两部分，一部分经热风模块与冷风混合并加热，提高了冷风中的氧气浓度，进而 提高了煤粉的燃烧效率；与此同时，另一部分经混合气体模块与氮气混合形成混合气体， 通过限制混合气体中的氮气含量，使得混合气体中的氧气含量可以控制在空气中氧含量之 上，亦提高了热风中的氧气浓度，进而提高了煤粉的燃烧效率；因此分成两部分的单位时间 所需氧气的物质的量均提高了热风口的氧气浓度，提高了煤粉的燃烧效率；且通过对氮气 在混合气体中的含量控制，避免了因氧气浓度过大而引起爆炸的情况发生；另外，单位时间 通过热风模块和混合气体模块的氧气是一定的，当混合气体模块分的一部分氧气时，热风 模块中的热风系统的氧气浓度较只有热风模块时降低，减少了氮氧化物产生而引起热风系 统晶间应力腐蚀的危害。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式 中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些 实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些 附图获得其他的附图。
[0024] 图1为本发明实施方式一提供的一种为套管喷煤枪提供浓度可调氮氧混合气的 富养工艺的流程示意图；
[0025] 图2为本发明实施方式二提供的一种为套管喷煤枪提供浓度可调氮氧混合气的 富养工艺的另一流程示意图；
[0026] 图3为本发明实施方式三提供的一种为套管喷煤枪提供浓度可调氮氧混合气的 装置的结构示意图。
[0027] 其中，1、氧气；2、总氧气阀门；3、总氧气流量计；4、第一氧气阀门；5、第一氧气流 量计；6、冷风；7、热风炉；8、风口；9、氮气；10、氮气阀门；11、氮气流量计；12、混合气体阀 门；13、混气罐；14、套管喷煤枪；15、高炉；16、第二氧气阀门；17、第二氧气流量计。
【具体实施方式】
[0028] 下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实 施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施方式，都属 于本发明保护的范围。
[0029] 实施方式一
[0030] 如图1所示，图1为本发明实施方式一提供的一种为套管喷煤枪提供浓度可调氮 氧混合气的富养工艺的流程示意图。
[0031] 本发明提供的一种为套管喷煤枪提供浓度可调氮氧混合气的富氧工艺。
[0032] 其中，
[0033] 步骤S10 :依据高炉喷吹煤粉的喷煤量大小，计算单位时间所需氧气的物质的量。 在本实施例中，相关工作人员根据生产的需要确定高炉喷吹煤粉的喷煤量大小。然后根据 确定的高炉喷吹煤粉的喷煤量大小以及碳与氧气完全燃烧时碳氧的配比进行计算，得到完 全燃烧确定的高炉喷吹煤粉的喷煤量大小所需的氧气的物质的量。然后根据实际情况对所 需的氧气的物质的量进行修正。
[0034] 可以理解的是，在确定完全燃烧确定的高炉喷吹煤粉的喷煤量大小所需的氧气的 物质的量时可以是人工进行计算得出，也可以是通过与高炉喷吹口连接的计算装置得出。 具体的，高炉喷吹口与喷煤量检测器连接，喷煤量检测器可以实时检测高炉喷吹口出的高 炉喷吹煤粉的喷煤量大小；喷煤量检测器与计算机系统连接，计算机系统可以接受喷煤量 检测器检测的高炉喷吹煤粉的喷煤量大小数据，并根据预先设置的计算完全燃烧确定的高 炉喷吹煤粉的喷煤量大小所需的氧气的物质的量的相关算法，得出完全燃烧确定的高炉喷 吹煤粉的喷煤量大小单位时间所需的氧气的物质的量。
[0035] 步骤S20 :将所述单位时间所需氧气的物质的量分别同时通过第一氧气支路和第 二氧气支路进入所述高炉的风口区，通过所述第一氧气支路的氧气与冷风混合并经所述高 炉的热风系统后进入所述高炉的风口区，通过所述第二氧气支路的氧气与通过氮气支路的 氮气混合形成混合气体并经设置在高炉上的套管喷煤枪进入所述高炉的风口区。在本实施 例中，将计算得到的完全燃烧确定的高炉喷吹煤粉的喷煤量大小所需的氧气的物质的量分 为第一部分和第二部分，且第一部分和第二部分的单位时间氧气的物质的量之和等于完全 燃烧确定的高炉喷吹煤粉的喷煤量大小所需的氧气的物质的量。具体的分配第一部分与第 二部分单位时间的氧气的物质的量之比根据经验和具体情况而定。确定分配第一部分与第 二部分单位时间的氧气的物质的量之比后，通过限流装置实现对单位时间的氧气的物质的 量的分配。在本实施例中，限流装置包括设置在第一氧气支路的第一氧气阀门和第一氧气 流量计、设置在第二氧气支路的第二氧气阀门和第二氧气流量计。通过对第一氧气阀门和 第二氧气阀门的控制及对第一氧气流量计和第二氧气流量计的观察，可以实现按设定的比 例分配氧气。且第一部分对应的氧气与冷气混合，然后经过热风炉使得氧气和冷气混合均 匀并加热，最后将混合均匀的氧气和冷气通入高炉的风口；氮气通过氮气支路与第二部分 对应的氧气混合成混合气体，且氮气与第二部分对应的氧气的物质的量之比根据实验和经 验得出，且在保证安全的情况下尽可能的提高混合气体中氧气的含量。在氮气支路上设有 氮气阀门和氮气流量计。工作人员可以通过氮气阀门控制单位时间通过氮气支路的氮气的 物质的量，并通过观察氮气流量计验证控制的效果是否实现。接着将混合后的混合气体储 存在混气罐中并经混气罐混合均匀后通过套管喷煤枪加入高炉的风口区。
[0036] 步骤S30 :通过设置在所述第一氧气支路、所述第二氧气支路及所述氮气支路的 限流装置调整所述混合气体中通过所述第二氧气支路的氧气的物质的量与氮气的物质的 量之比。在本实施例中，经过步骤S20中的初步调整之后，再次通过调节总氧气阀门、第一 氧气阀门、第二氧气阀门及氮气阀门，使得单位时间通过总氧气阀门的氧气的物质的量等 于确定完全燃烧确定的高炉喷吹煤粉的喷煤量大小所需的氧气的物质的量；单位时间通过 第一氧气阀门的氧气的物质的量与单位时间通过第二氧气阀门的氧气的物质的量之和等 于完全燃烧确定的高炉喷吹煤粉的喷煤量大小所需的氧气的物质的量；单位时间通过第一 氧气阀门的氧气的物质的量与单位时间通过第二氧气阀门的氧气的物质的量之比为设定 的值；单位时间通过第二氧气阀门的氧气的物质的量与单位时间通过氮气阀门的氧气的物 质的量之比为设定的值。
[0037] 本发明提供的一种为套管喷煤枪提供浓度可调氮氧混合气的富氧工艺，通过将与 高炉喷吹煤粉的喷煤量大小对应单位时间所需氧气的物质的量分为两路，一路与冷风混合 并经热风系统后进入高炉的风口区，使得混合后的气体中氧含量高于空气中的氧含量，提 高了热风中的氧气浓度，进而提高了煤粉的燃烧效率；与此同时，另一路与氮气混合形成混 合气体并通过套管喷煤枪喷入高炉风口区，经限流装置的作用混合气体中的氧气含量可以 控制在空气中氧含量之上，亦提高了热风中的氧气浓度，进而提高了煤粉的燃烧效率；且通 过对氮气在混合气体中的含量控制，避免了因氧气浓度过大而引起爆炸的情况发生；另外， 在高炉喷吹煤粉的喷煤量大小一定时输入高炉的氧气的物质的量也一定，经第一氧气支路 进入高炉的氧气浓度会降低，进而降低了通过热风系统的氧气浓度，减少了氮氧化物产生 而引起热风系统晶间应力腐蚀的危害。
[0038] 实施方式二
[0039] 如图2所示，图2为本发明实施方式二提供的一种为套管喷煤枪提供浓度可调氮 氧混合气的富养工艺的另一流程示意图。
[0040] 其中，
[0041] 步骤A10 :在本实施方式中，与实施方式一中的步骤S10-致。
[0042] 步骤A20 :在本实施方式中，与实施方式一中的步骤S20 -致。
[0043] 步骤A30:在本实施方式中，与实施方式一中的步骤S30-致。
[0044] 步骤A40 :重新检查高炉喷吹煤粉的喷煤量大小，并与初始的高炉喷吹煤粉的喷 煤量大小进行比较。在本实施方式中，在高炉使用后可能存在工作人员改变了高炉喷吹煤 粉的喷煤量大小或在非人为的情况下高炉喷吹煤粉的喷煤量大小发生了变化的情况。此时 需要重新检查高炉喷吹煤粉的喷煤量大小，并与初始的高炉喷吹煤粉的喷煤量大小进行比 较。在本实施方式中，若通过喷煤量检查器检测的结果与初始的高炉喷吹煤粉的喷煤量大 小不同，则转至步骤A50。
[0045] 步骤A50 :高炉喷吹煤粉的喷煤量大小是否增大？在本实施方式中，依据步骤A40 中的结果判断。若高炉喷吹煤粉的喷煤量大小增大，则转至步骤A60。若高炉喷吹煤粉的喷 煤量大小减小，则转至步骤A70。
[0046] 步骤A60 :重新计算单位时间所需氧气的物质的量。在本实施方式中，工作人员通 过重新检测的高炉喷吹煤粉的喷煤量大小，并判断出重新检测的高炉喷吹煤粉的喷煤量大 小增大。因而可以通过人工计算出完全燃烧时对应的高炉喷煤量大小所需的氧气的物质的 量。具体的，先依据碳完全燃烧全部生成二氧化碳时所需的氧气的物质的量，然后根据经验 对所需的氧气的物质的量进行修正。或者通过计算机系统，依据预先设置的算法得出所需 的氧气的物质的量。
[0047] 步骤A80 :依据所述重新计算单位时间所需氧气的物质的量，控制所述第一氧气 支路、所述第二氧气支路及所述氮气支路以便向高炉输入重新计算单位时间所需氧气的物 质的量。在本实施方式中，根据重新计算得到的单位时间所需氧气的物质的量、经第一氧气 支路的氧气物质的量与经第二氧气支路的氧气物质的量之比、经第二氧气支路的氧气物质 的量与经氮气支路的氮气物质的量之比重新分配总氧气物质的量和氮气物质的量。其中总 氧气物质的量通过总氧气支路。总氧气支路上设有总氧气流量计和总氧气阀门，且总氧气 支路同时与第一氧气支路及第二氧气支路连通。具体的，可以通过控制总氧气阀门、第一氧 气阀门、第二氧气阀门及氮气流量计，并观察总氧气流量计、第一氧气流量计、第二氧气流 量计及氮气流量计实现。
[0048] 可以理解的是，在完成重新计算单位时间所需氧气的物质的量，并重新按照一定 的分配原则重新分配之后，每隔一段时间再次返回步骤A40,通过人工或通过计算机系统重 新检测高炉喷吹煤粉的喷煤量大小，并与初始的高炉喷吹煤粉的喷煤量大小进行比较。
[0049] 步骤A70 :重新计算单位时间所需氧气的物质的量。在本实施方式中，工作人员通 过重新检测的高炉喷吹煤粉的喷煤量大小，并判断出重新检测的高炉喷吹煤粉的喷煤量大 小减小。因而可以通过人工计算出完全燃烧时对应的高炉喷煤量大小所需的氧气的物质的 量。具体的，先依据碳完全燃烧全部生成二氧化碳时所需的氧气的物质的量，然后根据经验 对所需的氧气的物质的量进行修正。或者通过计算机系统，依据预先设置的算法得出所需 的氧气的物质的量。
[0050] 步骤A90 :依据所述重新计算单位时间所需氧气的物质的量，控制所述第一氧气 支路、所述第二氧气支路及所述氮气支路降低氧气的物质的量占所述混合气体的物质的量 的比例。在本实施方式中，根据重新计算得到的单位时间所需氧气的物质的量、经第一氧气 支路的氧气物质的量与经第二氧气支路的氧气物质的量之比、经第二氧气支路的氧气物质 的量与经氮气支路的氮气物质的量之比重新分配总氧气物质的量和氮气物质的量。与此同 时根据改变后的经第二氧气支路的氧气物质的量改变与其相连通的经氮气支路的氮气物 质的量，且使得氮气占由氮气和经第二氧气支路构成的混合气体的比例降低，即假设原单 位时间氮气通过氮气支路的物质的量与单位时间经第二氧气支路氧气物质的量之比为a， 依据所述重新计算单位时间所需氧气的物质的量改变后的单位时间氮气通过氮气支路的 物质的量与单位时间经第二氧气支路氧气物质的量之比为b，a小于b。
[0051] 可以理解的是，在完成重新计算单位时间所需氧气的物质的量，并重新按照一定 的分配原则重新分配之后，每隔一段时间再次返回步骤A40,通过人工或通过计算机系统重 新检测高炉喷吹煤粉的喷煤量大小，并与初始的高炉喷吹煤粉的喷煤量大小进行比较。
[0052] 本发明提供的一种为套管喷煤枪提供浓度可调氮氧混合气的富氧工艺，通过在设 置完在第一氧气支路、第二氧气支路及氮气支路的限流装置调整混合气体中通过第二氧气 支路的氧气的物质的量与氮气的物质的量之比之后，重新检测高炉喷吹煤粉的喷煤量大 小，并根据检测的结果重新设置单位时间通过第一氧气支路的氧气、单位时间通过第二氧 气支路的氧气和单位时间通过氮气支路的氮气，大大增强了为套管喷煤枪提供浓度可调氮 氧混合气的富氧工艺的稳定性及适用的范围和灵活性；同时，通过增加单位时间通过第二 氧气支路的氧气的物质的量，进一步增强套管喷煤枪的作用，进一步促进煤粉与氧气的均 匀混合，提高煤粉的燃烧效率；在高炉喷吹煤粉的喷煤量大小降低时，降低氧气物质的量占 混合气体的物质的量的比例，从而避免了因喷煤量较小而引起的套管喷煤枪枪头温度过高 的问题发生。
[0053] 实施方式三
[0054] 如图3,图3为本发明实施方式三提供的一种为套管喷煤枪提供浓度可调氮氧混 合气的装置的结构示意图。
[0055] 本发明提供的一种为套管喷煤枪提供浓度可调氮氧混合气的装置，包括检测模 块：与高炉喷吹煤粉的喷嘴连接，用于检测高炉喷吹煤粉的喷煤量大小；计算模块：与检测 模块连接，根据检测模块检测的高炉喷吹煤粉的喷煤量大小计算单位时间所需氧气的物质 的量；热风模块：包括第一氧气支路和热风系统，第一氧气支路与热风系统连接，热风系统 与高炉连接；混合气体模块：包括第二氧气支路、氮气支路、混气罐13及套管喷煤枪14,第 二氧气支路的一端与第一氧气支路连通，第二氧气支路的另一端与氮气支路连通，第二氧 气支路与氮气支路连通的端部与混气罐13连通，混气罐13与套管喷煤枪14连接，套管喷 煤枪14设置在高炉15上；限流装置：包括第一限流单元、第二限流单元和第三限流单元， 第一限流单元设置在第一氧气支路上，第二限流单元设置在第二氧气支路上，第三限流单 元设置在氮气支路上。
[0056] 具体的，第一氧气流量计5和第一氧气阀门4依次设置在第一氧气支路上且热风 炉7设置在第一氧气流量计5和第一氧气阀门4之后，第一氧气流量计5与热风炉7连接， 热风炉7与高炉15的风口连通。第二氧气阀门16和第二氧气流量计17依次设置在第二 氧气支路上。第一氧气支路的一端和第二氧气支路的一端连通形成结合部，并使得氧气1 可以通过结合部同时流经第一氧气支路和第二氧气支路，并使得氧气1可以穿过位于第一 氧气支路的第一氧气流量计5和第一氧气阀门4的同时，氧气1可以穿过位于第二氧气支 路的第二氧气流量计17和第二氧气阀门16。在本实施例中，与结合部连通的是总氧气支 路，总氧气支路上设有总氧气流量计3和总氧气阀门2。如图3可知，第二氧气支路上的第 二氧气流量计17与氮气支路连通，氮气支路依次设有氮气流量计11和氮气阀门10,如图3 可知氮气支路的一端与第二氧气支路远离总氧气支路方向一端连通，且使得经第二氧气支 路的氧气1与经氮气支路的氮气9混合后通过混合气体阀门12后储存在混气罐13中。混 气罐13与套管喷煤枪14连接，储存在混气罐13的混合气体可以通过套管喷煤枪14喷入 高炉15的风口。
[0057] 可以理解的是，本实施方式中还包括判断模块，判断模块分别与计算模块、检测模 块及控制模块连接，判断模块用于判断高炉运行后高炉喷吹煤粉的喷煤量大小与高炉开始 运行时高炉喷吹煤粉的喷煤量大小是否发生变化。若发生变化，则与之连接的计算模块计 算变化后的高炉喷吹煤粉的喷煤量大小对应的单位时间所需氧气的物质的量；控制模块用 于控制第一氧气阀门、第二氧气阀门及氮气阀门以便改变氧气的物质的量占混合气体的物 质的量的比例。
[0058] 可以理解的是，本实施方式中的总氧气阀门2、第一氧气阀门4、第二氧气阀门16 和氮气阀门10均通过控制模块控制。在本实施方式中，控制模块用于控制总氧气阀门2、第 一氧气阀门4、第二氧气阀门16和氮气阀门10,使得氧气1单位时间通过总氧气阀门2、第 一氧气阀门4、第二氧气阀门16和氮气阀门10时的流量大小可控。
[0059] 为了进一步的解释为套管喷煤枪提供浓度可调氮氧混合气的装置的运行方式，将 其使用方式表述如下：
[0060] 首先根据生产的需要设定与之对应的高炉喷吹煤粉的喷煤量大小，然后进行试 喷，检测模块检测高炉喷嘴喷出煤粉量的实际大小，在本实施方式中，通过喷煤量检测器检 测高炉喷嘴喷出煤粉量的实际大小。与喷煤量检测器相连的计算机系统接收到检测的高炉 喷嘴喷出煤粉量的实际大小后，通过预置的算法，算出与之对应的单位时间所需氧气的物 质的量，也就是说促进实际测量出的高炉喷嘴喷出煤粉量理论上需要提供单位时间所需氧 气的物质的量。
[0061] 然后在生产中，控制总氧气阀门2并观察总氧气流量计3,使得单位时间通过总氧 气支路的氧气1的物质的量与计算出的单位时间所需氧气1的物质的量一致。氧气1在到 达第一氧气支路和第二氧气支路的结合部时分为两部分，一部分经过第一氧气流量计5和 第一氧气阀门4后进入热风炉7,最后进入高炉的风口 8 ;另一路经过第二氧气流量计17和 第二氧气阀门16后与经过氮气支路的氮气9混合。其中进入第一氧气支路的氧气1与进 入第二氧气支路的氧气1之比通过第一氧气阀门4和第二氧气阀门16的配合来实现，且进 入第一氧气支路的氧气1与进入第二氧气支路的氧气1之比的比值可以依据试验或实际情 况而设定。另外，进入第二氧气支路的氧气1与进入氮气支路的氮气9混合，混合后的混合 气体中进入第二氧气支路的氧气1与进入氮气支路的氮气9之比，可根据试验数据和实际 情况而定，且在保证套管喷煤枪14的使用安全的前提下尽可能的提高混合气体中氧气的 含量。混合后的混合气体经混合气体阀门12后储存在混气罐13中，以便套管喷煤枪14将 混合均匀的混合气体以一定的压力喷入高炉的风口。
[0062] 本发明提供的一种为套管喷煤枪提供浓度可调氮氧混合气的装置，同时设置热风 模块和混合气体模块，将与高炉喷吹煤粉的喷煤量大小对应的单位时间所需氧气的物质的 量分成两部分，一部分经热风模块与冷风混合并加热，提高了冷风中的氧气浓度，进而提高 了煤粉的燃烧效率；与此同时，另一部分经混合气体模块与氮气混合形成混合气体，通过限 制混合气体中的氮气含量，使得混合气体中的氧气含量可以控制在空气中氧含量之上，亦 提高了热风中的氧气浓度，进而提高了煤粉的燃烧效率；因此分成两部分的单位时间所需 氧气的物质的量均提高了热风口的氧气浓度，提高了煤粉的燃烧效率；且通过对氮气在混 合气体中的含量控制，避免了因氧气浓度过大而引起爆炸的情况发生的前提下尽可能的提 高了高炉的风口处氧气的含量，提高了煤粉的燃烧效率；另外，单位时间通过热风模块和混 合气体模块的氧气是一定的，当混合气体模块分的一部分氧气时，热风模块中的热风系统 的氧气浓度较只有热风模块时降低，减少了氮氧化物产生而引起热风系统晶间应力腐蚀的 危害；通过控制模块控制限流装置，已达到灵活改变单位时间经第一氧气支路的氧气、单位 时间经第二氧气支路的氧气及单位时间经氮气支路的氮气，大大增强了为套管喷煤枪提供 浓度可调氮氧混合气的装置生产的稳定性及适用的范围和灵活性。
[0063] 最后所应说明的是，以上【具体实施方式】仅用以说明本发明的技术方案而非限制， 尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明 的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖 在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1. 一种为套管喷煤枪提供浓度可调氮氧混合气的富氧工艺，其特征在于，包括如下步 骤： 步骤a :依据高炉喷吹煤粉的喷煤量大小，计算单位时间所需氧气的物质的量； 步骤b :将所述单位时间所需氧气的物质的量分别同时通过第一氧气支路和第二氧气 支路进入所述高炉的风口区，通过所述第一氧气支路的氧气与冷风混合并经所述高炉的热 风系统后进入所述高炉的风口区，通过所述第二氧气支路的氧气与通过氮气支路的氮气混 合形成混合气体并经设置在高炉上的套管喷煤枪进入所述高炉的风口区； 步骤c :通过设置在所述第一氧气支路、所述第二氧气支路及所述氮气支路的限流装 置调整所述混合气体中通过所述第二氧气支路的氧气的物质的量与氮气的物质的量之比。
2. 如权利要求1所述的为套管喷煤枪提供浓度可调氮氧混合气的富氧工艺，其特征在 于：所述步骤c之后还包括 步骤d :检测所述高炉喷吹煤粉的喷煤量大小，若所述高炉喷吹煤粉的喷煤量大小增 大，则重新计算单位时间所需氧气的物质的量，并依据所述重新计算单位时间所需氧气的 物质的量，控制所述第一氧气支路、所述第二氧气支路及所述氮气支路以便向高炉输入重 新计算单位时间所需氧气的物质的量；若所述高炉喷吹煤粉的喷煤量大小减小，则重新计 算单位时间所需氧气的物质的量，并依据所述重新计算单位时间所需氧气的物质的量，控 制所述第一氧气支路、所述第二氧气支路及所述氮气支路降低氧气的物质的量占所述混合 气体的物质的量的比例。
3. 如权利要求2所述的为套管喷煤枪提供浓度可调氮氧混合气的富氧工艺，其特征在 于，所述重新计算单位时间所需氧气的物质的量之后还包括根据所述重新计算单位时间所 需氧气的物质的量增加单位时间通过第二氧气支路的氧气的物质的量，降低单位时间通过 第一氧气支路的氧气的物质的量，并使得单位时间通过第一氧气支路的氧气的物质的量与 单位时间通过第二氧气支路的氧气的物质的量之和等于所述重新计算单位时间所需氧气 的物质的量。
4. 如权利要求1至3任一项所述的为套管喷煤枪提供浓度可调氮氧混合气的富氧工 艺，其特征在于：所述限流装置包括设置在所述第一氧气支路的第一氧气阀门和第一氧气 流量计、设置在所述第二氧气支路的第二氧气阀门和第二氧气流量计及设置在所述氮气支 路的氮气阀门和氮气流量计。
5. 如权利要求4所述的为套管喷煤枪提供浓度可调氮氧混合气的富氧工艺，其特征在 于，所述混合气体储存在混气罐中，所述混气罐与所述套管喷煤枪连接。
6. -种为套管喷煤枪提供浓度可调氮氧混合气的装置，其特征在于，包括 检测模块：与高炉喷吹煤粉的喷嘴连接，用于检测高炉喷吹煤粉的喷煤量大小； 计算模块：与所述检测模块连接，根据所述检测模块检测的高炉喷吹煤粉的喷煤量大 小计算单位时间所需氧气的物质的量； 热风模块：包括第一氧气支路和热风系统，所述第一氧气支路与所述热风系统连接，所 述热风系统与所述高炉连接； 混合气体模块：包括第二氧气支路、氮气支路、混气罐及套管喷煤枪，所述第二氧气支 路的一端与所述第一氧气支路连通，所述第二氧气支路的另一端与所述氮气支路连通，所 述第二氧气支路与所述氮气支路连通的端部与所述混气罐连通，所述混气罐与套管喷煤枪 连接，所述套管喷煤枪设置在所述高炉上； 限流装置：包括第一限流单元、第二限流单元和第三限流单元，所述第一限流单元设置 在所述第一氧气支路上，所述第二限流单元设置在所述第二氧气支路上，所述第三限流单 元设置在所述氮气支路上。
7. 如权利要求6所述的为套管喷煤枪提供浓度可调氮氧混合气的装置，其特征在于， 还包括判断模块和控制模块，所述判断模块分别与所述计算模块、所述检测模块及所述控 制模块连接，所述判断模块用于判断高炉喷吹煤粉的喷煤量大小的变化，所述计算模块用 于计算变化后的高炉喷吹煤粉的喷煤量大小对应的单位时间所需氧气的物质的量，所述控 制模块用于控制所述第一限流单元、所述第二限流单元及所述第三限流单元以便改变氧气 的物质的量占所述混合气体的物质的量的比例。
8. 如权利要求6或7任一项所述的为套管喷煤枪提供浓度可调氮氧混合气的装置， 其特征在于：所述第一限流单元包括设置在所述第一氧气支路的第一氧气阀门和第一氧气 流量计，所述第二限流单元包括设置在所述第二氧气支路的第二氧气阀门和第二氧气流量 计，所述第三限流单元包括设置在所述氮气支路的氮气阀门和氮气流量计。
9. 如权利要求8所述的为套管喷煤枪提供浓度可调氮氧混合气的装置，其特征在于： 所述限流装置还包括总限流单元，所述第一氧气支路和所述第二氧气支路连通的端部与所 述总限流单元连接，所述总限流单元包括总氧气流量计和总氧气阀门。
10. 如权利要求9所述的为套管喷煤枪提供浓度可调氮氧混合气的装置，其特征在于： 所述第二氧气支路和所述氮气支路连通的端部与所述混气罐之间还设有混合气体阀门。
【文档编号】C21B5/00GK104099435SQ201410337631
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月16日 优先权日:2014年7月16日
【发明者】陈辉, 孙健, 张贺顺, 陈军, 阎铁锋, 黄俊杰, 刘文运, 武建龙, 张勇, 竺维春, 范正贇, 徐萌 申请人:首钢总公司