一种烧结喷加可燃性气体的方法与流程

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种烧结喷加可燃性气体的方法。

背景技术：

目前，钢铁企业普遍面临着来自两个方面的压力。一方面，钢铁企业长期亏损，降本生产成本的压力巨大；另一方面，随着国家对环境保护的日益重视，钢铁企业在节能减排方面所承受的压力也在逐步加大。

烧结工序作为钢铁工艺流程中的一个重要环节，提高烧结矿质量、降低烧结固体燃耗，不仅有利于降低炼铁成本，还可以减少二氧化碳和二氧化硫的排放。近年来，经过烧结工艺研究人员试验探索和研究表明，在烧结过程中，向烧结料面喷加可燃性气体(如：天然气、焦炉煤气等)，可改善料层的表层因铁矿石熔化温度不够和高温保持时间不足容易生成脆弱性结构的现象，提高了烧结矿的成品率和转鼓强度，进而降低了烧结固体燃耗；随着烧结固体燃耗的下降，由固体燃料中带入的碳和硫、氮元素量也相应减少，有利于烧结工序的二氧化碳和二氧化硫、氮氧化物的减排。

2015年2月11日公布的中国专利CN104342550，专利名称为“焦炉煤气辅助烧结的方法”该专利公开了一种焦炉煤气辅助烧结的方法，其主要是在点火结束1min后的烧结过程中按照每吨烧结矿0.5-3.0Nm³焦炉煤气的消耗量，在烧结料面上方喷洒焦炉煤气，同时烧结料的配碳量减少6～25％。

该项专利的不足在于：(1)未在点火结束后及时喷加焦炉煤气，大大削减了焦炉煤气辅助烧结对烧结矿质量的改善效果。烧结料层是一个基本固定的层状体，上层燃烧产生的热量，通过气流传热给下层料蓄热，故料层上层热量不足而下层热量过剩，导致烧结料层的上层与中层和下部比成品率低、转鼓强度低、固体燃耗高，烧结的返粉大部分来自料层上层。该专利在烧结料配碳量减少的情况下，点火结束后未及时补充热量，致使上部料层冷却后再加热。因此，与不喷加焦炉煤气时相比，料层上部的烧结矿产、质量变得更差。(2)烧结喷加焦炉煤气的改善效果主要与喷加焦炉煤气的浓度有关。该专利以每吨烧结矿焦炉煤气的消耗量为控制要点不妥，未考虑到烧结料层的透气性、风机能力及烧结原燃料条件等因素的变化对其的影响。(3)该专利未考虑如何均匀、安全地喷加焦炉煤气等问题。

2014年2月26日授权公告的实用新型专利CN203454758，专利名称为“一种气体辅助烧结试验系统”，该专利公开了一种气体辅助烧结试验系统，包括烧结装置、点火装置，所述烧结试验系统还包括气体辅助烧结装置，所述烧结装置包括烧结杯、设置在烧结杯下部的抽风管道、以及连接抽风管道的除尘装置，所述气体辅助烧结装置包括设在烧结杯上部的气体保护罩、位于气体保护罩与烧结杯之间的气体喷头、以及通过管道与气体保护罩相连接的气体流量计。该项专利的不足在于：该专利仅针对于在试验室烧结杯上喷加气体辅助烧结的试验装置，而该试验装置无法在移动的烧结台车上使用。

技术实现要素：

针对现有技术的不足之处，本发明提供了一种烧结喷加可燃性气体的方法。实现在烧结机料层表面均匀、安全地喷加气体燃料，一方面改善烧结矿质量并降低烧结矿固体燃耗,同时减少烧结工序中二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物的排放。

本发明采取的技术方案为：

一种烧结喷加可燃性气体的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)减少烧结混合料中的配碳量；

(2)在烧结混合料料面上方喷加可燃性气体；使之与烧结混合料料面上方空气混合，形成体积浓度为0.2％～2％的低浓度可燃性气体；

(3)步骤(2)中所述低浓度可燃性气体在抽风作用下被吸入烧结混合料中；

(4)低浓度可燃性气体在烧结料层中参加烧结反应，氧化放热，向料层中补充热量。

进一步地，所述步骤(1)中，减少的配碳量，其发热量为喷加可燃性气体总发热量的10％～200％。

进一步地，所述步骤(2)中，可燃性气体的喷加时间自烧结点火结束开始，到烧结机长度的12％～75％终止。

进一步地，所述步骤(2)中，烧结混合料料面的上方为稳定向下的空气流场。

进一步地，所述步骤(2)中，烧结混合料料面的上方喷加可燃性气体区域与四周密封隔离。

进一步地，所述步骤(2)中，烧结混合料料面的上方喷加可燃性气体区域在烧结台车横向和行进方向分为多个子区域。各子区域之间相互隔离。

进一步地，所述可燃性气体包括CO、H₂、CH₄、CmHn或这些气体的混合气，如天然气、焦炉煤气、高炉煤气、混合煤气等。

与现有技术相比，本发明从点火结束后即开始喷加可燃性气体，及时向料层中补充热量，避免了点火结束后烧结料层的上层配碳量减少又未及时补充热量所带来的一系列问题；在烧结台车横向和行进方向分为多个相互隔离的子区域，使得喷加在各子区域中的可燃性气体相对更为均匀，消除了因喷加不均造成局部配碳量不足及供热也不足的问题；上述措施大幅度地改善可燃性气体的喷加效果，预计吨烧降低成本2元。

此外，喷气区域与四周密封隔离以及在进入烧结料层前形成低浓度可燃性气体，加强了喷加可燃性气体的安全性，消除了可燃性气体发生泄漏、着火、爆炸等危险。

附图说明

图1为本发明所述方法实施例烧结台车横断面示意图；

图2为本发明所述方法实施例烧结台车行进方向俯视示意图。

具体实施方式

下面根据附图对本发明进行详细描述。

一种烧结喷加可燃性气体的方法，在烧结混合料中减少配碳量，同时在烧结混合料料面上方喷加可燃性气体，可燃性气体与烧结混合料料面上方空气混合，形成低浓度可燃性气体，在抽风作用下低浓度可燃性气体被吸入烧结混合料中，低浓度可燃性气体在烧结料层中参加烧结反应，氧化放热，向料层中补充热量，延长了烧结料在高温区的停留时间，有利于烧结原燃料充分进行化学反应，同时改善了上层热量不足而下层热量过剩的情况，提高了烧结矿成品率和转鼓强度，降低了烧结矿固体燃耗，减少了二氧化碳和二氧化硫、氮氧化物的排放量。

所述的减少配碳量，其发热量为喷加可燃性气体总发热量的10％～200％；所述的喷加可燃性气体范围自烧结点火结束开始，到烧结机长度的12％～75％终止；所述的烧结混合料料面上方为稳定向下的空气流场；所述的喷加可燃性气体区域与四周密封隔离，且在烧结台车横向和行进方向分为多个子区域，各子区域之间相互隔离；所述的低浓度可燃性气体的体积浓度为0.2％～2％。

实施例1

可燃性气体着火爆炸性试验结果

对低浓度的可燃性气体着火爆炸性试验结果(见表1)表明，在可燃性气体浓度范围为0.4％～2％时未发生着火爆炸。

表1可燃性气体着火爆炸性试验结果

实施例2

一种烧结喷加可燃性气体的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)自烧结点火结束开始，在烧结混合料料面上方喷加可燃性气体，喷加可燃性气体区域与四周密封隔离，并在烧结台车横向和行进方向分为多个子区域，且各子区域之间相互隔离；烧结混合料料面的上方为稳定向下的空气流场，喷加的可燃性气体与烧结混合料料面上方空气混合，形成体积浓度为1.77％的低浓度可燃性气体；喷加时间为8min(即到烧结机长度的33％终止)，同时按喷加可燃性气体总发热量的60％降低配碳量；

(2)低浓度可燃性气体在抽风作用下被吸入烧结混合料中；

(3)低浓度可燃性气体在烧结料层中参加烧结反应，氧化放热，向料层中补充热量。

试验结果发现，喷加可燃性气体后，烧结矿转鼓指数从原来的68.6％增加到73.2％，成品率从原来的75.54％提高到83.19％，烧结矿固体燃料消耗从原来的55.05kg/t降低到46.11kg/t，经测算吨烧成本下降2.63元。应用本发明技术后，喷加可燃性气体前后烧结矿质量的变化情况具体见表2。

表2喷加可燃性气体后烧结矿质量变化情况

实施例3

一种烧结喷加可燃性气体的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)自烧结点火结束开始，在烧结混合料料面上方喷加可燃性气体，喷加可燃性气体区域与四周密封隔离，并在烧结台车横向和行进方向分为多个子区域，且各子区域之间相互隔离；烧结混合料料面的上方为稳定向下的空气流场，喷加的可燃性气体与烧结混合料料面上方空气混合，形成体积浓度为0.42％的低浓度可燃性气体；喷加时间为4min(即到烧结机长度的16.5％终止)，同时按喷加可燃性气体总发热量的20％降低配碳量；

(2)低浓度可燃性气体在抽风作用下被吸入烧结混合料中；

(3)低浓度可燃性气体在烧结料层中参加烧结反应，氧化放热，向料层中补充热量。

试验结果发现，喷加可燃性气体后，烧结矿转鼓指数从原来的68.6％增加到74.3％，成品率从原来的75.54％提高到82.56％，烧结矿固体燃料消耗从原来的55.05kg/t降低到46.92kg/t，经测算吨烧成本下降2.75元。应用本发明技术后，喷加可燃性气体前后烧结矿质量的变化情况具体见表3。

表3喷加可燃性气体后烧结矿质量变化情况

实施例4

一种烧结喷加可燃性气体的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)自烧结点火结束开始，在烧结混合料料面上方喷加可燃性气体，喷加可燃性气体区域与四周密封隔离，并在烧结台车横向和行进方向分为多个子区域，且各子区域之间相互隔离；烧结混合料料面的上方为稳定向下的空气流场，喷加的可燃性气体与烧结混合料料面上方空气混合，形成体积浓度为0.84％的低浓度可燃性气体；喷加时间为11min(即到烧结机长度的45％终止)，同时按喷加可燃性气体总发热量的100％降低配碳量；

(2)低浓度可燃性气体在抽风作用下被吸入烧结混合料中；

(3)低浓度可燃性气体在烧结料层中参加烧结反应，氧化放热，向料层中补充热量。

试验结果发现，喷加可燃性气体后，烧结矿转鼓指数从原来的68.6％增加到73.1％，成品率从原来的75.54％提高到82.15％，烧结矿固体燃料消耗从原来的55.05kg/t降低到43.95kg/t，经测算吨烧成本下降2.91元。应用本发明技术后，喷加可燃性气体前后烧结矿质量的变化情况具体见表4。

表4喷加可燃性气体后烧结矿质量变化情况

实施例5

一种烧结喷加可燃性气体的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)自烧结点火结束开始，在烧结混合料料面上方喷加可燃性气体，喷加可燃性气体区域与四周密封隔离，并在烧结台车横向和行进方向分为多个子区域，且各子区域之间相互隔离；烧结混合料料面的上方为稳定向下的空气流场，喷加的可燃性气体与烧结混合料料面上方空气混合，形成体积浓度为1.34％的低浓度可燃性气体；喷加时间为16min(即到烧结机长度的65％终止)，同时按喷加可燃性气体总发热量的150％降低配碳量；

(2)低浓度可燃性气体在抽风作用下被吸入烧结混合料中；

(3)低浓度可燃性气体在烧结料层中参加烧结反应，氧化放热，向料层中补充热量。

试验结果发现，喷加可燃性气体后，烧结矿转鼓指数从原来的68.6％增加到74.4％，成品率从原来的75.54％提高到83.77％，烧结矿固体燃料消耗从原来的55.05kg/t降低到42.86kg/t，经测算吨烧成本下降2.72元。应用本发明技术后，喷加可燃性气体前后烧结矿质量的变化情况具体见表5。

表5喷加可燃性气体后烧结矿质量变化情况

实施例6

一种烧结喷加可燃性气体的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)自烧结点火结束开始，在烧结混合料料面上方喷加可燃性气体，喷加可燃性气体区域与四周密封隔离，并在烧结台车横向和行进方向分为多个子区域，且各子区域之间相互隔离；烧结混合料料面的上方为稳定向下的空气流场，喷加的可燃性气体与烧结混合料料面上方空气混合，形成体积浓度为1.99％的低浓度可燃性气体；喷加时间为18min(即到烧结机长度的75％终止)，同时按喷加可燃性气体总发热量的200％降低配碳量；

(2)低浓度可燃性气体在抽风作用下被吸入烧结混合料中；

(3)低浓度可燃性气体在烧结料层中参加烧结反应，氧化放热，向料层中补充热量。

试验结果发现，喷加可燃性气体后，烧结矿转鼓指数从原来的68.6％增加到74.2％，成品率从原来的75.54％提高到83.47％，烧结矿固体燃料消耗从原来的55.05kg/t降低到41.91kg/t，经测算吨烧成本下降2.68元。应用本发明技术后，喷加可燃性气体前后烧结矿质量的变化情况具体见表6。

表5喷加可燃性气体后烧结矿质量变化情况

以上各实施例中所述可燃性气体：包括CO、H₂、CH₄、CmHn或这些气体的混合气，如天然气、焦炉煤气、高炉煤气、混合煤气等；

本发明中可燃性气体体积浓度的控制，采用2014年8月27日公开的中国专利CN104006403一种气体稀释装置及其方法中的装置与方法来实现将可燃性气体与烧结混合料料面上方稳定向下的空气流场混合，将参加烧结反应的可燃性气体的体积浓度控制在为0.2％～2％的范围内。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。