一种促进直接还原竖炉中心煤气流发展的喷吹装置及方法

本发明属于非高炉炼铁，尤其涉及一种促进直接还原竖炉中心煤气流发展的喷吹装置及方法。

背景技术：

1、

2、在诸多低碳炼铁技术当中，以直接还原与熔融还原为代表的非高炉炼铁技术具有相当显著的降碳效果。直接还原炼铁技术省去烧结、焦化工序，降低了焦炭使用，以co和h2作为还原气进行冶炼，因此作业过程中的综合能耗、co2排放都有降低。此外，以corex为代表的两段式熔融还原炼铁技术也是低碳炼铁方向之一，其中具有典型气固逆流特征的还原竖炉是其核心反应器。随着工艺进步，工艺装备大型化成为行业发展趋势。然而还原竖炉反应器大型化过程中面临着许多难点，其中最主要的问题是竖炉中心供气不足。

3、以宝钢2007年引进的corex-3000预还原竖炉为例，由于工业规模放大，corex-3000还原竖炉的最大内径达到了8.6m。而竖炉还原煤气全部是通过竖炉炉体外围的导气槽进入炉内，煤气流难以到达竖炉中心，呈现边缘发展的特点。这导致还原竖炉出现了炉料黏结、金属化率低、煤气利用率低、压差过高等一系列问题，失去低能耗、低成本的优点。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种促进直接还原竖炉中心煤气流发展的喷吹装置及方法，发明提供一种促进直接还原竖炉中心煤气流发展的方法，其能改善竖炉内部还原煤气的分布，促进煤气中心发展，提高煤气整体的利用率，从而达到提高竖炉中心部分物料金属化率、降低成本的有益效果。。

2、本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：一种促进直接还原竖炉中心煤气流发展的喷吹装置，包括竖炉所述竖炉底部固定设有炉底，所述竖炉内设置有煤气围管，所述竖炉上开设有安装孔，所述安装孔与所述炉底之间设置有安装管，由所述竖炉的炉顶部向所述竖炉的内部阵列排布插入内部供气管道，所述内部供气管道的外部端口与煤气供应管道相连通，还原煤气加热后通过煤气管道喷入所述竖炉内部，所述煤气供气管道上安装有煤气调节阀。

3、进一步地，所述内部供气管道从所述竖炉的顶部阵列排布插入所述竖炉的内部，所述内部供气管道数量为6～24根。

4、进一步地，所述内部供气管道距竖炉中心周向均匀分布，所述内部供气管道阵列插入竖炉的数量为12根。

5、进一步地，所述内部供气管道的底端所位于的水平高度与所述竖炉内设置的煤气围管的导气槽下端水平高度相同。

6、进一步地，所述内部供气管道的底端所位于的水平高度与所述竖炉内设置的煤气围管的导气槽下端水平高度相同上下1m范围内。

7、进一步地，所述内部供气管道位于距离所述竖炉中心部位r/4处，r为所述内部供气管道底端所在平面所述竖炉半径。

8、进一步地，所述内部供气管道的内径介于50～70mm之间，外径介于100～200mm之间，所述内部供气管道材质为能够承受1000℃以上环境温度的耐高温材质。

9、一种促进直接还原竖炉中心煤气流发展的方法，包括以下步骤；

10、第一步，还原煤气经过加热后通过内部供气管道的外部端口与煤气供应管道相连通，通过煤气调节阀控制还原煤气喷入部供气管道煤气流量；

11、第二步，还原煤气通过位于竖炉顶部阵列插入竖炉中心的内部供气管道吹入所述竖炉内部中心位置；

12、所述还原煤气的喷吹量为300～700m3/tore，所述还原煤气的温度为800～900℃，所述还原煤气喷吹量占总喷吹量的30％～70％；

13、所述还原煤气在所述内部供气管道的鼓风压力p鼓符合下述数学表达关系：

14、p鼓＝p围+50kpa，

15、其中p围为竖炉侧面围管的鼓风压力；

16、第三步，竖炉内部煤气流在竖炉边缘以及中心都充分发展，炉内还原煤气分布均匀，使还原煤气与竖炉内部的含铁炉料充分接触，提高了还原煤气的利用率；

17、第四步，还原煤气经过加热后从竖炉原有的煤气围管与从竖炉顶部阵列插入竖炉中心的煤气管道吹入竖炉内部后一部分煤气通过所述煤气管道吹出能够使煤气到达竖炉中心的距离变短，减少了还原煤气经过炉料的压力损失，促进还原煤气中心发展。

18、进一步地，所述内部供气管道为中空管，其中间为圆形管道，沿竖炉圆周阵列排布插入内部，所述内部供气管道材质均为能够承受1000℃以上环境温度的耐高温材质。

19、进一步地，所述内部供气管道的内径为50mm，外径为100mm，所述内部供气管道下部有六个朝下的开口。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

21、本发明的优点和有益效果是，提供促进直接还原竖炉中心煤气流发展的方法，能够实现还原气到达竖炉中心区域，还原煤气与含铁炉料能充分地进行传热与还原反应，提高了竖炉中心部分含铁物料的金属化率，降低冶炼成本。

22、本发明通过调整煤气喷吹量，控制还原煤气到达竖炉中心部位，使竖炉内部煤气分布更合理，能够在原基础上提高还原气体利用效率，改善竖炉整体还原状态，使得竖炉中心部位还原势加强，从而提高该部位含铁炉料的金属化率。

技术特征：

1.一种促进直接还原竖炉中心煤气流发展的喷吹装置，包括竖炉(2)所述竖炉(2)底部固定设有炉底(6)，所述竖炉(2)内设置有煤气围管(3)，所述竖炉(2)上开设有安装孔(4)，所述安装孔(4)与所述炉底(6)之间设置有安装管(5)，其特征在于：由所述竖炉(2)的炉顶部向所述竖炉(2)的内部阵列排布插入内部供气管道(1)，所述内部供气管道(1)的外部端口与煤气供应管道相连通，还原煤气加热后通过煤气管道喷入所述竖炉内部，所述煤气供气管道上安装有煤气调节阀(7)。

2.根据权利要求1所述的一种促进直接还原竖炉中心煤气流发展的喷吹装置，其特征在于：所述内部供气管道(1)从所述竖炉(2)的顶部阵列排布插入所述竖炉(2)的内部，所述内部供气管道(1)数量为6～24根。

3.根据权利要求2所述的一种促进直接还原竖炉中心煤气流发展的喷吹装置，其特征在于：所述内部供气管道(1)距竖炉中心周向均匀分布，所述内部供气管道(1)阵列插入竖炉的数量为12根。

4.根据权利要求3所述的一种促进直接还原竖炉中心煤气流发展的喷吹装置，其特征在于：所述内部供气管道(1)的底端所位于的水平高度与所述竖炉(2)内设置的煤气围管(3)的导气槽下端水平高度相同。

5.根据权利要求3所述的一种促进直接还原竖炉中心煤气流发展的喷吹装置，其特征在于：所述内部供气管道(1)的底端所位于的水平高度与所述竖炉(2)内设置的煤气围管(3)的导气槽下端水平高度相同上下1m范围内。

6.根据权利要求4所述的一种促进直接还原竖炉中心煤气流发展的喷吹装置，其特征在于：所述内部供气管道(1)位于距离所述竖炉(2)中心部位r/4处，r为所述内部供气管道(1)底端所在平面所述竖炉(2)半径。

7.根据权利要求4所述的一种促进直接还原竖炉中心煤气流发展的喷吹装置，其特征在于：所述内部供气管道(1)的内径介于50～70mm之间，外径介于100～200mm之间，所述内部供气管道(1)材质为能够承受1000℃以上环境温度的耐高温材质。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种促进直接还原竖炉中心煤气流发展的方法，其特征在于：包括以下步骤；

9.根据权利要求8任意一项所述的一种促进直接还原竖炉中心煤气流发展的方法，其特征在于：所述内部供气管道(1)为中空管，其中间为圆形管道，沿竖炉圆周阵列排布插入内部，所述内部供气管道(1)材质均为能够承受1000℃以上环境温度的耐高温材质。

10.根据权利要求8任意一项所述的一种促进直接还原竖炉中心煤气流发展的方法，其特征在于：所述内部供气管道(1)的内径为50mm，外径为100mm，所述内部供气管道(1)下部有六个朝下的开口。

技术总结
本发明公开了一种促进直接还原竖炉中心煤气流发展的喷吹装置及方法，具体为还原煤气通过位于竖炉顶部阵列插入竖炉中心的内部供气管道吹入所述竖炉中心部位；所述还原煤气的喷吹量为300～700m<supgt;3</supgt;/tore，所述还原煤气的温度为800～900℃；所述还原煤气在所述内部供气管道的鼓风压力P<subgt;鼓</subgt;符合下述数学表达关系：P<subgt;鼓</subgt;＝P<subgt;围</subgt;+50kPa，其中P<subgt;围</subgt;为竖炉侧面围管的鼓风压力。本发明提供的竖炉还原煤气喷吹方法能够促进还原煤气在竖炉中心发展，增加煤气与含铁炉料的接触时间，提高竖炉喷吹还原煤气的利用率，达到提高竖炉中心部分物料金属化率、降低成本的有益效果。

技术研发人员：周恒,田旭,蔡皓宇,寇明银,范正赟,张彦,吴胜利
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13