一种欧冶炉竖炉抑制煤气反窜以气抑气的方法

摘要

本发明公开了一种欧冶炉竖炉抑制煤气反窜以气抑气的方法：在竖炉底部开孔，安装脱碳煤气导入装置，将炉顶煤气由加压机加压通过脱碳装置脱除煤气中的CO2后，脱碳的煤气中CO+H2含量大于80%以上高还原煤气通过脱碳煤气管道送至竖炉下部脱碳煤气导入装置，实时测定脱碳煤气流量、压力和温度；脱碳煤气经过脱碳煤气控制装置和脱碳煤气导入装置之后由脱碳煤气导入装置的组合体顶部圆台下部的圆柱圆周分布了2圈长方形状孔导出，导出的脱碳冷煤气与竖炉内的热煤气混合，从而改变竖炉内部的煤气流分布，使温度场、压力场分布合理，达到脱碳冷煤气抑制反窜煤气的目的。

权利要求

1.一种欧冶炉竖炉抑制煤气反窜以气抑气的方法，其特征在于：

1）、在竖炉底部开孔，炉底的中心区域垂直安装着一个脱碳煤气导入装置，其由上至下依次由圆台+上圆柱+圆台+中圆柱+下圆柱的组合体、使用高铝铬耐火材质砌筑构成，上圆柱内按照圆周方向均匀间隔分布了上下两层长方形出气孔，组合体内部由上到下贯通设置着中心通道，组合体下部圆柱在还原炉炉底上，其安装在竖炉开有穿透炉底和壳体的底孔上，下部开侧孔，连接着脱碳煤气控制阀；

2）、使炉顶煤气由加压机加压通过脱碳装置脱除煤气中的CO2后，通过脱碳煤气管道送至所述的脱碳煤气导入装置，实时测定脱碳煤气流量和温度；脱碳煤气经过脱碳煤气控制阀和脱碳煤气导入装置之后由所述的长方形出气孔排出，这些脱碳冷煤气与竖炉内的热煤气混合，所述的脱碳煤气导入装置底部周围的温度场T5温度设定为900℃，竖炉内冷、热煤气混合后实时检测该处的温度场T5温度，根据煤气混合前后的热平衡原理，从测定的温度场T5温度实绩判断，若温度场T5的实际值与设定值存在偏差，检测及控制系统发出控制信号给脱碳煤气控制阀，使之自动、连续地调节开度，调节脱碳煤气的流量，直到竖炉温度场T5温度达到生产需要的设定值；脱碳煤气通过加压机加压，脱碳装置脱碳后，温度为60℃；

3

脱碳煤气流量设定范围为20000～250000Nm/h；

3）、竖炉内的压力场分布有两种模式：模式一：P0＞P4＞P1＞P5，模式二，竖炉底部压力维持与气化炉拱顶压力持平P0＞P1=P4＞P5，具体的炉顶煤气由加压机加压通过脱碳装置脱除煤气中的CO2后，通过脱碳煤气管道送至竖炉下部脱碳煤气导入装置，实时测定脱碳煤气压力、竖炉底部P4点压力、气化炉拱顶压力P1；脱碳煤气进入竖炉后，脱碳冷煤气使竖炉底部的密闭空间煤气量增加，通过能量守恒理论，竖炉底部P4点压力将局部增加，从测定的压力场P4点压力与气化炉拱顶压力P1的压力差实绩，实时运算出脱碳煤气流量；若压力差P1‑P4＞0MPa，检测及控制系统发出控制信号给脱碳煤气控制阀，使之自动、连续地开启调节开度，调节脱碳煤气的流量，从而调节脱碳煤气的流量，直到P1‑P4≤0MPa；脱碳煤气压力P0稳定在0.4 MPa，气化炉拱顶压力P1根据生产需要控制在0.15‑0.32 MPa，流量设定范围3

为20000～250000Nm/h。

说明书

一种欧冶炉竖炉抑制煤气反窜以气抑气的方法

技术领域

[0001] 本发明属于冶金非高炉炼铁领域，特别涉及一种欧冶炉竖炉抑制煤气反窜以气抑气的方法。

背景技术

[0002] 中国宝武八一钢铁欧冶炉是在原宝钢罗泾COREX‑3000炉搬迁至八钢的基础上，通过近百项工艺设备技术创新及系统优化，采用新疆本地廉价的煤、焦资源，并配加高碱度烧结矿、球团矿、生矿的炉料结构，形成的一套独特全新的非高炉熔融还原炼铁工艺。欧冶炉工艺是一种用煤和矿生产热铁水的新工艺，该工艺有不用或少用焦炭、环境保护好、能耗低、投资省、应变能力强等特点，与传统的高炉炼铁工艺相比，具有环保、节能的极大优势，是一项非常新型的炼铁技术。

[0003] 通过八一钢铁欧冶炉的生产实践来看，欧冶炉具备稳定的工业生产能力，搬迁至八钢后，通过技术升级，作业率由90%提高到94%以上，在欧冶炉正常生产过程中，气化炉拱顶温度控制在1050℃∽1080℃，还原煤气是通过荒煤气发生管掺混冷煤气后由围管进入竖炉的，还原煤气温度约835℃。通过荒煤气发生管，添加冷煤气降温进入热旋风除尘，通过围管进入竖炉；另外，部分煤气经洗涤器洗涤后，一部分经压缩机加压成为冷煤气内部循环，剩余的煤气外排给煤气总管管网，最后一部分煤气沿DRI下降管进入竖炉。

[0004] 欧冶炉虽然生产趋于稳定，但是在稳定生产的同时，受欧冶炉结构设计影响，气化炉拱顶温度的1050℃∽1080℃高温煤气沿DRI（海绵铁）下降管进入竖炉的情况是必然的，无非是强弱或均匀的问题，由于气化炉拱顶到竖炉中心局部区域的阻损小于煤气通过荒煤气发生管、热旋风、围管的阻损，导致部分煤气在压差的作用下进入竖炉，生产中部分1050℃的高温煤气会通过DRI（海绵铁）下降管和DRI（海绵铁）螺旋直接由气化炉窜入竖炉，称之为煤气反窜。由于气化炉高温煤气直接进入竖炉，过高的炉料温度极易造成竖炉炉料粘结，根据粘结物的取样分析，煤气反窜温度过高是造成竖炉粘结的主要因素，正常生产中为防止煤气反窜带来的危害，炉料温度控制小于900℃；由于竖炉的DRI（海绵铁）是经过8个圆周分布均匀的DRI（海绵铁）螺旋及下料管排入气化炉，如果反窜加大或不均匀，会造成8个螺旋的排料率下降或竖炉圆周下料的不稳定，这给竖炉的布料及煤气利用造成不利影响，同时，由于排料率的变动，小时熔炼率也会造成波动，继而影响到燃料比的不稳定，影响了炉温的稳定性，降低铁水质量，进一步影响欧冶炉的稳定运行。

发明内容

[0005] 本发明为了解决上述煤气反窜的技术问题，提供一种欧冶炉竖炉抑制煤气反窜以气抑气的方法。

[0006] 本发明所采用的技术方案是：一种欧冶炉竖炉抑制煤气反窜以气抑气的方法，1）、在竖炉底部开孔，炉底的中心区域垂直安装着一个脱碳煤气导入装置，其由上至下依次由圆台+上圆柱+圆台+中圆柱+下圆柱的组合体、使用高铝铬耐火材质砌筑构成，上圆柱内按照圆周方向均匀间隔分布了上下两层长方形出气孔，组合体内部由上到下贯通设置着中心通道，组合体下部圆柱在还原炉炉底上，其安装在竖炉开有穿透炉底和壳体的底孔上，下部开侧孔，连接着脱碳煤气控制阀；

[0007] 2）、使炉顶煤气由加压机加压通过脱碳装置脱除煤气中的CO2后，通过脱碳煤气管道送至所述的脱碳煤气导入装置，实时测定脱碳煤气流量和温度；脱碳煤气经过脱碳煤气控制阀和脱碳煤气导入装置之后由所述的长方形出气孔排出，这些脱碳冷煤气与竖炉内的热煤气混合，所述的脱碳煤气导入装置底部周围的温度场T5温度设定为900℃，竖炉内冷、热煤气混合后实时检测该处的温度场T5温度，根据煤气混合前后的热平衡原理，从测定的温度场T5温度实绩判断，若温度场T5的实际值与设定值存在偏差，检测及控制系统发出控制信号给脱碳煤气控制阀，使之自动、连续地调节开度，调节脱碳煤气的流量，直到竖炉温度场T5温度达到生产需要的设定值；脱碳煤气通过加压机加压，脱碳装置脱碳后，温度为603
℃；脱碳煤气流量设定范围为20000～250000Nm/h；

[0008] 3）、竖炉内的压力场分布有两种模式：模式一：P0＞P4＞P1＞P5，模式二，竖炉底部压力维持与气化炉拱顶压力持平P0＞P1=P4＞P5，具体的炉顶煤气由加压机加压通过脱碳装置脱除煤气中的CO2后，通过脱碳煤气管道送至竖炉下部脱碳煤气导入装置，实时测定脱碳煤气压力、竖炉底部P4点压力、气化炉拱顶压力P1；脱碳煤气进入竖炉后，脱碳冷煤气使竖炉底部的密闭空间煤气量增加通过能量守恒理论，竖炉底部P4点压力将局部增加，从测定的压力场P4点压力与气化炉拱顶压力P1的压力差实绩，实时运算出脱碳煤气流量；若压力差P1‑P4＞0MPa，检测及控制系统发出控制信号给脱碳煤气控制阀，使之自动、连续地开启调节开度，调节脱碳煤气的流量，从而调节脱碳煤气的流量，直到P1‑P4≤0MPa；脱碳煤气压力P0稳定在0.4 MPa，气化炉拱顶压力P1根据生产需要控制在0.15‑0.32 MPa，流量设定3
范围为20000～250000Nm/h。

[0009] 本发明的有益效果：

[0010] 1）本发明的一种欧冶炉竖炉抑制煤气反窜以气抑气的方法，当热煤气直接来自气化炉拱顶，气化炉与竖炉底部就直接连通，由于该通道的煤气阻损相对较小，可有效抑制煤气通过DRI（海绵铁）下降管从气化炉反窜到竖炉，避免了煤气反窜引起的一系列问题，从而减少了设备检修与维护，减少了竖炉粘结，延长了竖炉清空的时间间隔，使生产更稳定，也降低了生产成本，提高了竖炉的作业率；

[0011] 2）煤气反窜会给竖炉带来严重的后果，发生煤气反窜的原因也较多，其中粉尘线故障、螺旋卡死、下降管堵塞及发生煤气管堵塞等等；在设备功能精度不能很好的满足要求时，局部的不均匀气流或粉尘量就会产生，导致在煤气管路上的压差不均匀，这从煤气反窜程度及频度就能看出；采用本发明后，若欧冶炉发生其他设备故障后均可采用本发明一种欧冶炉竖炉抑制煤气反窜以气抑气的方法，使反窜风险降至最低；

[0012] 3）本发明方法中的顶煤气经脱除CO2后的还原煤气中的CO2体积百分含量小于1％，CO+H2含量大于80%以上。进入竖炉后，可以增加竖炉间接还原区域铁氧化物的间接还原反应，提高竖炉的金属化率，减少固体化石燃料焦炭的消耗。同时能够避免竖炉底部炉料碳的沉积、减缓物料的冲刷磨损，又能够利于物料的均匀下落。

[0013] 4）本发明可使竖炉内部煤气流分布均匀，温度场分布合理，从而提高海绵铁金属化率，提高竖炉的煤气利用率和生产效率，降低竖炉的燃料比和生产成本。

[0014] 5）本发明脱碳煤气控制装置的煤气输送与处理系统、检测及控制系统，可靠易行，维护方便，可单独控制进入竖炉中心区域还原煤气的流量及温度，使竖炉内部煤气流分布均匀，温度场、压力场分布合理，确保了竖炉煤气流稳定，中心和边缘气流合理分布，提高了竖炉的煤气利用，提高了竖炉的金属化率。

附图说明

[0015] 图1，一种欧冶炉竖炉抑制煤气反窜以气抑气的方法示意图。

[0016] 1—竖炉；2—气化炉；3—围管；4—热旋风；5‑‑洗涤器；6—煤气总管管网；7‑‑压缩机；8‑‑荒煤气发生管；9‑‑DRI海绵铁下降管；10‑‑DRI海绵铁螺旋；11—加压机；12—脱碳装置；13—脱碳煤气控制阀；14‑‑脱碳煤气导入装置；P0—加压机压力；P1—气化炉拱顶工厂压力；P2—P6—竖炉内压力场；T1—T8—温度场；说明：温度T和压力P分别代表图1中相应检测点位的温度和压力。

具体实施方式

[0017] 一种欧冶炉竖炉抑制煤气反窜以气抑气的方法，1）、在竖炉1底部开孔，炉底的中心区域垂直安装着一个脱碳煤气导入装置14，其由上至下依次由圆台+上圆柱+圆台+中圆柱+下圆柱的组合体、使用高铝铬耐火材质砌筑构成，上圆柱内按照圆周方向均匀间隔分布了上下两层长方形出气孔，组合体内部由上到下贯通设置着中心通道，组合体下部圆柱在还原炉即竖炉1炉底上，其安装在竖炉开有穿透炉底和壳体的底孔上，下部开侧孔，连接着脱碳煤气控制阀13；

[0018] 2）、使通过煤气总管管网6输送来的炉顶煤气由加压机11加压通过脱碳装置12脱除煤气中的CO2后，通过脱碳煤气管道送至所述的脱碳煤气导入装置14，实时测定脱碳煤气流量和温度；脱碳煤气经过脱碳煤气控制阀13和脱碳煤气导入装置14之后由所述的长方形出气孔排出，这些脱碳冷煤气与竖炉内的热煤气混合，所述的脱碳煤气导入装置底部周围的温度场T5温度设定为900℃，竖炉1内冷、热煤气混合后实时检测该处的温度场T5温度，根据煤气混合前后的热平衡原理，从测定的温度场T5温度实绩，实时运算出脱碳煤气流量；若温度场T5的实际值与设定值存在偏差，检测及控制系统发出控制信号给脱碳煤气控制阀13，使之自动、连续地调节开度，调节脱碳煤气的流量，直到竖炉温度场T5温度达到生产需要的设定值；脱碳煤气通过加压机11加压，脱碳装置12脱碳后，温度为60℃；脱碳煤气流量
3
设定范围为20000～250000Nm/h；

[0019] 使用本发明后温度场分布T5=900℃，T6=850℃，T7=800℃，T8=700℃，整个竖炉温度场控制均＜900℃。

[0020] 3）、竖炉1内的压力场分布有两种模式：模式一：P0＞P4＞P1＞P5，模式二，竖炉底部压力维持与气化炉拱顶压力持平P0＞P1=P4＞P5，具体的炉顶煤气由加压机加压通过脱碳装置脱除煤气中的CO2后，通过脱碳煤气管道送至竖炉下部脱碳煤气导入装置，实时测定脱碳煤气压力、竖炉底部P4点压力、气化炉拱顶压力P1；脱碳煤气进入竖炉后，脱碳冷煤气使竖炉底部的密闭空间煤气量增加通过能量守恒理论，竖炉底部P4点压力将局部增加，从测定的压力场P4点压力与气化炉拱顶压力P1的压力差实绩，实时运算出脱碳煤气流量；若压力差P1‑P4＞0MPa，检测及控制系统发出控制信号给脱碳煤气控制阀，使之自动、连续地开启调节开度，调节脱碳煤气的流量，从而调节脱碳煤气的流量，直到P1‑P4≤0MPa；脱碳煤气压力P0稳定在0.4 MPa，气化炉拱顶压力P1根据生产需要控制在0.15‑0.32 MPa，流量设3
定范围为20000～250000Nm/h。

[0021] 本发明的一种欧冶炉竖炉抑制煤气反窜以气抑气的方法：在竖炉底部开孔，安装脱碳煤气导入装置，将炉顶煤气由加压机加压通过脱碳装置脱除煤气中的CO2后，脱碳的煤气中CO+H2含量大于80%以上高还原煤气通过脱碳煤气管道送至竖炉下部脱碳煤气导入装置，实时测定脱碳煤气流量、压力和温度；脱碳煤气经过脱碳煤气控制装置和脱碳煤气导入装置之后由脱碳煤气导入装置的组合体顶部圆台下部的圆柱圆周分布了2圈长方形状孔导出，如图1所示，导出的脱碳冷煤气与竖炉内的热煤气混合，从而改变竖炉内部的煤气流分布，使温度场、压力场分布合理，达到脱碳冷煤气抑制反窜煤气的目的。

[0022] 本发明改变了生产中煤气反窜的第三股煤气流由气化炉窜入竖炉造成的竖炉粘接的危害，在竖炉炉外的脱碳煤气管道上设置脱碳煤气控制装置煤气调节阀，控制由脱碳煤气导入装置进入竖炉中心区域的脱碳冷煤气量，同时也具备了提高DRI（海绵铁）的金属化率，提高竖炉的煤气利用率和生产效率，降低欧冶炉的燃料比和生产成本。

[0023] 实施例1（P1=P4）：

[0024] 1)熔炼率为150t/h。

[0025] 2)脱碳煤气流量15000Nm3/h。

[0026] 3) 拱顶温度控制在1050℃左右。

[0027] 4) 风口氧量的控制。风口氧耗控制在275 285Nm3/t. 铁之间。~

[0028] 5）工厂压力控制：260kPa。

[0029] 6）竖炉压差：55 kPa。

[0030] 7）围管压差：35 kPa。

[0031] 8）竖炉顶温： 230℃。

[0032] 9）还原煤气温度：835℃。

[0033] 10）顶煤气单耗：800 Nm3/t矿。

[0034] 11) 焦比控制在180 200 kg/t铁。~

[0035] 表1：以气抑气温度、压力场参数：

[0036]

[0037] 实施例2（P4＞P1）：

[0038] 1） 熔炼率为160t/h。

[0039] 2）脱碳煤气流量20000Nm3/h。

[0040] 3) 拱顶温度控制在1050℃左右。

[0041] 4) 风口氧量的控制。风口氧耗控制在265 275Nm3/t. 铁之间。~

[0042] 5）工厂压力控制：280kPa。

[0043] 6）竖炉压差：60 kPa。

[0044] 7）围管压差：38 kPa。

[0045] 8）竖炉顶温： 240℃。

[0046] 9）还原煤气温度：845℃。

[0047] 10）顶煤气单耗：830 Nm3/t矿。

[0048] 11) 焦比控制在160 190 kg/t铁。~

[0049] 表2：以气抑气温度、压力场参数：

[0050]

[0051] 本发明实施例说明适当提高竖炉内压力P4＞气化炉拱顶P1，在解决欧冶炉竖炉煤气反窜的同时，虽然竖炉压差有所上行，但是不影响竖炉的稳定顺行，由于加大了脱碳煤气3 3
的导入（15000Nm/h 到20000Nm/h），炉内还原气氛增加，更有利于竖炉金属化率的提高，欧冶炉熔炼率的提高，焦比的降低，生产成本的下降。

[0052] 综上所述，本发明方法是一种用于改变欧冶炉竖炉进煤气方式及竖炉压力场提高竖炉局部压差抑制煤气反窜以气抑气的方法，采用在竖炉底部通入脱碳冷煤气，利用脱碳煤气控制装置控制脱碳冷煤气的压力、流量的方法，改变竖炉底部的温度场和压力场，增加竖炉底部冷煤气的量，减弱气化炉1050℃的高温煤气通过DRI（海绵铁）下降管、DRI（海绵铁）螺旋直接窜入竖炉，造成温度过高使竖炉粘结的现象，消除对DRI（海绵铁）螺旋排料率、燃料比、熔炼率的影响，使欧冶炉稳定运行。