本發(fā)明屬于冶金工藝領(lǐng)域，特別涉及一種適用于30-400噸轉(zhuǎn)爐改質(zhì)放散煤氣應(yīng)用于煉鋼底吹實現(xiàn)資源化循環(huán)利用的方法和裝置。

背景技術(shù)：

轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中每生產(chǎn)1t鋼可回收煤氣70-140m³，煤氣中含co40％-80％，co215％-20％，同時含有少量的n2、h2以及微量o2，但目前轉(zhuǎn)爐煤氣回收主要集中在吹煉中期的脫碳階段。吹煉前期和后期碳氧反應(yīng)較弱，煤氣中co含量較低，鋼鐵企業(yè)均對此階段的煤氣進(jìn)行放散處理，既造成資源和能源浪費，又污染環(huán)境。若能將目前轉(zhuǎn)爐的放散煤氣進(jìn)行改質(zhì)處理，作為資源循環(huán)應(yīng)用于鋼鐵冶煉過程，將有利于減少煉鋼過程的廢氣排放。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種將轉(zhuǎn)爐放散煤氣進(jìn)行改質(zhì)并資源化應(yīng)用于煉鋼的方法和裝置，實現(xiàn)改質(zhì)煤氣替代ar/n2用于轉(zhuǎn)爐煉鋼過程，既能有效利用放散煤氣資源、減少ar/n2消耗，也能促進(jìn)熔池攪拌，強化煉鋼過程動力學(xué)條件。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種改質(zhì)轉(zhuǎn)爐放散煤氣資源化應(yīng)用于煉鋼底吹的方法，所述方法為：

將低品質(zhì)的轉(zhuǎn)爐放散煤氣經(jīng)過降溫、除塵后利用助燃劑燃燒，將放散煤氣中的co組分燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)閏o2，回收燃燒過程產(chǎn)生的熱量，得到改質(zhì)氣；

改質(zhì)氣經(jīng)冷卻、加壓后進(jìn)入轉(zhuǎn)爐底吹控制系統(tǒng)，將改質(zhì)氣應(yīng)用于煉鋼底吹。

進(jìn)一步地，所述改質(zhì)氣應(yīng)用于煉鋼底吹過程采用分階段控制，具體包括以下步驟：

吹煉前期，采用大強度底吹改質(zhì)氣，促進(jìn)造渣脫磷，底吹強度為0.05-0.3nm³/min/t；

吹煉中期，降低改質(zhì)氣底吹強度，利于脫碳升溫平穩(wěn)，底吹強度為0.03-0.2nm³/min/t；

吹煉后期，采用較大底吹強度，均勻熔池溫度和成分、降低爐渣鐵損，底吹強度為0.05-0.3nm³/min/t；

濺渣護(hù)爐過程，采用大強度底吹改質(zhì)氣，防止底吹元素堵塞，底吹強度為0.08-0.3nm³/min/t；

裝料、出鋼等冶煉過程，底吹強度為0.03-0.08nm³/min/t，保護(hù)底吹元件。

進(jìn)一步地，所述的助燃劑為o2，助燃劑噴吹量隨放散煤氣中co含量變化而變化，為保證煤氣充分改質(zhì)，應(yīng)保持流量比o2:co＝0.5-1.5:1。

進(jìn)一步地，放散煤氣改質(zhì)采用間斷性操作，僅在吹煉前期和后期完成；改質(zhì)氣資源化應(yīng)用于煉鋼底吹整個冶煉周期。

進(jìn)一步地，所述改質(zhì)氣也可部分用于轉(zhuǎn)爐煉鋼濺渣護(hù)爐過程，將改質(zhì)氣管道和濺渣護(hù)爐系統(tǒng)的氮氣管道連接，利用濺渣護(hù)爐的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)改質(zhì)氣用于轉(zhuǎn)爐煉鋼濺渣護(hù)爐。

進(jìn)一步地，所述改質(zhì)氣可接入轉(zhuǎn)爐頂吹系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)和加料系統(tǒng)的氮封管道，代替n2用于轉(zhuǎn)爐頂吹噴槍、除塵煙罩、加料系統(tǒng)設(shè)備的密封，防止空氣進(jìn)入煙道。

一種改質(zhì)轉(zhuǎn)爐放散煤氣資源化應(yīng)用于煉鋼底吹的裝置，裝置包括煉鋼轉(zhuǎn)爐、冷卻裝置一、除塵裝置、放散煙囪；煉鋼轉(zhuǎn)爐與冷卻裝置相連，除塵裝置與冷卻裝置相連，放散煙囪與除塵裝置相連；煉鋼過程中產(chǎn)生的煤氣依次通過冷卻裝置、除塵裝置進(jìn)行冷卻、除塵后經(jīng)管道一進(jìn)入放散煙囪前的管道；

所述裝置還包括燃燒室、冷卻裝置二、壓縮機、緩沖裝置、管道三；

所述燃燒室的進(jìn)氣口通過管道二與管道一相連；

所述燃燒室的出氣口和冷卻裝置二相連；

冷卻裝置二、壓縮機、緩沖裝置依次相連；

緩沖裝置出口和底吹系統(tǒng)相連；

經(jīng)冷卻除塵的放散煤氣進(jìn)入燃燒室，將放散煤氣中的co組分燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)閏o2得到改質(zhì)氣，改質(zhì)氣經(jīng)冷卻加壓進(jìn)入緩沖裝置，隨后改質(zhì)氣進(jìn)入煉鋼轉(zhuǎn)爐底吹系統(tǒng)作為底吹氣體。

進(jìn)一步地，管道一上還連接有管道二，所述管道二與煤氣冷卻器相連，除塵后的煤氣可經(jīng)管道二進(jìn)入煤氣冷卻器，經(jīng)煤氣冷卻器冷卻后輸入煤氣柜供用戶使用。

進(jìn)一步地，燃燒室包括助燃劑噴嘴和點火裝置，燃燒室內(nèi)襯采用耐火材料、外殼采用汽化冷卻管道，汽化冷卻管道連接蒸汽汽包，回收燃燒過程產(chǎn)生的熱量。

進(jìn)一步地，所述燃燒室的出氣口處設(shè)置有氣體分析儀。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果：該方法適用于30-400噸煉鋼轉(zhuǎn)爐，噸鋼改質(zhì)轉(zhuǎn)爐放散煤氣量為3-50nm³，同時利用燃燒室的汽化冷卻裝置可回收蒸汽量5-15kg，將改質(zhì)氣用于煉鋼底吹過程可完全替代底吹ar或n2，噸鋼煤氣回收量提高2nm³，且使底吹攪拌功提高20％以上，本發(fā)明的改質(zhì)放散煤氣也可部分用于轉(zhuǎn)爐煉鋼濺渣護(hù)爐和煉鋼設(shè)備的密封。

附圖說明

圖1、改質(zhì)轉(zhuǎn)爐放散煤氣資源化應(yīng)用于煉鋼底吹的裝置；

圖中，1.轉(zhuǎn)爐、201.汽化冷卻煙道、202.冷卻器噴嘴、203.蒸發(fā)冷卻器、3.電除塵器、4.風(fēng)機、5.放散煙囪、6.燃燒室、601.助燃器噴嘴、7.回收蒸汽裝置、8.氣體分析儀、9.氣體冷卻器、10.壓縮機、11.緩沖裝置、12.回收側(cè)鐘型閥、13.底吹系統(tǒng)、14.放散側(cè)鐘型閥、15.切換閥一、16.切換閥二、17.管道三、18.管道一、19.管道二、20.煤氣冷卻器、21.煤氣柜、22.煤氣用戶。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

相反，本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進(jìn)一步，為了使公眾對本發(fā)明有更好的了解，在下文對本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。

實施例1

一種改質(zhì)轉(zhuǎn)爐放散煤氣資源化應(yīng)用于煉鋼底吹的方法，所述方法為：

將低品質(zhì)的轉(zhuǎn)爐放散煤氣經(jīng)過降溫、除塵后利用助燃劑燃燒，將放散煤氣中的co組分燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)閏o2，回收燃燒過程產(chǎn)生的熱量，得到改質(zhì)氣；

改質(zhì)氣經(jīng)冷卻、加壓后進(jìn)入轉(zhuǎn)爐底吹控制系統(tǒng)，將改質(zhì)氣應(yīng)用于煉鋼底吹。

所述改質(zhì)氣應(yīng)用于煉鋼底吹過程采用分階段控制，具體包括以下步驟：

吹煉前期，采用大強度底吹改質(zhì)氣，促進(jìn)造渣脫磷，底吹強度為0.05-0.3nm³/min/t；

吹煉中期，降低改質(zhì)氣底吹強度，利于脫碳升溫平穩(wěn)，底吹強度為0.03-0.2nm³/min/t；

吹煉后期，采用較大底吹強度，均勻熔池溫度和成分、降低爐渣鐵損，底吹強度為0.05-0.3nm³/min/t；

濺渣護(hù)爐過程，采用大強度底吹改質(zhì)氣，防止底吹元素堵塞，底吹強度為0.08-0.3nm³/min/t；

裝料、出鋼等冶煉過程，底吹強度為0.03-0.08nm³/min/t，保護(hù)底吹元件。

所述的助燃劑為o2，助燃劑噴吹量隨放散煤氣中co含量變化而變化，為保證煤氣充分改質(zhì)，應(yīng)保持流量比o2:co＝0.5-1.5:1。

放散煤氣改質(zhì)可應(yīng)用于整個冶煉周期，但因吹煉中期的煤氣可被處理后供給給用戶，放散煤氣改質(zhì)也可采用間斷性操作，僅在吹煉前期和后期完成；改質(zhì)氣資源化應(yīng)用于煉鋼底吹整個冶煉周期。

所述改質(zhì)氣也可部分用于轉(zhuǎn)爐煉鋼濺渣護(hù)爐過程，將改質(zhì)氣管道和濺渣護(hù)爐系統(tǒng)的氮氣管道連接，利用濺渣護(hù)爐的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)改質(zhì)氣用于轉(zhuǎn)爐煉鋼濺渣護(hù)爐。

所述改質(zhì)氣可接入轉(zhuǎn)爐頂吹系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)和加料系統(tǒng)的氮封管道，代替n2用于轉(zhuǎn)爐頂吹噴槍、除塵煙罩、加料系統(tǒng)設(shè)備的密封，防止空氣進(jìn)入煙道。

其中，轉(zhuǎn)爐頂吹系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)和加料系統(tǒng)的氮封管道、濺渣護(hù)爐系統(tǒng)的氮氣管道是現(xiàn)有技術(shù)轉(zhuǎn)爐既有的。

一種改質(zhì)轉(zhuǎn)爐放散煤氣資源化應(yīng)用于煉鋼底吹的裝置，裝置包括煉鋼轉(zhuǎn)爐1、冷卻裝置一、除塵裝置、放散煙囪5。

其中，冷卻裝置一包括依次相連的汽化冷卻煙道201、冷卻器噴嘴202、蒸發(fā)冷卻器203；除塵裝置采用電除塵器3，電除塵器中包括氣體分析儀。

轉(zhuǎn)爐1與汽化冷卻煙道201相連，電除塵器3與蒸發(fā)冷卻器203相連，放散煙囪5與電除塵器3相連；煉鋼轉(zhuǎn)爐1包括底吹系統(tǒng)13；底吹系統(tǒng)13從轉(zhuǎn)爐1底部吹入底吹氣體，煉鋼過程中產(chǎn)生的煤氣依次通過汽化冷卻煙道201、冷卻器噴嘴202、蒸發(fā)冷卻器203、電除塵器3進(jìn)行冷卻、除塵后進(jìn)入放散煙囪5。

電除塵器3與放散煙囪5間通過管道一18連接，管道一18靠近電除塵器3側(cè)設(shè)置有風(fēng)機4，靠近放散煙囪5側(cè)設(shè)置有放散側(cè)鐘型閥14，風(fēng)機4的出口及放散側(cè)鐘型閥14間的管道一18上設(shè)有管道二19，放散側(cè)鐘型閥14與放散煙囪5間設(shè)置有切換閥15，放散側(cè)鐘型閥14與切換閥一15間連接有管道三17，管道二19上設(shè)有回收側(cè)鐘型閥12，管道三17上有切換閥二16。

通過放散側(cè)鐘型閥14與回收側(cè)鐘型閥12的開關(guān)控制煤氣向回收側(cè)或放散側(cè)輸送。

通過切換閥一15和切換閥二16的開關(guān)控制放散煤氣向放散煙囪5或管道三17輸送。

所述裝置還包括燃燒室6、冷卻裝置二、壓縮機8、緩沖裝置11；冷卻裝置二采用氣體冷卻器9。

所述燃燒室6的進(jìn)氣口和管道三17相連，所述燃燒室6的出氣口和氣體冷卻器9相連，氣體冷卻器9、壓縮機10、緩沖裝置11依次相連。

緩沖裝置11出口和底吹系統(tǒng)13相連。

經(jīng)冷卻除塵的煤氣進(jìn)入燃燒室，將放散煤氣中的co組分燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)閏o2得到改質(zhì)氣，改質(zhì)氣經(jīng)冷卻加壓進(jìn)入緩沖裝置，隨后改質(zhì)氣一部分進(jìn)入轉(zhuǎn)爐底吹系統(tǒng)作為底吹氣體進(jìn)入轉(zhuǎn)爐1。

底吹改質(zhì)氣可通過4-16支環(huán)縫式或多孔塞式或套管式底吹元件吹入轉(zhuǎn)爐1內(nèi)。

燃燒室6包括助燃劑噴嘴601和點火裝置，燃燒室內(nèi)襯采用耐火材料、外殼采用汽化冷卻管道，汽化冷卻管道連接蒸汽汽包7，回收燃燒過程產(chǎn)生的熱量。

管道二19與煤氣冷卻器20相連，除塵后的煤氣可經(jīng)管道二19進(jìn)入煤氣冷卻器20，經(jīng)煤氣冷卻器20冷卻后輸入煤氣柜21供煤氣用戶22使用。當(dāng)放散煤氣改質(zhì)采用間斷性操作，僅在吹煉前期和后期完成時，在吹煉中期，除塵后的煤氣經(jīng)管道二19進(jìn)入煤氣冷卻器20進(jìn)一步供給用戶。

所述燃燒室6的出氣口處設(shè)置有氣體分析儀8。

本發(fā)明的原理是：轉(zhuǎn)爐吹煉中，尤其是前期和后期，碳氧反應(yīng)較弱，煤氣中co含量較低，煤氣品質(zhì)差，鋼鐵企業(yè)均對此階段的煤氣進(jìn)行放散處理，既造成資源和能源浪費，又污染環(huán)境。本發(fā)明利用燃燒室中設(shè)置的助燃劑噴嘴噴吹o2，發(fā)生反應(yīng)2co+o2＝2co2，將目前無利用價值的低品質(zhì)轉(zhuǎn)爐煤氣進(jìn)行改質(zhì)，co轉(zhuǎn)化為co2，使改質(zhì)氣中的co2含量達(dá)到30％以上，其中co2屬于弱氧化性物質(zhì)，在煉鋼溫度下，與鐵水中c、fe、si、mn元素均能發(fā)生氧化反應(yīng)，且與c、fe元素反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，有利于保護(hù)轉(zhuǎn)爐底吹噴嘴，同時co2與熔池元素反應(yīng)產(chǎn)生的大量co氣泡上浮具有強烈的化學(xué)攪拌力，強化煉鋼過程動力學(xué)條件，產(chǎn)生的co進(jìn)一步提高了轉(zhuǎn)爐煤氣品質(zhì)，有利于轉(zhuǎn)爐煤氣的回收及改質(zhì)循環(huán)利用。

實施例2

本實施例應(yīng)用是實施例1的方法和裝置應(yīng)用于120t轉(zhuǎn)爐

對于120t轉(zhuǎn)爐，吹煉前期和吹煉后期放散期煤氣含量變化如表1所示。放散煤氣瞬時流量為70000-80000nm³/h，放散煤氣經(jīng)過汽化冷卻煙道及干法除塵系統(tǒng)降溫、除塵后，通過放散管道進(jìn)入燃燒室，采用4支燃燒噴嘴噴吹助燃劑，助燃劑流量隨放散煤氣成分變化如下表1所示。

表1120t轉(zhuǎn)爐放散煤氣和助燃劑流量

改質(zhì)后的煤氣進(jìn)入氣體冷卻器降溫，然后利用壓縮機將改質(zhì)氣加壓至1.6mpa以上儲存于緩沖裝置中，改質(zhì)氣平均成分為co2:33％，n2：66.25％，其余為少量殘余氣體。將改質(zhì)氣通過底吹系統(tǒng)的6支多孔塞式底吹元件吹入煉鋼轉(zhuǎn)爐，具體吹煉包括以下步驟：

吹煉前期：采用大強度底吹改質(zhì)氣，促進(jìn)造渣脫磷，底吹強度為0.1nm³/min/t；

吹煉中期：降低改質(zhì)氣底吹強度，利于脫碳升溫平穩(wěn)，底吹強度為0.05nm³/min/t；

吹煉后期：采用較大底吹強度，均勻熔池溫度和成分、降低爐渣鐵損，底吹強度為0.08nm³/min/t；

濺渣護(hù)爐過程：采用大強度底吹改質(zhì)氣，防止底吹元素堵塞，底吹強度為0.15nm³/min/t；

裝料、出鋼等冶煉過程：底吹強度為0.05nm³/min/t，保護(hù)底吹元件。

將本發(fā)明的方法應(yīng)用于120t轉(zhuǎn)爐煉鋼過程，噸鋼改質(zhì)轉(zhuǎn)爐放散煤氣量為35nm³，同時利用燃燒室的汽化冷卻裝置可回收蒸汽量9kg。本發(fā)明的改質(zhì)放散煤氣完全代替n2應(yīng)用于120t轉(zhuǎn)爐煉鋼濺渣護(hù)爐。

實施例3

本實施例應(yīng)用是實施例1的方法和裝置應(yīng)用于300t轉(zhuǎn)爐

對于300t轉(zhuǎn)爐，吹煉前期和吹煉后期放散期煤氣含量變化如表2所示。放散煤氣瞬時流量為200000-240000nm³/h，放散煤氣經(jīng)過汽化冷卻煙道及干法除塵系統(tǒng)降溫、除塵后，通過放散管道進(jìn)入燃燒室，采用12支燃燒噴嘴噴吹助燃劑，助燃劑流量隨放散煤氣成分變化如下表2所示。

表2300t轉(zhuǎn)爐放散煤氣和助燃劑流量

改質(zhì)后的煤氣進(jìn)入氣體冷卻器降溫，然后利用壓縮機將改質(zhì)氣加壓至2.0mpa以上儲存于緩沖裝置中，改質(zhì)氣平均成分為co2:39.15％，n2：59.64％，其余為少量殘余氣體。將改質(zhì)氣通過底吹系統(tǒng)的16支環(huán)縫式底吹元件吹入300t煉鋼轉(zhuǎn)爐，具體吹煉包括以下步驟：

吹煉前期：采用大強度底吹改質(zhì)氣，促進(jìn)造渣脫磷，底吹強度為0.12nm³/min/t；

吹煉中期：由于脫碳反應(yīng)劇烈進(jìn)行，熔池攪拌力強，此時應(yīng)降低改質(zhì)氣底吹強度，利于脫碳升溫平穩(wěn)，底吹強度為0.06nm³/min/t；

吹煉后期：采用較大底吹強度，均勻熔池溫度和成分、降低爐渣鐵損，底吹強度為0.1nm³/min/t；

濺渣護(hù)爐過程：采用大強度底吹改質(zhì)氣，防止底吹元素堵塞，底吹強度為0.15nm³/min/t；

裝料、出鋼等冶煉過程：底吹強度為0.03nm³/min/t，保護(hù)底吹元件。

將本發(fā)明的方法應(yīng)用于300t轉(zhuǎn)爐煉鋼過程，噸鋼改質(zhì)轉(zhuǎn)爐放散煤氣量為41nm³，同時利用燃燒室的汽化冷卻裝置可回收蒸汽量12kg。本發(fā)明的改質(zhì)放散煤氣完全代替n2應(yīng)用于300t轉(zhuǎn)爐頂吹設(shè)備的密封。