一種燒結噴加可燃性氣體的方法與流程
2023-05-23 07:26:16
本發明屬於鋼鐵冶金技術領域，具體涉及一種燒結噴加可燃性氣體的方法。
背景技術：
目前，鋼鐵企業普遍面臨著來自兩個方面的壓力。一方面，鋼鐵企業長期虧損，降本生產成本的壓力巨大；另一方面，隨著國家對環境保護的日益重視，鋼鐵企業在節能減排方面所承受的壓力也在逐步加大。
燒結工序作為鋼鐵工藝流程中的一個重要環節，提高燒結礦質量、降低燒結固體燃耗，不僅有利於降低煉鐵成本，還可以減少二氧化碳和二氧化硫的排放。近年來，經過燒結工藝研究人員試驗探索和研究表明，在燒結過程中，向燒結料面噴加可燃性氣體(如：天然氣、焦爐煤氣等)，可改善料層的表層因鐵礦石熔化溫度不夠和高溫保持時間不足容易生成脆弱性結構的現象，提高了燒結礦的成品率和轉鼓強度，進而降低了燒結固體燃耗；隨著燒結固體燃耗的下降，由固體燃料中帶入的碳和硫、氮元素量也相應減少，有利於燒結工序的二氧化碳和二氧化硫、氮氧化物的減排。
2015年2月11日公布的中國專利CN104342550，專利名稱為「焦爐煤氣輔助燒結的方法」該專利公開了一種焦爐煤氣輔助燒結的方法，其主要是在點火結束1min後的燒結過程中按照每噸燒結礦0.5-3.0Nm3焦爐煤氣的消耗量，在燒結料面上方噴灑焦爐煤氣，同時燒結料的配碳量減少6～25％。
該項專利的不足在於：(1)未在點火結束後及時噴加焦爐煤氣，大大削減了焦爐煤氣輔助燒結對燒結礦質量的改善效果。燒結料層是一個基本固定的層狀體，上層燃燒產生的熱量，通過氣流傳熱給下層料蓄熱，故料層上層熱量不足而下層熱量過剩，導致燒結料層的上層與中層和下部比成品率低、轉鼓強度低、固體燃耗高，燒結的返粉大部分來自料層上層。該專利在燒結料配碳量減少的情況下，點火結束後未及時補充熱量，致使上部料層冷卻後再加熱。因此，與不噴加焦爐煤氣時相比，料層上部的燒結礦產、質量變得更差。(2)燒結噴加焦爐煤氣的改善效果主要與噴加焦爐煤氣的濃度有關。該專利以每噸燒結礦焦爐煤氣的消耗量為控制要點不妥，未考慮到燒結料層的透氣性、風機能力及燒結原燃料條件等因素的變化對其的影響。(3)該專利未考慮如何均勻、安全地噴加焦爐煤氣等問題。
2014年2月26日授權公告的實用新型專利CN203454758，專利名稱為「一種氣體輔助燒結試驗系統」，該專利公開了一種氣體輔助燒結試驗系統，包括燒結裝置、點火裝置，所述燒結試驗系統還包括氣體輔助燒結裝置，所述燒結裝置包括燒結杯、設置在燒結杯下部的抽風管道、以及連接抽風管道的除塵裝置，所述氣體輔助燒結裝置包括設在燒結杯上部的氣體保護罩、位於氣體保護罩與燒結杯之間的氣體噴頭、以及通過管道與氣體保護罩相連接的氣體流量計。該項專利的不足在於：該專利僅針對於在試驗室燒結杯上噴加氣體輔助燒結的試驗裝置，而該試驗裝置無法在移動的燒結臺車上使用。
技術實現要素：
針對現有技術的不足之處，本發明提供了一種燒結噴加可燃性氣體的方法。實現在燒結機料層表面均勻、安全地噴加氣體燃料，一方面改善燒結礦質量並降低燒結礦固體燃耗,同時減少燒結工序中二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物的排放。
本發明採取的技術方案為：
一種燒結噴加可燃性氣體的方法，所述方法包括以下步驟：
(1)減少燒結混合料中的配碳量；
(2)在燒結混合料料面上方噴加可燃性氣體；使之與燒結混合料料面上方空氣混合，形成體積濃度為0.2％～2％的低濃度可燃性氣體；
(3)步驟(2)中所述低濃度可燃性氣體在抽風作用下被吸入燒結混合料中；
(4)低濃度可燃性氣體在燒結料層中參加燒結反應，氧化放熱，向料層中補充熱量。
進一步地，所述步驟(1)中，減少的配碳量，其發熱量為噴加可燃性氣體總發熱量的10％～200％。
進一步地，所述步驟(2)中，可燃性氣體的噴加時間自燒結點火結束開始，到燒結機長度的12％～75％終止。
進一步地，所述步驟(2)中，燒結混合料料面的上方為穩定向下的空氣流場。
進一步地，所述步驟(2)中，燒結混合料料面的上方噴加可燃性氣體區域與四周密封隔離。
進一步地，所述步驟(2)中，燒結混合料料面的上方噴加可燃性氣體區域在燒結臺車橫向和行進方向分為多個子區域。各子區域之間相互隔離。
進一步地，所述可燃性氣體包括CO、H2、CH4、CmHn或這些氣體的混合氣，如天然氣、焦爐煤氣、高爐煤氣、混合煤氣等。
與現有技術相比，本發明從點火結束後即開始噴加可燃性氣體，及時向料層中補充熱量，避免了點火結束後燒結料層的上層配碳量減少又未及時補充熱量所帶來的一系列問題；在燒結臺車橫向和行進方向分為多個相互隔離的子區域，使得噴加在各子區域中的可燃性氣體相對更為均勻，消除了因噴加不均造成局部配碳量不足及供熱也不足的問題；上述措施大幅度地改善可燃性氣體的噴加效果，預計噸燒降低成本2元。
此外，噴氣區域與四周密封隔離以及在進入燒結料層前形成低濃度可燃性氣體，加強了噴加可燃性氣體的安全性，消除了可燃性氣體發生洩漏、著火、爆炸等危險。
附圖說明
圖1為本發明所述方法實施例燒結臺車橫斷面示意圖；
圖2為本發明所述方法實施例燒結臺車行進方向俯視示意圖。
具體實施方式
下面根據附圖對本發明進行詳細描述。
一種燒結噴加可燃性氣體的方法，在燒結混合料中減少配碳量，同時在燒結混合料料面上方噴加可燃性氣體，可燃性氣體與燒結混合料料面上方空氣混合，形成低濃度可燃性氣體，在抽風作用下低濃度可燃性氣體被吸入燒結混合料中，低濃度可燃性氣體在燒結料層中參加燒結反應，氧化放熱，向料層中補充熱量，延長了燒結料在高溫區的停留時間，有利於燒結原燃料充分進行化學反應，同時改善了上層熱量不足而下層熱量過剩的情況，提高了燒結礦成品率和轉鼓強度，降低了燒結礦固體燃耗，減少了二氧化碳和二氧化硫、氮氧化物的排放量。
所述的減少配碳量，其發熱量為噴加可燃性氣體總發熱量的10％～200％；所述的噴加可燃性氣體範圍自燒結點火結束開始，到燒結機長度的12％～75％終止；所述的燒結混合料料面上方為穩定向下的空氣流場；所述的噴加可燃性氣體區域與四周密封隔離，且在燒結臺車橫向和行進方向分為多個子區域，各子區域之間相互隔離；所述的低濃度可燃性氣體的體積濃度為0.2％～2％。
實施例1
可燃性氣體著火爆炸性試驗結果
對低濃度的可燃性氣體著火爆炸性試驗結果(見表1)表明，在可燃性氣體濃度範圍為0.4％～2％時未發生著火爆炸。
表1可燃性氣體著火爆炸性試驗結果
實施例2
一種燒結噴加可燃性氣體的方法，所述方法包括以下步驟：
(1)自燒結點火結束開始，在燒結混合料料面上方噴加可燃性氣體，噴加可燃性氣體區域與四周密封隔離，並在燒結臺車橫向和行進方向分為多個子區域，且各子區域之間相互隔離；燒結混合料料面的上方為穩定向下的空氣流場，噴加的可燃性氣體與燒結混合料料面上方空氣混合，形成體積濃度為1.77％的低濃度可燃性氣體；噴加時間為8min(即到燒結機長度的33％終止)，同時按噴加可燃性氣體總發熱量的60％降低配碳量；
(2)低濃度可燃性氣體在抽風作用下被吸入燒結混合料中；
(3)低濃度可燃性氣體在燒結料層中參加燒結反應，氧化放熱，向料層中補充熱量。
試驗結果發現，噴加可燃性氣體後，燒結礦轉鼓指數從原來的68.6％增加到73.2％，成品率從原來的75.54％提高到83.19％，燒結礦固體燃料消耗從原來的55.05kg/t降低到46.11kg/t，經測算噸燒成本下降2.63元。應用本發明技術後，噴加可燃性氣體前後燒結礦質量的變化情況具體見表2。
表2噴加可燃性氣體後燒結礦質量變化情況
實施例3
一種燒結噴加可燃性氣體的方法，所述方法包括以下步驟：
(1)自燒結點火結束開始，在燒結混合料料面上方噴加可燃性氣體，噴加可燃性氣體區域與四周密封隔離，並在燒結臺車橫向和行進方向分為多個子區域，且各子區域之間相互隔離；燒結混合料料面的上方為穩定向下的空氣流場，噴加的可燃性氣體與燒結混合料料面上方空氣混合，形成體積濃度為0.42％的低濃度可燃性氣體；噴加時間為4min(即到燒結機長度的16.5％終止)，同時按噴加可燃性氣體總發熱量的20％降低配碳量；
(2)低濃度可燃性氣體在抽風作用下被吸入燒結混合料中；
(3)低濃度可燃性氣體在燒結料層中參加燒結反應，氧化放熱，向料層中補充熱量。
試驗結果發現，噴加可燃性氣體後，燒結礦轉鼓指數從原來的68.6％增加到74.3％，成品率從原來的75.54％提高到82.56％，燒結礦固體燃料消耗從原來的55.05kg/t降低到46.92kg/t，經測算噸燒成本下降2.75元。應用本發明技術後，噴加可燃性氣體前後燒結礦質量的變化情況具體見表3。
表3噴加可燃性氣體後燒結礦質量變化情況
實施例4
一種燒結噴加可燃性氣體的方法，所述方法包括以下步驟：
(1)自燒結點火結束開始，在燒結混合料料面上方噴加可燃性氣體，噴加可燃性氣體區域與四周密封隔離，並在燒結臺車橫向和行進方向分為多個子區域，且各子區域之間相互隔離；燒結混合料料面的上方為穩定向下的空氣流場，噴加的可燃性氣體與燒結混合料料面上方空氣混合，形成體積濃度為0.84％的低濃度可燃性氣體；噴加時間為11min(即到燒結機長度的45％終止)，同時按噴加可燃性氣體總發熱量的100％降低配碳量；
(2)低濃度可燃性氣體在抽風作用下被吸入燒結混合料中；
(3)低濃度可燃性氣體在燒結料層中參加燒結反應，氧化放熱，向料層中補充熱量。
試驗結果發現，噴加可燃性氣體後，燒結礦轉鼓指數從原來的68.6％增加到73.1％，成品率從原來的75.54％提高到82.15％，燒結礦固體燃料消耗從原來的55.05kg/t降低到43.95kg/t，經測算噸燒成本下降2.91元。應用本發明技術後，噴加可燃性氣體前後燒結礦質量的變化情況具體見表4。
表4噴加可燃性氣體後燒結礦質量變化情況
實施例5
一種燒結噴加可燃性氣體的方法，所述方法包括以下步驟：
(1)自燒結點火結束開始，在燒結混合料料面上方噴加可燃性氣體，噴加可燃性氣體區域與四周密封隔離，並在燒結臺車橫向和行進方向分為多個子區域，且各子區域之間相互隔離；燒結混合料料面的上方為穩定向下的空氣流場，噴加的可燃性氣體與燒結混合料料面上方空氣混合，形成體積濃度為1.34％的低濃度可燃性氣體；噴加時間為16min(即到燒結機長度的65％終止)，同時按噴加可燃性氣體總發熱量的150％降低配碳量；
(2)低濃度可燃性氣體在抽風作用下被吸入燒結混合料中；
(3)低濃度可燃性氣體在燒結料層中參加燒結反應，氧化放熱，向料層中補充熱量。
試驗結果發現，噴加可燃性氣體後，燒結礦轉鼓指數從原來的68.6％增加到74.4％，成品率從原來的75.54％提高到83.77％，燒結礦固體燃料消耗從原來的55.05kg/t降低到42.86kg/t，經測算噸燒成本下降2.72元。應用本發明技術後，噴加可燃性氣體前後燒結礦質量的變化情況具體見表5。
表5噴加可燃性氣體後燒結礦質量變化情況
實施例6
一種燒結噴加可燃性氣體的方法，所述方法包括以下步驟：
(1)自燒結點火結束開始，在燒結混合料料面上方噴加可燃性氣體，噴加可燃性氣體區域與四周密封隔離，並在燒結臺車橫向和行進方向分為多個子區域，且各子區域之間相互隔離；燒結混合料料面的上方為穩定向下的空氣流場，噴加的可燃性氣體與燒結混合料料面上方空氣混合，形成體積濃度為1.99％的低濃度可燃性氣體；噴加時間為18min(即到燒結機長度的75％終止)，同時按噴加可燃性氣體總發熱量的200％降低配碳量；
(2)低濃度可燃性氣體在抽風作用下被吸入燒結混合料中；
(3)低濃度可燃性氣體在燒結料層中參加燒結反應，氧化放熱，向料層中補充熱量。
試驗結果發現，噴加可燃性氣體後，燒結礦轉鼓指數從原來的68.6％增加到74.2％，成品率從原來的75.54％提高到83.47％，燒結礦固體燃料消耗從原來的55.05kg/t降低到41.91kg/t，經測算噸燒成本下降2.68元。應用本發明技術後，噴加可燃性氣體前後燒結礦質量的變化情況具體見表6。
表5噴加可燃性氣體後燒結礦質量變化情況
以上各實施例中所述可燃性氣體：包括CO、H2、CH4、CmHn或這些氣體的混合氣，如天然氣、焦爐煤氣、高爐煤氣、混合煤氣等；
本發明中可燃性氣體體積濃度的控制，採用2014年8月27日公開的中國專利CN104006403一種氣體稀釋裝置及其方法中的裝置與方法來實現將可燃性氣體與燒結混合料料面上方穩定向下的空氣流場混合，將參加燒結反應的可燃性氣體的體積濃度控制在為0.2％～2％的範圍內。
上面結合附圖對本發明進行了示例性描述，顯然本發明具體實現並不受上述方式的限制，只要採用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種改進，或未經改進直接應用於其它場合的，均在本發明的保護範圍之內。