專利名稱：節(jié)能減排、集約化高爐工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明新型是一種節(jié)能、減排效率極高的煉鐵、煉鋼直接熔融還原一體 化側底吹高爐與連鑄連軋組成鋼鐵體系。其整個生產工藝流程是由精礦粉——皮帶1——球盤2——烘干螺旋隧道3—— 篩子4——皮帶5——料倉7——振動篩8——稱量料斗10——上料皮帶11——無料鐘爐 頂12——爐頭13——布料器14——爐喉15——煉鐵、煉鋼直接熔融還原絕熱側底吹高爐 55——重力除塵44——布袋除塵系統(tǒng)39——靜電除塵器38——懸鏈型球式熱風爐41 ；煉 鐵、煉鋼直接熔融還原絕熱側底吹高爐55——大溝56——敝渣器57——緩沖包58——鋼 水龍溝59——連鑄連軋機冷凝器60——振動器61——二次冷卻62——矯直機63——切割 機64 ；鋼水、渣池吸熱器53和65--冷風預熱系統(tǒng)51組成。
背景技術：
傳統(tǒng)冶金工藝不足之處是將煉鐵、煉鋼、直接熔融還原分為單獨冶煉，造 成能量分散，污染源增加，特別是煉鋼污染和燒結污染最大，高爐冷卻水用量較大，熱損最 高，這樣人力物力、能源都不能集中利用，而且生產率低，能耗大，污染嚴重，影響氣候變化。發(fā)明內容本發(fā)明新型，是節(jié)能、減排、循環(huán)利用熱能，集中利用能源全程絕熱保溫 的最短鋼鐵工藝流程，節(jié)省轉爐煉鋼中的氧化熱和一氧化碳及其水冷卻，節(jié)省直接熔融還 原中物理余熱及其設備，節(jié)省高爐煉鐵冷卻熱損失，回收鋼水、渣中物理熱用于預熱冷風， 提高風溫，并消除煉鋼污染，直接熔融還原污染、燒結污染，是一個全方位的節(jié)能減排的鋼 鐵工業(yè)體系。本發(fā)明新型的目的，可能通過以下措施來實現精礦粉+煤粉+玻璃水進入皮 帶1到球盤2制成6 20-6 30含煤粉15%、含玻璃水8% -10%、含石灰石粉15%的含煤球 團，進入煙氣烘干螺旋隧道3，被烘干后，經篩子4到皮帶5與料倉7連接，含煤球團由料倉 7下降到振動篩8，經過篩粉后進入稱量料斗10，再下降到上料皮帶11，運送到無料鐘爐頂 12，下降進入爐頭13，經布料器14進入爐喉15，球團隨煤氣上升預熱而逐步下降到軟熔帶 18上方，含煤球團已變成多孔的氧化鐵球團，再化成鐵水進入爐缸31，而鐵水32經過側底 氧槍多個和爐底中心正負氧槍37共同吹氧34和氧化鈣粉，按每噸鐵水32吹氧34為60m3。 絕熱側底吹高爐本體55高徑比在2. 7—1. 63之間，絕熱側底吹高爐55由爐缸31——爐 腹——爐腰——爐身16均由石墨碳磚砌成，其荷重軟化溫度3500°C，爐身16上部采用碳硅 質磚砌成爐墻16，其外側用10-15cm絕熱層17斷絕爐墻16與外傳熱。絕熱側底吹高爐爐 墻16與絕熱層17相貼合，絕熱層17最外層由鋼殼69封閉，爐腰外部裝有絕熱性熱風圍管 20，熱風圍管20與一套送風裝制如送風彎頭21——波紋膨脹器直吹管22與大小水套35 相連接，并向下傾斜15° -18°與爐缸31相連通，同時氧、煤、精礦粉噴槍分為兩個獨立系 統(tǒng)交叉與直吹管22連接與風口 35和爐缸31高溫區(qū)相通。氧、煤、精礦粉噴槍是直接熔融 還原的關鍵設備。在熱風圍管20上裝有輸氧管19含有氧化鈣粉，并與20-48個細流氧槍25分別連 接，而細流氧槍25從爐缸31側底向上傾斜27°插入總數1/4數氧槍，另1/4數氧槍25從 爐缸31側底沿圓周方向內向上27°插入并與風口分別錯開；而細流氧槍25采用旋轉多孔 噴頭并用烴類汽化冷卻；而爐缸31底部中心裝正負氧槍37，即1/4+1/4數等于1/2總數氧 槍為第一道防線設計，另1/2總數氧槍為第二道防線設計，同樣均布。兩出鋼口 29在爐缸31底部水平圓周上，在兩風口之間并與兩渣口 33在爐缸圓周上，其夾角90°，渣口 33高出 爐底1. 33-2. 05m之間，風口 35為數20-48之間，高出爐底2. 3-3. 42m之間，并均布爐缸31 一周，間距0. 8-1. 0m之間，在爐身下部有4根支柱36均布爐外一周。高爐朝天管46由四 根導出管45合并成兩根，其上裝放散閥47，閥47下方用下降管48和重力除塵器44——布 袋除塵器系統(tǒng)39——靜電除塵38——懸鏈型球式熱風爐系統(tǒng)41連接。高壓鼓風機通過4 個冷風預熱器51——懸鏈型球式熱風爐41與熱風圍管20連接，圍管20分別與彎頭21—— 直吹管22——大小水套35與爐缸31分別連通。爐外工藝高爐出鋼口 31與大溝56——敝渣器57——緩沖鋼包58——鋼水龍溝 59連接，鋼水龍溝59與連鑄連軋機冷凝器60——振動機構61——1次冷卻區(qū)62——矯直 機63——切割機64相連接。能量循環(huán)利用工藝大溝5——緩沖鋼包58采用循環(huán)吸熱器 53覆蓋封閉吸收鋼水物理熱、連鑄連軋機冷凝器60中氣化冷卻分別與冷風預熱器51相連 接，用于循環(huán)節(jié)能。鋼渣池物理熱采用渣池吸熱器65與冷風預熱器51相連接，形成循環(huán)節(jié) 能系統(tǒng)。絕熱側底吹高爐測溫點和懸連型球式熱風爐拱頂測溫點熱電偶及料倉下方機械控 制分別與電腦70相連接。整個高爐操作經過探頭電腦監(jiān)控；與電路自動化控制相結合。


圖1是本發(fā)明新型含煤球團制作、烘干系統(tǒng)示意圖1-皮帶；2-球盤； 3_烘干螺旋隧道；4-篩子；5-皮帶；6-耐火材料保溫層；1'-皮帶；圖2是本發(fā)明新型料倉、篩粉、稱量、上料皮帶結構7-料倉；8-振動篩；9-盛粉倉； 10-稱量料斗；11-皮帶圖3本發(fā)明新型無料鐘爐頂11-上料皮帶；12-無料鐘爐頂；13-爐頭；14-布料
o圖4是本發(fā)明新型煉鋼、煉鐵、直接熔融還原絕熱側底吹高爐本體示意圖13-爐頭；15-爐喉；16-爐墻；17-絕熱層；18-軟熔帶；19-輸氧管載氧化鈣粉； 20-熱風圍管；21-彎頭；22-直吹管和膨脹器；23-氧、煤、精礦粉噴槍；24-氮氣輸送管； 25-細流氧槍；26-爐底石墨碳磚；27-爐基；28-熱電偶；29-鋼口 ；30-大溝；31-爐缸； 32-鋼水；33-渣口 ；34-吹氧；35-大小水套風口裝制；36-支柱；37-中心氧槍；69-爐殼； 71-爐渣。圖5是本發(fā)明新型鋼鐵工藝系統(tǒng)39-布袋除塵系統(tǒng)；40-煉鋼、煉鐵直接熔融還原 絕熱側底吹高爐；41-懸鏈型球式熱風爐系統(tǒng)；42-熱風管；43-冷風管。圖6是本發(fā)明新型鋼鐵煤氣工藝圖44-重力除塵器；45-導出管；46-上升朝天管； 47-放散閥；48-下降管；49-重除與布袋煤氣連接管；50-凈煤氣管；39-布袋除塵系統(tǒng)圖7是本發(fā)明新型冷風預熱器示意圖51-冷風預熱器A-A剖示視8是本發(fā)明新型循環(huán)吸熱器示意圖52-循環(huán)吸熱器支架和保溫層；53-循環(huán)吸 熱器圖9是本發(fā)明新型懸鏈型球式熱風爐示意圖54-懸鏈型拱頂；65-鎂鉻磚襯與爐 墻；67-爐墻外絕熱層；68-拱頂絕熱層；66-硅質耐火球圖10是本發(fā)明新型爐外工藝示意圖55-煉鋼、煉鐵直接熔融還原、絕熱側底吹高 爐；56-鋼水大溝；57-敝渣器；58-鋼水緩沖包；59-鋼水龍溝；60-冷凝器；61-振動器； 62- 二次冷卻區(qū)；63-矯直機；64-切割機圖11是本發(fā)明新型渣池吸熱器示意圖65-循環(huán)吸熱器；70-電腦(略)
具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明新型的實施例作進一步的詳述先將品位 65 %左右的精礦粉+15 %的煤粉+20 %的石灰粉+8 %玻璃水用皮帶1進球盤2，滾制成 小20-6 30含煤球團經皮帶1'進入烘干螺旋隧道3先預熱、升溫、再保溫、降溫過程，沿斜 坡角度20°下滑到篩子4，再到皮帶5送到料倉7，下降到振動篩8，篩粉后，進入稱量料斗 10，再下降到上料皮帶11，由上料皮帶11進入無料鐘爐頂12，再下降進入爐頭13，由布料器 14布入爐喉15，進入煉鐵、煉鋼直接熔融還原絕熱側底吹高爐腔內，含煤球團+少量焦炭自 上而下運動，受到自下而上煤氣預熱升溫，預熱到600°C左右含煤球團開始自身發(fā)生間接還 原反應，到1000°C時完成間接還原反應，而成為網狀氧化鐵球團，強度極大，下降到1200°C 左右時，到了軟熔帶18位置時，氧化鐵球團熔化成渣鐵液態(tài)，由軟熔帶18下落穿過動態(tài)渣 層71進入煉鋼區(qū)32爐缸31。高壓鼓風機通過冷風預熱器51，進入懸鏈型球式熱風爐系統(tǒng)與拱頂54和硅質球 床66交換熱量成為1250°C以上熱風，從熱風圍管20經過多個熱風彎頭21進入波紋管直吹 管22，進入大小水套風口裝制35，其下傾斜15° -18°，向爐缸31中的渣面71吹去1250°C 左右的熱風，同時熱風夾帶由氧、煤、精礦粉噴槍吹進氧氣20%左右，煤粉250kg/噸鋼，精 礦粉250kg/噸鋼，煤粉到風口前方得到燃燒，精礦粉在爐缸渣層71上面得到直接熔融還原 鐵和渣，鐵水穿過渣層71進入煉鋼區(qū)32，渣液浮在渣層71里，渣層定時從渣口 33放出，同 時熱風從風口以下傾15° -18°角度攪動渣層71與鋼水接觸面擴大，從而提高脫磷、脫硫 系數，同時，1250°C的熱風在爐缸31助燃下降焦炭和從風口吹入的煤粉，形成一氧化碳與 精礦粉發(fā)生直接熔融還原反應，與軟熔帶18多孔氧化鐵球團發(fā)生全方位的直接還原反應， 生成渣、鐵進入爐缸31，生成鐵水穿過渣層71進入煉鋼區(qū)32，渣液浮在渣層71內，從渣口 33定時排出。熱風燃燒煤粉、焦炭產生一氧化碳在爐缸31與精礦粉產生直接熔融還原反應，一 氧化碳上升到軟熔帶18中與多孔氧化鐵球團發(fā)生直接還原反應，分別產生渣71和鐵水下 落到煉鋼區(qū)32，其產生二氧化碳和剩余的一氧化碳隨爐內的煤氣壓力向上運動，經過軟熔 帶18及其料柱到爐喉15上方，升到導出管45-朝天管46-下降管48-重力除塵器44-布 袋除塵系統(tǒng)39-凈煤氣管50-靜電除塵38-懸鏈型球式熱風爐燃燒器和燃燒室72，燃燒產 生高溫煙氣，將熱量傳遞給懸鏈型球式熱風爐球床66和拱頂54，將熱量轉移給冷風變成 1250°C，熱風送入熱風圍管20分別連接各風口 35進入爐缸31。從輸氧總管19分別吹入細流氧槍上傾27°插入拉烏爾改造型旋轉三孔細流氧槍 25為總氧槍數量的1/4，相隔風口錯開，另一 1/4數氧槍與前部分氧槍25和風口 35交叉錯 位向上傾27°又向圓周方向內傾斜，以推動鋼水32在爐缸內產生旋轉運動，同時，爐缸31 底部中心以正負氧槍方式在爐缸中心吹氧開花，徹底消除剩余的焦碳和煤粉，這是爐缸31 石墨碳磚襯第一道防線設計，以上用1/2氧槍數布置 ’另1/2氧槍數用在爐缸31第二層爐 缸爐襯內同樣布置氧槍的第二道防線，所以本爐缸設計為雙保險設計，氧槍冷卻劑用烴類 氣化冷卻，其槍頭上方產生蘑菇型保護層，可使氧槍長壽，第二道防線又增加爐缸的長壽指 數。而鋼口 29兩側不設氧槍，每個使用氧槍按計算量和流量表吹足氧量，并載荷ctlmm左 右的氧化鈣粉，從爐缸側底向上傾斜吹入鋼水，使煉鋼區(qū)32，鐵水脫碳、脫磷、脫硫[c] + [o] =[co]反應大大提高，從爐缸側底圓周和爐缸31底中心全方位吹氧、吹氧化鈣粉，以保證 煉鋼質量達到國標，保證一氧化碳到渣液71上方被充分利用于直接還原，側底吹氧產生的
5氧化熱被渣面71上方充分利用，達到節(jié)焦節(jié)能、消除煉鋼污染，同時由氧、煤、精礦粉噴槍 噴入爐缸風口前方，產生直接熔融還原的污染被消除在爐缸，其剩余熱能被充分利用，同時 充分綜合了底吹，側底吹轉爐煉鋼的共同優(yōu)點，也綜合直接熔融還原爐冶煉的優(yōu)點，而且側 底吹氧搶25載石灰粉煉鋼時，提前脫磷，脫碳、脫硫同時進行。由爐缸31產生高溫煤氣向上運動與含煤球團和焦碳向下運動中不斷交換熱量使 煤氣流達到無料鐘高壓爐頂12時，煤氣溫度降到300°C以下，最后通過朝天管一下降管一 重力除塵一布袋除塵一靜電除塵，變成凈煤氣進入熱風爐拱頂54內部燃燒，將其球床燒 熱，懸鏈型熱風爐頂設計溫度1550°C，整個高度上半部爐襯使用鎂鉻熔鑄性磚，荷重軟化溫 度是1750°C -1800°C，下半部內襯磚用高鋁磚荷重軟化溫度1600°C，而高壓鼓風機將冷風 通過冷風預熱器51 —懸鏈型球式熱風爐球床66和拱頂54進行熱交換得到熱風送到熱風 圍管20，再通過各傾斜風口 35吹入爐缸，整個形成閉合的絕熱的、節(jié)能預熱的冷風變熱風 工藝流程，熱風爐拱頂54頂端熱電偶，高爐各測溫點熱電偶28均與電腦70連接，來測量控 制高爐各部位溫度。采用與風口數相同的氧、煤、礦粉噴槍，其中1/2噴槍用第一層爐缸側底和中心吹 布置，另一 1/2氧、煤、礦粉噴槍備用在第2層爐缸、側底和中心吹布置，本設計爐缸為雙保 險設計。氧、煤、礦粉噴搶23從直吹管22插入進入風口 35，使風口前熱風含氧濃度達40% 左右，風口 35前方噴煤量250kg/噸鋼以上，噴礦粉200kg/噸鋼以上，在爐缸31內產生直接 熔融還原，占整個還原的33%，使燃料下降到320-270kg/噸鋼，利用系數上升到4. 0-5. 01 之間，這樣高富氧20%，有利于以噴煤代焦碳，以噴礦粉、煤粉直接熔融還原代替焦碳直接 還原，從而取代直接熔融還原爐，并消除其污染。從鋼口按一次/2小時出鋼，產量按利用系數4. 0計算，不得減壓操作出鋼，防止 堵搶和破壞鋼水質量安全，或破壞風口與渣口，并用公式Vu/6 X n槍計算吹氧率:m3/分支， 配制相應的氧化鈣粉從細流氧槍吹入鋼水，氧壓等于風壓十鋼水渣面升高X7. 8kg/cm3/即 10-12kg/cm2以上，氧槍32是一種動態(tài)操作壓力，是隨鋼水量增加，以保證每噸鋼水吹氧 60m3左右。用1250°C熱風，穩(wěn)定的含煤球團成份，穩(wěn)定的精礦粉品位65%左右及用細流氧槍 從爐缸31側底吹入鋼水32的氧化鈣粉和合金粉及偏硅操作法來控制低合金鋼水成份，保 證鋼水質量。富氧壓力和噴煤、精礦粉壓力等于熱風壓十Xkg/cm2，以保證爐頂壓力2. 5kg/ cm2細流氧槍25壓力應在風壓+渣鋼水壓力kg/cm2以上。當休風時，先改氧槍吹以N2氣 后，再緩慢挫料，確保氧槍暢通安全。最后鋼水達標后，從鋼口-大溝-敝渣器_緩沖包_連鑄連軋相冷凝器_振蕩 器_ 一次冷卻區(qū)_矯直機_切割機_成品鋼材。節(jié)能方面大溝緩沖包、渣池分別履蓋吸熱器53和65及軋鋼機冷凝器60和風口 35 烴類氣化冷卻，分別與冷風預熱器連接，形成循環(huán)預熱與吸熱分離系統(tǒng)代替水冷卻全方位 節(jié)水95%，節(jié)能36%熱量即36%焦比。本發(fā)明新型與現代分散冶煉法相比較確有以下優(yōu)點將煉鋼、煉鐵、直接熔融還原分散型冶煉集約化一體化，使各個能量集中利用，使 煤粉為主焦碳為副的綜合冶煉方式，有效地消滅煉鋼，直接熔融還原和燒結污染，同時加大 除塵能力和熱風爐燃燒煤氣能力，使鋼鐵污染消滅95%左右，利用系數由現有3. 2提高到4. 0-5. 01之間，節(jié)水95%以上，其節(jié)能是鋼渣物理熱回收占全部熱量36%，即節(jié)焦36%，易 于利用鋼鐵廠改造，搬遷時重新組合本發(fā)明新型，投資少，見效快的發(fā)明新型。
權利要求
精礦粉通過球團盤制含煤和石灰粉的玻璃水粘結成球，經過螺旋煙道，烘干、篩粉后用皮帶送入料倉下降到振動篩和稱量料斗進入上料皮帶運送到無料鐘爐頂。
1.精礦粉通過球團盤制含煤和石灰粉的玻璃水粘結成球，經過螺旋煙道，烘干、篩粉后 用皮帶送入料倉下降到振動篩和稱量料斗進入上料皮帶運送到無料鐘爐頂。
2.高爐本體屬石墨碳磚砌成，耐高溫3500°C，其內襯外層不是冷卻水，而是IOcm以上 絕熱保溫層，送風系統(tǒng)是下傾斜15° -18°風口進入爐缸。風口后直吹管連接彎頭，彎頭連 接熱風圍管，圍管上有富氧吹氧總管，直吹管上插氧、煤、礦粉噴槍是直接熔融還原外部設 備，交叉使用的兩個煤粉、礦粉混合器相連接，形成兩噴吹系統(tǒng)。
3.除鋼口處不設氧槍，其它風口間側底都設氧槍，但1/2氧槍用第一層爐缸，1/2氧槍 備用在第二層爐缸，爐底中心氧槍也分第一層和第二層氧槍備用稱為爐缸和氧槍雙保險設 計，其中氧槍一部分向中心上傾斜27°，一部分氧槍向圓周方向向內傾斜27°，以推動鋼 渣液體旋轉運動。
4.一般設計兩個出鋼口，兩渣口，略有上下之分，在水平面上分別夾角為90°，風口數 按圓周間接距0. 8-1. Om來確定，高出爐缸底面2. 3-3. 4m,并且均布爐缸一周，并向下傾斜 15° -18°，在爐外有4根支柱，均布爐外一周。
5.高爐朝天管上裝放散閥兩個，還有工作臺，朝天管用下降管與重力除塵器——布袋 除塵器——靜電除塵器——懸鏈型球式熱風爐系統(tǒng)連接。
6.采用高壓鼓風機6.5-9kg/cm2風壓，風機通過冷風管中預熱器多個，與球式熱風爐 系統(tǒng)與熱風圍管連接，熱風爐上半部用鎂鉻磚砌成，下部用高鋁磚砌成，球床用硅質球。
7.大溝、敝渣器、緩沖包、渣池、連鑄連軋機的冷凝器上的吸熱器都分別與冷風管中預 熱器連接，形成回收渣鋼、風口物理熱占總熱量36 %。
8.用電腦70與高爐系統(tǒng)測溫點熱電偶連接，并用電腦與料倉下機械控制器連接，來控 制上料系統(tǒng)。整個高爐操作用電腦探頭監(jiān)控與電路自動化控制相結合。
9.本高爐只用富氧噴煤和精礦粉噴槍，代替直接熔融還原設備，并采用含煤15%，含 石灰粉15%、玻璃水8%粘結球團用煙道螺旋隧道烘干后作高爐原料，焦碳只配200kg/噸 鋼。
10.沒有煉鋼污染，沒有直接熔融還原污染，沒有燒結污染，沒有高爐冷卻水，只有風口 烴類循環(huán)冷卻代替水冷卻，從而取消風口對爐缸的威脅。
11.爐外工藝節(jié)能減排、集約化高爐與大溝一敝渣器一緩沖鋼包一連鑄連軋機 相連接。
全文摘要
本發(fā)明新型冶金鋼鐵高爐，矮胖型高壓無料鐘爐頂，石墨碳爐墻爐缸、絕熱層，熱風圍管送風裝制直吹管插氧、煤、精礦粉噴槍，風口下傾，氧槍側底上傾均布爐缸；熱電偶與電腦控制；2個鋼口、2個渣口，4個支柱均布，高爐朝天管、與重除、布袋、靜電除塵、懸連型球爐連接，高壓鼓風機與冷風預熱器，熱風爐及圍管相通。鋼口與大溝、敝渣器、緩沖包、龍溝連鑄連軋連接，覆蓋吸熱器，特點一次性鋼鐵冶煉，直接熔融還原，節(jié)焦36％，減排90％，節(jié)水95％。
文檔編號C21B5/00GK101875985SQ200910140520
公開日2010年11月3日 申請日期2009年5月2日 優(yōu)先權日2009年5月2日
發(fā)明者馮虎林 申請人:馮虎林