一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统及其炼钢方法技术方案

一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统及其炼钢方法，所属冶金领域，系统包括上料系统、炉体、管道反应器、除尘器、进气管、变频引风机、烟囱、可升降保温罩、料仓、微调中间包和钢包。本发明专利技术利用一次燃烧热能熔化预热废钢及加热钢液，并为整个冶炼连铸环节提供热能，提高废钢炼钢的热效率，减少二氧化碳排放；并且通过活性炭吸附技术，脱除硫、硝、二恶英、重金属等污染物，使一次燃烧热能废钢冶炼工艺成为节能环保的绿色冶炼工艺；本发明专利技术炼钢炉在全氧燃烧时，烟气量少，带走的热量少，能源利用率高，节能减排效果显著，冶炼环节能耗只是传统电炉冶炼的30％左右；CO

【技术实现步骤摘要】
一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统及其炼钢方法
本专利技术属于冶金领域，特别涉及一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统及其炼钢方法。
技术介绍
目前钢铁冶炼的主流方法有两种：一种是长流程，包括采矿、选矿、烧结、高炉炼铁、转炉炼钢、精炼、连铸等工序；另一种是短流程，包括电弧炉或中频炉熔化、精炼、连铸等工序。受排放压力和废钢资源不断增加的因素影响，短流程备受行业青睐。废钢炼钢工艺是热能消耗最大的产业，现在被青睐的短流程工艺每年耗电量巨大，而且随着该工艺的不断推广，预计到明年年底，我国电炉钢产能将达到2亿吨，尽管短流程工艺不断进步，全废钢冶炼电耗也在400度/吨钢以上，如果加上辅助能源，折合总能耗得在600度/吨钢以上，也就是说这个产业的电力消耗将超过800亿度。按照目前我国的发电水平和冶炼设备水平，短流程冶炼纯废钢的能源利用率不会超过30％，短流程冶炼工艺不但浪费大量的电能，同时还要消耗大量高耗能的石墨电极，目前纯废钢冶炼电极消耗平均水平在4公斤/吨钢左右，这个消耗让炼钢费用增加200～300元左右，几乎超过了用电成本，如果按资金折合能耗，相当于又消耗了800亿度电，如果把这个能耗也考虑在炼钢的能源转化率里面，短流程冶炼废钢的能源利用率不会超过15％。可见短流程冶炼废钢工艺存在耗能高、成本高、转化率低的问题，是不合理的能源利用方式。
技术实现思路
为解决短流程废钢冶炼的能耗高、转化率低的问题，本专利技术提供了一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统及其炼钢方法，利用一次燃烧热能熔化预热废钢及加热钢液，并为整个冶炼连铸环节提供热能，提高废钢炼钢的热效率，减少二氧化碳排放；并且通过活性炭吸附技术，脱除硫、硝、二恶英、重金属等污染物，使一次燃烧热能废钢冶炼工艺成为节能环保的绿色冶炼工艺，其具体技术方案如下：一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统，包括上料系统1、竖炉2、管道反应器3、除尘器4、进气管5、变频引风机6、烟囱7、可升降保温罩8、料仓9、微调中间包10和钢包11；所述竖炉2底部侧壁设置有出钢口12，所述竖炉2的熔化段下部设置有钢水加热氧燃烧嘴13，所述竖炉2的熔化段上部设置有主氧燃烧嘴14，所述竖炉2的中段设置有补吹氧气管15，所述竖炉2的上段设置有降温喷淋系统16，所述竖炉2的顶部设置有封闭加料系统17；所述可升降保温罩8上设置有辅助料加料口18、回烟口19、测温取样口20和氧燃枪21；所述微调中间包10侧壁下部设置有流钢口22；所述微调中间包10底部设置有吹气透气砖23；所述钢包11底部设置有吹气透气砖25；所述上料系统1的上料端与竖炉2顶部的封闭加料系统17相连接，所述竖炉2的上部出烟口通过管道连接管道反应器3的进烟口，所述管道反应器3的出烟口通过管道连接除尘器4的进气口，所述除尘器4的出气口通过管道连接变频引风机6的引风口，所述除尘器4与变频引风机6的连接管道上设置有进气管5，所述变频引风机6的出风口通过管道连接烟囱7；所述竖炉2的出钢口12通过管道连接微调中间包10，所述微调中间包10上加盖可升降保温罩8，所述可升降保温罩8上的辅助料加料口18通过管道与料仓9的底部出料口连接，所述可升降保温罩8上的回烟口19通过回烟管道24与竖炉2的进气口连接；所述微调中间包10的流钢口22下设钢包11，用于承接钢水；所述除尘器4出气口处设置有阀门；所述进气管5设置有阀门；所述回烟管道24与竖炉2进气口处设置有阀门；所述竖炉2的出钢口12设置有封堵塞棒；所述微调中间包10的流钢口22外设塞棒；所述可升降保温罩8的辅助料加料口18设置有阀门；所述降温喷淋系统16外接水源；所述钢水加热氧燃烧嘴13、主氧燃烧嘴14和补吹氧气管15的数量根据竖炉2的具体规模大小确定；所述钢水加热氧燃烧嘴13用氧燃枪替代；所述主氧燃烧嘴14用氧燃枪替代；所述微调中间包10可用钢包11替代；所述钢包11后续连接冶炼、精炼设备时，可升降保温罩8上的辅助料加料口18、测温取样口20和氧燃枪21可以个别省略或全部省略；所述料仓9增设预热室；上述一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统的炼钢方法，包括如下步骤：步骤1，加料：当建炉或大修炉时，在炉底铺设2～4层方木，厚度在200～500mm，然后在上面铺1～2米焦炭，在焦炭上摆放比较长的中型废钢，留出燃烧区，直径大于预热段炉内直径，烘炉期间不加破碎料废钢，全部用中型废钢，正常冶炼时加入破碎料废钢；步骤2，预热熔化：启动变频引风机6做冷调试，运行正常后，点燃浸油木块，启动主氧燃烧嘴14，前期加大过氧系数2～3，燃烧部分焦炭，使整个系统升温；前期熔化的钢水碳比较高，铸成铁块，可在正常冶炼时逐步少量掺入钢水调碳用，待炉温正常后将过氧系数调至1以下；竖炉2的主氧燃烧嘴14提供炉内废钢预热的主要热能，燃烧温度在1800℃以上；竖炉2底部的废钢经预热接近熔化温度，遇到高温火焰后会迅速熔化；此时火焰的上方废钢已经软化，透气性很差，高温烟气会从火焰穿孔的地方串到没有废钢的周边空间上行至竖炉2过渡段，过渡段的废钢还没有软化，烟气可以穿入，随着向上炉径逐渐变小，烟气流通面积变小，烟气会加速向废钢料柱内部扩散，最后要全部穿过废钢料柱；利用高温烟气对废钢加热，竖炉2热效率很高，烟气温度可以通过调节料柱高度调整，控制烟气温度在150℃以下；废钢料柱的表层废钢受热会多，会有部分熔化粘结，料柱没有散落，竖炉2下部会有气体上升空间，为竖炉2烟气顺行提供了空间；下部熔化的钢水会顺着搪在流钢沟上部砖缝流到流钢沟，设在下部的钢水加热氧燃烧嘴13对钢水进行二次加热，改善钢水的流动性；步骤3，钢水成分微调：打开出钢口12的封堵塞棒，使熔化后的钢水流入微调中间包10，开启氧燃枪21对微调中间包10内的钢水进行升温至1600℃以上，出钢前根据钢水成分，打开辅助料加料口18，将料仓9中的合金辅料加入至微调中间包10内，对钢水进行合金化成分微调及增碳和扩散脱氧；钢水成分微调时，底吹透气砖23吹氩气搅拌，使钢水温度、成分均匀，由于有了扩散脱氧，合金收得率很高，可少加铝脱氧剂，因此钢水夹杂物很少；出钢过程及成分微调时，氧燃枪21一直在工作状态，供气强度可根据加热需要调整，氧燃比控制在1～1.01，回烟管道24的阀门受微调中间包10内压力传感器控制，始终保持微负压-20～30Pa，既要保证不能烟气外溢，又不能吸进太多空气；燃烧的高温烟气全部通过回烟管道24返回竖炉2内预热废钢，减少热量损失；步骤4，更换、维护：正常冶炼过程中，竖炉2的出钢口12一直在出钢状态，当更换微调中间包10时，停止竖炉2的钢水加热氧燃烧嘴13和主氧燃烧嘴14的工作，并出尽竖炉2内的钢水和微调中间包10内的钢水，更换新的微调中间包10后，继续开启钢水加热氧燃烧嘴13和主氧燃烧嘴14进行冶炼；当竖炉2的出钢口12侵蚀较大时，停止竖炉2的钢水加热氧燃烧嘴13和主氧燃烧嘴14的工作，并出尽竖炉2内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统，其特征在于，包括上料系统(1)、竖炉(2)、管道反应器(3)、除尘器(4)、进气管(5)、变频引风机(6)、烟囱(7)、可升降保温罩(8)、料仓(9)、微调中间包(10)和钢包(11)；/n所述竖炉(2)底部侧壁设置有出钢口(12)，所述竖炉(2)的熔化段下部设置有钢水加热氧燃烧嘴(13)，所述竖炉(2)的熔化段上部设置有主氧燃烧嘴(14)，所述竖炉(2)的中段设置有补吹氧气管(15)，所述竖炉(2)的上段设置有降温喷淋系统(16)，所述竖炉(2)的顶部设置有封闭加料系统(17)；/n所述可升降保温罩(8)上设置有辅助料加料口(18)、回烟口(19)、测温取样口(20)和氧燃枪(21)；/n所述微调中间包(10)侧壁下部设置有流钢口(22)；所述微调中间包(10)底部设置有吹气透气砖(23)；所述钢包(11)底部设置有吹气透气砖(25)；/n所述上料系统(1)的上料端与竖炉(2)顶部的封闭加料系统(17)相连接，所述竖炉(2)的上部出烟口通过管道连接管道反应器(3)的进烟口，所述管道反应器(3)的出烟口通过管道连接除尘器(4)的进气口，所述除尘器(4)的出气口通过管道连接变频引风机(6)的引风口，所述除尘器(4)与变频引风机(6)的连接管道上设置有进气管(5)，所述变频引风机(6)的出风口通过管道连接烟囱(7)；/n所述竖炉(2)的出钢口(12)通过管道连接微调中间包(10)，所述微调中间包(10)上加盖可升降保温罩(8)，所述可升降保温罩(8)上的辅助料加料口(18)通过管道与料仓(9)的底部出料口连接，所述可升降保温罩(8)上的回烟口(19)通过回烟管道(24)与竖炉(2)的进气口连接；所述微调中间包(10)的流钢口(22)下设钢包(11)，用于承接钢水。/n...

【技术特征摘要】
1.一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统，其特征在于，包括上料系统(1)、竖炉(2)、管道反应器(3)、除尘器(4)、进气管(5)、变频引风机(6)、烟囱(7)、可升降保温罩(8)、料仓(9)、微调中间包(10)和钢包(11)；
所述竖炉(2)底部侧壁设置有出钢口(12)，所述竖炉(2)的熔化段下部设置有钢水加热氧燃烧嘴(13)，所述竖炉(2)的熔化段上部设置有主氧燃烧嘴(14)，所述竖炉(2)的中段设置有补吹氧气管(15)，所述竖炉(2)的上段设置有降温喷淋系统(16)，所述竖炉(2)的顶部设置有封闭加料系统(17)；
所述可升降保温罩(8)上设置有辅助料加料口(18)、回烟口(19)、测温取样口(20)和氧燃枪(21)；
所述微调中间包(10)侧壁下部设置有流钢口(22)；所述微调中间包(10)底部设置有吹气透气砖(23)；所述钢包(11)底部设置有吹气透气砖(25)；
所述上料系统(1)的上料端与竖炉(2)顶部的封闭加料系统(17)相连接，所述竖炉(2)的上部出烟口通过管道连接管道反应器(3)的进烟口，所述管道反应器(3)的出烟口通过管道连接除尘器(4)的进气口，所述除尘器(4)的出气口通过管道连接变频引风机(6)的引风口，所述除尘器(4)与变频引风机(6)的连接管道上设置有进气管(5)，所述变频引风机(6)的出风口通过管道连接烟囱(7)；
所述竖炉(2)的出钢口(12)通过管道连接微调中间包(10)，所述微调中间包(10)上加盖可升降保温罩(8)，所述可升降保温罩(8)上的辅助料加料口(18)通过管道与料仓(9)的底部出料口连接，所述可升降保温罩(8)上的回烟口(19)通过回烟管道(24)与竖炉(2)的进气口连接；所述微调中间包(10)的流钢口(22)下设钢包(11)，用于承接钢水。


2.根据权利要求1所述的一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统，其特征在于，所述除尘器(4)出气口处设置有阀门；所述进气管(5)设置有阀门；所述回烟管道(24)与竖炉(2)进气口处设置有阀门；所述竖炉(2)的出钢口(12)设置有封堵塞棒；所述微调中间包(10)的流钢口(22)外设塞棒；所述可升降保温罩(8)的辅助料加料口(18)设置有阀门。


3.根据权利要求1所述的一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统，其特征在于，所述降温喷淋系统(16)外接水源。


4.根据权利要求1所述的一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统，其特征在于，所述钢水加热氧燃烧嘴(13)、主氧燃烧嘴(14)和补吹氧气管(15)的数量根据竖炉(2)的具体规模大小确定。


5.根据权利要求1所述的一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统，其特征在于，所述钢水加热氧燃烧嘴(13)用氧燃枪替代；所述主氧燃烧嘴(14)用氧燃枪替代。


6.根据权利要求1所述的一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统，其特征在于，所述微调中间包(10)可用钢包(11)替代。


7.根据权利要求1或5所述的一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统，其特征在于，所述钢包(11)后续连接冶炼、精炼设备时，可升降保温罩(8)上的辅助料加料口(18)、测温取样口(20)和氧燃枪(21)可以个别省略或全部省略。


8.根据权利要求1所述的一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统，其特征在于，所述料仓(9)增设预热室。


9.权利要求1所述的一种利用一次燃烧热能冶炼废钢系统的炼钢方法，其特征在于，包含如下步骤：
步骤1，加料：
当建炉或大修炉时，在炉底铺设2～4层方木，厚...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙中强，
申请(专利权)人：沈阳东大山汇环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21