一种用于含碳球团直接还原的转底炉热工控制方法技术

本发明专利技术涉及钢铁生产领域，具体地，本发明专利技术涉及一种用于含碳球团直接还原的转底炉热工控制方法。本发明专利技术的用于含碳球团直接还原的转底炉热工控制方法，该方法包括以下步骤：1）在预热段控制炉温在1150±100℃；2）在还原I段和还原II段控制炉温在1300±100℃；3）在均热I段控制炉温在1300±120℃，在均热II段控制炉温在1100±150℃；在上述步骤1）～3）中，控制炉底炉气成分，其中，控制O2体积成分比<3%，CO<500ppm。本发明专利技术的转底炉热工控制方法既符合国家节能减排、循环经济的政策要求，又为企业自身生产成本的降低提供了空间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钢铁生产领域，具体地，本专利技术涉及一种用于含碳球团直接还原的转底炉热エ控制方法。
技术介绍
转底炉的前身是轧钢环形加热炉，最近三十年间开始用于含碳球団直接还原エ艺，并逐渐发展成一种煤基直接还原炼铁新エ艺。由于这ーエ艺无需燃料的制备和原料的深加工，对合理利用自然资源、保护人类环境有积极作用，因而受到冶金行业的普遍关注。目前对转底炉エ艺的研究开发，已经由最初的美国、加拿大、日本和德国发展到中国、瑞典、比利时、印度等众多国家和部门，相应的试验研究装置遍布世界各地。转底炉属于エ业燃烧 炉窑的ー种，燃烧炉的热エ控制主要包括燃烧过程控制、炉温水平控制、炉气成分控制和炉压控制等几个方面，热エ控制水平的高低直接影响到エ业炉窑的能源消耗率、环境污染程度和产品的质量产量。轧钢环形加热炉的主要作用是对放入其中的钢坯进行升温加热，使钢坯的温度和均匀性在出炉时满足轧制要求。而转底炉应用于含碳球団直接还原エ艺时，球团不仅要在炉内受热升温，还会在高温下发生ー些列复杂的多相化学反应。含碳球团在转底炉内的反应过程可以分为三个阶段第一阶段，球団快速加热，表面碳氧化燃烧，伴随大量挥发份逸出和燃烧；第二阶段，球団内部升温受到抑制，出现温差，球団内部的还原反应逐渐开始进行；第三阶段，球団内部温差逐渐减小，球団内还原势升高，氧分压逐渐降低；另外，球团还原生成的CO气体还会通过球团孔隙扩散到炉内进行二次燃烧。与传统的轧钢加热エ艺相比，无论考虑炉膛内的燃烧、流动和气-固换热过程，还是剖析物料内部的理化反应和热质传递过程，都可以看出转底炉直接还原的エ艺过程更加复杂，如果直接借用现有的轧钢环形加热炉热エ控制方法对转底炉进行控制，在满足含碳球团直接还原エ艺要求、设备节能减排等方面均存在很多问题。因此，需要重新设计和制定针对含碳球团直接还原エ艺的转底炉热エ控制方法。目前转底炉设计主要依据轧钢加热炉，轧钢加热炉中的钢坯零件等基本不发生化学变化，因此炉内主要烤炉零件物理升温，而加热含碳球团的转底炉不仅要控制煤气燃烧，更重要的是控制还原挥发出的CO的二次燃烧，其控制难度远高于轧钢加热炉，因此提出了一种用于含碳球团直接还原的转底炉热エ控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述问题，提供能够满足含碳球团直接还原エ艺要求、有效降低设备能耗、保证金属化球团品质、减轻环境污染的转底炉热エ控制方法。本专利技术的用于含碳球団直接还原的转底炉热エ控制方法，包括以下步骤I)在预热段控制炉温在1150±100°C ；2)在还原I段和II段控制炉温在1300± 100°C ；3)在均热I段控制炉温在1300±120°C，在均热II段控制炉温在1100±150°C ;上述步骤I) 3)中，各段炉温可根据转底炉采用的原料种类和产品需求来決定，这属于常规选择。上述步骤I) 3)中，控制炉底炉气成分，其中，控制O2体积成分比〈3%，C0〈500ppm ；根据本专利技术的转底炉热エ控制方法，所述步骤I) 3)中，在转底炉各段均侧置ニ次风喷嘴，以控制二次风流量。根据本专利技术的转底炉热エ控制方法，所述步骤I)预热段还侧置有煤气烧嘴。根据本专利技术的转底炉热エ控制方法，所述预热段外侧设置煤气烧嘴3 10个、内侧设置煤气烧嘴21个，优选地，所述预热段外侧设置煤气烧嘴5个，内侧设置煤气烧嘴4个；所述预热段外侧设置二次风喷嘴3 10个、内侧设置二次风喷嘴21个，优选地，所述预热段 外侧设置煤气烧嘴5个，内侧设置煤气烧嘴4个。根据本专利技术的转底炉热エ控制方法，所述步骤2)还原I段还侧置有煤气烧嘴；还原II段顶置平焰煤气烧嘴。根据本专利技术的转底炉热エ控制方法，优选地，所述还原I段外侧设置煤气烧嘴5^12个、内侧设置煤气烧嘴4 11个，优选地，外侧设置煤气烧嘴10个、内侧设置煤气烧嘴6个，外侧设置二次风喷嘴5 12个、内侧设置二次风喷嘴4 11个，优选地，外侧设置煤气烧嘴10个、内侧设置煤气烧嘴6个；还原II段顶置平焰煤气烧嘴为1(T32个，优选20个，夕卜侧设置二次风喷嘴『16个、内侧设置二次风喷嘴6 13个，优选地，外侧设置二次风喷嘴10个、内侧设置二次风喷嘴8个。根据本专利技术的转底炉热エ控制方法，所述步骤3)均热I段和II段均顶置平焰煤气烧嘴。根据本专利技术的转底炉热エ控制方法，所述均热I段顶置平焰煤气烧嘴扩24个，优选18个，外侧设置二次风喷嘴5 12个、内侧设置二次风喷嘴3、个，优选地，外侧设置二次风喷嘴8个、内侧设置二次风喷嘴5个；所述均热II段顶置平焰煤气烧嘴为7 20个，优选14个，外侧设置二次风喷嘴(T4个、内侧设置二次风喷嘴(T4个，优选地，外侧设置二次风喷嘴2个、内侧设置二次风喷嘴2个。根据本专利技术的转底炉热エ控制方法，所述转底炉侧置煤气烧嘴和二次风喷嘴的中心线距离转底炉料面高度为50(T800mm。本专利技术的方法包括炉温控制策略、炉气成份控制策略和供风策略三个方面。炉温方面总体实行高炉温控制策略，预热段采用外部供热的方式将炉温控制在1150±100°C，实现球団温度快速升高以减少表面碳燃烧消耗；还原段是金属氧化物还原的主反应区，炉温控制在1300±100°C，为了保证还原在固相状态下快速顺利的进行；均热段在承接还原段任务，使氧化物还原更为彻底的同时，还需防止金属熔化和氧化，前半段炉温控制在1300± 120°C，后半段控制在1100± 150°C。炉气成分控制方面，由于炉底含碳球团还原需要还原性气氛的保护，所以加强对炉底球団附近炉气中的氧气含量的监控，具体限制为O2的体积成分比〈3%。供风策略方面，针对还原产物CO 二次燃烧的エ艺特点，在炉膛侧墙距离球团适当位置布置二次风喷嘴，井根据炉气中CO实测含量或在线数学模型预测结果，对二次风流量进行分段控制，实现煤气助燃风和CO助燃二次风的分供和分控。本专利技术的优点主要体现在以下几个方面I、本专利技术实现了球団物料的快速升温和彻底还原，保证了出炉产品金属化率、脱锌率等技术指标满足エ艺要求，为后道エ序高炉、转炉或电炉的単体能耗降低提供了空间。2、本专利技术实现了二次风专供，改善了二次风和CO的混合条件，提高了 CO 二次燃烧率，有效降低了转底炉的煤气消耗量，提高了设备热效率。3、本专利技术实现了煤气助燃风和二次风流量的分别控制，提高了控制精度，降低了废气生成量，減少了废气排放对大气环境的污染。综上，本专利技术的转底炉热エ控制方法既符合国家节能减排、循环经济的政策要求，又为企业自身生产成本的降低提供了空间。附图说明 图I为本专利技术转底炉结构示意图。图2为炉温与球団金属化率和脱锌率关系图，其中，A为炉温与金属化率关系，B为炉温与脱锌率关系。图3为CO体积比与球団金属化率和脱锌率关系图，其中，A为CO体积比与金属化率关系，B为CO体积比与脱锌率关系。具体实施例方式下面结合具体实施例及说明书附图对本专利技术做进ー步说明。实施例I本专利技术实例中转底炉炉底宽度5m，有效面积412m2。全炉从进料端到出料端依次分为预热段、还原I段、还原II段、均热I段和均热II段，炉膛排烟ロ设置在预热段和还原I段之间。转底炉总体结构如图I所示。入炉含碳球団(生球)參数如表I。表I入炉含碳球团(生球)參数(%)TFe 「Fe2O3 I FeO 「CaO |" SiO2 「Al2O3 "j MgO 「S 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于含碳球团直接还原的转底炉热工控制方法，该方法包括以下步骤：1）在预热段控制炉温在1150±100℃；2）在还原I段和还原II段控制炉温在1300±100℃；3）在均热I段控制炉温在1300±120℃，在均热II段控制炉温在1100±150℃；在上述步骤1）～3）中，控制炉底炉气成分，其中，控制O2体积成分比<3%，CO<500ppm。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曾晖，江泽毅，陈伟，武宇亮，姜雷，佘雪峰，李建云，张英，
申请(专利权)人：莱芜钢铁集团有限公司，
类型：发明
国别省市：