專利名稱：直接還原鐵用轉(zhuǎn)底爐的分段式燒嘴布置方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種直接還原鐵用轉(zhuǎn)底爐燒嘴布置方法，能夠通過 分段布置滿足爐內(nèi)各區(qū)域?qū)τ跍囟群蜌夥盏牟煌蟆?br> 背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外的直接還原鐵用轉(zhuǎn)底爐從加熱段到均熱段基本都是使用的同一種蓄熱式燒 嘴。燒嘴成對(duì)安裝，可在同一側(cè)，亦可相對(duì)放置。當(dāng)燒嘴A工作時(shí)，所產(chǎn)生的大量高溫?zé)煔?經(jīng)由燒嘴B排出，與蓄熱體換熱后，可大量回收煙氣余熱，降低煙氣排放溫度。 一定的時(shí)間 間隔以后，切換閥使燃燒空氣通過燒嘴B的蓄熱體，空氣將立刻被預(yù)熱。在燒嘴B啟動(dòng)的同 時(shí)，燒嘴A停止工作，而轉(zhuǎn)換為排煙和蓄熱裝置。但是轉(zhuǎn)底爐用于直接還原鐵時(shí)，在還原段 和均熱段要求盡量保持爐內(nèi)的氣場(chǎng)穩(wěn)定，保護(hù)好料層上方的CO層不受破壞，保持爐內(nèi)的還原 性氣氛。而采用蓄熱式燒嘴在交換燃燒和排煙作業(yè)時(shí)換向操作，使?fàn)t內(nèi)的氣流逆向流動(dòng)，容 易對(duì)爐內(nèi)的氣流產(chǎn)生攪動(dòng)，從而破壞料層上方較穩(wěn)定的CO層，影響含碳球團(tuán)的還原效果。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服蓄熱式燒嘴在還原段和均熱段對(duì)爐料上方co氣體層的破壞，本發(fā)明提出一種
直接還原鐵用轉(zhuǎn)底爐的分段式燒嘴布置方法，該方法按照各個(gè)區(qū)域的對(duì)爐內(nèi)氣氛和溫度等條 件的不同要求布置不同類型的燒嘴。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種直接還原鐵用轉(zhuǎn)底爐的分段式燒嘴布置方法，轉(zhuǎn) 底路區(qū)段劃分為加熱段、還原段和均熱段，在加熱段采用蓄熱式圓燒嘴，在還原段采用蓄熱 式扁燒嘴和爐頂供熱輻射式平焰燒嘴，在均熱段采用爐頂供熱輻射式平焰燒嘴。
所述的燒嘴的數(shù)量和單個(gè)燒嘴的供熱能力按照具體爐子的熱工制度要求來選擇。
根據(jù)設(shè)計(jì)條件與金屬球團(tuán)還原所需的工藝要求爐子按三段爐溫分布，由加料口按順時(shí)針 方向分別為加熱段115。，占轉(zhuǎn)底爐有效爐底面積36%左右；還原段16(T ，占轉(zhuǎn)底爐有效爐 底面積50.8%左右；還原段再分為二段，前半段為還原一段，后半段為還原二段；均熱段40 ° ，占轉(zhuǎn)底爐有效爐底面積12.7%左右。
在轉(zhuǎn)底爐的加熱段安裝蓄熱式圓燒嘴，這樣使噴射形成的旋渦能夠比較均勻的分布在整
個(gè)加熱段的空間中，這樣有利于整個(gè)加熱段氣體擾動(dòng)、使氣流紊亂度加強(qiáng)，同時(shí)蓄熱式圓燒
嘴的火焰穩(wěn)定，有利于保持加熱段溫度的均勻，穩(wěn)定加熱段的溫度場(chǎng)；蓄熱式燃燒相比傳統(tǒng)
的燃燒形式的化學(xué)反應(yīng)的速率和燃燒效率都有極大的提高，特別是燃燒溫度的極大提高使得
3燃料蒸發(fā)過程、裂解、自燃等燃燒的全過程都得以加速進(jìn)行，強(qiáng)化了爐內(nèi)輻射換熱比例，使 單位面積熱強(qiáng)度增加，提高傳熱效率。另外蓄熱式圓燒嘴對(duì)可用燃料熱值范圍的適應(yīng)性大， 可以燃用低熱值的燃料，并且能夠節(jié)能25%以上。
在還原段分為還原一段和還原二段。在還原一段采用蓄熱式扁燒嘴。這種扁燒嘴在爐內(nèi) 形成的紊流強(qiáng)度介于圓燒嘴和爐頂平焰燒嘴之間。它比爐頂供熱的平焰燒嘴形成的紊流要強(qiáng) 一些，這樣可以使得加熱段產(chǎn)生的揮發(fā)份和還原產(chǎn)生的CO在爐內(nèi)快速、充分的燃燒(后燃燒)， 以便彌補(bǔ)球團(tuán)還原強(qiáng)烈吸熱，節(jié)約外部燃料消耗。而它又比圓燒嘴的紊流強(qiáng)度小一些，這樣 除了具有蓄熱式圓燒嘴所擁有的優(yōu)點(diǎn)外，還可以均勻爐內(nèi)的溫度分布，降低對(duì)爐氣的攪動(dòng)， 這樣就可以降低對(duì)爐料附近CO層的攪動(dòng)，防止?fàn)t料被C02和H20再次氧化。
在還原二段和均熱段采用高中低爐溫和氧化還原中性氣氛選擇爐頂加熱輻射式平焰燒 嘴。這種燒嘴用于轉(zhuǎn)底爐爐頂供熱，尤其是用于均熱段時(shí)，在爐寬方向和爐長(zhǎng)方向上能夠以 最好的溫度條件進(jìn)行合理加熱，而且這種供熱方式能夠極大的降低對(duì)爐氣的擾動(dòng)，基本上不 會(huì)破壞爐料上方的C0層，而這一層氣體的穩(wěn)定是關(guān)系到含碳球團(tuán)還原程度的最關(guān)鍵的一點(diǎn)。
本發(fā)明的有益效果是可以滿足直接還原鐵用轉(zhuǎn)底爐各個(gè)區(qū)段的不同要求，既可以在加 熱段迅速的提高爐料的溫度使其達(dá)到反應(yīng)溫度并燃用低熱值燃料，還可以在還原段和均熱段 保持爐內(nèi)的還原性氣氛，尤其是極大的降低了對(duì)爐料上方CO層的擾動(dòng)破壞。


圖1為本發(fā)明的一種實(shí)施例的轉(zhuǎn)底爐爐體燒嘴布置結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的蓄熱式燒嘴結(jié)構(gòu)示意圖；.
圖3為圖2的側(cè)視圖4為本發(fā)明的扁燒嘴結(jié)構(gòu)示意圖5為圖4的側(cè)剖圖6為本發(fā)明的爐頂供熱輻射式平焰燒嘴俯視圖； 圖7為本發(fā)明的爐頂供熱輻射式平焰燒嘴側(cè)剖圖中1蓄熱式圓燒嘴，2轉(zhuǎn)底爐爐體，3蓄熱式扁燒嘴，4輻射式平焰燒嘴，5加熱段,6還 原一段，7還原二段，8均熱段。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一歩描述
例l: 13.5X3m轉(zhuǎn)底還原爐
爐子按三段爐溫分布，由加料口按順時(shí)針方向分別為加熱段，還原段，均熱段。采用高
爐煤氣作燃料，熱值3350kJ/Nm3。在加熱段采用蓄熱式圓口燒嘴，內(nèi)環(huán)布置2個(gè)60萬kcal/h (每臺(tái)折合高爐煤氣燃燒量 750 Nm7h)，外環(huán)布置2個(gè)60萬kcal/h (每組折合高爐煤氣燃燒量750 Nm7h)，另裝2個(gè) 40萬kcal/h (每組折合高爐煤氣燃燒量500 Nm7h)。在外環(huán)布置5個(gè)空氣補(bǔ)入量為900 NmVh 空氣單預(yù)熱蓄熱室單元，用于預(yù)熱燃燒揮發(fā)份與CO的補(bǔ)入空氣，加熱溫度為1100 125(TC; 在還原一段采用蓄熱式扁燒嘴，內(nèi)環(huán)布置2個(gè)60萬kcal/h (每臺(tái)折合高爐煤氣燃燒量750 NmVh)，外環(huán)布置4個(gè)40萬kcal/h (每組折合高爐煤氣燃燒量500NraVh)。在外環(huán)布置3個(gè) 空氣補(bǔ)入量為900 NmVh及3臺(tái)空氣補(bǔ)入量為600 Nm7h空氣單預(yù)熱蓄熱室單元，用于預(yù)熱燃 燒揮發(fā)份與CO的補(bǔ)入空氣，還原溫度為130(TC;在還原二段和均熱段采用爐頂供熱輻射式 平焰燒嘴，共布置4個(gè)40萬kcal/h (每組折合高爐煤氣燃燒量500 Nm7h)輻射式平焰燒嘴， 溫度為1275°C。
原料鐵礦石的鐵品位為37. 59%，還原劑的揮發(fā)份小于20%,固定碳含量大于50%。經(jīng)過90 分鐘的還原，得到的干選產(chǎn)品全鐵含量47.68%，金屬鐵含量44.10%，金屬化率92.49%，金 屬回收率為95.48%。
例2: 2.1X1.5m轉(zhuǎn)底還原爐
爐子按三段爐溫分布，由加料口按順時(shí)針方向分別為加熱段，還原段，均熱段。采用焦 爐煤氣作燃料，熱值16720kJ/Nni3。
在加熱段采用蓄熱式圓口燒嘴，內(nèi)外環(huán)共布置12個(gè)燒嘴，內(nèi)環(huán)布置6個(gè)72萬kcal/h(每 臺(tái)折合焦?fàn)t煤氣燃燒量180 NmVh)，外環(huán)布置6個(gè)72萬kcal/h (每組折合焦?fàn)t煤氣燃燒量 180NmVh)。在外環(huán)布置6個(gè)空氣補(bǔ)入量為200 NmVh空氣單預(yù)熱蓄熱室單元，用于預(yù)熱燃燒 揮發(fā)份與CO的補(bǔ)入空氣，加熱溫度為1100 125(TC;在還原一段采用蓄熱式扁燒嘴，內(nèi)外 環(huán)共布置14個(gè)燒嘴，內(nèi)環(huán)布置6個(gè)90萬kcal/h (每臺(tái)折合焦?fàn)t煤氣燃燒量225 NmVh)，外 環(huán)布置8個(gè)90萬kcal/h (每組折合焦?fàn)t煤氣燃燒量225NmVh)。在外環(huán)布置5個(gè)空氣補(bǔ)入量 為900 NmVh及3臺(tái)空氣補(bǔ)入量為600 NmVh空氣單預(yù)熱蓄熱室單元，用于預(yù)熱燃燒揮發(fā)份與 CO的補(bǔ)入空氣，還原溫度為1300°C;在還原二段和均熱段采用爐頂供熱輻射式平焰燒嘴，共 布置12個(gè)20萬kcal/h (每組折合焦?fàn)t煤氣燃燒量50NmVh)輻射式平焰燒嘴，溫度為1275 。C。
原料鐵礦石的鐵品位為37. 59%，還原劑的揮發(fā)份小于20%，固定碳含量大于50%。經(jīng)過90 分鐘的還原，得到的干選產(chǎn)品全鐵含量48.92%，金屬鐵含量47.64%，金屬化率97. 38%，金 屬回收率為96. 75%。
例3: 13. 5X3m轉(zhuǎn)底還原爐
爐子按三段爐溫分布，由加料口按順時(shí)針方向分別為加熱段，還原段，均熱段。采用高爐煤氣作燃料，熱值3350kJ/Nm3。
在加熱段采用蓄熱式圓口燒嘴，內(nèi)外環(huán)共布置6個(gè)燒嘴，內(nèi)環(huán)布置2個(gè)60萬kcal/h(每 臺(tái)折合高爐煤氣燃燒量750 Nm7h)，外環(huán)布置2個(gè)60萬kcal/h (每組折合高爐煤氣燃燒量 750 NmVh)，另裝2個(gè)40萬kcal/h (每組折合高爐煤氣燃燒量500 NmVh)，在外環(huán)布置5個(gè) 空氣補(bǔ)入量為900 NmVh空氣單預(yù)熱蓄熱室單元，用于預(yù)熱燃燒揮發(fā)份與CO的補(bǔ)入空氣，加 熱溫度為1100 125CTC;在還原一段釆用蓄熱式扁燒嘴，內(nèi)環(huán)布置2個(gè)60萬kcal/h (每臺(tái) 折合高爐煤氣燃燒量750NmVh)，外環(huán)布置4個(gè)40萬kcal/h (每組折合高爐煤氣燃燒量500 NmVh)，在外環(huán)布置3個(gè)空氣補(bǔ)入量為900 Nm7h及3臺(tái)空氣補(bǔ)入量為600 NmVh空氣單預(yù)熱 蓄熱室單元，用于預(yù)熱燃燒揮發(fā)份與CO的補(bǔ)入空氣，還原溫度為1300°C;在還原二段和均 熱段采用爐頂供熱輻射式平焰燒嘴，共布置4個(gè)40萬kcal/h (每組折合高爐煤氣燃燒量500 NmVh)輻射式平焰燒嘴，溫度為1275。C。
原料鐵礦石的鐵品位為42. 37%,還原劑的揮發(fā)份小于10%,固定碳含量大于75%。經(jīng)過90 分鐘的還原，得到的干選產(chǎn)品全鐵含量54.87%，金屬鐵含量53.56%，金屬化率97. 61%，金 屬回收率為96. 12%。
權(quán)利要求
1. 一種直接還原鐵用轉(zhuǎn)底爐的分段式燒嘴布置方法，轉(zhuǎn)底爐區(qū)段劃分為加熱段、還原段和均熱段，其特征在于在加熱段采用蓄熱式圓燒嘴，在還原段采用蓄熱式扁燒嘴和爐頂供熱輻射式平焰燒嘴，在均熱段采用爐頂供熱輻射式平焰燒嘴。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的直接還原鐵用轉(zhuǎn)底爐的分段式燒嘴布置方法，其特征在于所述的燒 嘴的數(shù)量和單個(gè)燒嘴的供熱能力按照具體爐子的熱工制度要求來選擇。
全文摘要
一種直接還原用轉(zhuǎn)底爐的分段式燒嘴布置方法，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，能夠按照各個(gè)不同區(qū)段的熱工制度要求安裝不同類型的燒嘴。它是在轉(zhuǎn)底爐的加熱段安裝蓄熱式圓燒嘴，在轉(zhuǎn)底爐的還原段安裝蓄熱式扁燒嘴和爐頂供熱輻射式平焰燒嘴，在轉(zhuǎn)底爐的均熱段安裝爐頂供熱輻射式平焰燒嘴。這樣既能夠保證加熱段有很好的傳熱效果，爐料迅速升溫，也能夠在還原段和均熱段保護(hù)好爐內(nèi)的還原性氣氛，極大了降低對(duì)爐料上方CO層的擾動(dòng)，使含碳球團(tuán)在爐內(nèi)能夠快速的完成還原過程，并且得到較高的還原率。
文檔編號(hào)C21B13/00GK101445849SQ20081024691
公開日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者孫中強(qiáng), 悅 岳 申請(qǐng)人:沈陽東北大學(xué)冶金技術(shù)研究所有限公司