高爐設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高爐設備(100)，其具備：高爐主體(110)；從風口將熱風噴吹入高爐主體(110)內部的熱風噴吹單元(114，115)等；從風口將煤粉(2)供應到高爐主體(110)內部的煤粉供應單元，其中，煤粉(2)是干餾低品位煤而得，煤粉供應單元具備：通過混合空氣(106)與惰性氣體(102)而成的傳送氣體(107)將煤粉(2)氣流傳送到風口的氣流傳送單元(115～120)；檢測風口附近的傳送氣體(107)的溫度的溫度傳感器(121)；根據(jù)溫度傳感器(121)提供的信息，調節(jié)氣流傳送單元(115～120)的傳送氣體(107)中空氣(106)與惰性氣體(102)的混合比例的控制裝置(122)。
【專利說明】高爐設備

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高爐設備。

【背景技術】
[0002]高爐設備通過從頂部將鐵礦石、石灰石、煤炭等原料裝入高爐主體內部，并且從側部靠下方的風口噴吹熱風及作為輔助燃料的煤粉(Pulverized Coal Inject1n:PCI煤)，從而可由鐵礦石制造出生鐵。
[0003]現(xiàn)有技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本專利特開平4-093512號公報
[0006]專利文獻2:日本專利特開平10-060508號公報
[0007]專利文獻3:日本專利特開平11-092809號公報
[0008]專利文獻4:日本專利特開2007-239019號公報
[0009]發(fā)明擬解決的問題
[0010]作為輔助燃料而被噴吹入高爐主體內部的PCI煤，要求具有較高的燃燒性能，因為如果產生未燃燒碳，該未燃燒碳有可能會阻礙燃燒氣體流通，因此，通常使用高品質高價的無煙煤、瀝青煤等，這導致了生鐵制造成本的上升。


【發(fā)明內容】

[0011]鑒于以上情況，本發(fā)明的目的在于提供一種可降低生鐵制造成本的高爐設備。
[0012]為解決上述課題的第一發(fā)明涉及的高爐設備，具備:高爐主體；原料裝入單元，從頂部將原料裝入所述高爐主體內部；熱風噴吹單元，從風口將熱風噴吹入所述高爐主體內部；煤粉供應單元，從所述風口將煤粉供應到所述高爐主體內部，其特征在于，所述煤粉是干餾低品位煤而得，所述煤粉供應單元具備:氣流傳送單元，通過混合空氣與惰性氣體而成的傳送氣體將所述煤粉氣流傳送到所述風口 ；傳送氣體狀態(tài)檢測單元，檢測所述風口附近的所述傳送氣體的狀態(tài)；控制單元，根據(jù)所述傳送氣體狀態(tài)檢測單元提供的信息，調節(jié)所述氣流傳送單元的所述傳送氣體中所述空氣與所述惰性氣體的混合比例。
[0013]第二發(fā)明涉及的高爐設備，其特征在于，在第一發(fā)明中，所述煤粉供應單元的所述傳送氣體狀態(tài)檢測單元，用于檢測所述傳送氣體的溫度、氧濃度、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度中的至少一種的狀態(tài)。
[0014]第三發(fā)明涉及的高爐設備，其特征在于，在第一或第二發(fā)明中，所述煤粉供應單元的所述控制單元，用于調節(jié)所述氣流傳送單元的所述傳送氣體中所述空氣與所述惰性氣體的混合比例，使所述傳送氣體的溫度達到200?TC (其中，T為所述低品位煤的干餾溫度)。
[0015]第四發(fā)明涉及的高爐設備，其特征在于，在第一至第三發(fā)明的任意一個中，所述煤粉是在400?600 °C下經過干餾的煤粉。
[0016]第五發(fā)明涉及的高爐設備，其特征在于，在第一至第四發(fā)明的任意一個中，所述煤粉，直徑為10ym以下。
[0017]第六發(fā)明涉及的高爐設備，其特征在于，在第一至第五發(fā)明的任意一個中，所述低品位煤為次煙煤或褐煤。
[0018]第七發(fā)明涉及的高爐設備，其特征在于，在第一至第六發(fā)明的任意一個中，所述惰性氣體為氮氣、由所述高爐主體排出的廢氣、使所述廢氣與空氣一起燃燒后的廢燃氣中的至少一種。
[0019]發(fā)明效果
[0020]根據(jù)本發(fā)明涉及的高爐設備，由于是通過混合空氣與惰性氣體而成的傳送氣體將干餾低品位煤而成的煤粉氣流傳送到風口，因此可將廉價的低品位煤作為噴吹煤(PCI煤)使用，并且無需設置用于加熱傳送氣體和煤粉的加熱器或熱交換器等便可提高噴吹煤(PCI煤)的著火性(完全燃燒性)，所以可降低生鐵制造成本。此外，隨著噴吹煤(PCI煤)的著火性(完全燃燒性)的提高，還可削減噴吹煤(PCI煤)的供應量，從而可進一步降低生鐵制造成本。相反，隨著噴吹煤(PCI煤)的著火性(完全燃燒性)的提高，還可增加噴吹煤(PCI煤)的供應量，所以還可削減作為原料供應到高爐主體頂部的煤炭(焦炭)的量，從而可進一步降低生鐵制造成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明涉及的高爐設備的第一實施方式的主要部分的示意性框圖。
[0022]圖2是圖1高爐設備的主要部分的控制系統(tǒng)圖。
[0023]圖3是本發(fā)明涉及高爐設備第二實施方式主要部分的示意性框圖。
[0024]圖4是圖2高爐設備的主要部分的控制系統(tǒng)圖。

【具體實施方式】
[0025]以下根據(jù)附圖對本發(fā)明涉及的高爐設備的實施方式進行說明，但是本發(fā)明并不只限定于根據(jù)附圖所說明的以下實施方式。
[0026]<第一實施方式>
[0027]根據(jù)圖1、2對本發(fā)明涉及的高爐設備的第一實施方式進行說明。
[0028]如圖1所示，定量供應鐵礦石、石灰石、煤炭等原料I的原料定量供應裝置111，與傳送該原料I的裝入輸送機112的傳送方向上游側相連。此裝入輸送機112的傳送方向下游側，與高爐主體110頂部的爐頂料斗113上方相連。輸送熱風101(1000 ? 1300°C )的熱風輸送裝置114，與設在所述高爐主體110風口的吹風管115連結。
[0029]在所述吹風管115的中途，插入連接著噴槍116的頂端側。在所述噴槍116的基端側，連結著輸送空氣106的鼓風機117的送風口。在所述鼓風機117的送風口與所述噴槍116的基端側之間，通過流量調節(jié)閥118連結著輸送氮氣等惰性氣體102的惰性氣體供應源119。
[0030]在所述鼓風機117及所述流量調節(jié)閥118與所述噴槍116之間，連結著能夠將以溫度T (400?600°C的范圍內)干餾褐煤、次煙煤等低品位煤(劣質煤)后粉碎(直徑100 μ m以下)而成的煤粉2裝在里面的供料罐120的下部，該供料罐120，其內部能以惰性氣體環(huán)境保持，并且可從內部落下供應所述煤粉2。
[0031]在所述噴槍116的基端側的附近，即所述風口的附近，設有檢測該噴槍116內溫度的傳送氣體狀態(tài)檢測單元即溫度傳感器121。如圖2所示，所述溫度傳感器121，與控制單元即控制裝置122的輸入部電氣連接。所述控制裝置122的輸出部，與所述鼓風機117及所述流量調節(jié)閥118電氣連接，該控制裝置122，可根據(jù)所述溫度傳感器121提供的信息，來控制所述鼓風機117的送風量及所述流量調節(jié)閥118的開度(詳情后述)。
[0032]另外，在本實施方式中，由所述原料定量供應裝置111、所述裝入輸送機112、所述爐頂料斗113等構成原料裝入單元，由所述熱風輸送裝置114、所述吹風管115等構成熱風噴吹單元，由所述吹風管115、所述噴槍116、所述鼓風機117、所述流量調節(jié)閥118、所述惰性氣體供應源119、所述供料罐120等構成氣流傳送單元，由該氣流傳送單元、所述傳送氣體狀態(tài)檢測單元、所述控制單元等構成煤粉供應單元。此外，圖1中，IlOa是用來取出熔融生鐵(鐵水)9的出鐵口。
[0033]在這種本實施方式涉及的高爐設備100中，由所述原料定量供應裝置111定量供應所述原料I，通過所述裝入輸送機112供應到所述爐頂料斗113內，從而將該原料I裝入所述高爐主體110內，另一方面，由所述熱風輸送裝置114將熱風101輸送到所述吹風管115，并且由所述供料罐120落下供應所述煤粉2。
[0034]而且，當啟動所述控制裝置122時，該控制裝置122啟動所述鼓風機117，以便由所述鼓風機117輸送空氣106，并且開啟控制所述流量調節(jié)閥118，以便由所述惰性氣體供應源119輸送惰性氣體102。
[0035]如此，所述煤粉2，通過混合所述空氣106與所述惰性氣體102而成的傳送氣體107被氣流傳送到所述噴槍116。此時，所述煤粉2，由于干餾而反應活性變高，并且所述傳送氣體107含有氧氣，因此一部分在氣流傳送中與氧氣反應而燃燒。因此，上述傳送氣體107及上述煤粉2通過自我加熱而得到預熱(200?T°C )。
[0036]被氣流傳送到所述噴槍116的所述煤粉2，通過與所述傳送氣體107—起被供應到所述吹風管115的內部，并被供應到所述熱風輸送裝置114提供的所述熱風101中而燃燒。此時，由于由所述噴槍116噴吹入所述熱風101中的所述傳送氣體107及所述煤粉2已經得到預熱(200?T°C )，因此該煤粉2的著火性變快，完全燃燒性變好。
[0037]此處，當由所述噴槍116噴吹入所述熱風101中的所述傳送氣體107的溫度，即所述風口附近的所述傳送氣體107的溫度低于200°C時，所述控制裝置122，為了使向所述噴槍116氣流傳送中的所述煤粉2的燃燒量增加，根據(jù)所述溫度傳感器121提供的信息，控制所述鼓風機117及所述流量調節(jié)閥118，增加所述鼓風機117的送風量并減小所述流量調節(jié)閥118的開度，以便在所述傳送氣體107的流量保持不變的前提下，增加該傳送氣體107中的氧濃度。
[0038]另一方面，當由所述噴槍116噴吹入所述熱風101中的所述傳送氣體107的溫度，即所述風口附近的所述傳送氣體107的溫度超過所述TC時，所述控制裝置122，為了使向所述噴槍116氣流傳送中的所述煤粉2的燃燒量降低，根據(jù)所述溫度傳感器121提供的信息，控制所述鼓風機117及所述流量調節(jié)閥118，減少所述鼓風機117的送風量并增大所述流量調節(jié)閥118的開度，以便在所述傳送氣體107的流量保持不變的前提下，降低該傳送氣體107中的氧濃度。
[0039]如此，由所述噴槍116噴吹入所述熱風101中并在所述吹風管115內部燃燒的所述煤粉2，變成火焰由所述風口在所述高爐主體110內部形成風口回旋區(qū)，使所述高爐主體110內的所述原料I中的煤炭等燃燒。如此，所述原料I中的鐵礦石被還原后變成生鐵(鐵水)9由所述出鐵口 IlOa取出。
[0040]S卩，本實施方式所述高爐設備100中，將以溫度T(400?600°C的范圍內)干餾褐煤、次煙煤等低品位煤(劣質煤)后粉碎(直徑100 μπι以下)而成的煤粉2作為噴吹煤(Pulverized Coal Inject1n:PCI煤)使用，并且將所述煤粉2氣流傳送到所述噴槍116的傳送氣體107采用空氣106與惰性氣體102的混合氣體。
[0041]因此，在本實施方式所述高爐設備100中，可將廉價的低品位煤作為噴吹煤(PCI煤)使用，并且無需設置用于加熱傳送氣體107及煤粉2的加熱器或熱交換器等便可提高噴吹煤(PCI煤)的著火性(完全燃燒性)。
[0042]因此，采用本實施方式所述高爐設備100，可降低生鐵9的制造成本。
[0043]此外，隨著噴吹煤(PCI煤)的著火性(完全燃燒性)的提高，可削減噴吹煤(PCI煤)的供應量，從而可進一步降低生鐵9制造成本。相反，隨著噴吹煤(PCI煤)的著火性(完全燃燒性)的提高，還可增加噴吹煤(PCI煤)的供應量，所以還可削減作為原料I供應到高爐主體I1頂部的煤炭(焦炭)的量，從而可進一步降低生鐵9的制造成本。
[0044]另外，所述傳送氣體107及所述煤粉2的預熱溫度優(yōu)選為200?T(煤粉2的干餾溫度)°C的范圍。這是因為如果低于200°C，則可能難以充分提高煤粉2的著火性(完全燃燒性)，如果超過T (煤粉2的干餾溫度)V，則由煤粉2產生焦油等熱分解物，該熱分解物附著到所述噴槍116的內壁面等，從而可能阻塞該噴槍116等。
[0045]<第二實施方式>
[0046]根據(jù)圖3，4對本發(fā)明涉及的高爐設備的第二實施方式進行說明。另外，對與前面所述實施方式相同的部分，通過使用與前面所述實施方式的說明中所使用符號相同的符號，省略與前面所述實施方式中的說明相同的說明。
[0047]如圖3所示，所述噴槍116與所述供料罐120之間的該噴槍116的基端附近，連結著分取管線223的基端側。所述分取管線223的頂端側，與三通閥224的一個口連接。所述三通閥224的剩余兩個口，分別與過濾器裝置225A、225B的接入口連接。
[0048]所述過濾器裝置225A、225B的送出口，與抽吸泵226的抽吸口連接。所述抽吸泵226的送出口，通過返回管線227連接在所述分取管線223的基端側與所述噴槍116的基端側之間。所述過濾器裝置225A、225B的送出口與所述抽吸泵226的抽吸口之間，設有檢測從所述分取管線223分取的所述傳送氣體107中的一氧化碳濃度的一氧化碳傳感器221。
[0049]如圖4所示，所述一氧化碳傳感器221，與控制單元即控制裝置222的輸入部電氣連接。所述控制裝置222的輸出部，與所述鼓風機117及所述流量調節(jié)閥118電氣連接，該控制裝置222，可根據(jù)所述一氧化碳傳感器221提供的信息，來控制所述鼓風機117的送風量及所述流量調節(jié)閥118的開度(詳情后述)。
[0050]另外，在本實施方式中，由所述一氧化碳傳感器221、所述分取管線223、所述三通閥224、所述過濾器裝置225A、225B、所述抽吸泵226、所述返回管線227等構成傳送氣體狀態(tài)檢測單元，由該傳送氣體狀態(tài)檢測單元、所述控制單元、所述氣流傳送單元等構成煤粉供應單元。
[0051]在這種本實施方式涉及的高爐設備200中，與上述實施方式的情況相同，將所述原料I裝入所述高爐主體I1內，另一方面，由所述熱風輸送裝置114將熱風101輸送到所述吹風管115，并且由所述供料罐120落下供應所述煤粉2。
[0052]而且，當開閉操作所述三通閥224，使所述過濾器裝置225A、225B中的只有一個(例如過濾器裝置225A)與所述分取管線223及所述返回管線227連接，并且啟動所述抽吸泵226，啟動所述控制裝置222時，該控制裝置222，與上述實施方式的情況相同，啟動所述鼓風機117，以便由所述鼓風機117輸送空氣106，并且開啟控制所述流量調節(jié)閥118，以便由所述惰性氣體供應源119輸送惰性氣體102。
[0053]如此，所述煤粉2，與上述實施方式的情況相同，通過混合所述空氣106與所述惰性氣體102而成的傳送氣體107被氣流傳送到所述噴槍116，與所述傳送氣體107 —起被供應到所述吹風管115的內部，并被供應到所述熱風輸送裝置114提供的所述熱風101中而燃燒。
[0054]此處，被氣流傳送到所述噴槍116的基端側附近的所述傳送氣體107，其極少一部分由所述抽吸泵226被分取到分取管線223，經由所述三通閥224在所述過濾器裝置225A所述煤粉2等被除去后，在所述一氧化碳傳感器221被檢測一氧化碳濃度，然后經由所述抽吸泵226由所述返回管線227被送回到所述噴槍116的基端側附近。
[0055]然后，所述控制裝置222，根據(jù)所述一氧化碳傳感器221提供的信息，來控制所述鼓風機117的送風量及所述流量調節(jié)閥118的開度。即，所述傳送氣體107中的一氧化碳濃度是根據(jù)所述煤粉2的種類(煤種)、所述煤粉2的供應量、該傳送氣體107中的氧濃度、該傳送氣體107的溫度基本可以確定的值。
[0056]因此，由于可事先確定所述煤粉2的種類(煤種)及供應量，并且可算出上述傳送氣體107中的氧濃度，故此通過檢測上述傳送氣體107中的一氧化碳濃度，便可求出該傳送氣體107的溫度。
[0057]更具體而言，所述控制裝置222，根據(jù)所述一氧化碳傳感器221提供的信息，即取樣的所述傳送氣體107的一氧化碳濃度，換言之，根據(jù)所述風口附近的所述傳送氣體107的一氧化碳濃度等，算出該傳送氣體107的溫度，當該溫度低于200°C時，為了使向所述噴槍116氣流傳送中的所述煤粉2的燃燒量增加，控制所述鼓風機117及所述流量調節(jié)閥118，增加所述鼓風機117的送風量并減小所述流量調節(jié)閥118的開度，以便在所述傳送氣體107的流量保持不變的前提下，增加該傳送氣體107中的氧濃度。
[0058]另一方面，當算出的所述溫度超過所述TC時，所述控制裝置222，為了使向所述噴槍116氣流傳送中的所述煤粉2的燃燒量降低，控制所述鼓風機117及所述流量調節(jié)閥118，減少所述鼓風機117的送風量并同時增大所述流量調節(jié)閥118的開度，以便在所述傳送氣體107的流量保持不變的前提下，降低該傳送氣體107中的氧濃度。
[0059]如此，與上述實施方式的情況相同，由所述噴槍116噴吹入所述熱風101中并在所述吹風管115內部燃燒的所述煤粉2，變成火焰由所述風口在所述高爐主體110內部形成風口回旋區(qū)，使所述高爐主體110內的所述原料I中的煤炭等燃燒，可將所述原料I中的鐵礦石還原，由所述出鐵口 IlOa取出生鐵(鐵水)9。
[0060]另外，隨著對所述傳送氣體107進行取樣，所述過濾器裝置225A逐漸堵塞，因此取樣經過指定時間后，開閉操作所述三通閥224，使只有所述過濾器裝置225B與所述分取管線223及所述返回管線227連接，然后更換新的所述過濾器裝置225A，從而便可連續(xù)進行所述傳送氣體107的取樣。
[0061]S卩，在上述實施方式所述高爐設備100中，是通過所述噴槍116的基端側附近所設的所述溫度傳感器121直接檢測所述傳送氣體107的溫度，但是在本實施方式所述高爐設備200中，將所述噴槍116的基端側附近的所述傳送氣體107取樣到取樣管線后，通過所述一氧化碳傳感器221檢測一氧化碳濃度，從而用所述控制裝置222算出所述傳送氣體107的溫度。
[0062]因此，在本實施方式涉及的高爐設備200中，無需將傳感器的檢測部等伸入到大部分所述傳送氣體107在流通的管線中，便可檢測該傳送氣體107的溫度。
[0063]因此，本實施方式涉及的高爐設備200不僅可得到與上述實施方式的情況相同的效果，還可防止所述煤粉2附著到傳感器的檢測部等，所以可更加準確地進行控制，并且將所述噴槍116的基端側附近的阻塞等防患于未然。
[0064]<其他實施方式>
[0065]另外，在上述第二實施方式中，是通過所述一氧化碳傳感器221檢測所述傳送氣體107中的一氧化碳，從而求出該傳送氣體107的溫度，但是作為其他實施方式，通過例如用檢測所述傳送氣體107中的二氧化碳濃度的CO2傳感器或者檢測氧濃度的O2傳感器等來代替所述一氧化碳傳感器221的方法，也可求出所述傳送氣體107的溫度。
[0066]此外，在上述第一、二實施方式中，對由所述惰性氣體供應源119輸送氮氣等惰性氣體102的情況進行了說明，但是作為其他實施方式，也可以將例如由所述高爐主體110排出的高爐廢氣(約200°C )、或者使該高爐廢氣與空氣一起燃燒作為所述熱風101的熱源利用后的高爐廢氣的廢燃氣(約100°C左右)作為惰性氣體102使用，即可以將所述高爐主體110、所述熱風輸送裝置114等作為惰性氣體供應源加以利用。
[0067]工業(yè)實用性
[0068]本發(fā)明涉及的高爐設備可降低生鐵制造成本，所以在煉鐵產業(yè)中，可極為有益地利用。
[0069]符號說明
[0070]I 原料
[0071]2 煤粉
[0072]9 鐵水
[0073]100高爐設備
[0074]101 熱風
[0075]102惰性氣體
[0076]106 空氣
[0077]107傳送氣體
[0078]110高爐主體
[0079]IlOa 出鐵口
[0080]111原料定量供應裝置
[0081]112裝入輸送機
[0082]113爐頂料斗
[0083]114熱風輸送裝置
[0084]115吹風管
[0085]116 噴槍
[0086]117鼓風機
[0087]118流量調節(jié)閥
[0088]119惰性氣體供應源
[0089]120供料罐
[0090]121溫度傳感器
[0091]122控制裝置
[0092]200高爐設備
[0093]221 一氧化碳傳感器
[0094]222控制裝置
[0095]223分取管線
[0096]224三通閥
[0097]225A、225B過濾器裝置
[0098]226抽吸泵
[0099]227返回管線
【權利要求】
1.一種高爐設備，其具備:高爐主體； 原料裝入單元，從頂部將原料裝入所述高爐主體內部； 熱風噴吹單元，從風口將熱風噴吹入所述高爐主體內部； 煤粉供應單元，從所述風口將煤粉供應到所述高爐主體內部， 其特征在于， 所述煤粉是干餾低品位煤而得， 所述煤粉供應單元具備: 氣流傳送單元，通過混合空氣與惰性氣體而成的傳送氣體將所述煤粉氣流傳送到所述風口 ； 傳送氣體狀態(tài)檢測單元，檢測所述風口附近的所述傳送氣體的狀態(tài)； 控制單元，根據(jù)所述傳送氣體狀態(tài)檢測單元提供的信息，調節(jié)所述氣流傳送單元的所述傳送氣體中所述空氣與所述惰性氣體的混合比例。
2.如權利要求1所述的高爐設備，其特征在于， 所述煤粉供應單元的所述傳送氣體狀態(tài)檢測單元，用于檢測所述傳送氣體的溫度、氧濃度、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度中的至少一種的狀態(tài)。
3.如權利要求1所述的高爐設備，其特征在于， 所述煤粉供應單元的所述控制單元，用于調節(jié)所述氣流傳送單元的所述傳送氣體中所述空氣與所述惰性氣體的混合比例，使所述傳送氣體的溫度達到200?T°C (其中，T為所述低品位煤的干餾溫度)。
4.如權利要求1所述的高爐設備，其特征在于， 所述煤粉是在400?600°C下經過干餾的煤粉。
5.如權利要求1所述的高爐設備，其特征在于， 所述煤粉，直徑為100 μ m以下。
6.如權利要求1所述的高爐設備，其特征在于， 所述低品位煤為次煙煤或褐煤。
7.如權利要求1所述的高爐設備，其特征在于， 所述惰性氣體為氮氣、由所述高爐主體排出的廢氣、使所述廢氣與空氣一起燃燒后的廢燃氣中的至少一種。
【文檔編號】C21B5/00GK104471079SQ201380037605
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權日:2012年9月20日
【發(fā)明者】中川慶一, 大本節(jié)男, 坂口雅一, 濱田務 申請人:三菱重工業(yè)株式會社