[发明专利]一种用于含碳球团直接还原的转底炉热工控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁生产领域，具体地，本发明涉及一种用于含碳球团直接还原的转底炉热工控制方法。

背景技术

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团直接还原工艺，并逐渐发展成一种煤基直接还原炼铁新工艺。由于这一工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。目前对转底炉工艺的研究开发，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。转底炉属于工业燃烧炉窑的一种，燃烧炉的热工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，热工控制水平的高低直接影响到工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团直接还原工艺时，球团不仅要在炉内受热升温，还会在高温下发生一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，球团快速加热，表面碳氧化燃烧，伴随大量挥发份逸出和燃烧；第二阶段，球团内部升温受到抑制，出现温差，球团内部的还原反应逐渐开始进行；第三阶段，球团内部温差逐渐减小，球团内还原势升高，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。与传统的轧钢加热工艺相比，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工艺过程更加复杂，如果直接借用现有的轧钢环形加热炉热工控制方法对转底炉进行控制，在满足含碳球团直接还原工艺要求、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工艺的转底炉热工控制方法。

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工控制方法。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提供能够满足含碳球团直接还原工艺要求、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工控制方法。

本发明的用于含碳球团直接还原的转底炉热工控制方法，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℃；

上述步骤1）～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决定，这属于常规选择。

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；

根据本发明的转底炉热工控制方法，所述步骤1）～3）中，在转底炉各段均侧置二次风喷嘴，以控制二次风流量。

根据本发明的转底炉热工控制方法，所述步骤1）预热段还侧置有煤气烧嘴。

根据本发明的转底炉热工控制方法，所述预热段外侧设置煤气烧嘴3~10个、内侧设置煤气烧嘴2~8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2~8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。

根据本发明的转底炉热工控制方法，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。

根据本发明的转底炉热工控制方法，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10~32个，优选20个，外侧设置二次风喷嘴8~16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。

根据本发明的转底炉热工控制方法，所述步骤3）均热I段和II段均顶置平焰煤气烧嘴。