[发明专利]一种烧结节能减排的氢系燃气分级喷吹方法

说明书

本发明公开了一种烧结节能减排的氢系燃气分级喷吹方法，依据烧结料层固有的热量分布差异，将料层分成高热量补入区域(1250℃)、中热量补入区域(1250℃～1300℃)、低热量补入区域(1300℃)，并依据烧结料层不同区域热量需求的差异补入气体燃料，有利于实现均热均质烧结，大幅提高烧结矿产量、质量指标，并提高清洁气体燃料置换固体燃料用量，提高燃料利用率，降低COx、SOx、NOx排放量，推广应用前景广阔，有益于钢铁工业绿色发展。

技术领域

本发明涉及一种燃气喷吹技术，特别涉及一种烧结节能减排的氢系燃气分级喷吹技术，属于钢铁冶金领域的烧结领域。

背景技术

钢铁工业是典型的能源密集型部门，其能源消耗高达世界能源消耗的10％～15％。烧结作为钢铁工业前端工序，工序能耗高居钢铁工业第二位，烧结过程中固体燃料的燃烧亦是钢铁工业大气污染物NO_X、CO_X排放的主要来源，SO_X排放的重要来源。此外，烧结矿占高炉炼铁炉料70％以上，烧结矿质量与大高炉稳定顺行、高效、低耗以及大喷煤技术等都息息相关。国内外研究表明：1.减少返矿量1.5％～3％，可降低烧结固体燃耗0.6kg/t_-s；2.烧结矿强度不够在运输和转移过程中将会产生粉末，小于5mm的粉末每增加1％，高炉燃料比会升高0.5％，产量降低0.5％～1％；3.入炉烧结矿的间接还原度降低10％影响高炉燃料比和产量各8％～9％。因而如何实现低碳高质烧结是烧结节能减排最为理想的手段，乃至对钢铁工业清洁生产都意义重大。

为此，JFE钢铁公司和九州大学合作率先研发了向烧结机料面喷吹液化天然气燃料的技术，并于2009年1月在京滨1号烧结机投入商业化运作，实现减少固体燃料用量3kg/t-s，同时转鼓强度提高1％，RI提高4％，CO₂最大减排量高达约60000t/年。研究表明天然气经料面进入烧结料层，在燃烧带上方开始燃烧，该技术能够有效拓宽高温熔融带，增加高温保持时间，避免上部烧结矿带冷却速率过快，改善成矿条件。此外，在降低固体燃料的同时下部料层最高温度降低使得未熔铁矿石致密性程度改善，还原性得到提高，是真正做到低碳均质烧结、提高整体烧结矿产质量指标最为简单有效的手段。我国韶钢在烧结料面喷入钢铁厂内富余的焦炉煤气，烧结矿在强度和冶金性能方面也得到有效的改善。然而，在燃气喷吹技术工业化应用过程中，由于原料种类以及碱度、负压、料层高度及固体燃料配比等烧结过程参数不尽相同，燃气喷吹技术中的固体燃料降低量、气体燃料补入量及位置等关键技术参数难以把控，并直接影响到燃气喷吹的实际效果。同时，这些参数只能通过实际摸索而得到，试验成本巨大。

随着烧结过程进行，由于自蓄热作用，热量在料层中会出现从上到下积累。研究表明，适宜的成矿区间为1200～1350℃，利于粘结相的生成。在实际烧结过程中，越靠近上部料层蓄热量越不足，因而其高温(1200℃)停留时间短、烧结不充分、液相量不足，致使烧结矿强度低，返矿多等问题明显，而越靠近下部料层蓄热量越大，烧结温度过高(1350℃)导致过熔，致使烧结矿还原性恶化。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是在于提供一种能有效节能减排的燃气分级喷吹方法，该方法依据烧结料层固有的热量分布差异，将烧结料层划分为多个区域，并依据烧结料层不同区域热量需求的差异补入燃气，有利于合理降低固体燃料耗量及均热均质烧结，实现洁净的碳氢类化合物等氢系燃料更大程度地取代固体化石燃料，大幅提高烧结矿产量、质量指标，降低COx、SOx、NOx排放量，推广应用前景广阔，有益于钢铁工业绿色发展。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种烧结节能减排的氢系燃气分级喷吹方法，该方法是依据不同烧结料层最高温度存在差异，将烧结料层分成三个不同热量补入区域，从保温结束至废气温度上升点之间依次划分为高热量补入区域、中热量补入区域及低热量补入区域；在降低烧结料层中固体燃料配比的条件下，向高热量补入区域、中热量补入区域及低热量补入区域分级喷入气体燃料，且高热量补入区域、中热量补入区域及低热量补入区域的气体燃料补入量依次降低。