[发明专利]一种纯氧助燃预混钢包烘烤装置和方法

说明书

本发明属于冶金工业生产技术领域，尤其涉及到一种纯氧助燃预混钢包烘烤装置和方法。所述纯氧助燃预混钢包烘烤装置包括耐火包盖、喷气装置、烧嘴、点火装置、耐火圆台，使用时打开喷气装置，向烧嘴中喷入纯氧和燃气混合气体，启动点火装置点燃纯氧和燃气混合气体，对钢包进行烘烤，产生的烟气从烟气出口排出。本发明采用纯氧助燃，降低了烟气等污染物的排放，增加了烘烤效率，扩大燃料的适用性，设置耐火圆台解决了采用纯氧燃烧时喷出火焰太短导致火焰无法到达钢包底使竖直方向烘烤不均匀的问题，从而使钢包烘烤更加均匀，同时，由于采用预混方式，燃气和纯氧混合均匀，燃烧效率高。

技术领域

本发明属于冶金工业生产技术领域，尤其涉及到一种纯氧助燃预混钢包烘烤装置和方法。

背景技术

钢包是钢铁生产过程中重要的热工设备，钢包用于将炉外精炼的钢水输送到连铸过程中。为去除钢包中的水分，提高包壁温度，减少钢水与包壁之间的散热损失，从而避免钢水倒入钢包时遇水发生爆炸，保持钢水温度稳定，在低过热度下进行连铸，提高板坯质量，钢包在承接钢水前需要进行烘烤。

一般，钢包烘烤装置采用的是空气助燃的套管结构，即煤气与助燃空气平行流出喷嘴后点燃燃烧。这种方式有以下缺点：一是采用老式套管结构导致煤气与空气混合不好，烘烤温度不均匀，热效率低。二是对常规的空气助燃来说，助燃气体中只有占比21％的O₂参与了煤气燃烧，剩余的N₂和惰性气体不但不发生燃烧反应放出热量，而且还会吸收钢包内部的大量热量，从而会提高烘烤过程燃料消耗，还会增加排烟量，增大排烟热损失，降低火焰温度，使得烘烤效率降低。

多数大型钢厂利用工艺副产品焦炉煤气、混合煤气、高炉煤气对钢包进行烘烤作业。其中，焦炉煤气主要由氢气和甲烷构成，属于高热值煤气，一般作为钢包烘烤中的燃气使用。混合煤气一般是指在高炉煤气中加入焦炉煤气或者天然气，这是因为高炉煤气的热值较低，通过加入焦炉煤气或者天然气能够提高热值，提高燃烧温度，满足钢包烘烤工艺的要求。高炉煤气是高炉炼铁生产过程中副产的可燃气体，属于低热值煤气，可燃成分主要为CO，特点是燃烧不稳定，燃烧温度低，因此高炉煤气难以直接用于钢包烘烤。使用高炉煤气作为钢包烘烤的燃气时，一般都要额外采用稳定强化燃烧的措施，如采用蓄热式燃烧方式。

纯氧燃烧技术作为一种新型燃烧技术，使用氧气(含氧浓度大于95％)代替空气作为燃烧助燃气，减少了空气中79％的无效氮气的介入，加速了燃料反应，提高了火焰温度，火焰温度可以达到1500℃以上。在实际生产中，纯氧燃烧会使火焰传播速度大幅增加，火焰长度明显变短。

发明内容

本发明提供一种纯氧助燃预混钢包烘烤装置和方法，利用纯氧代替空气作为燃烧助燃气，用于钢包烘烤过程。

将纯氧助燃用于钢包烘烤过程，具有以下优点：

(1)提高了火焰燃烧温度，降低了烟气等污染物的排放，增加了烘烤效率：由于纯氧助燃时烟气中CO₂和H₂O三原子气体含量提高，烟气发射率提高，钢包内部辐射换热能力大大加强，而总烟气量也大大降低，特别是烟气中N₂含量的降低，提高了钢包烘烤的效率，降低了烟气中NO_x含量，减少了燃烧产物中污染物的生成和排放。

(2)扩大了钢包烘烤过程中燃料的适用性和燃烧的稳定性：纯氧燃烧具有加速燃料反应、加快燃烧速度、降低燃料燃点、提高火焰温度等优点，因而采用纯氧助燃可以补足高炉煤气等低热值燃料的燃烧温度，将低热值的高炉煤气的燃烧温度提高至能够满足钢包烘烤工艺的要求的温度，并且提高高炉煤气燃烧的稳定性，使高炉煤气可以不经过太多的处理，直接应用于钢包烘烤。

但如背景技术中所述，采用纯氧燃烧会使火焰传播速度大幅增加，火焰长度明显变短，明火焰难以到达钢包底部，进而影响钢包在竖直方向上的温度均匀性。

针对以上问题，本发明的纯氧助燃预混钢包烘烤装置具体如下：