高爐噴煤管和降低高爐的焦比的方法
【專利摘要】本發明公開了一種高爐噴煤管，該高爐噴煤管包括：噴吹部（1），該噴吹部與高爐噴煤管的噴槍相連接；以及加熱部（2），該加熱部套設在噴吹部的外部；其中，加熱部和噴吹部之間容納有用于向噴吹部中的煤粉提供熱量的熱介質。另一方面，本發明還公開了一種降低高爐的焦比的方法，該方法包括在高爐噴煤管的與所述高爐的煤粉入口相鄰接的部位，對所述高爐噴煤管中的煤粉進行預加熱。根據本發明，經過預加熱的煤粉以接近于著火點的溫度被噴吹到高爐中后，可以直接被點燃而無需再吸收高爐中焦炭的燃燒熱量。由此，可以有效地提高焦炭的燃燒熱量的效能，從而降低高爐的焦比。
【專利說明】高爐噴煤管和降低高爐的焦比的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及冶金，具體地，涉及一種高爐噴煤管和降低高爐的焦比的方法。
【背景技術】
[0002]隨著礦石資源和燃料資源的日益減少，煉鐵成本在不斷升高。通過降低高爐焦比可以降低煉鐵成本，而常用的降低焦比的一種方法就是噴吹煤粉。一方面，通過使用高爐噴煤管向高爐中噴吹煤粉，可以緩解焦煤資源的短缺；另一方面，由于煤粉相較于焦炭的價格絕對優勢，使其成為降低生鐵成本的有利方式。
[0003]高爐噴吹煤粉是通過采用噴煤系統中高于熱風壓力的氮氣或壓縮空氣，將煤粉制備系統制備好的極細粒煤粉從風口噴入高爐的工藝。在該工藝中，存在如下的問題:雖然在噴吹煤粉之前，會對煤粉進行干燥和預熱，但是通常情況下噴煤車間距離高爐有很長的一段距離，通過管道將煤粉運輸至高爐時，其所攜帶的熱量已經消耗得所剩無幾。由此導致在煤粉進入高爐到達著火點開始燃燒之前，還需要吸收一部分熱量。在現有技術中，煤粉燃燒之前所吸收的這部分熱量全部來自高爐中焦炭的燃燒熱量。這樣，會增加高爐的焦比，對降低煉鐵成本不利。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是提供一種高爐噴煤管和降低高爐的焦比的方法，以降低高爐的焦比，進而降低煉鐵成本。
[0005]為了實現上述目的，本發明提供一種高爐噴煤管，該高爐噴煤管包括:噴吹部，該噴吹部與聞爐噴煤管的噴槍相連接；以及加熱部，該加熱部套設在噴吹部的外部；其中，加熱部和噴吹部之間容納有用于向噴吹部中的煤粉提供熱量的熱介質。
[0006]優選地，加熱部具有熱介`質入口和熱介質出口 ；其中，熱介質入口和熱介質出口分別與能夠加熱熱介質的外部熱介質源的出口和入口連通。
[0007]優選地，外部熱介質源為熱風爐或者高溫蒸汽爐。
[0008]優選地，加熱部的兩端密封地連接在噴吹部的管壁上；其中，熱介質入口和熱介質出口分別設置在加熱部的兩端；并且熱介質入口設置在靠近噴槍的一端，熱介質出口設置在遠離噴槍的一端。
[0009]優選地，熱介質入口和熱介質出口均為圍繞噴吹部的圓弧形開口。
[0010]優選地，加熱部的外壁上設置有隔熱層。
[0011 ] 另一方面，本發明還提供一種降低高爐的焦比的方法，該方法包括在高爐噴煤管的與所述高爐的煤粉入口相鄰接的部位，對所述高爐噴煤管中的煤粉進行預加熱。
[0012]優選地，聞爐噴煤管包括:噴吹部，該噴吹部與聞爐噴煤管的噴槍相連接；以及加熱部，該加熱部套設在噴吹部的外部；其中，加熱部和噴吹部之間容納有用于向噴吹部中的煤粉提供熱量的熱介質。
[0013]優選地，加熱部具有熱介質入口和熱介質出口 ；其中，熱介質入口和熱介質出口分別與能夠加熱熱介質的外部熱介質源的出口和入口連通。
[0014]優選地，外部熱介質源提供的熱介質為熱風或者高溫蒸汽。
[0015]優選地，加熱部的兩端密封地連接在噴吹部的管壁上；其中，熱介質入口和熱介質出口分別設置在加熱部的兩端；并且熱介質入口設置在靠近噴槍的一端，熱介質出口設置在遠離噴槍的一端。
[0016]優選地，熱介質入口和熱介質出口均為圍繞噴吹部的圓弧形開口。
[0017]優選地，加熱部的外壁上設置有隔熱層。
[0018]通過上述技術方案，在高爐噴煤管的與高爐的煤粉入口相鄰接的部位，對高爐噴煤管中的即將被送入高爐中的煤粉進行預加熱。經過預加熱的煤粉以接近于著火點的溫度被噴吹到高爐中后，可以直接被點燃而無需再吸收高爐中焦炭的燃燒熱量。由此，通過其他熱源加熱煤粉，而不是通過焦炭的燃燒熱量加熱煤粉，可以有效地提高焦炭的燃燒熱量的效能，從而降低高爐的焦比，進而降低煉鐵成本。
[0019]本發明的其他特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中:
[0021]圖1是根據本發明的實施例的高爐噴煤管的剖視圖。
[0022]附圖標記說明
·[0023]I噴吹管
[0024]2加熱部21熱介質入口
[0025]23熱介質出口 25隔熱層
【具體實施方式】
[0026]以下結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0027]參考圖1，一方面，本發明提供一種高爐噴煤管。該高爐噴煤管包括噴吹部I和加熱部2。其中，噴吹部I與高爐噴煤管的噴槍相連接，即，噴吹部I是高爐噴煤管的最靠近高爐的管狀部分。當高爐噴煤管工作時，煤粉從噴吹部I進入噴槍中，進而經由噴槍噴入高爐的爐腔中。根據本發明的實施例，在噴吹部I的外部，套設有加熱部2。其中，噴吹部I為管狀部件，加熱部2可以是與噴吹部I的中心線重合的筒狀部件。加熱部2的橫截面形狀可以包括但不限于圓形或者正多邊形。更具體地，加熱部2的兩端密封地連接在噴吹部I的管壁上。連接的方式可以包括但不限于焊接、粘接、帶有密封墊的螺栓連接等。如此，在噴吹部I和加熱部2之間形成腔體。
[0028]根據本發明的實施例，在噴吹部I和加熱部2所形成的腔體中，容納有熱介質。該熱介質用于向噴吹部I中的煤粉提供熱量，以實現將煤粉預加熱的目的。根據本發明的實施例，為了使熱介質保持流動性，在加熱部2上開設有熱介質入口 21和熱介質出口 23。根據本發明的實施例，外部的熱介質源與加熱部2上的熱介質入口 21和熱介質出口 23可以形成封閉的管路，即，熱介質入口 21和熱介質出口 23分別與熱介質源的出口和入口連通。熱介質在熱介質源中被加熱到合適的溫度，在噴吹部I和加熱部2所形成的腔體中將所攜帶的熱量傳遞給煤粉。釋放熱量后的熱介質返回到熱介質源中再次被加熱，進入下一次循環。根據本發明的實施例，熱介質源可以是熱風爐或者高溫蒸汽爐。
[0029]繼續參考圖1，根據本發明的實施例，熱介質入口 21和熱介質出口 23分別設置在加熱部2的兩端。如此，可以使熱介質在腔體中具有最大的行程，從而能夠充分放熱。更具體地，熱介質入口 21設置在靠近噴槍的一端，熱介質出口 23設置在遠離噴槍的一端。這樣，熱介質以與煤粉的噴吹方向相反的方向流動，從而在熱介質和煤粉之間實現更佳的換熱效果。并且，熱介質入口 21設置在靠近噴槍的一側，也就是靠近高爐的一側，使得煤粉進入高爐的瞬間能夠與攜帶最多熱量的熱介質發生熱交換，從而能夠吸收到更多的熱量。進一步，熱介質入口 21和熱介質出口 23均開設成圍繞噴吹部I的圓弧形開口。如此，熱介質可以從沿著圓周方向分布的熱介質入口 21進入腔體中，從而均勻地包圍在噴吹部I的周圍，實現較佳的換熱效果。并且，熱介質入口 21和熱介質出口 23形狀相同位置對應，可以保證熱介質的流動穩定順暢，從而可以避免因發生紊流導致影響換熱效果。
[0030]另外，根據本發明的實施例，在加熱部2的外壁上設置有隔熱層25。藉此，一方面可以對熱介質起到保溫作用，另一方面可以防止操作人員在加熱部2附近進行操作時被燙傷。隔熱層25的設置可以采用合適的保溫材料，例如但不限于使用柔性的保溫棉敷設在加熱部2的外壁上。
[0031]另一方面，本發明還提供一種降低高爐的焦比的方法。該方法包括:在高爐噴煤管的與高爐的煤粉入口相鄰接的部位，對高爐噴煤管中的煤粉進行預加熱。經過預加熱的煤粉以接近于著火點的溫度被噴吹到高爐中后，可以直接被點燃而無需再吸收高爐中焦炭的燃燒熱量。由此，可以有效地提高焦炭的燃燒熱量的效能。
[0032]根據本發明的實施例，高爐噴煤管的噴吹部I與高爐噴煤管的噴槍相連接，即，噴吹部I是高爐噴煤管的最靠近高爐的管狀部分。根據本發明的實施例，在噴吹部I的外部，套設有加熱部2。藉此，在噴吹部I和加熱部2之間形成可以容納熱介質的腔體。該熱介質用于向噴吹部I中的煤粉提供熱量，以實現將煤粉預加熱的目的。加熱部2的結構以及加熱部2與噴吹部I之間的連接方式如`前所述，此處不再贅述。
[0033]另外，本發明還提供一種根據運行參數計算加熱部2的長度的方法。運行參數包括:噴吹部I和加熱部2為中心線重合的管狀部件，噴吹部I的直徑為R1Hi,加熱部2的直徑為民111。煤粉進入噴吹部I時的溫度為T3°C。熱介質的選用可以根據具體的生產條件確定，在本發明提供的計算方法中，設定熱介質的熱容為c J/ (Kg.°C)，熱介質的密度為PKg/m3。根據本發明的實施例，熱介質與煤粉發生熱交換，熱介質從加熱部2中穿過后由于釋放熱量而溫度降低。按照最小運行方式計算，假設煤粉進入高爐時欲達到的最低溫度為T/C，則熱介質入口 21處的熱介質的溫度最低應達到T/C。
[0034]根據上述的參數設定，如果熱介質釋放熱量后溫度降低至T2°C，即，在熱介質出口23處的熱介質的溫度為T2°C，則熱介質釋放的熱量可通過以下公式計算出來:
[0035]Q1=C P L( π R22 — ji R12) (T1 — T2)(公式一)
[0036]其中，L為加熱部2的長度。
[0037]并且，煤粉所吸收的熱量可以通過以下公式計算出來:
[0038]Q2= λ ji R12 (T1 — T3) /L (公式二)[0039]其中，L為加熱部2的長度，λ為煤粉的導熱系數。
[0040]由于加熱部2的外壁上設置有隔熱層25，因此可以忽略熱量損失，得到等式Q1=Q215由此，根據公式一和公式二可知，c P L ( π R22 — ji R12) (T1 — T2) = λ ji R12 (T1 — T3) /L0 進一步，加熱部2的長度可以通過以下公式計算出來:
[0041 ] L2= [λ R12 (T1 — T3) ] / [c P (R22 — R12) (T1 — T2)](公式三)
[0042]由于上述推導過程計算出的是最小運行方式下的加熱部2的長度L，因此上述公式三中得到的是在預設的參數下加熱部2的最小長度。應該理解，可以通過調整公式三的等號兩端的參數的大小，獲得預期的效果。例如但不限于，當增大加熱部2的直徑R2時，可以獲得減小加熱部2的長度L的效果；當增大加熱部2的長度L時，可以獲得減小加熱部2的直徑R2的效果。反之亦然。
[0043]以上結合附圖詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明并不限于上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思范圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發明的保護范圍。
[0044]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0045]此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為·本發明所公開的內容。
【權利要求】
1.一種高爐噴煤管，其特征在于，該高爐噴煤管包括:噴吹部(I)，該噴吹部(I)與所述聞爐噴煤管的噴槍相連接；以及加熱部(2)，該加熱部(2)套設在所述噴吹部(I)的外部；其中，所述加熱部(2)和噴吹部(I)之間容納有用于向所述噴吹部(I)中的煤粉提供熱量的熱介質。
2.根據權利要求1所述的高爐噴煤管，其中，所述加熱部(2)具有熱介質入口(21)和熱介質出口(23)；其中，所述熱介質入口(21)和熱介質出口(23)分別與能夠加熱所述熱介質的外部熱介質源的出口和入口連通。
3.根據權利要求2所述的高爐噴 煤管，其中，所述外部熱介質源為熱風爐或者高溫蒸汽爐。
4.根據權利要求2所述的高爐噴煤管，其中，所述加熱部(2)的兩端密封地連接在噴吹部(I)的管壁上；其中，所述熱介質入口(21)和熱介質出口(23)分別設置在所述加熱部(2)的兩端；并且所述熱介質入口(21)設置在靠近所述噴槍的一端，所述熱介質出口(23)設置在遠離所述噴槍的一端。
5.根據權利要求2或4所述的高爐噴煤管，其中，所述熱介質入口(21)和熱介質出口(23)均為圍繞所述噴吹部(I)的圓弧形開口。
6.根據權利要求5所述的高爐噴煤管，其中，所述加熱部(2)的外壁上設置有隔熱層(25)。
7.一種降低高爐的焦比的方法，其特征在于，在高爐噴煤管的與所述高爐的煤粉入口相鄰接的部位，對所述高爐噴煤管中的煤粉進行預加熱。
8.根據權利要求7所述的降低高爐的焦比的方法，其中，所述高爐噴煤管包括:噴吹部(I)，該噴吹部(I)與所述聞爐噴煤管的噴槍相連接；以及加熱部(2)，該加熱部(2)套設在所述噴吹部(I)的外部；其中，所述加熱部(2)和噴吹部(I)之間容納有用于向所述噴吹部(I)中的煤粉提供熱量的熱介質。
9.根據權利要求8所述的降低高爐的焦比的方法，其中，所述加熱部(2)具有熱介質入口(21)和熱介質出口(23)；其中，所述熱介質入口(21)和熱介質出口(23)分別與能夠加熱所述熱介質的外部熱介質源的出口和入口連通。
10.根據權利要求9所述的降低高爐的焦比的方法，其中，所述外部熱介質源提供的所述熱介質為熱風或者高溫蒸汽。
11.根據權利要求9所述的降低高爐的焦比的方法，其中，所述加熱部(2)的兩端密封地連接在噴吹部(I)的管壁上；其中，所述熱介質入口( 21)和熱介質出口( 23 )分別設置在所述加熱部(2 )的兩端；并且所述熱介質入口(21)設置在靠近所述噴槍的一端，所述熱介質出口(23)設置在遠離所述噴槍的一端。
12.根據權利要求9或11所述的降低高爐的焦比的方法，其中，所述熱介質入口(21)和熱介質出口(23)均為圍繞所述噴吹部(I)的圓弧形開口。
13.根據權利要求12所述的降低高爐的焦比的方法，其中，所述加熱部(2)的外壁上設置有隔熱層(25)。
【文檔編號】C21B7/16GK103589818SQ201210288601
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年8月14日 優先權日:2012年8月14日
【發明者】胡鵬, 付衛國, 謝洪恩 申請人:攀鋼集團研究院有限公司, 攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司, 攀鋼集團西昌鋼釩有限公司