專利名稱：一種高爐噴吹焦爐煤氣系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煉鐵工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可減少高爐碳排放，提高高爐生產(chǎn)效率的高爐噴吹焦爐煤氣系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
鋼鐵生產(chǎn)所用的能源主要有煉焦煤、動力煤、燃料油及天然氣等，而鋼鐵生產(chǎn)工藝主要使用的是焦炭、電力、氣體燃料和蒸汽等。在各種燃料中，氣體燃料的燃燒最容易控制，熱效率也最高，是鋼鐵廠內(nèi)最受歡迎的燃料。在鋼鐵生產(chǎn)過程中，燃料消耗成本約占總成本的41%左右。鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)車間基本上都使用各種熱值不同的氣體燃料，氣體燃料在鋼鐵生產(chǎn)的熱平衡中占有極其重要的地位。焦爐煤氣作為一種高熱值的煉焦副產(chǎn)品在鋼鐵企業(yè)應(yīng)用非常廣泛，目前主要應(yīng)用于加熱爐、燃燒爐、點火爐、鋼坯切割、耐材烘烤等。焦爐煤氣含有50%-60%的氫氣、30%左右的甲烷與其它碳氫化合物，以及不到10%的CO和少量N2等。氫氣是一種優(yōu)質(zhì)的還原劑。如果將焦爐煤氣噴進高爐后的最終成分主要是H2，可利用H2來替換焦炭中的碳。H2作為還原劑，與C和CO比較是一種優(yōu)質(zhì)的還原劑，具有還原速度快和消耗熱量少等優(yōu)點，有利于提高高爐生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提供一種可將焦爐煤氣安全的從風口吹入高爐，從而實現(xiàn)焦爐煤氣的高效利用，提高 高爐生產(chǎn)效率，減少高爐CO2排放量和燃料消耗的高爐噴吹焦爐煤氣系統(tǒng)及其方法。為此，本發(fā)明所采取的解決方案是:
一種高爐噴吹焦爐煤氣系統(tǒng)，由焦爐煤氣輸送系統(tǒng)、高壓氮氣保安系統(tǒng)、計量檢測系統(tǒng)、焦爐煤氣噴吹系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)組成；
焦爐煤氣輸送系統(tǒng)包括噴吹站、儲氣罐、手動切斷蝶閥、電磁氣動切斷閥、阻燃器、氣閥式逆止閥及煤氣管道；
高壓氮氣保安系統(tǒng)包括手動切斷閥、電磁氣動切斷閥及氮氣管；
計量檢測系統(tǒng)包括壓力檢測儀表、流量檢測儀表、溫度檢測儀表及壓力調(diào)節(jié)閥；
焦爐煤氣噴吹系統(tǒng)包括煤氣環(huán)管、噴吹支管、支管手動切斷閥、支管氣動切斷閥及噴
槍；
計算機控制系統(tǒng)包括PLC和監(jiān)控、操作畫面；
噴吹站內(nèi)的煤氣壓縮機通過煤氣管道依次連接儲氣罐、手動切斷蝶閥、電磁氣動切斷閥、阻燃器和氣閥式逆止閥，氣閥式逆止閥通過壓力檢測儀表、流量檢測儀表、溫度檢測儀表及壓力調(diào)節(jié)閥連接環(huán)繞在高爐爐缸風口外面的煤氣環(huán)管，煤氣環(huán)管內(nèi)側(cè)均布有若干噴吹支管，噴吹支管上分別設(shè)有支管手動切斷閥和支管氣動切斷閥，噴吹支管前端帶有噴槍，噴槍槍身插入在與高爐爐缸風口相連的送風管側(cè)孔內(nèi)；在氣閥式逆止閥與壓力檢測儀表之間的煤氣管道上連接有一氮氣管，氮氣管通過手動切斷閥和電磁氣動切斷閥連接在高壓氮氣管道上；
煤氣壓縮機、壓力檢測儀表、流量檢測儀表、溫度檢測儀表、壓力調(diào)節(jié)閥及所有氣動切斷閥、壓力調(diào)節(jié)閥均與PLC連接。一種高爐噴吹焦爐煤氣的方法，通過高爐爐缸風口向高爐爐缸內(nèi)噴吹焦爐煤氣，其噴吹過程及步驟為:
焦爐煤氣輸送系統(tǒng)將主管網(wǎng)來的焦爐煤氣通過噴吹站內(nèi)的煤氣壓縮機加壓至工藝規(guī)定的壓力后，送入焦爐煤氣儲氣罐及煤氣管道，在人工打開手動切斷蝶閥的同時，PLC開啟電磁氣動切斷閥，焦爐煤氣經(jīng)由阻燃器、氣閥式逆止閥、壓力檢測儀表、流量檢測儀表、溫度檢測儀表送至壓力調(diào)節(jié)閥，壓力 調(diào)節(jié)閥根據(jù)設(shè)定壓力自動開啟設(shè)定角度，焦爐煤氣進入煤氣環(huán)管，經(jīng)由設(shè)于煤氣環(huán)管內(nèi)側(cè)的各噴吹支管及開啟的支管手動切斷閥、支管氣動切斷閥進入噴槍，通過噴槍噴入高爐風口，完成噴吹焦爐煤氣操作；
高壓氮氣保安系統(tǒng)與焦爐煤氣末端壓力連鎖，氮氣管手動切斷閥常開，當焦爐煤氣壓力低于設(shè)定值或焦爐煤氣輸送、噴吹系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，PLC自動控制高壓氮氣保安系統(tǒng)啟動，氮氣管上的電磁氣動切斷閥開啟，噴吹系統(tǒng)通入高壓氮氣進行保安。與高爐噴煤相比，本發(fā)明的有益效果為:
1、由于高爐噴吹焦爐煤氣后，H2的還原產(chǎn)物是水，因此高爐噴吹焦爐煤氣不僅可減少入爐碳量，而且可大幅度降低高爐的CO2排放量，減少環(huán)境污染。2、焦爐煤氣含有50%_60%的H2,具有還原速度快和消耗熱量少等優(yōu)點，可有效減少燃料消耗，降低冶煉成本。3、焦爐煤氣從高爐風口吹入高爐能促進煤粉燃燒率的提高，改善高爐下部的透氣性，有利于提高高爐的生產(chǎn)效率。4、本發(fā)明系統(tǒng)運行平穩(wěn)，控制靈敏可靠，可確保高壓焦爐煤氣安全噴入高爐。


圖1為高爐噴吹焦爐煤氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為高爐安設(shè)煤氣環(huán)管部位截面示意圖。圖中:噴吹站1、儲氣罐2、手動切斷蝶閥3、電磁氣動切斷閥I 4、煤氣管道5、阻燃器6、氣閥式逆止閥7、壓力檢測儀表8、流量檢測儀表9、溫度檢測儀表10、壓力調(diào)節(jié)閥11、高爐12、手動切斷閥13、電磁氣動切斷閥II 14、氮氣管15、煤氣環(huán)管16、噴吹支管17、支管手動切斷閥18、支管氣動切斷閥19、噴槍20、送風管21。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步說明。由附圖可見，本發(fā)明高爐噴吹焦爐煤氣系統(tǒng)主要是由焦爐煤氣輸送系統(tǒng)、高壓氮氣保安系統(tǒng)、計量檢測系統(tǒng)、焦爐煤氣噴吹系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)五部分所組成。焦爐煤氣輸送系統(tǒng)包括噴吹站1、儲氣罐2、手動切斷蝶閥3、電磁氣動切斷閥I 4、煤氣管道5、阻燃器6、氣閥式逆止閥7，噴吹站I與焦爐煤氣主管網(wǎng)連接，噴吹站I設(shè)有煤氣壓縮機。
高壓氮氣保安系統(tǒng)包括手動切斷閥13、電磁氣動切斷閥II 14及氮氣管15。計量檢測系統(tǒng)包括壓力檢測儀表8、流量檢測儀表9、溫度檢測儀表10、壓力調(diào)節(jié)閥11。焦爐煤氣噴吹系統(tǒng)包括煤氣環(huán)管16、噴吹支管17、支管手動切斷閥18、支管氣動切斷閥19、噴槍20以及高爐爐缸送風管21。計算機控制系統(tǒng)包括PLC和監(jiān)控、操作畫面。噴吹站1內(nèi)的煤氣壓縮機通過煤氣管道5依次連接儲氣罐2、手動切斷蝶閥3、電磁氣動切斷閥1 4、阻燃器6和氣閥式逆止閥7，氣閥式逆止閥7通過壓力檢測儀表8、流量檢測儀表9、溫度檢測儀表10及壓力調(diào)節(jié)閥11連接煤氣環(huán)管16，煤氣環(huán)管16環(huán)繞安裝在高爐12的爐缸風口外面。在煤氣環(huán)管16的內(nèi)側(cè)均勻安設(shè)有36根噴吹支管17，每根噴吹支管17上均裝有支管手動切斷閥18和支管氣動切斷閥19，噴吹支管17的前端帶有噴槍20，噴槍20的槍身插入在與高爐12爐缸風口相連的送風管21的側(cè)孔內(nèi)。為保證作業(yè)和設(shè)備安全，在氣閥式逆止閥7與壓力檢測儀表8之間的煤氣管道5上還安裝有一根氮氣管15，氮氣管15上分別設(shè)有手動切斷閥13和電磁氣動切斷閥II 14，氮氣管15的另一端連接在高壓氮氣管道上。電磁氣動切斷閥1 4、氣閥式逆止閥7、壓力檢測儀表8、流量檢測儀表9、溫度檢測儀表10、壓力調(diào)節(jié)閥11、電磁氣動切斷閥II 14、支管氣動切斷閥19及煤氣壓縮機分別與PLC連接。本發(fā)明高爐噴吹焦爐煤氣的方法，主要是通過高爐12的爐缸風口向高爐12的爐缸內(nèi)噴吹焦爐煤氣。 其噴吹過程及具體步驟為:
焦爐煤氣輸送系統(tǒng)將主管網(wǎng)來的焦爐煤氣通過噴吹站I內(nèi)的煤氣壓縮機加壓至工藝規(guī)定的壓力后，送入焦爐煤氣儲氣罐2及煤氣管道5，在人工打開手動切斷蝶閥3的同時，PLC開啟電磁氣動切斷閥I 4，焦爐煤氣經(jīng)由阻燃器6、氣閥式逆止閥7、壓力檢測儀表8、流量檢測儀表9、溫度檢測儀表10送至壓力調(diào)節(jié)閥11，壓力調(diào)節(jié)閥11根據(jù)設(shè)定壓力自動開啟設(shè)定角度，使焦爐煤氣進入煤氣環(huán)管16，經(jīng)由設(shè)于煤氣環(huán)管16內(nèi)側(cè)的各噴吹支管17及開啟的支管手動切斷閥18、支管氣動切斷閥19進入噴槍20，通過噴槍20噴入高爐12的風口內(nèi)，從而實現(xiàn)噴吹焦爐煤氣作業(yè)。高壓氮氣保安系統(tǒng)與焦爐煤氣末端壓力連鎖，氮氣管15上的手動切斷閥13常開。當焦爐煤氣壓力低于設(shè)定值或焦爐煤氣輸送、噴吹系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，PLC自動控制高壓氮氣保安系統(tǒng)啟動，氮氣管15上的電磁氣動切斷閥II 14開啟，使噴吹系統(tǒng)通入高壓氮氣進行保安。
權(quán)利要求
1.一種高爐噴吹焦爐煤氣系統(tǒng)，其特征在于，由焦爐煤氣輸送系統(tǒng)、高壓氮氣保安系統(tǒng)、計量檢測系統(tǒng)、焦爐煤氣噴吹系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)組成； 焦爐煤氣輸送系統(tǒng)包括噴吹站、儲氣罐、手動切斷蝶閥、電磁氣動切斷閥、阻燃器、氣閥式逆止閥及煤氣管道； 高壓氮氣保安系統(tǒng)包括手動切斷閥、電磁氣動切斷閥及氮氣管； 計量檢測系統(tǒng)包括壓力檢測儀表、流量檢測儀表、溫度檢測儀表及壓力調(diào)節(jié)閥； 焦爐煤氣噴吹系統(tǒng)包括煤氣環(huán)管、噴吹支管、支管手動切斷閥、支管氣動切斷閥及噴槍； 計算機控制系統(tǒng)包括PLC和監(jiān)控、操作畫面； 噴吹站內(nèi)的煤氣壓縮機通過煤氣管道依次連接儲氣罐、手動切斷蝶閥、電磁氣動切斷閥、阻燃器和氣閥式逆止閥，氣閥式逆止閥通過壓力檢測儀表、流量檢測儀表、溫度檢測儀表及壓力調(diào)節(jié)閥連接環(huán)繞在高爐爐缸風口外面的煤氣環(huán)管，煤氣環(huán)管內(nèi)側(cè)均布有若干噴吹支管，噴吹支管上分別設(shè)有支管手動切斷閥和支管氣動切斷閥，噴吹支管前端帶有噴槍，噴槍槍身插入在與高爐爐缸風口相連的送風管側(cè)孔內(nèi)； 在氣閥式逆止閥與壓力檢測儀表之間的煤氣管道上連接有一氮氣管，氮氣管通過手動切斷閥和電磁氣動切斷閥連接在高壓氮氣管道上； 煤氣壓縮機、壓力檢測儀表、流量檢測儀表、溫度檢測儀表、壓力調(diào)節(jié)閥及所有氣動切斷閥、壓力調(diào)節(jié)閥均與PLC連接。
2.一種應(yīng)用 權(quán)利要求1所述高爐噴吹焦爐煤氣系統(tǒng)的方法，其特征在于，通過高爐爐缸風口向高爐爐缸內(nèi)噴吹焦爐煤氣，其噴吹過程及步驟為: 焦爐煤氣輸送系統(tǒng)將主管網(wǎng)來的焦爐煤氣通過噴吹站內(nèi)的煤氣壓縮機加壓至工藝規(guī)定的壓力后，送入焦爐煤氣儲氣罐及煤氣管道，在人工打開手動切斷蝶閥的同時，PLC開啟電磁氣動切斷閥，焦爐煤氣經(jīng)由阻燃器、氣閥式逆止閥、壓力檢測儀表、流量檢測儀表、溫度檢測儀表送至壓力調(diào)節(jié)閥，壓力調(diào)節(jié)閥根據(jù)設(shè)定壓力自動開啟設(shè)定角度，焦爐煤氣進入煤氣環(huán)管，經(jīng)由設(shè)于煤氣環(huán)管內(nèi)側(cè)的各噴吹支管及開啟的支管手動切斷閥、支管氣動切斷閥進入噴槍，通過噴槍噴入高爐風口，完成噴吹焦爐煤氣操作； 高壓氮氣保安系統(tǒng)與焦爐煤氣末端壓力連鎖，氮氣管手動切斷閥常開，當焦爐煤氣壓力低于設(shè)定值或焦爐煤氣輸送、噴吹系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，PLC自動控制高壓氮氣保安系統(tǒng)啟動，氮氣管上的電磁氣動切斷閥開啟，噴吹系統(tǒng)通入高壓氮氣進行保安。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高爐噴吹焦爐煤氣系統(tǒng)及其方法，由焦爐煤氣輸送系統(tǒng)、高壓氮氣保安系統(tǒng)、計量檢測系統(tǒng)、焦爐煤氣噴吹系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)組成。煤氣壓縮機將加壓至工藝規(guī)定壓力的焦爐煤氣經(jīng)由焦爐煤氣輸送系統(tǒng)、計量檢測系統(tǒng)進入煤氣環(huán)管，通過設(shè)于煤氣環(huán)管內(nèi)側(cè)的各噴吹支管及開啟的支管手動切斷閥、支管氣動切斷閥進入噴槍，通過噴槍噴入高爐風口。本發(fā)明不僅可減少入爐碳量，大幅度降低高爐的CO2排放量，減少環(huán)境污染；而且可有效減少燃料消耗，降低冶煉成本。同時，可促進煤粉的燃燒，改善高爐下部的透氣性，提高高爐的生產(chǎn)效率。
文檔編號C21B5/00GK103205515SQ20131009824
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月26日
發(fā)明者李仲, 何玉章, 韓淑峰, 楊金山, 趙立軍, 牟義波, 馮寶澤 申請人:鞍鋼股份有限公司