一種電弧爐煉鋼用低熱值燃氣集束射流供氧裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于電弧爐煉鋼領域，特別涉及一種電弧爐煉鋼用低熱值燃氣集束射流供氧裝置，適用于30～300t電弧爐煉鋼過程供氧。本實用新型將氮氣或空氣與天然氣按比例混合，形成“氮氣?天然氣”或“空氣?天然氣”低熱值混合燃氣，利用該低熱值混合燃氣作為集束氧槍的環縫燃氣進行噴吹。本實用新型通過控制系統、供氣閥組和靜態混合器可實現不同比例的低熱值混合燃氣噴吹模式，滿足不同冶煉工藝要求。同時，不同比例的低熱值混合燃氣噴吹模式可在線動態切換。本實用新型可在保證電弧爐集束氧槍氧氣射流效果的同時，滿足電弧爐正常冶煉的需要同時降低煉鋼氧耗及燃氣成本。
【專利說明】
一種電弧爐煉鋼用低熱值燃氣集束射流供氧裝置
技術領域
[0001]本實用新型屬于電弧爐煉鋼領域，特別涉及一種電弧爐煉鋼用低熱值燃氣集束射流供氧控制裝置及方法，適用于30?300t電弧爐煉鋼過程供氧。
【背景技術】
[0002]隨電弧爐煉鋼鐵水熱裝技術的發展，熔池強化供氧、提高化學能輸入是加快電弧爐煉鋼冶煉節奏、縮短冶煉周期的有效途徑。為強化電弧爐煉鋼氧氣供應，電弧爐煉鋼集束射流集束得以開發并廣泛應用，在拉瓦爾噴管的周圍增加燒嘴噴吹燃氣，使拉瓦爾噴管氧氣射流被燃氣燃燒產生的高溫低密度介質所包圍，減緩氧氣射流速度的衰減，在較長距離內保持氧氣射流的初始直徑和速度，能夠向熔池提供較長距離的超音速集束射流。目前大部分企業在使用集束氧槍時所選用的燃氣為甲烷含量在95%以上的天然氣。然而相關研究表明，隨著燃氣流量的增大，超音速氧氣流的核心段長度不斷增長，但燃氣流量的增大的同時必定會帶來燃氣消耗以及煉鋼氧耗的增加。直接降低燃氣流量雖然可以降低煉鋼氧耗及集束氧槍使用成本，但可能造成超音速氧氣流的核心段長度降低從而無法滿足冶煉需要。同時研究發現在超音速氧氣射流周圍環繞氮氣或空氣作為保護氣對氧氣射流也具有一定集束效果。
[0003]本發明提出一種電弧爐煉鋼用低熱值燃氣集束射流供氧技術及控制方法，將氮氣或空氣與天然氣按比例混合，形成“氮氣-天然氣”或“空氣-天然氣”低熱值混合燃氣，利用該低熱值混合燃氣作為集束氧槍的保護氣，保證電弧爐集束氧槍氧氣射流效果的同時，滿足電弧爐正常冶煉的需要同時降低煉鋼氧耗及燃氣成本。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的是將氮氣或空氣與天然氣按比例混合，形成“氮氣-天然氣”或“空氣-天然氣”低熱值混合燃氣，利用該低熱值混合燃氣作為集束氧槍的環縫燃氣進行噴吹，保證電弧爐集束氧槍氧氣射流效果的同時，滿足電弧爐正常冶煉的需要同時降低煉鋼氧耗及燃氣成本。
[0005]為實現本使用新型的目的，提出一種電弧爐煉鋼用低熱值燃氣集束射流供氧技術及控制方法，所使用設備包括一種電弧爐煉鋼用低熱值燃氣集束射流供氧裝置，其特征在于燃氣集束射流供氧裝置由控制系統、天然氣氣源、氮氣源、壓縮空氣源、氣體輸送管道、供氣閥組、靜態混合器、低熱值混合燃氣緩沖貯存罐、集束氧槍、主氧氣源、環氧氣源構成;天然氣氣源經供氣閥組A連接至靜態混合器，氮氣源或壓縮空氣源經供氣閥組B連接靜態混合器，靜態混合器與低熱值混合燃氣緩沖貯存罐連接，低熱值混合燃氣緩沖貯存罐經供氣閥組C連接至安裝在電弧爐爐壁的集束氧槍;主氧氣源經供氣閥組D連接至集束氧槍，環氧氣源經供氣閥組E連接至集束氧槍;供氣閥組A、供氣閥組B、供氣閥組C、供氣閥組D和供氣閥組E分別由控制系統控制。
[0006]其主要作用過程為:天然氣由天然氣源經供氣閥組A輸送至靜態混合器5，空氣或者氮氣經空氣源或者氮氣源經供氣閥組B輸送至靜態混合器，天然氣與空氣或天然氣與氮氣在靜態混合器內以不同比例混合，形成“氮氣-天然氣”或者“空氣-天然氣”低熱值混合燃氣，低熱值混合燃氣輸送至低熱值混合燃氣緩沖貯存罐內貯存。電弧爐供氧冶煉過程中:氧氣由主氧氣源經供氣閥組D輸送至集束氧槍高速噴出，形成主氧射流;氧氣由主氧氣源經供氣閥組E輸送至集束氧槍高速噴出，形成環氧射流;低熱值混合燃氣由低熱值混合燃氣緩沖貯存罐經氣體輸送管道輸送至集束氧槍高速噴出，形成環縫低熱值混合燃氣射流。噴出的環縫低熱值混合燃氣射流與環氧射流燃燒，形成高溫低密度介質包裹中心主氧射流，延緩中心主氧射流衰減，增加其沖擊動能。
[0007]本實用新型適用于30?300t電弧爐煉鋼。根據冶煉過程需要，可動態調整氮氣-天然氣或空氣-天然氣的混合比例，滿足正常工藝冶煉需求的同時，盡可能減少天然氣消耗，降低冶煉成本。
[0008]本實用新型通過控制系統、供氣閥組和靜態混合器可實現不同比例的低熱值混合燃氣噴吹模式，滿足不同冶煉工藝要求。同時，不同比例的低熱值混合燃氣噴吹模式可在線動態切換。
[0009]本實用新型可實現純天然氣噴吹和“氮氣-天然氣”低熱值混合燃氣噴吹兩種工作模式。“氮氣-天然氣”低熱值混合燃氣噴吹工作模式下，可進行純氮氣噴吹、純天然氣噴吹、混合燃氣噴吹3種噴吹模式，混合燃氣噴吹時，氮氣:天然氣混合比例為2:1?1:5; “空氣-天然氣”低熱值混合燃氣噴吹模式，可進行純空氣噴吹、純天然氣噴吹、混合燃氣噴吹3種噴吹模式，混合燃氣噴吹時，空氣:天然氣混合比例為1:1?1:5，確保未達天然氣與空氣的混合爆炸極限比例，保證生產安全。根據冶煉工藝要求，分時段控制“氮氣-天然氣”或“空氣-天然氣”低熱值混合燃氣噴吹流量及比例。
[0010]下面對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0011]具體實施方案如下:
[0012]實施方案1:采用“氮氣-天然氣”低熱值混合燃氣噴吹工作模式，可進行純氮氣噴吹、純天然氣噴吹、混合燃氣噴吹3種噴吹模式，混合燃氣噴吹時，氮氣:天然氣混合比例為2:1?1: 5，根據冶煉工藝要求，分時段控制“氮氣-天然氣”低熱值混合燃氣噴吹流量及比例。
[0013](I)冶煉開始前，純氮氣噴吹防堵，流量為Qnl;
[0014](2)冶煉前期，噴吹“氮氣-天然氣”混合燃氣，流量為Qn2，氮氣:天然氣混合比例為1:1;
[0015](3)冶煉中期，噴吹“氮氣-天然氣”混合燃氣，流量為^3，氮氣:天然氣混合比例為1:2.5；
[0016](4)冶煉后期，噴吹“氮氣-天然氣”混合燃氣，流量為仏4，氮氣:天然氣混合比例為1:2；
[0017](5)出鋼過程，噴吹“氮氣-天然氣”混合燃氣，流量為Qn5，氮氣:天然氣混合比例為2:1。
[0018]實施方案2:采用“空氣-天然氣”低熱值混合燃氣噴吹工作模式，可進行純空氣噴吹、純天然氣噴吹、混合燃氣噴吹3種噴吹模式，混合燃氣噴吹時，空氣:天然氣混合比例為1:1?1:5，確保未達天然氣與空氣的混合爆炸極限比例，保證生產安全。根據冶煉工藝要求，分時段控制“氮氣-天然氣”低熱值混合燃氣噴吹流量及比例。
[0019](I)冶煉開始前，純空氣噴吹防堵，流量為Qal;
[0020](2)冶煉前期，噴吹“空氣-天然氣”混合燃氣，流量為Qa2，氮氣:天然氣混合比例為1:1;
[0021](3)冶煉中期，噴吹“空氣-天然氣”混合燃氣，流量為13，氮氣:天然氣混合比例為1:2.5；
[0022](4)冶煉后期，噴吹“空氣-天然氣”混合燃氣，流量為仏4，氮氣:天然氣混合比例為1:2；
[0023](5)出鋼過程，噴吹“空氣-天然氣”混合燃氣，流量為Qa5，氮氣:天然氣混合比例為2:1。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發明電弧爐煉鋼過程采用低熱值燃氣作為集束氧槍環縫燃氣噴吹的系統連接示意圖。
[0025]圖1中1、天然氣源，2、氮氣源或空氣源，3、供氣閥組A，4、供氣閥組B，5、靜態混合器，6、低熱值混合燃氣緩沖貯存罐，7、供氣閥組C，8、控制系統，9、電弧爐，1、集束氧槍，11、主氧氣源，12、供氣閥組D，13、環氧氣源，14、供氣閥組E。
【具體實施方式】
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[0026]下面結合具體實施例對本實用新型的技術方案做進一步說明。
[0027]實例1:本發明應用在90t電弧爐煉鋼，安裝有4支集束射流氧槍，主氧設計流量2500Nm3/h，環縫燃氣采用“氮氣-天然氣”低熱值混合燃氣噴吹工作模式。
[0028](I)冶煉開始前，純氮氣噴吹防堵，流量為100Nm3/h;
[0029](2)冶煉前期，噴吹“氮氣-天然氣”混合燃氣，流量為300Nm3/h，氮氣:天然氣混合比例為1:1;
[0030](3)冶煉中期，噴吹“氮氣-天然氣”混合燃氣，流量為500Nm3/h，氮氣:天然氣混合比例為1:2.5;
[0031 ] (4)冶煉后期，噴吹“氮氣-天然氣”混合燃氣，流量為400Nm3/h，氮氣:天然氣混合比例為1:2;
[0032](5)出鋼過程，噴吹“氮氣-天然氣”混合燃氣，流量為200Nm3/h，氮氣:天然氣混合比例為2:1。
[0033]采用本實用新型后，冶煉過程比傳統集束射流氧槍可節省天然氣2.lm3/t，降低了生產成本。
[0034]實例2:本發明應用在70t電弧爐煉鋼，安裝有3支集束射流氧槍，主氧設計流量2000Nm3/h，環縫燃氣采用“空氣-天然氣”低熱值混合燃氣噴吹工作模式。
[0035 ] (I)冶煉開始前，純空氣噴吹防堵，流量為100Nm3/h;
[0036](2)冶煉前期，噴吹“空氣-天然氣”混合燃氣，流量為300Nm3/h，空氣:天然氣混合比例為1:1;
[0037](3)冶煉中期，噴吹“空氣-天然氣”混合燃氣，流量為500Nm3/h，空氣:天然氣混合比例為1:2.5;
[0038](4)冶煉后期，噴吹“空氣-天然氣”混合燃氣，流量為400Nm3/h，空氣:天然氣混合比例為1:2;
[0039](5)出鋼過程，噴吹“空氣-天然氣”混合燃氣，流量為200Nm3/h，空氣:天然氣混合比例為2:1。
[0040]采用本實用新型后，冶煉過程比傳統集束射流氧槍可節省天然氣1.8m3/t，降低了生產成本。
【主權項】
1.一種電弧爐煉鋼用低熱值燃氣集束射流供氧裝置，其特征在于燃氣集束射流供氧裝置由控制系統、天然氣氣源、氮氣源、壓縮空氣源、氣體輸送管道、供氣閥組、靜態混合器、低熱值混合燃氣緩沖貯存罐、集束氧槍、主氧氣源，環氧氣源構成;天然氣氣源(I)經供氣閥組A(3)連接至靜態混合器(5)，氮氣源或壓縮空氣源(2)經供氣閥組B(4)連接靜態混合器(5)，靜態混合器(5)與低熱值混合氣體緩沖貯存罐(6)連接，低熱值混合燃氣緩沖貯存罐(6)經供氣閥組C(7)連接至安裝在電弧爐(9)爐壁的集束氧槍(1);主氧氣源(II)經供氣閥組D(12)連接至集束氧槍(10)，環氧氣源(13)經供氣閥組E(14)連接至集束氧槍(10);供氣閥組A (3)、供氣閥組B (4)、供氣閥組C (7)、供氣閥組D (11)和供氣閥組E (14)分別由控制系統(8)控制。
【文檔編號】C21C5/52GK205653477SQ201620363245
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年4月26日 公開號201620363245.5, CN 201620363245, CN 205653477 U, CN 205653477U, CN-U-205653477, CN201620363245, CN201620363245.5, CN205653477 U, CN205653477U
【發明人】蘇榮芳, 王連森, 張宏銘, 王洪, 李建明, 朱長富, 李司晨, 張月亮, 魏光升
【申請人】北京榮誠京冶科技有限公司