[发明专利]脱磷转炉煤气质能转换循环多元喷吹高效脱磷方法和装置

说明书

本发明属于钢铁冶金技术领域，涉及一种双联炼钢的脱磷转炉煤气质能转换循环多元喷吹高效脱磷的方法和装置。本发明将脱磷转炉煤气经过降温、除尘后进入燃烧室，在燃烧室中将煤气CO组分转换为CO₂，同时回收燃烧产生的热量，实现脱磷转炉煤气质能转换，转换后的气体通过脱磷转炉顶吹系统实现多元气体O₂‑N₂‑CO₂喷吹脱磷、通过底吹系统实现质能转换气底吹搅拌，分阶段控制多元喷吹过程。本发明适用于30‑350吨脱磷转炉，利用质能转换气中N₂、CO₂的强搅拌及控温作用，为脱磷提供良好的热力学和动力学条件，提高脱磷率5%以上，资源化利用脱磷煤气10‑50Nm³/t钢，回收蒸汽量5‑20kg/t钢。

技术领域

本发明属于钢铁冶金工艺及节能减排领域，尤其是炼钢脱磷预处理方面，特别涉及一种适用于双联炼钢工艺中的30-350吨脱磷转炉煤气质能转换循环应用于脱磷过程多元顶吹及底吹、实现高效脱磷及煤气资源循环利用的方法和装置。

背景技术

转炉炼钢过程脱磷主要在冶炼前期的低温条件下进行，若供氧流量大，脱磷反应易受脱硅反应后熔池迅速升温的热力学条件限制，造成吹炼过程温度不易控制、脱磷率不稳定，若供氧流量小，熔池搅拌动力学条件较差。为生产高品质钢种，日本新日铁、我国宝钢、首钢京唐等企业采用转炉双联冶炼工艺，在双联炼钢脱磷转炉内，为控制熔池温度，通常采用低流量供氧造渣控温，实现高效脱磷，但脱磷转炉内搅拌动力学条件较差，钢液过氧化严重导致炉渣发泡，脱磷速度和效率受到限制。若能提高脱磷过程的熔池搅拌能力，将有利于提高脱磷率。

脱磷转炉每生产1吨钢可产生煤气20-40m³，煤气中含CO 5％-30％，CO₂10％-30％，其余主要为N₂以及微量O₂，由于脱磷转炉煤气热值偏低，不具备回收利用的经济价值，目前国内外钢铁企业均采用放散处理，既造成资源和能源浪费，又污染环境。若能将脱磷转炉煤气进行质能转换，作为资源循环应用于脱磷转炉的冶炼过程，将有利于强化脱磷动力学条件，提高脱磷率，同时有利于减少废气排放。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种转炉双联炼钢工艺的脱磷转炉煤气质能转换循环多元喷吹高效脱磷的方法和装置，将脱磷转炉煤气通过燃烧的方式实现物质和能量转换，利用质能转换气体中N₂、CO₂的强搅拌及控温作用，为脱磷反应提供良好的热力学和动力学条件，实现脱磷转炉煤气质能转化后循环利用、达到高效脱磷的目的。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种脱磷转炉煤气质能转换循环多元喷吹高效脱磷的方法，所述方法为：在双联炼钢的脱磷转炉内，将脱磷转炉放散煤气经过降温、除尘后利用助燃剂燃烧，将放散煤气中的CO组分燃烧转变为CO₂，同时回收燃烧产生的热量，实现脱磷转炉煤气质能转换得到质能转换气，质能转换气通过降温、加压后，一部分进入脱磷转炉底吹系统作为底吹气体，另一部分和氧气混合后进入脱磷转炉顶吹系统作为顶吹气体，实现多元气体O₂-N₂-CO₂喷吹脱磷、及通过底吹系统实现质能转换气底吹搅拌，替代现有脱磷转炉顶吹部分O₂及底吹Ar/N₂，实现转换气循环利用于高效脱磷。

进一步地，质能转换气体喷吹脱磷时各冶炼阶段气体流量不同，具体为：

吹炼前期，熔池氧化反应升温有利于造渣，顶吹质能转换气强度0-0.5Nm³/min/t，顶吹O₂强度1.0-2.5Nm³/min/t，底吹质能转换气强度0.05-0.3Nm³/min/t；