[发明专利]一种利用微波外场辐射改质高炉喷吹煤粉的装置及方法

说明书

本发明属于钢铁冶金领域，具体涉及一种利用微波外场辐射改质高炉喷吹煤粉的装置及方法。本发明的技术方案如下：一种利用微波外场辐射改质高炉喷吹煤粉的装置，包括布袋收集器、煤粉仓、粘土陶瓷管、微波发生器和金属隔板，所述粘土陶瓷管设置在所述布袋收集器与煤粉仓之间，所述微波发生器设置在所述粘土陶瓷管旁，所述微波发生器的微波腔口对向所述粘土陶瓷管，所述微波发生器的微波腔口的两侧分别设有所述金属隔板。本发明提供的利用微波外场辐射改质高炉喷吹煤粉的装置及方法，能够提高喷吹煤分在高炉风口回旋区内的燃烧效率，不仅通过减少炼铁工序中碳素燃料的消耗量降低生产生产，同时也缓解了温室气体和颗粒污染物排放对环境的污染。

技术领域

本发明属于钢铁冶金领域，具体涉及一种利用微波外场辐射改质高炉喷吹煤粉的装置及方法。

背景技术

目前，高炉仍是世界上炼钢生铁最为主要的生产方式，并且高炉炼铁的地位在未来很长一段时间内不会发生改变。焦炭作为高炉冶炼过程中一种必不可少的原料，在高炉中起着发热器、还原剂、渗碳剂和对疏松物料支撑的作用。由于焦炭原料成本和焦炭冶炼工序环境污染严重等因素，焦炭的在高炉风口进行煤粉喷吹能够对焦炭的前三种作用进行有效地取代。然而，喷吹煤粉在高炉风口回旋区内的燃烧效率是限制喷吹煤粉对冶金焦炭替换效率的主要限制环节。此外，喷吹煤粉不完全燃烧所产生的未燃煤粉随煤气流向上运动，阻塞在矿石和焦炭等块状物料之间的缝隙中，从而严重恶化高炉内料柱的透气性和透液性，从而对高炉冶炼过程产生不利影响。

相关领域的研究人员提出了多种方法来提高喷吹煤粉在风口回旋区内的燃烧效率，如CN201810440621.X和CN200610065860.9等专利利用稀土金属氧化物作为催化剂促进游离氧向煤粉颗粒表面的扩散，从动力学角度对煤粉颗粒的燃烧条件进行优化，但上述催化剂引入的稀土元素进入高炉后也将同时催化焦炭的溶损反应，从而在一定程度上恶化了高炉内部料柱的透气性和透液性，给高炉冶炼工序的稳定和顺行产生不利的影响。CN201910736495.7和CN201910193619.1等专利设计了预先对煤粉和助燃气体进行混合的喷枪公开了一种利用煤粉喷枪优化煤粉与助燃气体预先混合的方法，该方法能够使煤粉在进入风口回旋区前与助燃气体更为充分的混合，从而使煤粉在达到燃烧温度后能够较为迅速地燃烧，但该种方法所使用的煤粉喷枪结构较为复杂，实际生产过程中由于高温容易发生损坏，一方面影响了高炉的连续生产，另一方面也大幅地提高了高炉冶炼的生产成本，因此在高炉炼铁生产实际中的应用较少。

发明内容

本发明提供一种利用微波外场辐射改质高炉喷吹煤粉的装置及方法，能够提高喷吹煤分在高炉风口回旋区内的燃烧效率，不仅通过减少炼铁工序中碳素燃料的消耗量降低生产生产，同时也缓解了温室气体和颗粒污染物排放对环境的污染。

本发明的技术方案如下：

一种利用微波外场辐射改质高炉喷吹煤粉的装置，包括布袋收集器、煤粉仓、粘土陶瓷管、微波发生器和金属隔板，所述粘土陶瓷管设置在所述布袋收集器与煤粉仓之间，所述微波发生器设置在所述粘土陶瓷管旁，所述微波发生器的微波腔口对向所述粘土陶瓷管，所述微波发生器的微波腔口的两侧分别设有所述金属隔板。

进一步地，所述的利用微波外场辐射改质高炉喷吹煤粉的装置，所述布袋收集器与煤粉仓分别设有金属管，所述粘土陶瓷管的一端与所述布袋收集器的金属管通过法兰一连接在一起，所述粘土陶瓷管的另一端与所述煤粉仓的金属管通过法兰二连接在一起，法兰一设有电磁阀一，法兰二设有电磁阀二。

进一步地，所述的利用微波外场辐射改质高炉喷吹煤粉的装置，所述粘土陶瓷管上安装热电偶，所述热电偶与温度监控仪连接。

进一步地，所述的利用微波外场辐射改质高炉喷吹煤粉的装置，所述粘土陶瓷管与氮气喷吹系统连通。

进一步地，所述的利用微波外场辐射改质高炉喷吹煤粉的装置，所述微波发生器和粘土陶瓷管外部设有金属外壳进行密封。