[发明专利]一种高炉富氢固态燃料和富氢气体燃料组合式喷吹装置

说明书

本发明提供了一种高炉富氢固态燃料和富氢气体燃料组合式喷吹装置，包括：喷枪、直吹管和风口套；喷枪由富氢固态燃料喷管和富氢气体燃料喷管组成，富氢气体燃料喷管围绕富氢固态燃料喷管设置；喷枪的末端设置富氢气体燃料喷口和富氢固态燃料喷口，富氢气体燃料喷口位于富氢气体燃料喷管的末端侧壁上，富氢固态燃料喷口位于富氢固态燃料喷管的出口端并凸出富氢气体燃料喷管。本发明解决了富氢气体和煤粉同时喷吹燃烧效率低的问题，具有喷吹燃料种类多、燃烧效率高，装置结构紧凑、冷却效果好、使用寿命长的优点。

技术领域

本发明涉及高炉炼铁领域，具体地涉及一种高炉喷吹富氢燃料装置。

背景技术

钢铁行业是能源消耗和碳排放的大户，其中又以高炉炼铁工序的能耗和碳排放量最大，减少炼铁生产碳排放是钢铁行业实现“双碳”目标的关键。为了降低炼铁生产碳排放，国内众多钢铁行业进行了低碳冶金技术的研究，其中氢冶金被认为是实现钢铁生产“双碳”目标的主要途径。虽然氢气竖炉直接还原工艺加电炉炼钢短流程具有更低的碳排放，是未来氢冶金技术的重点领域，但考虑到目前我国还是以高炉转炉长流程为主，大量生产高炉的淘汰需要在很长一段时间内才能完成，在此期间发展高炉富氢冶炼技术依旧具有广阔的市场需求。高炉喷吹富氢气体技术是目前可以有效减少炼铁生产过程对煤粉的消耗量，常见的富氢气体种类包括天然气、焦炉煤气、煤制气和氢气等。富氢气体喷吹在风口前燃烧为高炉冶炼提供热量和还原剂的同时，还能够改善高炉炉料的还原过程，促进间接还原的发展，降低直接还原度，进而能够降低高炉冶炼的燃料消耗。

高炉喷吹富氢气体需要专门的喷枪完成，目前能够实施高炉喷吹富氢气体的喷吹装置包括直管插入式、套筒直管插入式以及风口整体式。直管插入式喷枪的特点是结构简单，使用寿命长和更换方便的特点，但对于富氢固态燃料例如煤粉和富氢气体共同喷吹的高炉来说，在风口套有限的空间内布置两根喷枪存在相互影响，煤粉流容易冲刷风口套内壁的问题。套筒直管插入式喷枪是在煤粉喷枪的枪体上又加了一层套管，在内管中喷吹煤粉，外管和内管之间的环道内喷吹富氢气体，实现了一根喷枪同时喷吹煤粉和富氢气体的操作，但套筒直管插入式喷枪喷口处内部为煤粉流股，外部为富氢气体流股，煤粉喷管出口端与热风接触，并且受到高速喷出的煤粉颗粒冲刷，容易磨损，限制喷枪使用寿命，并且富氢气体与煤粉相互影响，造成煤粉燃烧率降低、未燃煤粉含量增加，进而影响高炉生产的稳定顺行。风口整体式喷枪将富氢气体喷枪整体铸入风口套，减小了富氢气体喷吹对煤粉喷吹的干扰，实现了富氢气体和煤粉高效喷吹与燃烧，但整体式喷枪影响了风口套内部冷却水道的结构，对风口套的寿命产生了不利影响，同时不能实现富氢气体喷枪的单独更换，造成风口整体式喷枪的造价贵和使用寿命低。

因此有必要设计一种富氢固态燃料和富氢气体燃料组合式喷吹装置，以克服上述问题。

发明内容

本发明的目的是在于克服现有技术之缺陷，提供一种富氢固态燃料充分燃烧，且可方便更换、造价低廉和使用寿命长的富氢固态燃料和富氢气体燃料组合式喷吹装置，。

为了实现上述目的，本发明提供一种高炉富氢固态燃料和富氢气体燃料组合式喷吹装置，所述装置包括：喷枪(1)、直吹管(2)和风口套(3)；所述喷枪(1)由富氢固态燃料喷管(10)和富氢气体燃料喷管(11)组成，所述富氢气体燃料喷管(11)围绕所述富氢固态燃料喷管(10)设置；所述喷枪(1) 的末端设置富氢气体燃料喷口(13)和富氢固态燃料喷口(14)，其中，所述富氢气体燃料喷口(13)位于所述富氢气体燃料喷管(11)的末端侧壁上，所述富氢固态燃料喷口(14)位于所述富氢固态燃料喷管(10)的出口端并凸出所述富氢气体燃料喷管(11)。

作为本发明的一种优选实施方式，其中，所述喷枪(1)斜插在直吹管(2) 侧壁，两者通过喷枪安装法兰(6)固定连接，所述直吹管(2)与风口套(3) 球面接触连接，所述喷枪(1)穿过直吹管(2)延伸至风口套(3)。