[发明专利]一种转炉高效顶底复吹二氧化碳二次燃烧低碳系统及方法

说明书

本发明公开了一种转炉高效顶底复吹二氧化碳二次燃烧低碳系统及方法，涉及钢铁冶金技术领域，包括顶吹系统、二次燃烧氧枪、转炉和底吹系统；顶吹系统包括分别通过管路连接顶吹气体均混器的顶吹二氧化碳气源和顶吹氧气气源，顶吹气体均混器通过顶吹流量调节总管连接二次燃烧氧枪，二次燃烧氧枪包括氧枪本体和氧枪喷头，氧枪喷头端面设有主氧孔，侧面设有副氧孔；底吹系统包括分别通过管路连接底吹气体均混器的底吹二氧化碳气源、底吹氮气气源和底吹氩气气源，底吹气体均混器通过底吹流量调节总管连接转炉炉底的底吹元件。本发明可大大提高熔池能量利用效率，增大废钢比，降低转炉工序碳排和吨钢成本。

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，特别是涉及一种转炉高效顶底复吹二氧化碳二次燃烧低碳系统及方法。

背景技术

随着全球碳中和事业如火如荼地展开，冶金行业作为碳排大户，也面临着低碳减排的巨大压力。现在企业使用的低碳方法主要是优化冶炼工艺，降低能耗，可以一定程度上缓解碳排压力，却不能从根本上解决问题。将CO₂作为氧化剂应用于转炉，实现了CO₂质能转化，是一种直接的、根本的、变废为宝的减碳方法。

提高转炉废钢比通常采取的措施是外加热源，如添加硅铁、焦炭等补热剂，此过程不仅会增大炼钢氧耗，耽误冶炼节奏，同时补热剂价格昂贵，也会造成生产成本相应提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种转炉高效顶底复吹二氧化碳二次燃烧低碳系统及方法，以解决上述现有技术存在的问题，可大大提高熔池能量利用效率，增大废钢比，降低转炉工序碳排和吨钢成本。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种转炉高效顶底复吹二氧化碳二次燃烧低碳系统，包括顶吹系统、二次燃烧氧枪、转炉和底吹系统；

所述顶吹系统包括顶吹二氧化碳气源、顶吹氧气气源、顶吹气体均混器和顶吹流量调节总管，所述顶吹二氧化碳气源和所述顶吹氧气气源分别通过管路连接所述顶吹气体均混器，连接所述顶吹二氧化碳气源与所述顶吹气体均混器的管路上设有顶吹二氧化碳控制阀组，连接所述顶吹氧气气源与所述顶吹气体均混器的管路上设有顶吹氧气控制阀组，所述顶吹气体均混器通过所述顶吹流量调节总管连接所述二次燃烧氧枪，所述二次燃烧氧枪用于从顶部伸入至所述转炉内；

所述二次燃烧氧枪包括氧枪本体和连接在所述氧枪本体端部的氧枪喷头，所述氧枪喷头的端面设有主氧孔，所述氧枪喷头的侧面设有副氧孔；

所述底吹系统包括底吹二氧化碳气源、底吹氮气气源、底吹氩气气源、底吹气体均混器和底吹流量调节总管，所述底吹二氧化碳气源、所述底吹氮气气源和所述底吹氩气气源分别通过管路连接所述底吹气体均混器，连接所述底吹二氧化碳气源与所述底吹气体均混器的管路上设有底吹二氧化碳控制阀组，连接所述底吹氮气气源与所述底吹气体均混器的管路上设有底吹氮气控制阀组，连接所述底吹氩气气源与所述底吹气体均混器的管路上设有底吹氩气控制阀组，所述底吹气体均混器通过所述底吹流量调节总管连接所述转炉炉底的底吹元件。

优选地，所述顶吹系统还包括顶吹氮气气源，所述顶吹氮气气源通过管路连接所述顶吹气体均混器，连接所述顶吹氮气气源与所述顶吹气体均混器的管路上设有顶吹氮气控制阀组。

优选地，所述氧枪喷头的外径为108～630mm，所述副氧孔的数量为1～12个，所述副氧孔位置距离所述氧枪喷头端面100-10000mm，所述副氧孔的轴线与所述氧枪喷头端面的夹角为5～60°。

优选地，所述顶吹二氧化碳气源的压力范围为0.5～3MPa，CO₂浓度大于99％；所述顶吹氧气气源的压力范围为0.5～3MPa，O₂浓度大于99％；所述顶吹氮气气源的压力范围为0.5～3MPa，N₂浓度大于99％；所述顶吹流量调节总管具备流量调节功能，流量调节范围为0～100000Nm³/h。