一种高炉用富氢气体喷枪的制作方法

本发明属于高炉冶金专用设备，具体而言，涉及一种高炉用富氢气体喷枪。

背景技术：

1、钢铁工业是减碳行动的重点行业，在钢铁全流程工艺环节，约70％碳排放来自高炉工序，且该工序在当前及未来仍是主流炼铁环节，因此优化高炉工序含碳物料消耗显得尤为重要。

2、高炉富氢喷吹冶炼技术主要通过选用天然气、焦炉煤气、氢气等富氢气体部分替代高炉风口燃烧用煤粉或者焦炭等固态燃料，另富氢气体燃料中携带的氢元素可在高温条件下参与还原反应，生成金属铁，产物为水蒸气，达到降低吨铁碳耗的目标。

3、传统富氢气体喷枪主要有直管式和套管式，考虑到富氢气体特殊性，市场主流普遍选用直管喷枪喷吹方式，在风口左右两侧插喷枪，一侧单独煤粉直管喷吹；另一侧单独富氢气体直管喷吹。但是单枪喷吹富氢气体量大、速度高，入炉不均匀，影响顺行和氢气利用率，未利用氢气逃逸至顶煤气造成安全隐患。以2500高炉为例，风口数量为30个，受高炉喷吹工况影响，风口区炉内压力4公斤，喷吹端压力不低于5公斤，导致生产中仅需4～6个风口富氢喷枪投用，便可达到炉况接受上限，喷枪中富氢气体流速因介质不同有较大差异，天然气喷吹过程流速约90m/s、焦炉煤气约120m/s、纯氢约500m/s，导致风口区煤气流初次分配不均，影响顺行，吨铁降碳能力受限。尤其纯氢喷吹时，流速远高于安全值且大多数并未参与炉内还原直接逃逸至顶煤气，导致综合降碳能力差。

4、套管式喷枪内管喷吹煤粉混合物，外管喷吹冷却气以延长工况寿命，现部分学者专家提出直接用富氢气体替代套管式喷枪中的冷却气体以实现富氢气体喷吹入炉的目的，但氢气是易燃易爆高危险气体，直接代替安全风险极高，且氢气在高温条件下易与钢管发生腐蚀，套管式喷枪寿命更短，安全隐患较大。但套管式喷枪的优点是单枪进气量较小，可满足高炉圆周方向均匀喷吹的效果。

5、因此，有必要针对套管式喷枪做出改进，以克服上述问题。

技术实现思路

1、本发明为一种钢铁冶金行业氢冶金关键技术创新及高炉专用喷吹设备开发的技术，通过文丘里流量控制阀控制富氢气体流量，使高炉富氢喷吹后更加顺行高效，可进一步提高高炉富氢喷吹技术吨铁降碳效果，保守估计综合降碳将提高至9～10％，普适性较强，具有一定的推广价值。

2、为解决以上问题，本申请提供一种高炉用富氢气体喷枪，包括：

3、煤粉输送金属内管，其内用于输送煤粉，所述煤粉输送金属内管延伸出富氢气体输送金属外管的管段端部作为进煤口，所述煤粉输送金属内管的另一端作为出煤口；

4、富氢气体输送金属外管，套设在所述煤粉输送金属内管的外侧，在所述煤粉输送金属内管与富氢气体输送金属外管之间形成环形空间，在所述环形空间内用于输送富氢气体，所述环形空间与所述出煤口的同一端作为出气口；

5、富氢气体管路，与所述环形空间连通，用于向所述环形空间输送富氢气体，并且，在所述富氢气体管路上安装有文丘里流量控制阀；

6、吹扫气体管路，在煤粉输送金属内管延伸出富氢气体输送金属外管的管段上连通有吹扫气体管路，所述吹扫气体管路用于在煤粉输送金属内管停止输送煤粉时向煤粉输送金属内管输入吹扫气体，使得所述煤粉输送金属内管处于正压状态；

7、接地电线接头，设置在所述富氢气体输送金属外管的管壁上。

8、可选的，在所述富氢气体输送金属外管的内表面设置有内衬陶瓷。

9、可选的，在所述进煤口固定连接有喷煤软管接头，所述喷煤软管接头用于与喷煤软管连接。

10、可选的，所述吹扫气体管路是向进煤口方向倾斜设置的。

11、可选的，所述富氢气体管路是向进煤口方向倾斜设置的。

12、本申请相较于现有技术，具有以下有益效果：

13、(1)富氢气体通过环形空间喷吹，极大程度降低工况下单喷枪出气量和出气速度，使高炉煤气初次分配更合理。纯氢喷枪环形空间横截面大概为天然气/焦炉煤气喷枪横截面的1/2～1/6，富氢气体进入风口工况速度可以可靠的控制，减少中心逃逸，提高利用率；

14、(2)在富氢气体进入环形空间前，设置文丘里流量控制阀，可靠的降低富氢气源进气量和进气速度，并为远程调试和运维提供在线调剂手段；

15、(3)金属外管的管壁设置接地电线接头，用于与接地电线连接，提高系统安全性。

16、(4)喷枪头部的外管内表面设置有内衬陶瓷，既可以防止其高温喘振又可以减少氢腐蚀。

17、(5)在煤粉输送金属内管上连通有吹扫气体管路，在煤粉喷吹停止后，吹扫气体通过煤粉输送金属内管向风口吹出，可以保持煤粉输送金属内管处于正压状态，防止高温煤气回流。

技术特征：

1.一种高炉用富氢气体喷枪，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的高炉用富氢气体喷枪，其特征在于，在所述富氢气体输送金属外管的内表面设置有内衬陶瓷。

3.根据权利要求1所述的高炉用富氢气体喷枪，其特征在于，在所述进煤口固定连接有喷煤软管接头，所述喷煤软管接头用于与喷煤软管连接。

4.根据权利要求1所述的高炉用富氢气体喷枪，其特征在于，所述吹扫气体管路是向进煤口方向倾斜设置的。

5.根据权利要求1所述的高炉用富氢气体喷枪，其特征在于，所述富氢气体管路是向进煤口方向倾斜设置的。

技术总结
本申请公开一种高炉用富氢气体喷枪，包括：煤粉输送金属内管，其延伸出富氢气体输送金属外管的端部作为进煤口，另一端作为出煤口；富氢气体输送金属外管，套设在煤粉输送金属内管的外侧，在煤粉输送金属内管与富氢气体输送金属外管之间形成输送富氢气体的环形空间，环形空间与所述出煤口的同一端作为出气口；富氢气体管路，与环形空间连通，在富氢气体管路上安装有文丘里流量控制阀。在喷枪的富氢气体输送金属外管上利用文丘里流量控制阀，可靠的降低富氢气源进气量和进气速度，并为远程调试和运维提供在线调剂手段。

技术研发人员：陈涛,赵奇强,黄东升,胡铮,赵国磊,孙华平,王磊,邓书良
受保护的技术使用者：中冶华天南京工程技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5