[发明专利]鱼雷罐铁水喷吹脱硫方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁水预处理领域，具体地指一种鱼雷罐铁水喷吹脱硫方法。

背景技术

硫是钢中主要的杂质元素，在钢的冶炼过程中必须最大限度地去除。随着用户对钢材质量要求的不断提高，对钢中的硫含量要求就愈加严苛，铁水脱硫的重要性亦愈加凸现。铁水预处理脱硫对改善炼钢的技术经济指标和提高钢的质量非常有利，已经成为钢铁冶金工艺流程中必不可少的一个重要工序。过去的40多年里，在铁水预处理的热力学、动力学机理及反应器理论和实践方面进行了大量研究，使其工艺技术日趋完善。特别是近10多年来，综合其对环境的影响、工程投资、脱硫效率、操作成本、可靠性等因素，铁水脱硫工艺技术呈脱硫剂由钙基系到镁基系、脱硫反应容器由鱼雷罐到铁水罐的发展趋势。

鱼雷罐单枪斜插喷吹脱硫方法由原西德奥古斯蒂森冶金公司发明，简称为ATH法，并于1970年在蒂森公司180吨鱼雷罐上成功应用，具体为将一支外衬为耐火材料的L形喷枪2与水平方向成60°角斜插入鱼雷罐1内的铁水液面3深处进行喷吹脱硫，并通过喷吹罐4与储料罐5相连，如图1所示。1971年日本新日铁在引进ATH法基础上，试验成功鱼雷罐顶喷粉脱硫法，简称TDS法，与ATH法不同的是，在TDS法中，喷枪2的插入方式由斜插改为垂直插入鱼雷罐1内的铁水液面3深处，喷枪2结构由原单口喷枪改进为双喷吹口倒T形喷枪，并通过喷吹罐4与储料罐5相连，如图2所示，其特点是在较小的喷吹压力下，即使粉剂粒度细小，也可以实现粉剂与载气之间完全分离，并使气泡内粉剂被吹到尽量远离喷枪的铁水内，延长其上浮的路程和时间，使反应效率提高。经过40多年的发展，两种鱼雷罐喷吹脱硫方法对脱硫剂的适应性得到普遍认可，鱼雷罐的公称容量也得到大幅度提高，并均在实际生产中得到一定的推广应用。但由于鱼雷罐的细长形鱼雷状结构特征，导致鱼雷罐熔池深度浅、脱硫反应动力学条件差、两端壁处铁水静止区域（死区）大、铁水回硫高、对铁水深脱硫适应性差，已有逐渐被铁水罐喷吹脱硫所取代的发展趋势，并在新建的铁水脱硫生产线中已经不采用鱼雷罐喷吹脱硫工艺。但对于已投运的鱼雷罐喷吹脱硫生产线，由于设备改造成本高、鱼雷罐优良的保温性能以及运输线路加固困难等因素，特别对于目前经营形式十分严峻的钢铁企业，已投运的鱼雷罐喷吹脱硫生产线仍有保留的价值，为此，针对其脱硫反应动力学条件差的难题，国内外相关学者就改善鱼雷罐喷吹脱硫反应动力学条件进行了很多有益的研究：如文献“王楠. 浸入式喷粉铁水脱硫过程的模拟研究，东北大学博士论文[M].2000年11月”，基于TDS法与ATH法的技术特点，采用水模试验的方法与不同结构形式的喷枪，对比研究了相关工艺参数与结构参数对TDS法与ATH法脱硫反应动力学条件的影响规律，结果表明，在试验条件下，ATH法的混匀时间小于TDS法，即ATH法的脱硫反应动力学条件优于TDS法，并在宝钢鱼雷罐喷吹脱硫系统改造中得到应用，取得了改善鱼雷罐喷吹脱硫效率的一定效果。文献“于学斌等，320t鱼雷罐内铁水流场的物理模拟，河南冶金，2006，增刊”中记载，设计的新型喷枪结构对TDS法反应动力学条件带来了良好的影响，结构表明，倒T形喷枪上增设压制喷吹口起到了促进鱼雷罐内铁水的循环流动，与常规倒T性喷枪相比，铁水回硫量平均下降50%，但未见到实际生产应用的报道。此外，中国专利申请“李江，胡铁山，王刚等.混铁车多方位复合喷吹进行铁水预处理的方法及装置，专利申请公开号：CN1461812A，2003.12.17”，针对TDS法流动死区大、铁水回硫高的不足，提出了利用供气砖向鱼雷罐内喷吹惰性气体从而加强铁水搅拌的技术措施，即：在鱼雷罐底部和侧部安装透气耐火砖，在喷枪喷吹脱硫的同时，通过透气砖向铁水内部喷入惰性气体，强化对鱼雷罐死区的搅拌，促进鱼雷罐内铁水循环，扩大脱硫剂与铁水的反应界面，提高脱硫剂与铁水的反应速度，但也未见到实际生产的报道。

综合上述关于鱼雷罐铁水喷吹脱硫技术特点的分析以及近十多年来的技术发展状况，对于目前已推广应用的TDS法与ATH法，ATH法具有更好的脱硫反应动力学条件，但对于因鱼雷罐细长形结构导致的脱硫反应动力学条件差的问题，尽管研究的一些改进措施在实验室取得了较好的改善效果，但因实施困难、可靠性不足、操作繁琐等原因而未能在实际生产中得到应用，因而，有必要开发实施简单、操作方便、运行稳定可靠、改善效果优良的新技术研究，不断提高鱼雷罐喷吹脱硫工艺的生命力及其对冶炼钢种技术要求的适应性。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种脱硫效率高、生产能力大、操作简单方便、脱硫稳定、成本较低的鱼雷罐铁水喷吹脱硫方法。