一种制备高炉喷吹废轮胎和煤粉混合燃料的方法及其喷吹方法 |
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| 申请号 | CN202210114944.6 | 申请日 | 2022-01-31 | 公开(公告)号 | CN115011745B | 公开(公告)日 | 2024-03-01 |
| 申请人 | 昆明理工大学; | 发明人 | 周晓雷; 王云鹏; 晏昊立; 张闯; 方浩宇; 陈鹏; 张少博; 韩文朝; 施哲; 张桂芳; 杨晓源; 阴树标; 黄帮福; 漆鑫; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种制备 高炉 喷吹废轮胎和 煤 粉 混合 燃料 的方法及其喷吹方法，属于高炉喷吹技术领域。将废轮胎采用切割机切割、 破碎 得到粒径为25mm的胶粒；将得到的胶粒再经过 纤维 吸气装置；将处理的胶粒经过 胶带 交叉式 磁场 除去废轮胎中90‑95wt%的 钢 丝；将除去钢丝的胶粒在液氮中冷冻、用锤碎机破碎得到粒径为30‑40目的废轮胎 橡胶 胶粒粉；将得到的废轮胎橡胶胶粒粉与 无 烟煤 煤粉 混合均匀得到废轮胎‑煤粉混合燃料Ⅰ；废轮胎‑煤粉混合燃料Ⅰ在170℃预热，然后升温得到废轮胎‑煤粉混合燃料Ⅱ；将得到的废轮胎‑煤粉混合燃料Ⅱ加 水 水淬，然后粉粹得到废轮胎和煤粉混合燃料Ⅲ。本发明提高了燃烧率，有效的降低了焦比，提高了喷煤比。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种制备高炉喷吹废轮胎和煤粉混合燃料的方法，其特征在于具体步骤包括： |
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| 说明书全文 | 一种制备高炉喷吹废轮胎和煤粉混合燃料的方法及其喷吹方法 技术领域背景技术[0002] 高炉冶炼效率的提高和进一步节能减排对钢铁工业和社会发展均具有重要意义。其中，高炉节能降耗的关键就是降低焦炭消耗，目前高炉节能减排和降低焦比的最有效手段是高炉喷吹技术，从高炉风口喷吹含碳、氢物质，采用氢还原或富氢气体还原可降低CO的产生量，因此可以降低冶炼过程的碳排放。 [0003] 随着全球汽车保有量的提高，废旧轮胎引发的环境污染与资源浪费问题日渐凸显。据世界环境卫生组织统计，世界废旧轮胎积存量已达30亿条，并以每年约10亿条令人惊诧的数字增长。中国废旧轮胎积存量达2亿条，并以每年约6500万条的速度增长。但是，废旧轮胎的循环利用率却远低于发达国家。 [0004] 废轮胎属于高分子聚合物材料，自然条件下很难降解长期弃于地表或埋于地下都不会腐烂变质。废轮胎堆积不但危害人的健康，且易引起火灾，人们将其形象称之为“黑色污染”。废轮胎在一般焚烧炉中燃烧时释放CO、VOC（易挥发的一类有毒有机物）、BTEX（苯田苯乙苯和二田苯混合气)）和PAH（两个或多个芳环组成的致癌物）等有毒气体，严重危害人们的身体健康。 [0005] 废轮胎的化学成分较废塑料稳定废塑料合成材料较多，成分差异较大，废轮胎因工艺标准和使用要求，其合成材料含量有限，成分较稳定。其C、H的可燃基稳定，含H量高于煤粉，发热也高，气化效果超前于煤粉，对炉况和气流分布多优于煤粉。S的含量稳定在1.5%左右，只要不是大喷吹，是在高炉许可接受的范围。 [0006] 近些年来，随着高炉喷吹煤粉技术的成功和进步，越来越多的学者探索新的喷吹物，有学者研究运用数值模拟方法：《高炉混合喷吹煤粉与废旧轮胎的数值模拟》，顾明言等，建立了高炉风口内煤粉燃烧过程的三维数学模型，当单一喷吹废旧轮胎时，风口内的燃尽率达到89%，当废旧轮胎与煤粉比为1:1时，燃尽率为50%，而喷吹纯煤粉时，燃尽率为30.38%。故证明采用高炉喷吹工艺将废轮胎和煤粉共同喷吹冶炼钢铁是可行的，既可代替一部分煤粉，节约成本，又为解决废旧轮胎所产生的环境污染提供了新的途径，有着巨大的经济价值和社会效益。 [0007] 现有高炉喷吹废轮胎过程中，将废轮胎作为辅助喷出燃料，煤粉为主要喷吹燃料，在高炉喷吹过程中以主要喷吹燃料为主，辅助喷出燃料没有就不喷吹。即是将废轮胎和煤粉分别进行喷吹。 [0008] 本发明在现有高炉喷吹废轮胎基础上提供一种将废轮胎和煤粉混合处理制备得到混合燃料的方法，并通过本发明的特定喷吹方法，在提高燃烧率的基础上，有效的降低了焦比，提高了喷煤比。 发明内容[0009] 针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种制备高炉喷吹废轮胎和煤粉混合燃料的方法及其喷吹方法。本发明提高了燃烧率，有效的降低了焦比，提高了喷煤比。本发明通过以下技术方案实现。 [0010] 一种制备高炉喷吹废轮胎和煤粉混合燃料的方法，其具体步骤包括： [0011] （1）将废轮胎采用切割机切割成50mm×50mm的块状； [0012] （2）将步骤（1）得到的块状通过双辊破碎机破碎得到粒径为25mm的胶粒； [0015] （5）将经步骤（4）除去钢丝的胶粒在液氮中冷冻，然后用锤碎机破碎，再次进一步分离胶粒中的残余钢丝和纺织物，得到粒径为30‑40目的废轮胎橡胶胶粒粉； [0016] （6）将步骤（5）得到的30‑40目废轮胎橡胶胶粒粉按照无烟煤煤粉质量的10‑20%与无烟煤煤粉混合均匀得到废轮胎‑煤粉混合燃料Ⅰ；废轮胎‑煤粉混合燃料Ⅰ在170℃预热1‑3min，然后升温至190℃‑210℃加热3‑5min，将软熔、收缩后的废轮胎胶粒附着在煤表面，得到废轮胎‑煤粉混合燃料Ⅱ； [0017] （7）将步骤（6）得到的废轮胎‑煤粉混合燃料Ⅱ加水水淬，然后粉粹得到粒径为35目的废轮胎和煤粉混合燃料Ⅲ。 [0018] 所述步骤（5）中液氮冷冻温度为‑160℃至‑196℃。 [0019] 所述步骤（6）中无烟煤煤粉200目占75%，无烟煤煤粉中灰分10.79%、挥发分8.26%和固定碳80.95%。 [0020] 一种废轮胎和煤粉混合燃料的喷吹方法，将废轮胎和煤粉混合燃料Ⅲ与催化剂按照质量比为为9.75‑20.59：1混合，从风口平面上方10‑15cm处吹入到高炉中。 [0021] 所述催化剂为质量比为CeO2：CaCO3：MgCO3：MnO2=3.74：0.32：0.29：0.30混合催化剂。 [0022] 废轮胎橡胶的热值（35.0 MJ/kg）不低于高炉混合喷吹煤粉，其H的含量明显高于煤粉，H在风口回旋区发生反应为高炉冶炼生产提供更多的热量，且剩余H在高炉上部可参与矿石还原，其活性明显高于C。 [0023] 本发明的有益效果是： [0025] （2）本发明流程比较简单，基建投资也少，在传统高炉喷吹煤粉的基础不需要特别大的改造就可以工业产业化应用。 [0027] 图1是本发明工艺流程图； [0028] 图2是本发明喷吹示意图。 具体实施方式[0029] 下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。 [0030] 实施例1 [0031] 如图1所示，该制备高炉喷吹废轮胎和煤粉混合燃料的方法，其具体步骤包括： [0032] （1）将废轮胎（天然橡胶为主体）采用切割机切割成50mm×50mm的块状； [0033] （2）将步骤（1）得到的块状通过双辊破碎机破碎得到粒径为25mm的胶粒； [0034] （3）将步骤（2）得到的胶粒再经过纤维吸气装置，除去胶粒中残余的纺织物； [0035] （4）将经步骤（3）处理的胶粒经过胶带交叉式磁场除去废轮胎中90wt%的钢丝； [0036] （5）将经步骤（4）除去钢丝的胶粒在液氮中冷冻，液氮冷冻温度为‑196℃，然后用锤碎机破碎，再次进一步分离胶粒中的残余钢丝和纺织物，得到粒径为30‑40目的废轮胎橡胶胶粒粉； [0037] （6）将步骤（5）得到的30‑40目废轮胎橡胶胶粒粉按照无烟煤煤粉质量的10%与无烟煤煤粉混合均匀得到废轮胎‑煤粉混合燃料Ⅰ；废轮胎‑煤粉混合燃料Ⅰ在170℃预热1min，然后升温至190℃加热5min，将软熔、收缩后的废轮胎胶粒附着在煤表面，得到废轮胎‑煤粉混合燃料Ⅱ； [0038] （7）将步骤（6）得到的废轮胎‑煤粉混合燃料Ⅱ加水水淬，然后粉粹得到粒径为35目的废轮胎和煤粉混合燃料Ⅲ。 [0039] 如图2所示，该废轮胎和煤粉混合燃料的喷吹方法，将废轮胎和煤粉混合燃料Ⅲ与催化剂按照质量比为20.59：1混合，从风口平面上方10cm处吹入到高炉中。其中催化剂为质量比为CeO2：CaCO3：MgCO3：MnO2=3.74：0.32：0.29：0.30混合催化剂。 [0040] 本发明与单独喷煤粉相比，高炉喷混合燃料的喷煤比提高了12.5kg/t，焦比平均下降16.2kg/t。 [0041] 实施例2 [0042] 如图1所示，该制备高炉喷吹废轮胎和煤粉混合燃料的方法，其具体步骤包括： [0043] （1）将废轮胎（天然橡胶为主体）采用切割机切割成50mm×50mm的块状； [0044] （2）将步骤（1）得到的块状通过双辊破碎机破碎得到粒径为25mm的胶粒； [0045] （3）将步骤（2）得到的胶粒再经过纤维吸气装置，除去胶粒中残余的纺织物； [0046] （4）将经步骤（3）处理的胶粒经过胶带交叉式磁场除去废轮胎中95wt%的钢丝； [0047] （5）将经步骤（4）除去钢丝的胶粒在液氮中冷冻，液氮冷冻温度为‑160℃，然后用锤碎机破碎，再次进一步分离胶粒中的残余钢丝和纺织物，得到粒径为30‑40目的废轮胎橡胶胶粒粉； [0048] （6）将步骤（5）得到的30‑40目废轮胎橡胶胶粒粉按照无烟煤煤粉质量的20%与无烟煤煤粉混合均匀得到废轮胎‑煤粉混合燃料Ⅰ；废轮胎‑煤粉混合燃料Ⅰ在170℃预热3min，然后升温至210℃加热3min，将软熔、收缩后的废轮胎胶粒附着在煤表面，得到废轮胎‑煤粉混合燃料Ⅱ； [0049] （7）将步骤（6）得到的废轮胎‑煤粉混合燃料Ⅱ加水水淬，然后粉粹得到粒径为35目的废轮胎和煤粉混合燃料Ⅲ。 [0050] 如图2所示，该废轮胎和煤粉混合燃料的喷吹方法，将废轮胎和煤粉混合燃料Ⅲ与催化剂按照质量比为9.75：1混合，从风口平面上方15cm处吹入到高炉中。其中催化剂为质量比为CeO2：CaCO3：MgCO3：MnO2=3.74：0.32：0.29：0.30混合催化剂。 [0051] 本发明与单独喷煤粉相比，高炉喷混合燃料的喷煤比提高了21.5kg/t，焦比平均下降26.3kg/t。 [0052] 实施例3 [0053] 如图1所示，该制备高炉喷吹废轮胎和煤粉混合燃料的方法，其具体步骤包括： [0054] （1）将废轮胎（天然橡胶为主体）采用切割机切割成50mm×50mm的块状； [0055] （2）将步骤（1）得到的块状通过双辊破碎机破碎得到粒径为25mm的胶粒； [0056] （3）将步骤（2）得到的胶粒再经过纤维吸气装置，除去胶粒中残余的纺织物； [0057] （4）将经步骤（3）处理的胶粒经过胶带交叉式磁场除去废轮胎中90wt%的钢丝； [0058] （5）将经步骤（4）除去钢丝的胶粒在液氮中冷冻，液氮冷冻温度为‑178℃，然后用锤碎机破碎，再次进一步分离胶粒中的残余钢丝和纺织物，得到粒径为30‑40目的废轮胎橡胶胶粒粉；（6）将步骤（5）得到的30‑40目废轮胎橡胶胶粒粉按照无烟煤煤粉质量的18%与无烟煤煤粉混合均匀得到废轮胎‑煤粉混合燃料Ⅰ；废轮胎‑煤粉混合燃料Ⅰ在170℃预热2min，然后升温至200℃加热4min，将软熔、收缩后的废轮胎胶粒附着在煤表面，得到废轮胎‑煤粉混合燃料Ⅱ； [0059] （7）将步骤（6）得到的废轮胎‑煤粉混合燃料Ⅱ加水水淬，然后粉粹得到粒径为35目的废轮胎和煤粉混合燃料Ⅲ。 [0060] 如图2所示，该废轮胎和煤粉混合燃料的喷吹方法，将废轮胎和煤粉混合燃料Ⅲ与催化剂按照质量比为14.3：1混合，从风口平面上方13cm处吹入到高炉中。其中催化剂为质量比为CeO2：CaCO3：MgCO3：MnO2=3.74：0.32：0.29：0.30混合催化剂。 [0061] 本发明与单独喷煤粉相比，高炉喷混合燃料的喷煤比提高了18.7kg/t，焦比平均下降21.4kg/t。 [0062] 以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。 |
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