[發明專利]一種煉鐵工藝中輸出煤氣的循環使用方法

有效

• 申請號: 201010231871.6
• 申請日: 2010-07-20
• 公開（公告）號: CN102337362A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 郭麗;張青;田廣亞;林金嘉;陳旭東;況志華;周海忠
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C21B5/06
• 分類號: C21B5/06;C21B11/00;C21B13/00
• 代理公司: 上海開祺知識產權代理有限公司 31114
• 代理人: 竺明

技術領域

本發明涉及兩段法煉鐵工藝，特別涉及一種煉鐵工藝中輸出煤氣的循環使用方法，可針對某種具體流程在降低燃料比、操作參數變化時的煤氣線路實現靈活切換。

背景技術

兩段法熔融還原工藝，包括氣基預還原和終還原熔煉兩個過程。氣基預還原過程使用高溫煤氣將塊狀天然塊礦以及球團礦預熱和預還原，預還原裝置為傳統的單個反應器；終還原熔煉是將預還原的產品進行終還原并且熔煉最終成為鐵水，同時通過燃燒等反應生成煤氣，供預還原使用，終還原反應器也是單個反應裝置。

隨著工藝爐況的改善，燃料比(冶煉一噸鐵消耗的煤+焦炭)不斷降低，產氣量下降，當熔煉率(生產效率)為140t/h，燃料比(不含水分)低于900kg/tHM時，過剩煤氣量(終還原反應器每小時生產氣量-預還原每小時消耗氣量)低于10000Nm³/h，且波動較大，導致工藝系統壓力(終還原容器拱頂的壓力)波動頻率增加。燃料比如果進一步降低，終還原的產氣量低于預還原的需氣量，不能滿足預還原容器的工作參數，這些問題阻礙了進一步降低燃料比。

經調查研究知，韓國浦項公司的FINEX熔融還原流程也包括預還原和終還原兩個過程，FINEX采用四級流化裝置將粉狀鐵礦石進行預熱預還原，然后在高溫狀態下壓成大小均勻的塊狀，熱壓塊經過中間倉進入終還原裝置，進行終還原和熔煉，最終成為鐵水；終還原裝置在冶煉鐵水的時燃燒碳素燃料產生煤氣供預還原裝置使用。FINEX在降低燃料比的過程中也存在煤氣不足的問題，為了克服此問題，FINEX將輸出煤氣返回后加壓，變壓吸附脫除CO₂，重新返回預還原反應器使用，彌補了終還原反應器的產氣量不足，確保預還原反應器的工作效率。

FINEX將輸出煤氣返回處理后，作為冷煤氣兌入發生煤氣，控制還原煤氣溫度在某一特定值，這種循環煤氣補充了發生煤氣量，保證了預還原裝置需要的煤氣量。由于冷煤氣兌入發生煤氣后的溫度低(700℃左右)，冷煤氣添加量大。FINEX工藝的冷煤氣添加量大于輸出煤氣循環量，因此，依靠輸出煤氣循環作為冷煤氣添加量是不夠的，必須打開冷煤氣壓縮機線路，通過監控還原煤氣溫度，調整旁通閥開度，來控制冷煤氣添加量。由于FINEX流化床的煤氣流量大，燃料比低且穩定，終還原裝置的發生煤氣量總是保持穩定較低，而還原煤氣量不僅供給預還原反應器，還要供給中間加料倉，因此FEINEX流程的還原煤氣總是大于產氣量，工廠生產時，輸出煤氣循環路線一直處于工作狀態。

根據流程，FINEX冷煤氣添加量的計算公式如下：

GG×(1050+273)+(CG+ERG)×(273+25)＝GG×(700+273)+(CG+ERG)×(700+273)即：GG×350＝(CG+ERG)×675

最終為：CG+ERGGG=350675]]>

其中：GG-發生煤氣量；

CG-冷煤氣添加量；

ERG-輸出煤氣返回量；(以上公式中忽略了各種煤氣成分的比熱容，默認為相同。)

當FINEX的燃料比穩定在700kg/tHM左右時，熔煉率為180t/h，則發生煤氣量為232000Nm³/h，CG+ERG經計算大致為120000Nm³/h，輸出煤氣返回量ERG恒定為某值，且小于120000Nm³/h，這意味著工廠工作時，冷煤氣壓縮機線路始終保持打開狀態。

熔融還原工藝的爐況波動決定了燃料比不穩定，燃料比高時，還原煤氣量充分，輸出煤氣循環線路關閉；燃料比低時，還原煤氣量短缺，輸出煤氣循環線路打開。另外，熔融還原工藝生產時，冷煤氣添加量取決于發生煤氣量和還原煤氣溫度，還原煤氣設定溫度相對FINEX高，冷煤氣添加量相對較少。當燃料比低，熔煉率低時，發生煤氣量低，冷煤氣添加量就更少。因此，當輸出煤氣循環線路打開時(燃料比低)，熔煉率低時，冷煤氣添加量小于輸出煤氣循環量，則關閉冷煤氣線路，用輸出煤氣循環量取代冷煤氣添加；熔煉率高時，冷煤氣添加量大于輸出煤氣循環量，則要打開冷煤氣線路；

熔融還原流程的冷煤氣添加量計算公式為：