[發明專利]一種高效利用熔融還原爐輸出煤氣的方法及其裝置

有效

• 申請號: 201310460299.4
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN104513878B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 王玉明;胡德生;彭新;徐萬仁
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C21B13/00
• 分類號: C21B13/00;C21B5/00
• 代理公司: 北京金信知識產權代理有限公司11225
• 代理人: 劉鋒,黃小棟

技術領域

本發明屬于煤氣高效利用及CO₂節能減排技術領域，具體涉及一種高效利用熔融還原爐輸出煤氣的方法及其裝置。

背景技術

熔融還原工藝是目前唯一工業化的熔融還原煉鐵新工藝，它采用非焦煤為主要燃料，僅僅使用少量的焦炭，能生產出與高爐相當的優質鐵水，略去了傳統高爐不可缺少的煉焦及燒結工序，大大降低了對環境的污染，符合可持續發展的戰略。熔融還原工藝在寶鋼運行4年多來的實踐表明熔融還原工藝在很多方面還需要改進，技術上還有很大的提升空間，與相同規模的高爐相比熔融還原工藝的生產成本要高于高爐煉鐵生產，成本的下降是需要攻克的難題。其中熔融還原爐輸出煤氣的高價值利用就是一個可以降低生產成本的方面。

熔融還原爐輸出煤氣（COREX輸出煤氣）中含有非常豐富的CO和H₂，含有非常少的其他雜質氣體，其煤氣熱值在7500kJ/m³左右，屬于中熱值煤氣。目前熔融還原爐輸出煤氣主要用于CCPP發電，在煤氣利用上屬于低價值利用。據報道目前中國科學院正與寶鋼積極合作，開發出利用熔融還原煤氣制甲醇的新工藝，工藝成功就為熔融還原煤氣的利用提供了一條新路。另外據文獻報道也有利用熔融還原煤氣通過轉換制直接還原鐵，如南非薩爾達那鋼廠的COREX-MIDREX聯合流程，也有利用熔融還原煤氣作為加熱劑。

近年來，世界鋼鐵工業得到了迅猛發展，由礦石到生鐵的金屬提取過程也取得了巨大的發展。但就生產煉鋼原料的煉鐵工藝來說，高爐仍然是占絕對優勢的主要流程。

如果從使用焦炭算起，現代煉鐵高爐已有300多年的歷史。高爐主要以焦炭和人造塊鐵礦為主要原料，在其內部通過燃料燃燒、氣化、傳熱、還原、熔化、分離等物理化學過程冶煉鐵水，是效率非常高的高溫多相反應器。現代大型高爐生產技術裝備不斷完善，通過采取精料、富氧鼓風、噴吹粉煤等手段，使高爐實現了大型化和高產低耗。但高爐的高效率和大型化對礦石和焦炭質量（尤其是焦炭的強度）提出了更嚴格的要求，全世界大多數高爐的入爐焦比仍然高于400kg/t鐵。同時CO₂減排，環境經營是鋼鐵企業的永恒主題。

從目前的煉鐵原料資源狀況和技術發展來看，以焦炭為主要燃料的高爐仍是煉鐵的主要流程，對于高爐生產來講，進一步提高高爐的生產效率和節約焦炭以及清潔生產仍是我們努力的主要方向。焦比的高低直接決定了煉鐵生產成本的高低，直接影響高爐生產的競爭力。在降低焦比方面，專利CN101519703提出了一種低焦比高爐煉鐵工藝，利用煤造氣技術產生煤氣噴入高爐以降低焦比。專利CN201437540U提出了一種高爐噴吹焦爐煤氣系統，噴吹焦爐煤氣以期降低焦比。

這些研究與本發明提出的方法不同，本發明提出利用COREX輸出煤氣通過化學方法處理變換用于高爐噴吹以降低高爐用焦炭比例的全新方法，同時能夠減少CO₂排放。

發明內容

為克服現有技術存在的上述不足，本發明的目的是提出一種高效利用熔融還原爐輸出煤氣的方法，針對熔融還原爐輸出煤氣中含有較高的CO和H₂，同時含有很少的雜質氣體，以及高爐生產過程中進一步減少焦炭使用，利用將熔融還原煤氣通過化學吸附的方法，進一步提高煤氣中的還原氣的含量，將制備的煤氣噴入高爐中，達到高價值利用熔融還原煤氣，降低熔融還原生產成本，降低高爐生產使用焦炭比例，并且循環利用脫除的CO₂氣體，從而降低高爐生產成本，減少高爐CO₂排放，利于環境經營，具有較大的環境效益。

本發明目的是通過如下技術方案實現的：

一種高效利用熔融還原爐輸出煤氣的方法，其包括如下步驟：

（a）將熔融還原爐輸出煤氣從吸收塔的下部進入，吸收液從吸收塔的頂部噴淋而下，熔融還原爐輸出煤氣和吸收液逆流接觸，使煤氣中的CO₂能夠得到充分吸收；

（b）與吸收液接觸后的熔融還原爐輸出煤氣通過加壓器進行加壓，得到加壓煤氣；

（c）加壓煤氣進入加熱器，同時將步驟（a）未被吸收的熔融還原爐輸出煤氣，和由高爐頂部排出的經過除塵的高爐煤氣導入加熱器，用于加熱加壓煤氣，得到加熱煤氣；

（d）加熱煤氣從位于高爐的爐身下部的軟熔帶噴入高爐；

（e）將步驟（a）中逆流接觸熔融還原爐輸出煤氣后的吸收液依次進入CO₂再生塔和氣液分離器，分離后的液體配加部分新鮮堿液進入吸收塔作為吸收液循環使用，分離后的氣體進入高爐作為噴吹固體燃料的載氣。

優選的，