[發(fā)明專利]一種基于噴吹高溫煤氣的煉鐵工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410360923.8
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104131122A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 佘雪峰;薛慶國;王靜松;董擇上;劉錦周;劉迎立
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: C21B5/00
• 分類號: C21B5/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于黑色冶金領(lǐng)域，涉及一種基于噴吹高溫煤氣的煉鐵工藝，適用于高爐煉鐵流程。

背景技術(shù)

目前世界上90％的生鐵是由傳統(tǒng)高爐煉鐵工藝生產(chǎn)的，在傳統(tǒng)高爐煉鐵工藝中，主要燃料以焦炭和煤粉為主，從爐頂裝入含鐵爐料和焦炭，同時從爐缸風(fēng)口噴入熱空氣和煤粉。傳統(tǒng)的高爐煉鐵工藝需要使用大量焦炭，而煉焦不但需要大量焦煤，而且煉焦過程產(chǎn)生大量有毒有害物質(zhì)，對環(huán)境污染嚴(yán)重；傳統(tǒng)高爐鼓風(fēng)帶入大量高溫惰性氣體N₂，使得爐身煤氣中CO所占比例不足40％，鐵礦石在爐身發(fā)生間接還原的反應(yīng)程度較低，因此大量FeO進入高爐爐缸，并在高溫區(qū)與焦炭發(fā)生直接還原，造成焦炭大量消耗；傳統(tǒng)高爐采用熱風(fēng)爐加熱空氣過程中N₂消耗了大量熱量，造成熱風(fēng)爐能耗較大，并造成環(huán)境污染。針對傳統(tǒng)高爐的一系列問題提出一種氧氣鼓風(fēng)+爐頂煤氣循環(huán)的全氧高爐煉鐵工藝，該工藝采用氧氣鼓風(fēng)，爐頂煤氣脫除CO₂后，預(yù)熱到900-1300℃，再循環(huán)回高爐利用，該工藝可以克服上述傳統(tǒng)高爐的缺點，但是爐頂煤氣脫除CO₂成本較大，脫除CO₂后的煤氣富含CO、H₂，預(yù)熱過程成本較高，并且循環(huán)返回高爐后造成外供煤氣量減少，對整個鋼鐵企業(yè)的煤氣平衡產(chǎn)生不利影響。本發(fā)明與該工藝相比，增加了煤氣化裝置，代替部分爐頂循環(huán)高溫煤氣，可以減少爐頂煤氣脫除CO₂及預(yù)熱的成本，增加外供煤氣量，本發(fā)明既擁有單一噴吹煤粉和循環(huán)煤氣氧氣高爐的優(yōu)點，又彌補了其一些不足，實現(xiàn)高爐生產(chǎn)過程中降焦增煤，改善煉鐵工藝能源結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定鋼鐵企業(yè)煤氣平衡。

該高爐煉鐵工藝是區(qū)別于常規(guī)煉鐵高爐的一種煉鐵工藝技術(shù)，采用氧氣鼓風(fēng)(氧含量超過90％)。在保持高煤焦置換比的條件下，使高爐所用燃料中廉價煤粉的用量達到或超過200kg/tHM，同時價格昂貴的冶金焦用量在260kg/tHM以下，改變傳統(tǒng)煉鐵的原燃料結(jié)構(gòu)，降低煉鐵生產(chǎn)成本。該技術(shù)的主要特征有：采用氧氣代替?zhèn)鹘y(tǒng)的空氣熱風(fēng)，大量噴吹煤粉，爐頂煤氣經(jīng)脫除CO₂處理后預(yù)熱到一定溫度噴吹進高爐循環(huán)利用，采用煤氣化裝置產(chǎn)生高溫煤氣代替部分循環(huán)煤氣。與傳統(tǒng)的高爐煉鐵相比，該技術(shù)方案具有高生產(chǎn)率、高噴煤量、低焦比、煤氣熱值較高等優(yōu)越性。該工藝與單一噴吹煤粉和循環(huán)煤氣的氧氣高爐相比，可以減少爐頂煤氣脫除CO₂和預(yù)熱循環(huán)煤氣的成本，因此本發(fā)明氧氣鼓風(fēng)+爐頂煤氣循環(huán)+噴吹高溫煤氣的煉鐵工藝在節(jié)碳減排方面的突出優(yōu)勢非常明顯。

目前高爐并沒有采用煤氣化裝置作為噴吹煤氣來源，但之前有諸多發(fā)明涉及在高爐風(fēng)口前噴吹少量還原物質(zhì)或還原氣體的裝置，并以此作為調(diào)控高爐操作、降低生鐵成本及節(jié)能減排的手段。

CN2124916U公開了一種用于高爐噴吹的粉煤氣化燃燒器，該裝置包括旋流式粉煤燃燒器，其特征在于旋流器為強旋流裝置，粉煤氣化和燃盡的立式圓筒，其上設(shè)有二次空氣和熱蒸汽的切向入口及三次空氣和熱蒸汽的切向入口，雙鐘式出灰系統(tǒng)。該裝置用于代替高爐噴吹粉煤系統(tǒng)，可減少高爐熱風(fēng)爐容積，降低高爐混合煤氣和焦炭的消耗，降低成本，該發(fā)明用煤氣化裝置完全代替高爐噴煤系統(tǒng)，減輕噴煤對高爐造渣產(chǎn)生的負面影響，但是由于不噴煤粉，所以其難以控制爐缸理論燃燒溫度，導(dǎo)致風(fēng)口、爐缸耐火磚侵蝕嚴(yán)重，并且完全代替煤粉后造成爐缸區(qū)焦炭大量燃燒，增加焦比，并且如果該發(fā)明用于氧氣高爐，難以緩解上冷下熱問題。

CN101555533A公開了一種以水煤漿為燃料的氧氣高爐煉鐵工藝，涉及一種使用水煤漿作為煉鐵燃料和還原劑的高爐煉鐵工藝，該工藝用常溫氧氣和水煤漿噴吹入高爐來代替部分焦炭和煤粉，氧氣鼓入量為200-500Nm³/tHM，水煤漿噴入量在200-400Nm³/tHM，來達到降低生產(chǎn)成本、減少環(huán)境污染的目的，該發(fā)明在氧氣高爐基礎(chǔ)上，對風(fēng)口部位進行改造，噴吹水煤漿代替煤粉，可以有效解決氧氣高爐上冷下熱問題，但是其由于是噴吹固液混合物，故對噴槍要求較高，噴吹時由于煤種不同固液比難以掌握，容易堵塞噴槍，使高爐難行。