[發(fā)明專利]等離子體炬加熱煤氣的方法、設(shè)備及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210658045.2
• 申請(qǐng)日: 2022-06-10
• 公開（公告）號(hào): CN115044718B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程立;化光林;金鋒;樊波;付艷鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鋼設(shè)備有限公司
• 主分類號(hào): C21B5/00
• 分類號(hào): C21B5/00;C21B7/00
• 代理公司: 北京譜帆知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11944
• 代理人: 忻明

本發(fā)明公開了一種等離子體炬加熱煤氣的方法，包括以下步驟：S1：將煤氣輸入到等離子體炬中進(jìn)行加熱；S2：將加熱后的所述煤氣通入高爐中還原鐵氧化物。本發(fā)明還公開了等離子體炬加熱煤氣的設(shè)備，以及該方法或設(shè)備在高爐煉鐵中的應(yīng)用。該方法或設(shè)備能夠利用大功率等離子體炬加熱煤氣，煤氣升溫快，避免產(chǎn)生析碳問題，克服了技術(shù)偏見，可減少氮硫化物的產(chǎn)生，減少冶金工業(yè)帶來的環(huán)境污染，并具有較高的熱電效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是屬于高爐冶煉熱風(fēng)加熱技術(shù)領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種等離子體炬加熱煤氣的方法、設(shè)備及應(yīng)用。

背景技術(shù)

高爐煉鐵用熱風(fēng)爐加熱鼓風(fēng)生產(chǎn)已有170余年的歷史，風(fēng)溫由最初的149℃提高到現(xiàn)在的1350℃，它是高爐煉鐵生產(chǎn)發(fā)展史上極為重要的技術(shù)進(jìn)步之一，其意義在于：(1)大幅度降低焦比；(2)顯著地提高了高爐的產(chǎn)量；(3)風(fēng)溫的提高促進(jìn)了噴吹燃料代替昂貴的焦炭，取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益；(4)高爐熱風(fēng)爐使用高爐生產(chǎn)自身產(chǎn)生的副產(chǎn)品高爐煤氣作為燃料，使高爐成為熱效率最高的火法冶金設(shè)備，不僅降低了煉鐵生產(chǎn)成本，還降低了煤氣放散，保護(hù)了環(huán)境。但高爐還原和升溫所需的能源主要依靠的是碳，用的還原劑還是離不開碳，其本質(zhì)是通過還原將鐵礦石進(jìn)行脫氧、通過造渣進(jìn)行渣鐵分離。為了實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和，有效降低焦比，減少碳材料的使用量，增加氫和綠電的使用是最佳工藝途徑。通過等離子體炬將過濾凈化后的還原煤氣加熱到需要的溫度，提供高爐反應(yīng)所需要的熱能，同時(shí)提供還原反應(yīng)所需要的氣體，焦炭只在高爐內(nèi)部起到格柵過濾鐵水液滴和熔渣，支撐爐內(nèi)上部原料支架透氣的作用，從而達(dá)到低碳、綠色、減排的目的。

加熱所需要的能源可以通過風(fēng)能發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電、核電等清潔能源來實(shí)現(xiàn)，將電能轉(zhuǎn)化成熱能對(duì)所需氣體進(jìn)行加熱；氣體可以使用高爐自生爐頂排除的洗滌除CO2之后的煤氣、焦?fàn)t煤氣、天然氣、氫氣、COREX爐產(chǎn)生的氣體，這樣高爐將可以減少或取消用于加熱升溫所需要的碳素消耗對(duì)碳循環(huán)高爐而言，若將循環(huán)煤氣通過清潔電能加熱到足夠高的溫度，煤氣攜帶的物理熱滿足高爐內(nèi)鐵水冶煉的熱需求，高爐將不再需要風(fēng)口碳氧燃燒提供熱量，可實(shí)現(xiàn)低碳排放冶煉。此時(shí)，礦石的還原由爐頂加入的焦炭和循環(huán)的煤氣來完成。而傳統(tǒng)的加熱手段難以將還原性氣體加熱到1350℃以上，只有采用靈活便捷，升溫速度快，能達(dá)到更高溫度的等離子體炬來實(shí)現(xiàn)。

等離子體炬通過電離氣體，產(chǎn)生熱等離子體，核心溫度可達(dá)1×10⁴K以上，常用的氣體如空氣、氮?dú)狻鍤狻錃狻⒓淄榈取Ｃ簹庵泻蠧O等成分，在600℃左右會(huì)發(fā)生析碳，在電極之間形成碳絲，碳絲的生長(zhǎng)和崩潰過程導(dǎo)致放電電流的波動(dòng)，兩個(gè)電極的碳絲會(huì)導(dǎo)致電極放電過程短路被終止，從而影響等離子體炬的正常工作，所以鮮有高還原勢(shì)含CO氣體的混合性煤氣。

公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種等離子體炬加熱煤氣的方法，其能夠利用大功率等離子體炬加熱煤氣，煤氣升溫快，避免產(chǎn)生析碳問題，克服了不能使用等離子炬加熱煤氣的技術(shù)偏見，可減少氮硫化物的產(chǎn)生，減少冶金工業(yè)帶來的環(huán)境污染，并具有較高的熱電效率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種等離子體炬加熱煤氣的方法，包括以下步驟：

S1：將煤氣輸入到等離子體炬中進(jìn)行加熱；

S2：將加熱后的所述煤氣通入高爐中還原鐵氧化物。

在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，上述等離子體炬的功率≥0.1MW；優(yōu)選的，上述等離子體炬的功率≥0.5MW；更優(yōu)選的，上述等離子體炬的功率≥2MW。

在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，上述煤氣為含CO氣體的混合性煤氣。