CN103966380A - 一种回收利用竖炉顶煤气除尘粉的方法 - Google Patents

Abstract

一种回收利用竖炉顶煤气除尘粉的方法，其包括以下步骤：1)将由干法除尘系统得到的除尘粉输入到集灰罐中，集灰罐中用滤筛分离出粗颗粒；2)除尘粉由集灰罐输入到加压罐中，经加压流化、补气后输送到分配器；3)分配器设多个支路输送管道，除尘粉经支路输送管道连续输送到位于熔融气化炉拱顶烧嘴，烧嘴设在熔融气化炉最高料位上方0.5-1.5m处，同时向烧嘴中输入氧气，使除尘粉中含碳组分在熔融气化炉拱顶区域燃烧同时使其他组分软熔或熔化，从而不易被煤气流带走并落到熔融气化炉料面上。本发明既能很好的回收利用煤气除尘粉，又能减少对环境的污染，及时就地回收利用竖炉顶煤气中含铁粉尘，避免运输扬灰、堆积占用土地和污染环境。

Description

一种回收利用竖炉顶煤气除尘粉的方法

技术领域

本发明涉及炼铁固体废弃物回收利用技术，具体涉及一种回收利用竖炉顶煤气除尘粉的方法。

背景技术

熔融炼铁工艺是一种环境友好型的非高炉炼铁工艺，它主要由竖炉和熔融气化炉两部分组成，含铁原料经竖炉还原成具有一定金属化率的海绵铁以后，通过螺旋排料器加入熔融气化炉，熔融气化炉对其进一步还原、熔化、渗碳并进入炉缸形成铁水和炉渣，与此同时熔融气化炉向竖炉提供优质的热还原煤气。经竖炉利用后的还原煤气排出竖炉时会携带大量的粉尘（每天产生100-150t），粉尘成分如表1所示，其主要成分为Fe和C，分别占到了30%-55%和15%-35%，目前顶煤气采用的是湿法除尘，产生的污泥作为废气物处理，不仅没有产生效益还对环境造成了一定的影响，为了更好的回收利用这部分含铁粉尘。

表1除尘粉的化学成分（w%）

TFe

FeO

CaO

MgO

Al2O3

SiO2

S

TC

Zn

除尘粉

30~55

15~30

3~4

0.3~1.2

2~3.2

4~7

0.3~1.2

15~35

≤0.05

目前对于高炉炼铁工艺含铁粉尘在厂内实现回收利用的主要有以下几种方式：

1、作为烧结、球团的原料使用。中国专利CN1147597C公开了一种含铁粉尘锈化冷固团，以含铁粉尘为主料，铁粉污泥为辅料，经造球机造球，堆放锈化养护以后直接配入烧结料中或替代烧结铺底料。中国专利CN101321879B公开了一种以微粒含铁粉尘或微粒淤泥为主要原料的烧结原料的造粒方法和使用了由该烧结原料的造粒方法造粒而得到的烧结原料的烧结矿制造方法。

2、通过独立系统向高炉喷吹或与煤粉混合后向向高炉喷吹。中国专利CN1261598C公开了一种高炉炼铁粉尘回收利用的方法，将高炉冶炼过程中回收的布袋尘、重力灰及其他含铁粉尘与煤粉均匀混合，从高炉风口喷入炉缸，要求喷吹前炉缸无堆积，炉喉无结瘤。中国专利CN102409118A公开了一种含铁、碳粉尘的循环再利用工艺及设备，其工艺路线为：粉尘集粉罐→吸排车→过滤器→储粉罐→星型卸料器→双轮搅拌加湿器→上料皮带→高炉制粉系统→喷吹系统→高炉。

3、对于非高炉炼铁工艺含铁粉尘的回收利用，中国专利CN101875986A公开了一种利用熔融气化炉处理钢铁厂含铁粉尘的方法，包括以下的步骤：配置混匀原料：将钢铁厂各种含铁粉尘与铁精矿粉、粘结剂、熔剂按一定比例混合，配置成混匀原料；团块制成：将上述混匀原料通过冷固结造块法或热态造块法制成团块；高炉冶炼：将上述制成的团块连同一定量的焦炭，加入到高风温熔融气化炉中冶炼，最终冶炼得到铁水。欧洲专利EP0576414A(中国专利CN1235644A)公开了一种借助于运载气体经反应器的排放口从反应容器、尤其是从熔化气化器排出的细粒状固体，在固体分离器内被分离出来，并接着借助于输送气体在保持固体分离器与返回点压力差的情况下，返回到反应容器内的工艺，并在进入反应器的同时输入氧气。

目前公开的含铁粉尘回收技术虽然很多，但都存在各自的缺点：

1)作为烧结、球团原料使用不利于烧结矿或球团矿强度及其它热态性能指标的稳定和提高，也对清洁环保不利。

2)通过独立系统向高炉喷吹或与煤粉混合后向向高炉喷吹存在工艺过程中运输扬尘、粉煤与含铁粉尘混合均匀度较低、喷吹量不好控制的问题。

3)添加铁精矿粉、粘结剂和熔剂，通过冷固结造块法或热态造块法制成团块加入熔融气化炉则存在运输扬尘、处理成本较高等问题。

4)助于运载气体将熔化气化器排出的的细粒状固体返回到反应容器内的工艺，针对的是熔融气化器煤气的初除尘粉，且借助运载气体来保持固体分离器与返回点之间的压力差，没有设置压力平衡系统，不能应用于除尘器位置低于返回点的情况。因此对于本发明的情况而言，采用上述技术不能即环保又经济可行的回收利用竖炉顶煤气除尘粉。

发明内容

本发明目的在于提供一种回收利用竖炉顶煤气除尘粉的方法，既能很好的回收利用煤气除尘粉，又能减少对环境的污染可以及时就地回收利用竖炉顶煤气中的含铁粉尘，避免运输扬灰、堆积占用土地和污染环境。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种回收利用竖炉顶煤气除尘粉的方法，其包括以下步骤：

1)将由干法除尘系统自竖炉顶煤气中得到的除尘粉输入到集灰罐中，在集灰罐中用滤筛分离出粗颗粒，筛孔尺寸为5-30mm；

2)将清除了粗颗粒的除尘粉由集灰罐输入到加压罐中，经过加压流化、补气后输送到分配器；

3)分配器设置多个支路输送管道，除尘粉经支路输送管道连续输送到位于熔融气化炉拱顶的烧嘴，烧嘴设置在熔融气化炉最高料位上方0.5-1.5m处，烧嘴的设置数与支路输送管道设置数一致，各烧嘴在同一水平面或高度相差0.5m以内的水平面上均匀分布；与此同时向烧嘴中输入氧气，氧气流量控制范围为500~5000Nm³/h，使除尘粉中含碳组分在熔融气化炉拱顶区域燃烧的同时使其他组分软熔或熔化，从而不易被煤气流带走并落到熔融气化炉料面上。

进一步，在集灰罐中设置有滤筛和排料孔，用于分离粗颗粒，分离出的粗颗粒可经排料孔排出集灰罐。

又，集灰罐下部连接有用于防止集灰罐中粉尘沉积的高压氮气管道。

在集灰罐和加压罐之间设置分料器，分料器连接饲灰阀；除尘粉回收返吹系统正常运行时，饲灰阀处于关闭状态，由干法除尘系统得到的所有粉尘都被返回到熔融气化炉拱顶；当除尘粉回收返吹系统无法正常运行时，用吸排车连接饲灰阀及时排出干法除尘系统产生的粉尘。

另外，本发明设置两个加压罐，并在两个加压罐上安装压力平衡系统、料位计和流化装置，流化装置连接高压氮气。

根据料位计控制两个加压罐的进灰阀门使连续从集灰罐中排出的除尘粉交替进入到两个加压罐中，当一个加压罐的料位计显示粉尘已满时，关闭此加压罐的进灰阀门，打开另一加压罐的进灰阀门使除尘粉进入另一加压罐，与此同时将已满加压罐中的除尘灰加压流化和补气后均匀输送到分配器，输完泄压后再打开进灰阀门进灰，此时另一加压罐加压输送除尘粉。如此循环作业可保证除尘灰连续从集灰罐中排出并及时被输送到分配器。

在加压罐和分配器之间设置用于补充输送气、调节送粉浓度和防止堵塞的补气器，补气器连接高压气体，高压气体为氮气和/或经过净化的过剩煤气，高压气体的压力为0.5-1.5MPa。

连接分配器和烧嘴的支路输送管道设置2-8路。

在分配器和烧嘴之间设置阀门。

所述的高压氮气压力为0.6~1.6MPa。

为了减少烧嘴区域燃烧反应对发生煤气管的影响和使熔融气化炉拱顶温度分布均匀，烧嘴设置在熔融气化炉最高料位上方0.5-1.5m处。

本发明的有益效果：

1.本发明通过采用干法除尘（由于煤气量大，较大的除尘设备安装在地面上），并将含铁除尘粉通过管道加压输送到气化炉拱顶，既能很好的回收利用煤气除尘粉，又能减少对环境的污染可以及时就地回收利用竖炉顶煤气中的含铁粉尘，避免运输扬灰、堆积占用土地和污染环境。

2.可以回收利用除尘粉中富含的铁和碳等物质，增加铁水产量和降低燃料消耗，最终实现铁水成本的降低。

3.可以增加发生煤气量，降低发生煤气中的CO₂含量，有利于稳定工厂压力和提高DRI的金属化率。

4.本发明采用密闭的系统及时将竖炉顶煤气中的含铁粉尘返回到熔融气化炉，不仅环保而且经济可行。既可以在熔融炼铁工艺上实施，又可以推广到其他炼铁工艺上，可以为炼铁行业带来显著的环保效益、经济效益和社会效益，推广应用前景极其广阔。

附图说明

图1为本发明实施例的工艺流程图。

具体实施方式

参见图1，熔融炼铁装置分为两部分，上部为对含铁原料进行预还原的竖炉6，下部为对含铁原料进行终还原以及产生煤气的熔融气化炉1，熔融气化炉1产生的煤气经发生煤气管2进入热旋风除尘器3进行初除尘，然后分为两部分，一部分为过剩煤气4，一部分为进入竖炉的还原煤气5，经竖炉6利用后作为顶煤气7输出，然后将顶煤气7用干法除尘系统8（包括旋风/重力除尘和干式布袋/电除尘）进行除尘。

将从竖炉6排出的顶煤气7用干法除尘系统8（旋风除尘和干式布袋除尘）进行除尘。然后将得到的除尘粉经阀门D1输入到集灰罐9中，在集灰罐9中用滤筛10分离出粗颗粒，分离出的粗颗粒可经排料孔11排出集灰罐9。除尘粉由集灰罐9到加压罐14再到分配器18。

在本实施例中，本发明设置两个加压罐14、14’，并在两个加压罐14、14’上安装压力平衡系统、料位计15、15’和流化装置16、16’，流化装置16、16’连接高压氮气管道21。

根据料位计15控制两个加压罐14、14’的进灰阀门，使连续从集灰罐9中排出的除尘粉交替进入到两个加压罐14、14’中，当一个加压罐14的料位计15显示粉尘已满时，关闭此加压罐14的进灰阀门，打开另一加压罐14’的进灰阀门使除尘粉进入另一加压罐14’，与此同时将已满加压罐14中的除尘灰加压流化和补气后均匀输送到分配器18，输完泄压后再打开进灰阀门进灰，此时另一加压罐14’加压输送除尘粉。如此循环作业保证除尘灰连续从集灰罐9中排出并及时被输送到分配器18。

在除尘粉由加压罐14输送到分配器18的过程中，为了稳定输送、防止堵塞和调节送粉浓度，用补气器17补充输送气，补气器17连接高压气体22，高压气体22可以是氮气和/或经过净化的过剩煤气4，高压气体22的压力为0.5-1.5MPa；分配器18将除尘粉分为2-8路，并经支路输送管道19连续输送到烧嘴20，与此同时向烧嘴20中输入氧气23，使除尘粉中含碳组分在熔融气化炉拱顶区域燃烧的同时使其他组分软熔或熔化，从而不易被煤气流带走并落到熔融气化炉1料面上。

集灰罐9下部连接高压氮气管道21，用于防止集灰罐9中粉尘沉积，高压氮气的压力为0.6-1.6MPa。

在分配器18和烧嘴20之间设置截止阀D2，在发生设备故障时用于隔离熔融气化炉1和除尘粉回收返吹系统。

在集灰罐9和加压罐14之间设置分料器12，分料器12下部装有插板阀，分料器12连接饲灰阀13。除尘粉回收返吹系统正常运行时，饲灰阀13处于关闭状态，由干法除尘系统8得到的所有粉尘都被返回到熔融气化炉拱顶。当除尘粉回收返吹系统无法正常运行时，关闭分料器12下部的插板阀，打开饲灰阀13，用吸排车连接饲灰阀13及时排出干法除尘系统8产生的粉尘。

综上所述，本发明采用密闭的系统及时将竖炉顶煤气中的含铁粉尘返回到熔融气化炉，不仅环保而且经济可行。

Claims (10)

1.一种回收利用竖炉顶煤气除尘粉的方法，其包括以下步骤：

1)将由干法除尘系统自竖炉顶煤气中得到的除尘粉输入到集灰罐中，在集灰罐中用滤筛分离出粗颗粒，筛孔尺寸为5-30mm；

2)将清除了粗颗粒的除尘粉由集灰罐输入到加压罐中，经过加压流化、补气后输送到分配器；

3)分配器设置多个支路输送管道，除尘粉经支路输送管道连续输送到位于熔融气化炉拱顶的烧嘴，烧嘴设置在熔融气化炉最高料位上方0.5-1.5m处，烧嘴的设置数与支路输送管道设置数一致，各烧嘴在同一水平面或高度相差0.5m以内的水平面上均匀分布；与此同时向烧嘴中输入氧气，氧气流量控制范围为500~5000Nm³/h，使除尘粉中含碳组分在熔融气化炉拱顶区域燃烧的同时使其他组分软熔或熔化，从而不易被煤气流带走并落到熔融气化炉料面上。

2.如权利要求1所述的回收利用竖炉顶煤气除尘粉的方法，其特征是：所述的集灰罐下部连接有用于防止集灰罐中粉尘沉积的高压氮气管道。

3.如权利要求1或2所述的回收利用竖炉顶煤气除尘粉的方法，其特征是：在集灰罐和加压罐之间管道中还设置分料器，分料器连接饲灰阀；除尘粉回收返吹系统正常运行时，饲灰阀处于关闭状态，由干法除尘系统得到的所有粉尘都被返回到熔融气化炉拱顶；当除尘粉回收返吹系统无法正常运行时，用吸排车连接饲灰阀及时排出干法除尘系统产生的粉尘。

4.如权利要求1所述的回收利用竖炉顶煤气除尘粉的方法，其特征在于：设置两个加压罐，并在两个加压罐上安装压力平衡系统、料位计和流化装置，流化装置连接高压氮气。

5.如权利要求1或4所述的回收利用竖炉顶煤气除尘粉的方法，其特征是：在加压罐和分配器之间设置用于补充输送气、调节送粉浓度和防止堵塞的补气器，补气器连接高压气体，高压气体为氮气和/或经过净化的过剩煤气，高压气体的压力为0.5-1.5MPa。

6.如权利要求1所述的回收利用竖炉顶煤气除尘粉的方法，其特征是：连接分配器和烧嘴的支路输送管道设置2-8路。

7.如权利要求1所述的回收利用竖炉顶煤气除尘粉的方法，其特征是：在分配器和烧嘴之间设置阀门。

8.如权利要求5所述的回收利用竖炉顶煤气除尘粉的方法，其特征是：在分配器和烧嘴之间设置阀门。

9.如权利要求1所述的回收利用竖炉顶煤气除尘粉的方法，其特征是：所述的高压氮气压力为0.6~1.6MPa。

10.如权利要求1所述的回收利用竖炉顶煤气除尘粉的方法，其特征是：在集灰罐中设置有滤筛和排料孔，用于分离粗颗粒，分离出的粗颗粒经排料孔排出集灰罐。