CN105200179B - 一种通过配煤调节还原煤气成分的corex熔融还原方法 - Google Patents

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Abstract

一种通过配煤调节还原煤气成分的COREX熔融还原方法，包括如下步骤，步骤一，配煤，几种块煤煤种为气煤(Ad＝4‑5，Vd＝37‑42)，动力煤1(Ad＝5‑6，Vd＝26‑30)，动力煤2(Ad＝2‑3，Vd＝24‑26)，它们的粒度均为0‑60mm之间，气煤的配入量占整个配合煤重量的38‑42％，动力煤1的配入量占整个配合块煤重量的18‑21％，动力煤2的配入量占整个配合块煤重量的37‑44％。根据本发明，通过不同块煤的配合，提高了还原煤气中的有效成分，提高矿物的还原金属化率降低COREX还原过程的焦碳消耗，降低生产成本。

Description

一种通过配煤调节还原煤气成分的COREX熔融还原方法
技术领域
本发明涉及煤热解制气和熔融还原炼铁工艺制备领域，具体地说涉及一种通过配煤调节还原煤气成分的COREX熔融还原方法。
背景技术
由于环保要求的不断严格，熔融还原炼铁技术因不需要焦化和烧结两道工序受到广泛关注。熔融还原炼铁工艺是目前唯一工业化的熔融还原炼铁新工艺，其能够直接使用块煤，通过块煤在熔融气化炉中高温热解产生大量的还原气对矿物进行还原从而获得铁水产品。我国目前正在生产的熔融还原炼铁工艺为世界最大。在冶炼的过程中，熔融气化炉要求有好的透气透液性，这样才能保证气化炉生产稳定顺行，避免休风及风口烧损等等。在COREX生产过程中，使用块煤不仅用量很大，而且由于块煤在气化炉中的下降空间有限，很难像焦炭那样有较好的透气透液性，从而需要消耗大量焦炭，与熔融还原设计初衷少用或者不用焦炭相左，从而使成本居高不下，竞争力不强。另外消耗焦炭非常大的一个原因是竖炉金属化率一直不高，保持在50％左右，而提高金属化率的比较重要的方面就是提高还原气的成分和利用程度，这样才能降低焦炭使用，降低生产成本，本发明就是从这方面考虑的。
我国拥有丰富的煤资源，在能源的利用过程中，对煤的依赖性比重较大。对煤的加工利用煤工作者开展了很多方面的工作。其中最广的利用途径为利用煤进行高温干馏生产焦炭(CN1171807A,CN1465656A)用于高炉炼铁生产。另外由于我国石油资源的缺乏，对国外依赖超过40％以上，为了缓解石油缺乏，许多科研工作者开展了利用煤进行液化生产出工业石油的研究，但这种工艺消耗的成本相当巨大。当前有一些专利(CN1109911，CN1109510)都是利用煤造气竖炉生产直接还原铁，与本发明专利的配煤方法不同。
发明内容
为解决熔融还原技术焦炭消耗大、金属化率低的问题，本发明提供一种通过配煤调节还原煤气成分的COREX熔融还原炼铁方法，通过块煤配煤方法生产出高质量的还原气，提高还原气中的CO和H2气体含量，从而提高还原气中的有效成分，进而提高竖炉还原金属化率，生产出合格铁水，达到降低COREX焦炭使用比例的目的。从而，降低熔融还原生产过程的生产成本，提高熔融还原的竞争力。
本发明的技术方案如下。
一种通过配煤调节还原煤气成分的COREX熔融还原方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤一，配煤，
块煤煤种为：
气煤，Ad＝4-5，Vd＝37-42，
第一动力煤，Ad＝5-6，Vd＝26-30，
第二动力煤，Ad＝2-3，Vd＝24-26，所述气煤的配入量占整个配合煤重量的38-42％，所述第一动力煤的配入量占整个配合块煤重量的18-21％，所述第二动力煤的配入量占整个配合块煤重量的37-44％；
步骤二，热解，
将按比例配合好的块煤加入炉顶温度为1000-1050℃的熔融气化炉中，经过热解后产生还原煤气的温度在1000-1100℃；
步骤三，还原，
热解后产生的还原煤气再与冷煤气混合，温度调节至800-850℃后进入热旋风除尘器，经过除尘后的还原煤气进入还原竖炉与从还原竖炉顶部加入的矿石、焦炭以及熔剂等逆向发生还原反应。
根据本发明所述的一种通过配煤调节还原煤气成分的COREX熔融还原方法，其特征在于：
在步骤二中，气化炉的还原压力在0.3-0.35MPa之间。
根据本发明所述的一种通过配煤调节还原煤气成分的COREX熔融还原方法，其特征在于：
在步骤二中，气化炉的通纯氧量为520-550NM3/tHM。
根据本发明所述的一种通过配煤调节还原煤气成分的COREX熔融还原方法，其特征在于：
在步骤三中，进入竖炉的还原煤气中的H2含量为25-30％，CO含量为
57-62％。
根据本发明所述的一种通过配煤调节还原煤气成分的COREX熔融还原方法，其特征在于：
在步骤三中，在竖炉中发生的还原反应主要为：
Fe2O3+3H2＝2FeO+H2O，
Fe2O3+3CO＝2FeO+CO2
FeO+CO＝Fe+CO2，
FeO+H2＝Fe+H2O；
在气化炉中发生的主要还原反应为：
C+O2＝CO2
CO2+C＝2CO
H2O+C＝H2+CO，
另外在气化炉中还发生脱硫和造渣反应，以及低价铁的还原反应，最终生产出合格的铁水。
根据本发明所述的一种通过配煤调节还原煤气成分的COREX熔融还原方法，其特征在于：
上述块煤的粒度均为0-60mm之间。
优选的是，上述块煤的粒度均为5-50mm之间。
本发明具有以下效果：
1、我国具有丰富的煤炭资源，通过不同块煤的配合，可以在任何地区满足COREX熔融还原工艺的生产。
2、配合块煤在气化炉中进行热解产生出还原煤气，大大提高了还原煤气中的有效成分，从而提供了有效还原条件。
3、通过块煤煤种的有效配合，提高还原煤气有效成分，进过还原可以有效提高矿物的还原金属化率，进而可以降低COREX还原过程的焦碳消耗，降低生产成本。保证气化炉生产的稳定顺行。
4、通过块煤煤种的有效配合，通过气化炉中的反应可以增加半焦床的透气透液性，保持生产过程的稳定性，减少休风率，更好的发挥熔融还原炼铁生产的特性。
5、由于还原煤气中的H2气含量增加，而H2气与矿物还原后的最终产物为水，从而减少了竖炉炉顶煤气中的CO2含量，有利于CO2有效减排。
附图说明
图1为COREX熔融还原方法的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
将粒度在5-50mm之间的三种块煤A、B、C，假定配合块煤的重量份为100，块煤A(Ad＝5，Vd＝42)的重量份为38，块煤B(Ad＝5，Vd＝26)的重量份为18，块煤C(Ad＝3，Vd＝24)的重量份为44，将按比例配合好的块煤加入炉顶温度为1050℃的熔融气化炉中，经过热解后产生的还原煤气(1000℃)经过与冷煤气混合后，温度调节至800℃后进入热旋风除尘器，经过除尘后的还原煤气进入还原竖炉与从还原竖炉顶部加入的矿石、焦炭以及熔剂等逆向发生还原反应，气化炉的还原压力为0.3MPa之间，气化炉的通纯氧量为550NM3/tHM，进入竖炉的还原煤气成分、矿石金属化率及焦比等指标如表1所示。
实施例2
将粒度在5-55mm之间的三种块煤A、B、C，假定配合块煤的重量份为100，块煤A(Ad＝4，Vd＝39)的重量份为40，块煤B(Ad＝6，Vd＝28)的重量份为20，块煤C(Ad＝2，Vd＝25)的重量份为40，将按比例配合好的块煤加入炉顶温度为1050℃的熔融气化炉中，经过热解后产生的还原煤气(1050℃)经过与冷煤气混合后，温度调节至830℃后进入热旋风除尘器，经过除尘后的还原煤气进入还原竖炉与从还原竖炉顶部加入的矿石、焦炭以及熔剂等逆向发生还原反应，气化炉的还原压力为0.33MPa之间，气化炉的通纯氧量为535NM3/tHM，进入竖炉的还原煤气成分、矿石金属化率及焦比等指标如表1所示。
实施例3
将粒度在5-60mm之间的三种块煤A、B、C，假定配合块煤的重量份为100，块煤A(Ad＝4，Vd＝37)的重量份为42，块煤B(Ad＝5，Vd＝30)的重量份为21，块煤C(Ad＝2，Vd＝26)的重量份为37，将按比例配合好的块煤加入炉顶温度为1050℃的熔融气化炉中，经过热解后产生的还原煤气(1100℃)经过与冷煤气混合后，温度调节至850℃后进入热旋风除尘器，经过除尘后的还原煤气进入还原竖炉与从还原竖炉顶部加入的矿石、焦炭以及熔剂等逆向发生还原反应，气化炉的还原压力为0.35MPa之间，气化炉的通纯氧量为520NM3/tHM，进入竖炉的还原煤气成分、矿石金属化率及焦比等指标如表1所示。
表1COREX气化炉顶还原煤气及矿石金属化率焦比
根据本发明，通过块煤配煤方法生产出高质量的还原气，提高还原气中的CO和H2气体含量，从而提高还原气中的有效成分，进而提高竖炉还原金属化率，生产出合格铁水，达到降低COREX焦炭使用比例的目的。

Claims (7)

1.一种通过配煤调节还原煤气成分的COREX熔融还原方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤一，配煤，
块煤煤种为：
气煤，Ad＝4-5，Vd＝37-42，
第一动力煤，Ad＝5-6，Vd＝26-30，
第二动力煤，Ad＝2-3，Vd＝24-26，所述气煤的配入量占整个配合煤重量的38-42％，所述第一动力煤的配入量占整个配合块煤重量的18-21％，所述第二动力煤的配入量占整个配合块煤重量的37-44％；
步骤二，热解，
将按比例配合好的块煤加入炉顶温度为1000-1050℃的熔融气化炉中，经过热解后产生还原煤气的温度在1000-1100℃；
步骤三，还原，
热解后产生的还原煤气再与冷煤气混合，温度调节至800-850℃后进入热旋风除尘器，经过除尘后的还原煤气进入还原竖炉与从还原竖炉顶部加入的矿石、焦炭以及熔剂逆向发生还原反应。
2.根据权利要求1所述的一种通过配煤调节还原煤气成分的COREX熔融还原方法，其特征在于：
在步骤二中，气化炉的还原压力在0.3-0.35MPa之间。
3.根据权利要求1所述的一种通过配煤调节还原煤气成分的COREX熔融还原方法，其特征在于：
在步骤二中，气化炉的通纯氧量为520-550NM3/tHM。
4.根据权利要求1所述的一种通过配煤调节还原煤气成分的COREX熔融还原方法，其特征在于：
在步骤三中，进入竖炉的还原煤气中的H2含量为25-30％，CO含量为57-62％。
5.根据权利要求1所述的一种通过配煤调节还原煤气成分的COREX熔融还原方法，其特征在于：
在步骤三中，在竖炉中发生的还原反应主要为：
Fe2O3+H2＝2FeO+H2O，
Fe2O3+CO＝2FeO+CO2
FeO+CO＝Fe+CO2，
FeO+H2＝Fe+H2O；
在气化炉中发生的主要还原反应为：
C+O2＝CO2
CO2+C＝2CO
H2O+C＝H2+CO，
另外在气化炉中还发生脱硫和造渣反应，以及低价铁的还原反应，最终生产出合格的铁水。
6.根据权利要求1所述的一种通过配煤调节还原煤气成分的COREX熔融还原方法，其特征在于：
上述块煤的粒度均为0-60mm之间。
7.根据权利要求6所述的一种通过配煤调节还原煤气成分的COREX熔融还原方法，其特征在于：
上述块煤的粒度均为5-50mm之间。
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熔炼煤性质对COREX流程的影响及流程优化;郭丽;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》;20061215(第12期);第8、9、47页 *

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