CN105316446A - 一种部分替代纯氧的熔融还原炼铁方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种部分替代纯氧的熔融还原炼铁方法，针对熔融还原直接还原铁的还原金属化率不高，炉顶煤气得不到充分利用，从而使焦炭使用比例较高，熔融还原成本居高不下的问题，提出利用炉顶煤气余热预热饱和蒸汽生成过饱和蒸汽，将过饱和蒸汽从熔融气化炉风口喷入气化炉，替代部分纯氧，从而可以通过水煤气反应，调节熔融气化炉产生的还原煤气成分，提高还原煤气中的有效还原成分，进而提高竖炉矿物还原金属化率，减少熔融还原生产使用焦炭比例，并充分利用还原竖炉炉顶煤气余热，降低熔融还原生产成本，减少熔融还原过程CO2排放。

Description

一种部分替代纯氧的熔融还原炼铁方法
技术领域
本发明属于熔融还原炼铁节能降耗技术领域，具体涉及一种部分替代纯氧的熔融还原炼铁方法。
背景技术
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，它采用非焦煤为主要燃料，仅仅使用少量的焦炭，能生产出与高炉相当的优质铁水，略去了传统高炉不可缺少的炼焦及烧结工序，大大降低了对环境的污染，符合可持续发展的战略。
实践表明熔融还原工艺在很多方面还需要改进，技术上还有很大的提升空间，与相同规模的高炉相比熔融还原工艺的生产成本要高于高炉炼铁生产，成本的下降是需要攻克的难题。其中熔融还原炉提高竖炉金属化率，从而降低生产使用焦比就是一个可以降低生产成本的方面。
熔融还原工艺从生产方面来说，存在着竖炉透气性差，竖炉容易粘接，风口大量破损，上升管堵塞，煤气反窜，竖炉围管堵塞，焦炭使用量大等等方面的问题，这些问题往往会导致工厂休风，生产利用率低等等问题，从而导致生产成本提高。从而降低生产成本是熔融还原生产的重要部分。在降低焦比方面，中国专利CN101519703A提出了一种低焦比高炉炼铁工艺，利用煤造气技术产生煤气喷入高炉以降低焦比。中国专利CN201437540提出了一种高炉喷吹焦炉煤气系统，喷吹焦炉煤气以期降低焦比，这些都是使用于高炉，在熔融还原方面有提出在竖炉中添加AGD管，竖炉添加焦炭，布料档位调整等等措施来降低生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提出一种部分替代纯氧的熔融还原炼铁方法，针对熔融还原直接还原铁的还原金属化率不高，炉顶煤气得不到充分利用，从而使焦炭使用比例较高，熔融还原成本居高不下的问题，提出利用炉顶煤气余热预热饱和蒸汽生成过饱和蒸汽，将过饱和蒸汽从气化炉风口喷入气化炉，替代部分纯氧，从而可以通过水煤气反应，调节气化炉产生的还原煤气成分，提高还原煤气中的有效还原成分，进而提高竖炉矿物还原金属化率，减少熔融还原生产使用焦炭比例，并充分利用竖炉炉顶煤气余热，降低熔融还原生产成本，减少熔融还原过程CO2排放。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种部分替代纯氧的熔融还原炼铁方法，其特征是，将来自还原竖炉的温度在250～300℃的炉顶煤气通入热旋风除尘器中，经过热旋风除尘后，粉尘经热旋风下部排出，炉顶煤气进入换热装置中，与0.2～0.25MPa的饱和蒸汽进行换热，换热后的饱和蒸汽变为过饱和蒸汽，温度为150～180℃，将过饱和蒸汽从一风口喷入熔融气化炉中，喷入量为20～40NM3/tHM，同时在其它风口中喷入纯氧，纯氧量为500～530NM3/tHM，过饱和蒸汽和纯氧喷入熔融气化炉后，水蒸气的喷入会增加熔融气化炉产生还原煤气中的H2含量，同时H2相对与CO还原速度更快、更容易，从而能够有效的提高还原竖炉中矿物的还原金属化率，同时氢气还原以后的产物为H2O，对环境没有任何影响，减少了CO2的排放量；在熔融气化炉中产生的还原煤气经过与冷煤气混合后进入热旋风除尘器后，煤气分成两路，一路进入还原竖炉，温度为800～830℃，另一路进入洗涤器洗涤后部分作为冷煤气添加，其余输出使用；进入还原竖炉的还原煤气与还原竖炉中的矿石进行还原反应，最后还原尾气从炉顶排出。
进一步，由熔融气化炉出来的还原煤气中的H2含量达到25～30％，CO含量达到57～62％。
另外，经过还原竖炉还原的矿石的金属化率达到65～75％，
将来自还原竖炉的温度在250-300℃的炉顶煤气通入热旋风除尘器中，经过热旋风除尘后，粉尘经热旋风下部排出，炉顶煤气进入换热装置中，与0.2-0.25MPa的饱和蒸汽进行换热，换热后的饱和蒸汽变为过饱和蒸汽，温度为150-180℃，将过饱和蒸汽从风口喷入熔融气化炉中，喷入量为20-40NM3/tHM，同时在其它风口中喷入纯氧，纯氧量为500-530NM3/tHM，过饱和蒸汽和纯氧喷入熔融气化炉后将会与碳发生如下反应：
C+O2＝CO2
2C+O2＝2CO
C+H2O＝CO+H2
显然水蒸气的喷入会增加熔融气化炉产生煤气中的氢气含量，同时H2相对与CO还原速度更快，更容易，从而能够有效的提高竖炉矿物的还原金属化率，同时氢气还原以后的产物为H2O，对环境没有任何影响，这样就减少了CO2的排放量。由气化炉出来的还原煤气中的H2含量可以达到25-30％，CO含量可以达到57-62％。在气化炉中产生的还原煤气经过与冷煤气混合后进入热旋风除尘器3后，煤气分成两路，一路进入还原竖炉，温度为800-830℃，另一路进入洗涤器4洗涤后部分作为冷煤气添加，其余输出使用。进入竖炉的还原煤气与竖炉中的矿石进行还原反应，最后还原尾气从炉顶排出，经过竖炉还原的矿石的金属化率可以达到65-75％，从而进入气化炉后减少碳消耗，降低焦炭使用比例。
本发明的有益效果：
1、本发明通过将熔融还原竖炉炉顶煤气与饱和水蒸气进行换热，增加了饱和蒸汽的热能，同时使炉顶煤气余热得到了有效利用，从而达到了技能降耗的效果。
2、本发明将过饱和水蒸气部分代替纯氧从风口喷入熔融气化炉，使炉内发生了水煤气反应，从而有效的增加了由熔融气化炉出来的还原煤气中的有效还原成分H2和CO的含量，并且减少了纯氧的使用数量，减少了纯氧消耗成本。
3、熔融气化炉出来还原煤气由于有效还原成分增加，使竖炉矿物的还原速度有所提供，同时提高了竖炉矿物的还原金属化率，从而可以有效减少气化炉内矿物还原的C消耗，从而可以降低焦比，达到降低生产成本的目的。
4、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。
5、通过风口喷入过饱和水蒸气，提供还原金属化率可以达到降低生产成本，具有节能降耗环保的有益效果，并可以提高熔融还原生产效率。
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
下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明。
实施例1
参见图1，本发明的部分替代纯氧的熔融还原炼铁方法，其将来自还原竖炉1的温度为250℃的炉顶煤气通入热旋风除尘器3中，经过热旋风除尘后进入换热装置5中，与0.2MPa的饱和蒸汽进行换热，换热后的饱和蒸汽变为过饱和蒸汽，温度为150℃，将过饱和蒸汽从风口喷入熔融气化炉2中，喷入量为20NM3/tHM，同时在其它风口中喷入纯氧，纯氧量为530NM3/tHM。经过熔融气化炉2内反应由熔融气化炉2出来的还原煤气中各成分含量情况见表1。在熔融气化炉2中产生的还原煤气经过与冷煤气混合后进入热旋风除尘器3后，煤气分成两路，一路进入还原竖炉1，温度为830℃，另一路进入洗涤器4洗涤后部分作为冷煤气添加，其余输出使用。进入还原竖炉1的还原煤气与还原竖炉1中的矿石进行还原反应，最后还原尾气从炉顶排出，经过还原竖炉1还原的矿石的金属化率和焦比情况同见表1。
实施例2
将来自还原竖炉1的温度为280℃的炉顶煤气通入热旋风除尘器3中，经过热旋风除尘后进入换热装置5中，与0.22MPa的饱和蒸汽进行换热，换热后的饱和蒸汽变为过饱和蒸汽，温度为170℃，将过饱和蒸汽从风口喷入熔融气化炉2中，喷入量为30NM3/tHM，同时在其它风口中喷入纯氧，纯氧量为520NM3/tHM。经过熔融气化炉2内反应由熔融气化炉2出来的还原煤气中各成分含量情况见表1。在熔融气化炉2中产生的还原煤气经过与冷煤气混合后进入热旋风除尘器3后，煤气分成两路，一路进入还原竖炉1，温度为820℃，另一路进入洗涤器4洗涤后部分作为冷煤气添加，其余输出使用。进入还原竖炉1的还原煤气与还原竖炉1中的矿石进行还原反应，最后还原尾气从炉顶排出，经过还原竖炉1还原的矿石的金属化率和焦比情况同见表1。
实施例3
将来自还原竖炉1的温度为300℃的炉顶煤气通入热旋风除尘器3中，经过热旋风除尘后进入换热装置5中，与0.25MPa的饱和蒸汽进行换热，换热后的饱和蒸汽变为过饱和蒸汽，温度为180℃，将过饱和蒸汽从风口喷入熔融气化炉2中，喷入量为40NM3/tHM，同时在其它风口中喷入纯氧，纯氧量为500NM3/tHM。经过熔融气化炉1内反应由熔融气化炉1出来的还原煤气中各成分含量情况见表1。在熔融气化炉1中产生的还原煤气经过与冷煤气混合后进入热旋风除尘器3后，煤气分成两路，一路进入还原竖炉1，温度为830℃，另一路进入洗涤器4洗涤后部分作为冷煤气添加，其余输出使用。进入还原竖炉1的还原煤气与还原竖炉1中的矿石进行还原反应，最后还原尾气从炉顶排出，经过还原竖炉1还原的矿石的金属化率和焦比情况同见表1。
表1COREX气化炉顶还原煤气及矿石金属化率焦比
煤气成分 CO H2 CO2 CH4 其它 金属化率 焦比kg/tHM
实施例1 57.81％ 25.37％ 10.92％ 1.9％ 4％ 66％ 145
实施例2 59.94％ 27.13％ 8.61％ 1.54％ 2.78％ 68％ 138
实施例3 61.06％ 29.92％ 6.35％ 1.20％ 1.47％ 74％ 128
综上所述，本发明提出利用竖炉顶煤气余热产生过饱和蒸汽，在熔融还原炉风口喷入过饱和蒸汽，从而调节气化炉产生的还原煤气成分，使还原煤气中的有效成分增加，利于进入竖炉矿石的还原，提高矿石还原金属化率，进而降低熔融还原生产焦炭使用比例，达到降低生产成本，减少生产过程中的CO2排放，以及炉顶煤气余热利用的目的。

Claims (3)

1.一种部分替代纯氧的熔融还原炼铁方法，其特征是，将来自还原竖炉的温度在250～300℃的炉顶煤气通入热旋风除尘器中，经过热旋风除尘后，粉尘经热旋风下部排出，炉顶煤气进入换热装置中，与0.2～0.25MPa的饱和蒸汽进行换热，换热后的饱和蒸汽变为过饱和蒸汽，温度为150～180℃，将过饱和蒸汽从一风口喷入熔融气化炉中，喷入量为20～40NM3/tHM，同时在其它风口中喷入纯氧，纯氧量为500～530NM3/tHM，过饱和蒸汽和纯氧喷入熔融气化炉后，水蒸气的喷入会增加熔融气化炉产生还原煤气中的H2含量，同时H2相对与CO还原速度更快、更容易，从而能够有效的提高还原竖炉中矿物的还原金属化率，同时氢气还原以后的产物为H2O，对环境没有任何影响，减少了CO2的排放量；在熔融气化炉中产生的还原煤气经过与冷煤气混合后进入热旋风除尘器后，煤气分成两路，一路进入还原竖炉，温度为800～830℃，另一路进入洗涤器洗涤后部分作为冷煤气添加，其余输出使用；进入还原竖炉的还原煤气与还原竖炉中的矿石进行还原反应，最后还原尾气从炉顶排出。
2.如权利要求1所述的部分替代纯氧的熔融还原炼铁方法，其特征是，由熔融气化炉出来的还原煤气中的H2含量达到25～30％，CO含量达到57～62％。
3.如权利要求1所述的部分替代纯氧的熔融还原炼铁方法，其特征是，经过还原竖炉还原的矿石的金属化率达到65～75％。
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