CN106244751A - 一种用于高炉喷吹的低阶煤粉制气工艺 - Google Patents

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张晨
王坤
李欣
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Abstract

本发明公开了一种用于高炉喷吹的低阶煤粉制气工艺，氧气与水蒸汽在高温中进行混合生成气化剂，气化剂通入煤粉中反应生成高温煤制气，对高温煤制气中的粉尘进行净化和冷却，然后进行脱硫处理，煤气经过压缩存储在储气罐中，储气罐中的煤气通过管道通向各个高炉风口进行喷吹。本发明用于高炉喷吹的低阶煤粉制气工艺首先通过洁净煤粉发生反应生成煤气，然后再加以利用进行高炉喷吹，制造煤气的过程燃烧清洁，有效缓解了能源污染，且制备工艺简单高效，可操作性强，制得的煤气纯度高污染小；喷吹洁净的煤气不仅提高了高炉的效率，还解决了能源失衡的问题，降低了高炉炼铁所用成本，解决了高炉喷吹煤粉容易结焦、燃烧效率低的问题，解决了天然气成本过高的问题，解决了喷吹重油易造成雾化不良的问题，防止高温下会形成大量烟炭。

Description

一种用于高炉喷吹的低阶煤粉制气工艺
技术领域
本发明涉及一种制气工艺，具体涉及一种煤粉制气工艺。
背景技术
高炉炼铁是现代炼铁的主要方法，也是钢铁生产中的重要环节，高炉喷吹技术是将气体、液体或固体燃料通过专门的设备从风口喷入高炉，以取代高炉炉料中部分焦炭的一种高炉强化冶炼技术，它可改善高炉操作，提高生铁产量，降低生铁成本，喷吹燃料已成为当代高炉降低焦比的主要措施，国内外喷吹燃料工艺主要有三大类：喷吹天然气、喷吹重油和喷吹煤粉，我国天然气资源匮乏，因此喷吹成本过高，国外只有前苏联因天然气资源丰富在高炉上大量喷吹天然气，而喷吹重油需要配套相应的喷吹设备，如果雾化不良，重油在高温下会形成大量烟炭，影响重油的利用，甚至影响高炉操作，我国煤炭资源丰富，因此高炉以喷吹煤粉为主，而且高炉喷煤应用较早，技术也很成熟，但所需设备较复杂，对煤粉制备要求很高，不仅需要达到一定的粒度，还要保证煤粉的各项指标，制备和喷吹过程还需要采取安全保护措施，现有技术中煤粉喷吹对高炉正常冶炼影响很大，煤粉结焦性能大，燃烧时会在风口前结焦堵塞风口，喷吹煤粉燃烧率低，未燃煤分过多，造成炉况不顺，除尘灰中C含量上升，造成浪费，喷吹煤粉固定碳低，置换的焦炭相对减少，经济性大打折扣。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术中煤粉喷吹量低、煤粉利用率低的不足，提供一种用于高炉喷吹的低阶煤粉制气工艺。
技术方案：本发明所述的一种用于高炉喷吹的低阶煤粉制气工艺，包括以下步骤：
(1)氧气与水蒸汽在高温中进行混合生成气化剂；
(2)所述气化剂通入煤粉中与其发生分解氧化还原反应生成高温煤制气；
(3)对高温煤制气中的粉尘进行净化分离处理；
(4)冷却净化后的高温煤制气；
(5)对冷却后的煤制气再次进行粉尘分离；
(6)再次冷却煤气后进行脱硫处理；
(7)煤气经过压缩存储在储气罐中，储气罐中的煤气通过管道通向各个高炉风口进行喷吹。
优选的，步骤(1)的反应温度不低于400℃，蒸汽压力为2.45MPa。
优选的，步骤(2)的反应温度不低于1000℃，最高压力为0.5MPa。
优选的，步骤(2)在还原性气氛CO气体中进行。
优选的，步骤(4)将煤制气依次冷却至750℃和200℃，两步冷却产生的过热蒸汽输送回步骤(2)的煤制气发生反应，步骤(4)高温煤制气产生的热量蒸汽，可满足煤气发生炉所需的蒸汽用量，无需再建蒸汽锅炉，等量置换。
优选的，步骤(5)粉尘分离后排出的煤制气的含尘量不高于10mg/Nm3。
优选的，步骤(6)脱硫处理包括将煤气通入脱硫塔，塔内喷洒的石灰水与煤气接触生成石膏，脱硫后的煤气含硫量不高于200mg/m3。
优选的，步骤(7)煤气还可同时从高炉炉腹部位设置喷吹孔进行喷吹，喷吹压力高于高炉内压力0.1MPa。
有益效果：本发明用于高炉喷吹的低阶煤粉制气工艺首先通过洁净煤粉发生反应生成煤气，然后再加以利用进行高炉喷吹，制造煤气的过程燃烧清洁，有效缓解了能源污染，且制备工艺简单高效，可操作性强，制得的煤气纯度高污染小；喷吹洁净的煤气不仅提高了高炉的效率，还解决了能源失衡的问题，降低了高炉炼铁所用成本，解决了高炉喷吹煤粉容易结焦、燃烧效率低的问题，解决了天然气成本过高的问题，解决了喷吹重油易造成雾化不良的问题，防止高温下会形成大量烟炭。
附图说明
图1为本发明高炉喷吹的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例：如图1所示，一种用于高炉喷吹的低阶煤粉制气工艺，具体过程如下：
充满氧气与水蒸汽的混合器1中反应生成的气化剂进入煤气发生炉2中，混合器1内温度为500℃，蒸汽压力为2.45MPa。煤粉通过煤仓及煤粉输送设备送入煤气发生炉2，煤粉输送设备可选用螺旋给料机均匀进料，煤粉与煤气发生炉2中的气化剂混合发生分解氧化还原反应生成高温煤制气，煤气发生炉2炉内为还原性气氛CO，反应温度为1000℃，最高压力为0.5MPa。生成的高温煤制气进入旋风分离装置3对浮尘进行净化处理，经旋风分离装置3处理的高温煤制气温度为900℃，高温煤制气进入余热锅炉装置4进行余热回收，余热锅炉装置4包括高温段和低温段，高温段将高温煤制气温度冷却至750℃，低温段将高温煤制气冷却至200℃，两部分共产生2.45MPa、400℃的过热蒸汽，该回收的过热蒸汽输送回煤气发生炉2，可满足煤气发生炉2所需的蒸汽用量，无需再建蒸汽锅炉，等量置换。煤制气进入布袋除尘装置5再次对煤制气中浮尘进行净化处理得到煤气，布袋除尘装置5排出的煤气含尘量≤10mg/Nm3。而后煤气依次进入煤气冷却装置6、煤气压缩装置7和储气罐装置8对煤气进行冷却压缩处理并灌装，煤气从储气罐装置8进入高炉煤气分配器装置9吹喷至高炉风口，高炉煤气分配器9的喷吹压力高于高炉的内压力，一般地，喷出的煤气压力比高炉风口的压力高0.1MPa，且高炉煤气分配器9设置有气体切断装置保证安全，其中，煤气冷却装置6设有石膏脱硫装置，200℃的冷却煤气先进入煤气冷却装置6，被冷却至50℃，再进入脱硫系统，脱硫工艺可采用石膏法，将含硫煤气通入脱硫塔，并与塔内喷洒的石灰水接触反应，石灰水与硫反应生成石膏即硫酸钙，脱硫后的煤气含硫量≤200mg/m3，储气罐装置8连接高炉煤气分配器9的喷吹总管，由总管分成若干支管对应高炉风口，并设置若干气体切断及安全措施，煤气发生炉2连通有排灰机，积存于煤气发生炉2底部的灰渣通过排灰机定期排出，旋风分离装置3连通有储灰仓，定期排出收集到的灰尘。

Claims (8)

1.一种用于高炉喷吹的低阶煤粉制气工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）氧气与水蒸汽在高温中进行混合生成气化剂；
（2）所述气化剂通入煤粉中与其发生分解氧化还原反应生成高温煤制气；
（3）对高温煤制气中的粉尘进行净化分离处理；
（4）冷却净化后的高温煤制气；
（5）对冷却后的煤制气再次进行粉尘分离；
（6）再次冷却煤气后进行脱硫处理；
（7）煤气经过压缩存储在储气罐中，储气罐中的煤气通过管道通向各个高炉风口进行喷吹。
2.根据权利要求1所述的用于高炉喷吹的低阶煤粉制气工艺，其特征在于：步骤（1）的反应温度不低于400℃，蒸汽压力为2.45MPa。
3.根据权利要求1所述的用于高炉喷吹的低阶煤粉制气工艺，其特征在于：步骤（2）的反应温度不低于1000℃，最高压力为0.5 MPa。
4.根据权利要求1或3所述的用于高炉喷吹的低阶煤粉制气工艺，其特征在于：步骤（2）在还原性气氛CO气体中进行。
5.根据权利要求1所述的用于高炉喷吹的低阶煤粉制气工艺，其特征在于：步骤（4）将煤制气依次冷却至750℃和200℃，两步冷却产生的过热蒸汽输送回步骤（2）的煤制气发生反应。
6.根据权利要求1所述的用于高炉喷吹的低阶煤粉制气工艺，其特征在于：步骤（5）粉尘分离后排出的煤制气的含尘量不高于10mg/Nm3。
7.根据权利要求1所述的用于高炉喷吹的低阶煤粉制气工艺，其特征在于：步骤（6）脱硫处理包括将煤气通入脱硫塔，塔内喷洒的石灰水与煤气接触生成石膏，脱硫后的煤气含硫量不高于200mg/m3。
8.根据权利要求1所述的用于高炉喷吹的低阶煤粉制气工艺，其特征在于：步骤（7）煤气还可同时从高炉炉腹部位设置喷吹孔进行喷吹，喷吹压力高于高炉内压力0.1MPa。
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