CN106282465A - 一种用于Corex或Finex炼钢设备的操作方法和设备 - Google Patents
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Abstract
一种描述用于生产海绵铁和生铁的Corex设备或Finex设备的还原装置和熔融气化炉的操作方法。其中，焦炉煤气在Corex设备或Finex设备的操作中被制备(处理)并用作还原气。此外，本发明还披露了相关的设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种体现为用于海绵铁和生铁生产的Corex或Finex炼钢设备的还原装置和熔融气化炉的操作方法。
背景技术
Corex或Finex工艺是一种两级熔融还原工艺，生铁可以在非焦煤和铁矿石的基础上进行生产。冶炼还原工艺的目的是，通过熔融工艺、煤的气化和熔融铁直接还原的工艺组合，使生产出来的生铁具有高炉生铁的质量。熔融还原将直接还原工艺(氧化铁预还原至海绵铁)与熔融工艺(最终还原)相结合。这种工艺分为两个阶段运行，生成单独的团粒。首先，矿石被还原为非焦化海绵铁，并且随后在第二步进行最终还原、熔融以及成为生铁。
目前，焦炉煤气主要用于加热和电力生产，很少用于制氢。然而近年来，除了制氢以外，也已开发了从焦炉煤气中生产甲烷的方法。这种工艺的主要缺点是，需要付出巨大的代价进行焦炉煤气的净化和制备与清洁产品的处理，以及解决各种有毒成分对环境的影响。此外，焦炉煤气的清洁和进一步处理以及生产氢气或甲烷所需的能源是非常大的。
发明内容
本发明是它创建一种能够以特别有效的方式来实现一种方法和所述类型设备目的的基础。
根据本发明，这个任务通过一种体现为Corex或Finex炼钢设备用于在焦炉煤气中制备熔解的海绵铁和生铁的生产以及在Corex或Finex炼钢设备的操作中用作还原气的还原装置和熔融气化炉的操作方法而完成。
此外，上述任务通过一种实施这种工艺的设备来实现，该设备设计作为Corex或Finex炼钢设备和熔融气化炉，并体现为上述熔融气化炉或在配置有还原设施的熔融气化炉的旁边，该设施用于制备和使用焦炉煤气的设备装备，焦炉煤气在Corex或Finex炼钢设备的操作中用作还原气。
根据本发明，提供了一种新的简单方法，通过这种方法，焦炉煤气的制备无需进行巨大的技术努力，因此它能够在生产海绵铁和生铁的Corex或Finex炼钢设备中用作还原气。
在这种创新方法的开发中，来自Corex或Finex炼钢设备加热焦炉煤气的气化炉气、还原气、顶炉气和/或多余气体的余热/废热用于还原气的生产。因而在焦炉煤气的处理中，有毒成分、甲烷和同样更高碳的碳氢化合物被分解为一氧化碳和氢气。
在本发明的开发中，焦炉煤气因此使其大部分在经过气化炉或还原气的余热和/或顶炉气和/或多余气体废热的加热后，以及部分被冷却至气化炉气后，供应到Corex或Finex炼钢设备的各种单元中，用于还原气的处理，并且与气化炉气相混合，用作生铁生产中的还原剂。
附图说明
图1为本发明一实施例的示意图。
图1a为本发明另一实施例的示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
如图1所示，在焦炉煤气的具体实例中，焦炉煤气与气体气化炉气混合，作为还原气供应到还原装置。
在一种创造性方法的特定优选实例中，Corex或Finex炼钢设备通过第二还原装置(尤其是DRI还原设施)来操作，用于海绵铁的生产。在这种DRI(直接还原铁)设备中生产海绵铁的过程中，H2和CO在升高的温度下直接反应，无需熔融铁矿石或颗粒。
这种创新方法的目的是，优选地采用气化炉或还原气的余热和顶炉气以及清洗与冷却系统的多余气体的热量，只要在技术和经济上可行，即可利用焦炉煤气的加热，以分解更高碳的碳氢化合物和甲烷，以及从焦炉煤气中生产还原气以用于海绵铁的生产。通过这种创造性的解决方案，每吨海绵铁和生铁的二氧化碳具体排放量将大大减少。在工艺水回路中的用水量减少了大约50％，而单独的团粒相应地变得更小、更便宜，并且消耗的能源减小了。
在Corex或Finex炼钢设备中，从焦炉煤气生产的附加还原气使得在Corex或Finex炼钢设备中的海绵铁产生更好的渗碳作用，并降低熔融气化炉1中的焦炭消耗量。
通过在Corex或Finex工艺中使用焦炉煤气并从中生产附加的还原气，Corex或Finex炼钢设备也能通过含有少量挥发性气体的碳载体操作，而在Corex或Finex工艺中可以使用的碳支持的范围得到大幅度的扩展。
通过本发明的方法，焦炉煤气由来自Corex或Finex炼钢设备的余热和大部分废热进行加热，在如此高的温度下，甲烷和更高碳的碳氢化合物通过整合后的原材料以及在设备中形成的水蒸气和二氧化碳在新鲜还原的海绵铁的催化作用下发生反应并分解为一氧化碳和氢气。到目前为止，甲烷和其他有机化合物分解，以这种方式处理的焦炉煤气与气化炉气体混合，可以用作生产海绵铁的还原气。
通过使用来自Corex或Finex炼钢设备的余热和废热以及现有和形成的气体、二氧化碳和水蒸汽以及新鲜还原的海绵铁的催化特性，这种简单的工艺被焦化厂还原气的复杂清洁系统所代替，此清洁系统是进一步处理焦化厂焦炉煤气的前体以便可用于海绵铁生产的工艺所需。
通过冷却气体的更换，为Corex或Finex炼钢设备创造性地提供焦化厂焦炉煤气，特别是打造精细的、高性能的内部冷却气体回路，此处有大量热能被耗费。热的气化炉气体取代冷却气体，在大约1050℃时被供应到预加热后或冷态的焦炉煤气，以便将其冷却到900℃以下，同时以相同的温度加热焦炉煤气。在冷却气体回路中排放和耗费的气化炉气体余热的一部分被用于焦炉煤气的加热。气化炉气体剩下的余热通过冷却气体回路被消散和耗费，并且在还原气的热交换器中被用于加热经过预加热的焦炉煤气，在Corex或Finex炼钢设备的不同区域(团粒)得到进一步加热。
在顶炉气的热交换器中特别提供预加热的焦炉煤气，随后在还原气的热交换器中加热的焦炉煤气通过管道被供应到还原气，通过管道和落管供应到熔融气化炉1的圆顶区域以及供应到还原装置或中间容器的下部，或通过另一条管道供应到气化炉，使得加热后的焦炉煤气被混合气体加热，混合气越来越热，在高温下接触固体颗粒，发生反应而分解为二氧化碳和水蒸汽，高碳的碳氢化合物(通常主要是甲烷)将分解为一氧化碳和氢气。
通过本发明的方法，焦炉煤气由Corex或Finex炼钢设备的余热和大部分的废热进行加热，在如此高的温度下，甲烷和更高碳的碳氢化合物通过整合的原材料以及在设备中形成的水蒸气和二氧化碳在新鲜还原的海绵铁的催化作用下发生反应并分解为一氧化碳和氢气。甲烷和其他有机化合物分解，使得以这种方式处理的焦炉煤气与气化炉气体混合，可以用作生产海绵铁的还原气。
通过焦炉煤气的供应，还原气体中的氢部分增大了，从而提高了还原装置的性能，因为在铁氧化物的还原反应中，氢气比一氧化碳反应速度更快。此外，还原装置的温度上升，这是通过一氧化碳的放热反应而得到的，并导致结块，氢与铁氧化物的吸热反应受到强烈抑制。
在Corex或Finex炼钢设备中，由焦炉煤气生产的附加还原气使得在Corex或Finex还原设施中的海绵铁产生更好的渗碳作用，并降低熔融气化炉1中的焦炭消耗量。
本发明的进一步目的是，用Corex或Finex炼钢设备中的氮气进行热粉尘的气动生产，并作为冷却和净化气体以替换焦炉煤气，并减少顶炉气和多余气体中的氮气比例。这样可提供多种优势，例如提高工厂的产能、减轻能源损失、减少氮的消耗量。
如图1a所示，在另一种实例中，焦炉煤气所产生的还原气，部分用于Corex或Finex炼钢设备，而第二还原装置尤其是DRI还原装置中产生的大部分还原气，用于海绵铁的生产。
此外，利用Corex或Finex工艺的相当大的整体余热，以及耗费在系统使用中与来自炉顶气和剩余气体的大部分废热，通过创新的组合方法提供了巨大的程序效益，并显著降低生铁和海绵铁的生产成本以及每吨生铁或海绵铁的二氧化碳排放量。除此之外，它还涉及一种制备焦炉煤气为还原气的非常简单的工艺，可用于生产海绵铁。因此，焦炉煤气的有毒部分被分解成一氧化碳和氢气，这些必须在其他流程进行处理。此外，焦化设备以及Corex或Finex炼钢设备中的煤炭将带来用于生产生铁和海绵铁或钢的几乎所有化学能量。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种体现为Corex或Finex炼钢设备用于在焦炉煤气中制备海绵铁和生铁的生产以及在Corex或Finex炼钢设备的操作中用焦炉煤气作为还原气的还原装置和熔融气化炉的操作方法。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，来自Corex或Finex炼钢设备的加热焦炉煤气的气化炉气、还原气、顶炉气和/或多余气体的余热/废热用于还原气的生产。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，焦炉煤气通过煤气汽化器进行混合，并作为还原气供应到还原装置。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，焦炉煤气被加热到这种高温，以至于甲烷、高碳的碳氢化合物以及Corex或Finex炼钢设备的尤其在还原装置中的有毒成分，通过二氧化碳和水蒸汽在新鲜还原的海绵铁的催化作用下，被分解为一氧化碳和氢气。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于，用于输送、冷却和清洗目的的氮，被冷却的焦炉煤气所代替。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于，焦炉煤气所产生的还原气，部分用于Corex或Finex炼钢设备，第二还原装置尤其是DRI还原装置中的大部分还原气，用于海绵铁的生产。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于，多余煤气在升高后的供水温度下进行洗涤。
8.根据要求6的方法，其特征在于，来自DRI还原装置的顶炉气的废热用于加热来自PSA单元的一氧化碳和含氢气体，并且剩余气体的热量由气体洗涤装置所利用。
9.根据要求6或8的方法，其特征在于，喂入气化炉的焦炉煤气数量和Corex或Finex炼钢设备的各种团粒，以及用于还原设备的还原气温度，均可根据来自DRI还原装置的甲烷含量来调节。
10.根据权利要求1的方法而实施的设备，设计作为Corex或Finex炼钢设备和熔融气化炉(1)，并体现在熔融气化器上或熔融气化器(1)旁边配置还原设备(4)，因此其特征是，它有设施用于制备和使用焦炉煤气，在Corex或Finex炼钢设备的条件下用作还原气。
11.根据要求10的设备，其特征在于，Corex或Finex炼钢设备配有第二还原装置，尤其是配备DRI还原设备，用于海绵铁的生产。
12.根据要求10或11的设备，其特征在于，体现为设备采用来自Corex或Finex炼钢设备的气化炉气、还原气、顶炉气和/或多余气体的余热/废热对焦炉煤气进行加热。
13.根据要求10或11的设备，其特征在于，其包括将焦炉煤气通过煤气汽化器进行混合的设施。
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