CN112176137A - 一种利用余热蒸汽的高炉炼铁技术和方法 - Google Patents

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CN112176137A CN202011207625.7A CN202011207625A CN112176137A CN 112176137 A CN112176137 A CN 112176137A CN 202011207625 A CN202011207625 A CN 202011207625A CN 112176137 A CN112176137 A CN 112176137A
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张建
李帮平
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Abstract

本发明公开了一种利用余热蒸汽的高炉炼铁技术和方法，涉及钢铁冶炼技术领域。该利用余热蒸汽的高炉炼铁技术和方法，包括蒸汽管网、氧气管网和鼓风机，所述蒸汽管网和氧气管网分别依次通过自动阀门和电子流量计连通有烟气换热器，所述鼓风机通过自动阀门和电子流量计连通有热风炉，所述烟气换热器与热风炉连通，所述热风炉连通有高炉。该利用余热蒸汽的高炉炼铁技术和方法，提高了高炉利用系数，降低生产成本。由于H2、CO还原Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe动力学和热力学特点，有利于提高间接还原区宽度，提高还原速度，高温区下移，降低低温还原粉化等，原料透气性增加，缩短高炉冶炼时间，有利于高炉顺行，提高高炉利用系数。

Description

一种利用余热蒸汽的高炉炼铁技术和方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，具体为一种利用余热蒸汽的高炉炼铁技术和方法。
背景技术
现代钢铁冶炼流程中最为常规的流程为，高炉炼铁+铁水预处理+转炉炼钢+连铸。其中高炉炼铁以铁矿石和焦炭为主原料，焦炭作为主要的还原剂并且形成高炉内部骨架从而对顶端入高炉的铁矿石原料进行还原，但是炼焦对环境的污染极其严重，随着环保意识的逐步提高，降低焦炭在炼铁工艺中的使用量成为非常迫切的技术需要。现有高炉常规都会在下部鼓风，鼓风的时候会鼓入大量的氮气，氮气在上升过程中会将热量大量的带入到炉顶煤气中，不但造成能耗非常大的问题，同时还会造成炉顶煤气热值降低，且对炉顶煤气的进一步处理带来成本增加的增加。富氧加湿鼓风能够提高喷煤比降低焦比，降低炉顶煤气中的N2含量，提高炉顶煤气热值。
目前，钢铁企业各工序余热回收基本上以回收蒸汽为主，日本新日铁公司的余热蒸汽回收率已达到92％以上，其能源费用占产品成本的14％，而中国较先进的宝钢余热蒸汽回收率仅为68％，能源费用占产品成本的21.3％，大多数钢铁企业的余热蒸汽回收率则低在50％以下，能源费用占产品成本的23％以上。
目前，钢铁企业的余热蒸汽以发电为主，余热蒸汽发电效率低下原因有二，一是热能转换为机械能再转换为电能经过多次能量转换，在不同能量方式转换过程中能量损失严重；二是在转换过程中低温低压蒸汽带走大量热。
同时，我国企业自发电上网电价一般为使用电价的50％左右。据国外某公司对其企业内部炼铁系统所有节能项目的效果分析得出干熄焦装置节能占总节能的50％，每干熄1t焦炭，可回收3.82MPa、450℃蒸汽602kg左右，发电120度，自耗电18度。
加湿鼓风是往高炉鼓风中加入水蒸气以提高和稳定鼓风湿度的技术。加湿鼓风不仅能稳定炉况，而且具有强化高炉冶炼的作用。所以自1927～1928年涅姆佐夫首先在前苏联斯大林钢厂高炉试验取得显著效果以来，便逐渐得到推广。1937年在前苏联马格尼托哥尔斯克钢厂和库兹涅茨克钢厂，1939～1940年在新利佩茨克冶金工厂等先后进行了加湿16～32g/m3的生产试验，并相应提高了风温，结果，高炉产量提高10％～15％，焦比降低1.5％～3.4％。1959年，中国化工冶金学家叶渚沛提出了“三高”理论，即把高压操作(顶压2atm≈0.2MPa)，高风温(1250℃)和高蒸汽(10％H2O)技术结合起来强化高炉冶炼。在50～60年代，加湿鼓风技术已成为世界各地强化高炉冶炼的重要手段之一。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用余热蒸汽的高炉炼铁技术和方法，解决了目前钢铁企业的余热蒸汽以发电为主，余热蒸汽发电效率低下的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种利用余热蒸汽的高炉炼铁技术和方法，包括蒸汽管网、氧气管网和鼓风机，所述蒸汽管网和氧气管网分别依次通过自动阀门和电子流量计连通有烟气换热器，所述鼓风机通过自动阀门和电子流量计连通有热风炉，所述烟气换热器与热风炉连通，所述热风炉连通有高炉，所述包括如下步骤：
S1、蒸汽与氧气混合经过热风炉烧炉烟气预热减少蒸汽冷凝与空气一道进入热风炉加热形成高温热风，从风口鼓风进入高炉；
S2、利用钢铁厂的余热蒸汽的调湿鼓风替代加湿鼓风进入高炉热风炉，可以有效的利用余热蒸汽的汽化热，高炉加湿鼓风水分变成蒸汽需要吸热，汽化热为2260kJ/kg，同样条件下，蒸汽的比热是空气的1.1倍，采用蒸汽部分替代空气+氧气，降低热风炉的需要加热的热风量，降低吨铁热风工序能耗；
S3、高炉内的反应热力学情况，蒸汽与C在高炉风口回旋区的反应，反应吸热，产生CO+H2，煤气量是蒸汽的2倍；空气中氧气与2个C反应放热产生2个CO，煤气量是空气的1.21倍；从反应可以看出蒸汽+热量就等于1个C素，蒸汽加入是能够降低炭素消耗的；同时，蒸汽喷入高炉在风口回旋区反应吸热和煤气带热能力强，为了保证炉腹煤气供给上部温度，要求富氧量是常规空气3倍以上，根据炉腹煤气量提高理论燃烧温度温度，为煤粉的富氧大喷吹创造有利条件，其中化学反应公式如下：
C+H2O＝H2+CO-10353.9kJ/kg(C)…………………………(1)
C+O2/2＝CO+9829kJ/kg(C)………………………………(2)
3Fe2O3+CO＝2Fe3O4+CO2+110.88kJ/kg(Fe)……………(3)
Fe3O4+CO＝3FeO+CO2-124.15kJ/kg(Fe)…………………(4)
FeO+CO＝Fe+CO2+243.6kJ/kg(Fe)………………………(5)
3Fe2O3+H2＝2Fe3O4+H2O+64.68kJ/kg(Fe)………………(6)
Fe3O4+H2＝3FeO+H2O-377.87kJ/kg(Fe)…………………(7)
FeO+H2＝Fe+H2O-494.08kJ/kg(Fe)………………………(8)；
S4、CO还原Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe；H2还原Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe，CO与H2反应叉子曲线可知；温度810℃以上的还原区域，主要反应为FeO→Fe，H2/(H2+H2O)低于CO/(CO+CO2),说明在高炉的炉身下部、炉腰、炉腹、炉缸区域，H2利用率远高于CO，H2反应的叉子曲线温度高于CO的，说明在炉腹煤气从高温区上升时，H2优先于CO与高炉内浮士体FeO反应，扩大了高炉间接还原区间；1273K(1000℃)，转化率为0～0.5时,H2和CO分别还原FeO的平均反应速率为RH2＝1.460×10-4mol/s，RCO＝2.944×10-5mol/s；H2反应速度是CO的5倍以上；1223K(950℃)，转化率为0～0.5时,H2和CO分别还原FeO的平均反应速率为RH2＝1.264×10- 4mol/s，RCO＝2.851×10-5mol/s，H2反应速度是CO的4.5倍以上，即在高炉炼铁过程中H2有助于还原速度提高。810℃以下中低温还原区域，主要反应Fe3O4→FeO，Fe2O3→Fe3O4在温度500℃和较弱的还原气氛下已经完成；H2/(H2+H2O)高于CO/(CO+CO2)，H2利用率低于CO，在500℃左右的低温还原粉化区域还原速度降低，有利于减轻低温还原粉化；
S5、空气加蒸汽和富氧以后，吨铁热风总量降低，炉顶煤气携带高炉粉尘总量减少，同时炉顶煤气中蒸汽粘结粉尘能力强，高炉重力除尘灰量增加，高炉布袋除尘灰量减少，经过TRT余压发电降温降压变为水分,较CO2和N2容易脱除，高炉煤气热值升高，利用高炉煤气加热的热风炉热风温度提高。
优选的，在步骤S1中，蒸汽流程是：蒸汽管网压力>0.6MPa、温度>160℃→蒸汽支管→阀门及流量计调节流量→与氧气混合→烟气换热器加热，压力>0.6MPa、温度>250℃→与空气混合→热风炉加热形成热风，压力>0.6MPa、温度>1200℃，→从风口进入高炉。
优选的，在步骤S1中，氧气流程是：氧气管网，压力>0.6MPa、常温→氧气支管→阀门及流量计调节流量→与蒸汽混合→烟气换热器6加热，压力>0.6MPa、温度>250℃→与空气混合→热风炉加热形成热风，压力>0.6MPa、温度>1200℃→从风口进入高炉。
优选的，在步骤S1中，空气流程是：热风炉鼓风机，压力>0.6MPa、常温→空气管道→阀门及流量计调节流量→与低温蒸汽+氧气混合→热风炉加热形成热风，压力>0.6MPa、温度>1200℃→从风口进入高炉。
优选的，在步骤S3中，从热力学分析来看，H2还原Fe3O4→FeO→Fe是吸热反应，CO还原FeO→Fe和Fe2O3的反应为放热反应，蒸汽加入有利于高炉内炉料与高温煤气的热量交互，保证高炉内部高温区的下移，有利于保证高炉的稳定顺行，同时蒸汽量增加有利于高炉内部炉况波动时的调整。
(三)有益效果
本发明提供了一种利用余热蒸汽的高炉炼铁技术和方法。具备以下有益效果：该利用余热蒸汽的高炉炼铁技术和方法，提高了高炉利用系数，降低生产成本。由于H2、CO还原Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe动力学和热力学特点，有利于提高间接还原区宽度，提高还原速度，高温区下移，降低低温还原粉化等，原料透气性增加，缩短高炉冶炼时间，有利于高炉顺行，提高高炉利用系数；
同时，提高了高炉煤比，降低焦比，降低生产成本。水煤气反应吸热，要求富氧率升高，需要喷煤量增加，降低吨铁焦炭消耗，降低生产成本，减少焦化污染物排放；热风富氧率升高，进一步降低吨铁鼓风量，高炉内气体量降低利于高炉顺行，焦比降低，焦炭负荷升高，进一步提高高炉利用系数；
并且，提高余热蒸汽利用水平，提高高炉煤气热值。低温余热蒸汽的热利用率很低，将在热风炉内利用其热能，在高炉内利用其化学能，利用效率从30％以下，提高到60％以上；
同时，对高炉生产系统设备改动不大，将蒸汽管网的蒸汽经烧炉废气换热接入空气管道对设备改动不大；
同时，降低制氧系统的放散和外售，钢铁企业为了降低制氧成本，一般用大型制氧设备，在生产检修时，一般放散或者加压液化装瓶外售，高炉加蒸汽提高氧气用量。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明CO和H2还原的叉子曲线图；
图3为本发明4000m3普通高炉与蒸汽高炉生产对比情况示意图；
图4为本发明4000m3普通高炉与蒸汽高炉炉顶煤气成分示意图；
图5为本发明2500m3普通高炉与蒸汽高炉生产对比情况示意图；
图6为本发明2250m3普通高炉与蒸汽高炉炉顶煤气成分示意图。
图中：1、蒸汽管网；2、氧气管网；3、鼓风机；4、自动阀门；5、电子流量计；6、烟气换热器；7、热风炉；8、高炉。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种利用余热蒸汽的高炉炼铁技术和方法，包括蒸汽管网1、氧气管网2和鼓风机3，蒸汽管网1和氧气管网2分别依次通过自动阀门4和电子流量计5连通有烟气换热器6，鼓风机3通过自动阀门4和电子流量计5连通有热风炉7，烟气换热器6与热风炉7连通，热风炉7连通有高炉8，包括如下步骤：
S1、蒸汽与氧气混合经过热风炉烧炉烟气预热减少蒸汽冷凝与空气一道进入热风炉加热形成高温热风，从风口鼓风进入高炉，其中蒸汽流程是：蒸汽管网1压力>0.6MPa、温度>160℃→蒸汽支管→阀门4及流量计5调节流量→与氧气混合→烟气换热器6加热，压力>0.6MPa、温度>250℃→与空气混合→热风炉7加热形成热风，压力>0.6MPa、温度>1200℃，→从风口进入高炉8，氧气流程是：氧气管网2，压力>0.6MPa、常温→氧气支管→阀门4及流量计5调节流量→与蒸汽混合→烟气换热器6加热，压力>0.6MPa、温度>250℃→与空气混合→热风炉7加热形成热风，压力>0.6MPa、温度>1200℃→从风口进入高炉8，空气流程是：热风炉鼓风机3，压力>0.6MPa、常温→空气管道→阀门4及流量计5调节流量→与低温蒸汽+氧气混合→热风炉7加热形成热风，压力>0.6MPa、温度>1200℃→从风口进入高炉8；
S2、利用钢铁厂的余热蒸汽的调湿鼓风替代加湿鼓风进入高炉热风炉，可以有效的利用余热蒸汽的汽化热，高炉加湿鼓风水分变成蒸汽需要吸热，汽化热为2260kJ/kg，同样条件下，蒸汽的比热是空气的1.1倍，采用蒸汽部分替代空气+氧气，降低热风炉的需要加热的热风量，降低吨铁热风工序能耗；
S3、高炉内的反应热力学情况，从热力学分析来看，H2还原Fe3O4→FeO→Fe是吸热反应，CO还原FeO→Fe和Fe2O3的反应为放热反应，蒸汽加入有利于高炉内炉料与高温煤气的热量交互，保证高炉内部高温区的下移，有利于保证高炉的稳定顺行，同时蒸汽量增加有利于高炉内部炉况波动时的调整，蒸汽与C在高炉风口回旋区的反应，反应吸热，产生CO+H2，煤气量是蒸汽的2倍；空气中氧气与2个C反应放热产生2个CO，煤气量是空气的1.21倍；从反应可以看出蒸汽+热量就等于1个C素，蒸汽加入是能够降低炭素消耗的；同时，蒸汽喷入高炉在风口回旋区反应吸热和煤气带热能力强，为了保证炉腹煤气供给上部温度，要求富氧量是常规空气3倍以上，根据炉腹煤气量提高理论燃烧温度温度，为煤粉的富氧大喷吹创造有利条件，其中化学反应公式如下：
C+H2O＝H2+CO-10353.9kJ/kg(C)…………………………(1)
C+O2/2＝CO+9829kJ/kg(C)………………………………(2)
3Fe2O3+CO＝2Fe3O4+CO2+110.88kJ/kg(Fe)……………(3)
Fe3O4+CO＝3FeO+CO2-124.15kJ/kg(Fe)…………………(4)
FeO+CO＝Fe+CO2+243.6kJ/kg(Fe)………………………(5)
3Fe2O3+H2＝2Fe3O4+H2O+64.68kJ/kg(Fe)………………(6)
Fe3O4+H2＝3FeO+H2O-377.87kJ/kg(Fe)…………………(7)
FeO+H2＝Fe+H2O-494.08kJ/kg(Fe)………………………(8)；
S4、CO还原Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe；H2还原Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe，CO与H2反应叉子曲线可知；温度810℃以上的还原区域，主要反应为FeO→Fe，H2/(H2+H2O)低于CO/(CO+CO2),说明在高炉的炉身下部、炉腰、炉腹、炉缸区域，H2利用率远高于CO，H2反应的叉子曲线温度高于CO的，说明在炉腹煤气从高温区上升时，H2优先于CO与高炉内浮士体FeO反应，扩大了高炉间接还原区间；1273K(1000℃)，转化率为0～0.5时,H2和CO分别还原FeO的平均反应速率为RH2＝1.460×10-4mol/s，RCO＝2.944×10-5mol/s；H2反应速度是CO的5倍以上；1223K(950℃)，转化率为0～0.5时,H2和CO分别还原FeO的平均反应速率为RH2＝1.264×10- 4mol/s，RCO＝2.851×10-5mol/s，H2反应速度是CO的4.5倍以上，即在高炉炼铁过程中H2有助于还原速度提高。810℃以下中低温还原区域，主要反应Fe3O4→FeO，Fe2O3→Fe3O4在温度500℃和较弱的还原气氛下已经完成；H2/(H2+H2O)高于CO/(CO+CO2)，H2利用率低于CO，在500℃左右的低温还原粉化区域还原速度降低，有利于减轻低温还原粉化；
S5、空气加蒸汽和富氧以后，吨铁热风总量降低，炉顶煤气携带高炉粉尘总量减少，同时炉顶煤气中蒸汽粘结粉尘能力强，高炉重力除尘灰量增加，高炉布袋除尘灰量减少，经过TRT余压发电降温降压变为水分,较CO2和N2容易脱除，高炉煤气热值升高，利用高炉煤气加热的热风炉热风温度提高。
实施例1
2018年4季度某厂两座4000m3高炉，一座采用该技术，吨铁通入420℃、3.84MPa经过差压发电压力370℃、0.8MPa的蒸汽45kg/t、生铁成本由2210元/t，降低到2153元/t，生铁成本降低57元/t左右。日产铁量一座为8960t/d，加蒸汽富氧的一座为11920t/d，高炉煤气发热值升高11％，同样高炉煤气消耗，热风炉温度升高65℃。
实施例2
2019年1季度某厂两座2500m3高炉，一座采用该技术，吨铁通温度200℃、压力0.8MPa的蒸汽50kg/t、生铁成本由2250元/t，降低到2188元/t，生铁成本降低62元/t左右。日产铁量一座为6130t/d，加蒸汽富氧的一座为8000t/d。高炉煤气发热值升高10％，同样高炉煤气消耗，热风炉温度升高54℃。
综上所述，该利用余热蒸汽的高炉炼铁技术和方法，提高了高炉利用系数，降低生产成本。由于H2、CO还原Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe动力学和热力学特点，有利于提高间接还原区宽度，提高还原速度，高温区下移，降低低温还原粉化等，原料透气性增加，缩短高炉冶炼时间，有利于高炉顺行，提高高炉利用系数；
同时，提高了高炉煤比，降低焦比，降低生产成本。水煤气反应吸热，要求富氧率升高，需要喷煤量增加，降低吨铁焦炭消耗，降低生产成本，减少焦化污染物排放；热风富氧率升高，进一步降低吨铁鼓风量，高炉内气体量降低利于高炉顺行，焦比降低，焦炭负荷升高，进一步提高高炉利用系数；
并且，提高余热蒸汽利用水平，提高高炉煤气热值。低温余热蒸汽的热利用率很低，将在热风炉内利用其热能，在高炉内利用其化学能，利用效率从30％以下，提高到60％以上；
同时，对高炉生产系统设备改动不大，将蒸汽管网的蒸汽经烧炉废气换热接入空气管道对设备改动不大；
同时，降低制氧系统的放散和外售，钢铁企业为了降低制氧成本，一般用大型制氧设备，在生产检修时，一般放散或者加压液化装瓶外售，高炉加蒸汽提高氧气用量。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种利用余热蒸汽的高炉炼铁技术和方法，其特征在于：包括蒸汽管网(1)、氧气管网(2)和鼓风机(3)，所述蒸汽管网(1)和氧气管网(2)分别依次通过自动阀门(4)和电子流量计(5)连通有烟气换热器(6)，所述鼓风机(3)通过自动阀门(4)和电子流量计(5)连通有热风炉(7)，所述烟气换热器(6)与热风炉(7)连通，所述热风炉(7)连通有高炉(8)，所述包括如下步骤：
S1、蒸汽与氧气混合经过热风炉烧炉烟气预热减少蒸汽冷凝与空气一道进入热风炉加热形成高温热风，从风口鼓风进入高炉；
S2、利用钢铁厂的余热蒸汽的调湿鼓风替代加湿鼓风进入高炉热风炉，可以有效的利用余热蒸汽的汽化热，高炉加湿鼓风水分变成蒸汽需要吸热，汽化热为2260kJ/kg，同样条件下，蒸汽的比热是空气的1.1倍，采用蒸汽部分替代空气+氧气，降低热风炉的需要加热的热风量，降低吨铁热风工序能耗；
S3、高炉内的反应热力学情况，蒸汽与C在高炉风口回旋区的反应，反应吸热，产生CO+H2，煤气量是蒸汽的2倍；空气中氧气与2个C反应放热产生2个CO，煤气量是空气的1.21倍；从反应可以看出蒸汽+热量就等于1个C素，蒸汽加入是能够降低炭素消耗的；同时，蒸汽喷入高炉在风口回旋区反应吸热和煤气带热能力强，为了保证炉腹煤气供给上部温度，要求富氧量是常规空气3倍以上，根据炉腹煤气量提高理论燃烧温度温度，为煤粉的富氧大喷吹创造有利条件，其中化学反应公式如下：
C+H2O＝H2+CO-10353.9kJ/kg(C)…………………………(1)
C+O2/2＝CO+9829kJ/kg(C)………………………………(2)
3Fe2O3+CO＝2Fe3O4+CO2+110.88kJ/kg(Fe)……………(3)
Fe3O4+CO＝3FeO+CO2-124.15kJ/kg(Fe)…………………(4)
FeO+CO＝Fe+CO2+243.6kJ/kg(Fe)………………………(5)
3Fe2O3+H2＝2Fe3O4+H2O+64.68kJ/kg(Fe)………………(6)
Fe3O4+H2＝3FeO+H2O-377.87kJ/kg(Fe)…………………(7)
FeO+H2＝Fe+H2O-494.08kJ/kg(Fe)………………………(8)；
S4、CO还原Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe；H2还原Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe，CO与H2反应叉子曲线可知；温度810℃以上的还原区域，主要反应为FeO→Fe，H2/(H2+H2O)低于CO/(CO+CO2),说明在高炉的炉身下部、炉腰、炉腹、炉缸区域，H2利用率远高于CO，H2反应的叉子曲线温度高于CO的，说明在炉腹煤气从高温区上升时，H2优先于CO与高炉内浮士体FeO反应，扩大了高炉间接还原区间；1273K(1000℃)，转化率为0～0.5时,H2和CO分别还原FeO的平均反应速率为RH2＝1.460×10-4mol/s，RCO＝2.944×10-5mol/s；H2反应速度是CO的5倍以上；1223K(950℃)，转化率为0～0.5时,H2和CO分别还原FeO的平均反应速率为RH2＝1.264×10-4mol/s，RCO＝2.851×10-5mol/s，H2反应速度是CO的4.5倍以上，即在高炉炼铁过程中H2有助于还原速度提高。810℃以下中低温还原区域，主要反应Fe3O4→FeO，Fe2O3→Fe3O4在温度500℃和较弱的还原气氛下已经完成；H2/(H2+H2O)高于CO/(CO+CO2)，H2利用率低于CO，在500℃左右的低温还原粉化区域还原速度降低，有利于减轻低温还原粉化；
S5、空气加蒸汽和富氧以后，吨铁热风总量降低，炉顶煤气携带高炉粉尘总量减少，同时炉顶煤气中蒸汽粘结粉尘能力强，高炉重力除尘灰量增加，高炉布袋除尘灰量减少，经过TRT余压发电降温降压变为水分,较CO2和N2容易脱除，高炉煤气热值升高，利用高炉煤气加热的热风炉热风温度提高。
2.根据权利要求1所述的一种利用余热蒸汽的高炉炼铁技术和方法，其特征在于：在步骤S1中，蒸汽流程是：蒸汽管网(1)压力>0.6MPa、温度>160℃→蒸汽支管→阀门(4)及流量计(5)调节流量→与氧气混合→烟气换热器(6)加热，压力>0.6MPa、温度>250℃→与空气混合→热风炉(7)加热形成热风，压力>0.6MPa、温度>1200℃，→从风口进入高炉(8)。
3.根据权利要求1所述的一种利用余热蒸汽的高炉炼铁技术和方法，其特征在于：在步骤S1中，氧气流程是：氧气管网(2)，压力>0.6MPa、常温→氧气支管→阀门(4)及流量计(5)调节流量→与蒸汽混合→烟气换热器6加热，压力>0.6MPa、温度>250℃→与空气混合→热风炉(7)加热形成热风，压力>0.6MPa、温度>1200℃→从风口进入高炉(8)。
4.根据权利要求1所述的一种利用余热蒸汽的高炉炼铁技术和方法，其特征在于：在步骤S1中，空气流程是：热风炉鼓风机(3)，压力>0.6MPa、常温→空气管道→阀门(4)及流量计(5)调节流量→与低温蒸汽+氧气混合→热风炉(7)加热形成热风，压力>0.6MPa、温度>1200℃→从风口进入高炉(8)。
5.根据权利要求1所述的一种利用余热蒸汽的高炉炼铁技术和方法，其特征在于：在步骤S3中，从热力学分析来看，H2还原Fe3O4→FeO→Fe是吸热反应，CO还原FeO→Fe和Fe2O3的反应为放热反应，蒸汽加入有利于高炉内炉料与高温煤气的热量交互，保证高炉内部高温区的下移，有利于保证高炉的稳定顺行，同时蒸汽量增加有利于高炉内部炉况波动时的调整。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN85100449A (zh) * 1985-04-01 1988-08-10 李献琥 高炉炼铁的煤-汽综合鼓风技术
US6045602A (en) * 1998-10-28 2000-04-04 Praxair Technology, Inc. Method for integrating a blast furnace and a direct reduction reactor using cryogenic rectification
CN102220443A (zh) * 2011-06-09 2011-10-19 马鞍山钢铁股份有限公司 高炉炉顶煤气富化利用装置及方法
CN102888475A (zh) * 2012-09-28 2013-01-23 中冶南方工程技术有限公司 全氧高炉加湿鼓风装置及工艺
CN104131122A (zh) * 2014-07-25 2014-11-05 北京科技大学 一种基于喷吹高温煤气的炼铁工艺
CN209131380U (zh) * 2018-12-06 2019-07-19 马鞍山钢铁股份有限公司 一种基于煤气成分分析机理的加热炉燃烧控制装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN85100449A (zh) * 1985-04-01 1988-08-10 李献琥 高炉炼铁的煤-汽综合鼓风技术
US6045602A (en) * 1998-10-28 2000-04-04 Praxair Technology, Inc. Method for integrating a blast furnace and a direct reduction reactor using cryogenic rectification
CN102220443A (zh) * 2011-06-09 2011-10-19 马鞍山钢铁股份有限公司 高炉炉顶煤气富化利用装置及方法
CN102888475A (zh) * 2012-09-28 2013-01-23 中冶南方工程技术有限公司 全氧高炉加湿鼓风装置及工艺
CN104131122A (zh) * 2014-07-25 2014-11-05 北京科技大学 一种基于喷吹高温煤气的炼铁工艺
CN209131380U (zh) * 2018-12-06 2019-07-19 马鞍山钢铁股份有限公司 一种基于煤气成分分析机理的加热炉燃烧控制装置

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