CN113355473B - 一种向熔融还原炉喷吹热风炉废烟气的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种向熔融还原炉内喷吹热风炉废烟气的方法及装置。可有效解决熔融还原炉炼铁节约能源，减少CO2排放。并且利用大量且高温的CO2较强的辐射特性，增强炉内燃烧区与铁水熔池之间的换热效率，降低N2带出炉外的热量，提高了生产效率，减少了能量的浪费。其解决的技术方案是，将含有CO2或含有CO2废烟气与纯氧气混合后的混合气体经热风炉加热，加热后的混合气体经热风管道喷入熔融还原炉内，在炉内燃烧区喷入的O2与来自熔池煤粉和可燃气体发生燃烧反应。新生成的CO2与带入的CO2混合，使炉内含有大量的高温的具有辐射特性的CO2同熔池上升的熔渣和铁水进行热量交换，最终将热量带回熔池，从而实现向熔融还原炉内喷吹热风炉废烟气。

Description

一种向熔融还原炉喷吹热风炉废烟气的方法及装置
技术领域
本发明涉及熔融还原炉炼铁节能减排技术，是一种向熔融还原炉内喷吹热风炉废烟气的方法及装置。
背景技术
目前，世界范围内的熔融还原炉炼铁工艺技术，采用向熔融还原炉内喷吹富氧热风的方法，使喷入的热风和熔池上升的煤粉以及煤气进行燃烧反应，产生的热量对熔池进行补热。虽然该工艺降低了生产成本，但是不能降低CO2 的排放，会对人类赖以生存的环境造成破坏。同时富氧热风中带入大量的N2 吸收炉内的燃烧后热量，高温的N2与熔池换热效果差，最终排出至炉外，造成能源的浪费
发明内容
为了解决上述技术问题，达到相应的技术效果，本发明采用将熔融还原炉产生的煤气在热风炉内燃烧，将热风炉产生的废烟气脱硫后，同纯氧混合，再由冷风管道引入热风炉加热，最终通过热风喷枪喷入熔融还原炉内，与来自熔池煤粉和可燃气体发生燃烧反应。使炉内含有大量的高温的具有辐射特性的 CO2同熔池上升的熔渣和铁水进行热量交换，最终将热量带回熔池，从而实现向熔融还原炉内喷吹热风炉废烟气，降低CO2排放。的基本构思如下：
一种向熔融还原炉喷吹热风炉废烟气的方法及装置，熔融还原炉(1)产生的煤气由熔融还原炉煤气管线(32)，依次经过汽化冷却烟道(2)、旋风分离器(3)、余热锅炉(4)、调压阀组(5)后，一部分去往其他用户(6)，另一部分依次经过煤气调节阀(7)、煤气切断阀(8)、煤气燃烧阀(9)送往热风炉(15)；常温助燃空气由助燃风机(14)引入助燃空气管道(33)，经过换热器(13)换热后达到180℃，经助燃空气调节阀(10)，助燃空气切断阀(11)进入热风炉，与熔融还原炉煤气进行燃烧反应；热风炉产生的烟气经过烟道阀(12)，经过换热器与助燃空气换热后去往烟气脱硫塔(31)；烟气脱硫后一部分经排烟管道(38)的排烟调节阀(30)，排烟切断阀(29) 排入大气，另一部分烟气由引风机(27)引入，经第一冷风切断阀(39)，经冷风调节阀(28)，第二冷风切断阀(22)引入热风炉冷风管道(37)；纯氧从氧气站(25)，在氧气管道(36)，经氧气调节阀(24)，氧气切断阀(23)，进入冷风管道(37)与引入的烟气混合；富氧烟气经过热风炉加热，经热风阀(16)进入热风管道(35)，最终高温高压的富氧烟气喷入熔融还原炉内与来自熔池煤粉和可燃气体发生燃烧反应。使炉内含有大量的高温的具有辐射特性的CO2同熔池上升的熔渣和铁水进行热量交换，最终将热量带回熔池，从而实现向熔融还原炉内喷吹热风炉废烟气，降低CO2排放，。
进一步地，其中煤气一部分约140000Nm3/h，去往其他用户(6)，另一部分约100000Nm3/h送往热风炉(15)；烟气脱硫后一部分约53000Nm3/h 经排烟管道(38)的排烟调节阀(30)，排烟切断阀(29)排入大气，另一部分约100000Nm3/h烟气由引风机(27)引入，经第一冷风切断阀(39)，经冷风调节阀(28)，第二冷风切断阀(22)引入热风炉冷风管道(37)。
进一步地，流量约50000Nm3/h的纯氧从氧气站(25)，在氧气管道(36)，经氧气调节阀(24)，氧气切断阀(23)，进入冷风管道(37)与引入的烟气混合。
进一步地，富氧烟气经过热风炉加热，温度约1300℃，压力200kPa，经热风阀(16)进入热风管道(35)。
进一步地，通过控制排烟调节阀(30)与冷风调节阀(28)的开度来烟气引入的流量。
进一步地，冷风管道(37)上，引风机(27)与第二冷风切断阀(22) 之间，装有压力表(21)、温度计(20)、流量计(19)，用于测量引入烟气的压力、温度和流量。
进一步地，冷风管道(37)上，第二冷风切断阀(22)与热风炉之间装有流量计(26)，用于调节氧气流量和测量富氧烟气的流量。
进一步地，热风管道(35)上，热风阀(16)与熔融还原炉之间装有压力表(18)、温度计(17)用于测量进入熔融还原炉内的富氧烟气的压力和温度。
进一步地，换热器(13)与冷风调节阀(28)必须经过烟气脱硫塔(31)，保证送往熔融还原炉(1)内气体的品质。
进一步地，开炉时，需要关闭第一冷风切断阀(39)，开启电动鼓风机 (41)，打开电动鼓风出口切断阀(40)，向熔融还原炉内喷吹富氧热风。等到稳定出第一包铁水后，在打开第一冷风切断阀(39)，关闭电动鼓风机 (41)，关闭电动鼓风出口切断阀(40)，向熔融还原炉内喷吹富氧热风废气。
进一步地，熔融还原炉喷无烟煤量70t/h-100t/h，喷矿量160t/h-200t/h，喷石灰量25-35t/h。
进一步地，生产稳定后熔融还原炉煤气成分及流量如表1所示：
表1生产稳定后熔融还原炉煤气成分及流量
组分 CO CO<sub>2</sub> N<sub>2</sub> H<sub>2</sub>O H<sub>2</sub> 总量，Nm<sup>3</sup>/h
含量，％ 15-20 45-55 20-30 1-5 1-5 240000
进一步地，生产稳定后由热风喷枪喷入熔融还原炉内的富氧废烟气成分及流量如表2所示：
表2生产稳定后喷入熔融还原炉内的富氧废烟气成分及流量
组分 CO<sub>2</sub> N<sub>2</sub> H<sub>2</sub>O O<sub>2</sub> 总量，Nm<sup>3</sup>/h
含量，％ 55-60 10-20 5-10 30-38 125000
进一步地，熔融还原炉内二次燃烧率可提高至60％-65％，可以使炉内热量充足，降低熔融还原炉N2的比例，提高热风炉废烟气的回收质量。
进一步地，与现有工艺相比可有效提高铁水温度10℃-15℃，降低热风炉 CO2排放量65％。
更进一步地，一种实现所述的方法和装置。
和现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明之目的就是提供一种向熔融还原炉内喷吹热风炉废烟气，或向熔融还原炉内喷吹含有CO2废烟气的方法。可有效解决熔融还原炉炼铁节约能源，减少CO2排放。并且利用大量且高温的CO2较强的辐射特性，增强炉内燃烧区与铁水熔池之间的换热效率，降低N2带出炉外的热量，提高了生产效率，减少了能量的浪费。其解决的技术方案是，将含有CO2或含有CO2废烟气与纯氧气混合后的混合气体经热风炉加热，加热后的混合气体经热风管道喷入熔融还原炉内，在炉内燃烧区喷入的O2与来自熔池煤粉和可燃气体发生燃烧反应。新生成的CO2与带入的CO2混合，使炉内含有大量的高温的具有辐射特性的CO2同熔池上升的熔渣和铁水进行热量交换，最终将热量带回熔池，从而实现向熔融还原炉内喷吹热风炉废烟气，降低CO2排放。
应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：
图1为本发明用熔融还原炉引风机抽取脱硫塔废气鼓入熔融还原炉内的流程图。其中：
1-熔融还原炉；2-汽化冷却烟道；3-旋风分离器；4-余热锅炉；5-调压阀组，6-其他用户，7-煤气调节阀，8-煤气切断阀；9-煤气燃烧阀；10-助燃空气调节阀；11-助燃空气切断阀；12-烟道阀；13-换热器；14-助燃风机，15- 热风炉，16-热风阀，17-第一温度计，18-第一压力表，19-第一流量计，20- 第二温度计，21-第二压力表；22-第二冷风切断阀，23-氧气切断阀，24-氧气调节阀，25-氧气站，26-第二流量计，27-引风机，28-冷风调节阀，29-排烟切断阀，30-排烟调节阀，31-烟气脱硫塔，32-熔融还原炉煤气管线，33-助燃空气管道，34-烟气管道，35-热风管道，36-氧气管道，37-冷风管道，38-排烟管道，39-第一冷风切断阀，40-电动鼓风出口切断阀，41-电动鼓风机。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本公开保护的范围。
由图1所示，本发明的实施例1是将熔融还原炉产生的煤气在热风炉内燃烧，将热风炉产生的废烟气脱硫后，同纯氧混合，再由冷风管道引入热风炉加热，最终通过热风喷枪喷入熔融还原炉内，与来自熔池煤粉和可燃气体发生燃烧反应。使炉内含有大量的高温的具有辐射特性的CO2同熔池上升的熔渣和铁水进行热量交换，最终将热量带回熔池，从而实现向熔融还原炉内喷吹热风炉废烟气，降低CO2排放。具体实现方式如下：
熔融还原炉(1)产生的煤气由熔融还原炉煤气管线(32)，依次经过汽化冷却烟道(2)、旋风分离器(3)、余热锅炉(4)、调压阀组(5)后，一部分约140000Nm3/h，去往其他用户(6)，另一部分约100000Nm3/h，依次经过煤气调节阀(7)、煤气切断阀(8)、煤气燃烧阀(9)送往热风炉(15)。常温助燃空气由助燃风机(14)引入助燃空气管道(33)，经过换热器(13) 换热后达到180℃，经助燃空气调节阀(10)，助燃空气切断阀(11)进入热风炉，与熔融还原炉煤气进行燃烧反应。热风炉产生153000Nm3/h的烟气经过烟道阀(12)，经过换热器与助燃空气换热后去往烟气脱硫塔(31)。烟气脱硫后一部分约53000Nm3/h经排烟管道(38)的排烟调节阀(30)，排烟切断阀(29)排入大气。另一部分约100000Nm3/h烟气由引风机(27) 引入，经冷风调节阀(28)，第二冷风切断阀(22)引入热风炉冷风管道(37)。流量约50000Nm3/h的纯氧从氧气站(25)，在氧气管道(36)，经氧气调节阀(24)，氧气切断阀(23)，进入冷风管道(37)与引入的烟气混合。富氧烟气经过热风炉加热，温度约1300℃，压力200kPa，经热风阀(16)进入热风管道(35)。最终高温高压的富氧烟气喷入熔融还原炉内与来自熔池煤粉和可燃气体发生燃烧反应。使炉内含有大量的高温的具有辐射特性的 CO2同熔池上升的熔渣和铁水进行热量交换，最终将热量带回熔池，从而实现向熔融还原炉内喷吹热风炉废烟气，降低CO2排放。
本发明方法通过控制排烟调节阀(30)与冷风调节阀(28)的开度来烟气引入的流量。
本发明方法所述冷风管道(37)上，引风机(27)与第二冷风切断阀(22) 之间，装有压力表(21)、温度计(20)、流量计(19)，用于测量引入烟气的压力、温度和流量。
本发明方法所述冷风管道(37)上，第二冷风切断阀(22)与热风炉之间装有流量计(26)，用于调节氧气流量和测量富氧烟气的流量。
本发明方法所述热风管道(35)上，热风阀(16)与熔融还原炉之间装有压力表(18)、温度计(17)用于测量进入熔融还原炉内的富氧烟气的压力和温度。
所述换热器(13)与冷风调节阀(28)必须经过烟气脱硫塔(31)，保证送往熔融还原炉(1)内气体的品质。
本发明所述开炉时，需要关闭第一冷风切断阀(39)，开启电动鼓风机 (41)，打开电动鼓风出口切断阀(40)，向熔融还原炉内喷吹富氧热风。等到稳定出第一包铁水后，在打开第一冷风切断阀(39)，关闭电动鼓风机 (41)，关闭电动鼓风出口切断阀(40)，向熔融还原炉内喷吹富氧热风废气。
本发明方法所述熔融还原炉喷无烟煤量70t/h-100t/h，喷矿量 160t/h-200t/h，喷石灰量25-35t/h。
本发明方法所述生产稳定后熔融还原炉煤气成分及流量如表1所示：
表1生产稳定后熔融还原炉煤气成分及流量
组分 CO CO<sub>2</sub> N<sub>2</sub> H<sub>2</sub>O H<sub>2</sub> 总量，Nm<sup>3</sup>/h
含量，％ 15-20 45-55 20-30 1-5 1-5 240000
本发明方法所述生产稳定后由热风喷枪喷入熔融还原炉内的富氧废烟气成分及流量如表2所示：
表2生产稳定后喷入熔融还原炉内的富氧废烟气成分及流量
组分 CO<sub>2</sub> N<sub>2</sub> H<sub>2</sub>O O<sub>2</sub> 总量，Nm<sup>3</sup>/h
含量，％ 55-60 10-20 5-10 30-38 125000
本发明方法所述熔融还原炉内二次燃烧率可提高至60％-65％，可以使炉内热量充足，降低熔融还原炉N2的比例，提高热风炉废烟气的回收质量。
本发明方法与现有工艺相比可有效提高铁水温度10℃-15℃，降低热风炉CO2排放量65％。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种向熔融还原炉喷吹热风炉废烟气的方法，其特征在于，熔融还原炉(1)产生的煤气由熔融还原炉煤气管线(32)，依次经过汽化冷却烟道(2)、旋风分离器(3)、余热锅炉(4)、调压阀组(5)后，一部分去往其他用户(6)，另一部分依次经过煤气调节阀(7)、煤气切断阀(8)、煤气燃烧阀(9)送往热风炉(15)；常温助燃空气由助燃风机(14)引入助燃空气管道(33)，经过换热器(13)换热后达到180℃，经助燃空气调节阀(10)，助燃空气切断阀(11)进入热风炉，与熔融还原炉煤气进行燃烧反应；热风炉产生的烟气经过烟道阀(12)，经过换热器与助燃空气换热后去往烟气脱硫塔(31)；烟气脱硫后一部分经排烟管道(38)的排烟调节阀(30)，排烟切断阀(29)排入大气，另一部分烟气由引风机(27)引入，经冷风调节阀(28)，冷风切断阀(22)引入热风炉冷风管道(37)；纯氧从氧气站(25)，在氧气管道(36)，经氧气调节阀(24)，氧气切断阀(23)，进入冷风管道(37)与引入的烟气混合；富氧烟气经过热风炉加热，经热风阀(16)进入热风管道(35)，最终高温高压的富氧烟气喷入熔融还原炉内与来自熔池煤粉和可燃气体发生燃烧反应；使炉内含有大量的高温的具有辐射特性的CO2同熔池上升的熔渣和铁水进行热量交换，最终将热量带回熔池，从而实现向熔融还原炉内喷吹CO2。
2.如权利要求1所述的向熔融还原炉喷吹热风炉废烟气的方法，其特征在于，其中煤气一部分约140000Nm3/h，去往其他用户(6)，另一部分约100000Nm3/h送往热风炉(15)；烟气脱硫后一部分约53000Nm3/h经排烟管道(38)的排烟调节阀(30)，排烟切断阀(29)排入大气，另一部分约100000Nm3/h烟气由引风机(27)引入，经冷风调节阀(28)，冷风切断阀(22)引入热风炉冷风管道(37)。
3.如权利要求2所述的向熔融还原炉喷吹热风炉废烟气的方法，其特征在于，流量约50000Nm3/h的纯氧从氧气站(25)，在氧气管道(36)，经氧气调节阀(24)，氧气切断阀(23)，进入冷风管道(37)与引入的烟气混合。
4.如权利要求3所述的向熔融还原炉喷吹热风炉废烟气的方法，其特征在于，富氧烟气经过热风炉加热，温度约1300℃，压力200kPa，经热风阀(16)进入热风管道(35)。
5.如权利要求4所述的向熔融还原炉喷吹热风炉废烟气的方法，其特征在于，通过控制排烟调节阀(30)与冷风调节阀(28)的开度来烟气引入的流量。
6.如权利要求5所述的向熔融还原炉喷吹热风炉废烟气的方法，其特征在于，所述冷风管道(37)上，引风机(27)与冷风切断阀(22)之间，装有第二压力表(21)、第二温度计(20)、第一流量计(19)，用于测量引入烟气的压力、温度和流量。
7.如权利要求6所述的向熔融还原炉喷吹热风炉废烟气的方法，其特征在于，所述冷风管道(37)上，冷风切断阀(22)与热风炉之间装有流量计(26)，用于调节氧气流量和测量富氧烟气的流量。
8.如权利要求7所述的向熔融还原炉喷吹热风炉废烟气的方法，其特征在于，所述热风管道(35)上，热风阀(16)与熔融还原炉之间装有第一压力表(18)、第一温度计(17)用于测量进入熔融还原炉内的富氧烟气的压力和温度。
9.如权利要求8所述的向熔融还原炉喷吹热风炉废烟气的方法，其特征在于，所述换热器(13)与冷风调节阀(28)必须经过烟气脱硫塔(31)，保证送往熔融还原炉(1)内气体的品质。
10.一种实现权利要求1至9中任一权利要求所述的方法的装置。
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