CN115449573B - 一种节能环保型高炉及高炉炼铁工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能环保型高炉,包括炉衬、高炉本体、炉顶布料机构、排渣口和铁水出口和喷吹机构，喷吹机构包括燃气输送管、氧气储罐、煤粉储罐、文丘里混合器和至少6个主燃烧喷枪，在主燃烧喷枪的下侧安装有至少6个主还原气喷枪，炉身顶部的集气管端连接有煤焦油捕集器、布袋除尘器、洗涤净化器、除湿器和缓冲罐，缓冲罐上设置有第一分支管和第二分支管，第一分支管与燃气输送管连通，第二分支管上设置有第二控制阀、压缩机、氢气分离器和氢气加热炉，氢气加热炉上设置有多根与主还原气喷枪一一连通的还原气输送管。本高炉炼铁的工艺包括装料、鼓风冶炼和炉顶煤气的循环利用，本发明既能有效提高反应效率、防止喷吹口堵塞，又能降低生产能耗。

Description

一种节能环保型高炉及高炉炼铁工艺

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种节能环保型高炉及高炉炼铁工艺。

背景技术

应用焦炭、天然富块矿及烧结矿和球团矿等含铁矿石和石灰石、白云石等熔剂在竖式反应器也就是高炉内连续生产液态生铁的方法叫高炉炼铁，是现代钢铁生产的重要环节。在现有的技术中，高炉炼铁主要过程为：采用高碱度烧结矿、酸性球团配加少量天然块矿的炉料结构，燃料主要为焦炭和煤粉，通过鼓入1000～1250摄氏度的热风，完成含铁原料的还原，最终通过渣铁分离完成生铁的生产。当前，随着全球钢铁行业的快速发展，低碳生产已成为钢铁行业新的竞争力。氢冶金是利用氢气代替一氧化碳作为还原剂，还原产物为清洁的水，是减少二氧化碳排放的一种新技术，使用氢气能可有利地促进钢铁工业的绿色可持续发展，氢气在还原剂中是最活泼的还原剂，当还原温度高于810℃时，氢气还原铁矿石的能力大于CO的还原能力，所以大力开发氢冶金将改变煤－铁流程中以碳还原剂为主的局面，有助于大幅度降低CO₂排放，还可以大大提高金属的还原效率，促进钢铁工业绿色可持续发展，直接还原-短流程炼钢是世界钢铁工业发展的必然趋势，也是我国产业发展政策鼓励的工艺流程，高炉直接还原工艺是迅速扩大直接还原铁生产的有效途径。为了进一步降低碳排放，高纯氢气高炉直接还原将成为未来高炉炼铁的重点发展方向。

目前，氢气喷吹高炉炼铁工艺才在我国逐渐的兴起，由于现有高炉配套的喷吹系统不能较好的实现氢气的喷吹，使得利用氢气在高炉内直接还原铁的过程存在下述问题：一是煤粉作为还原气还原高炉内的含铁原料时，会发生歧化反应，产生大量的碳粉，产生的大量碳粉堵塞在喷吹口处，阻碍一氧化碳还原气进入高炉中，进而造成高炉燃烧的温度不均匀，使得高炉内的炉料粘结，影响还原反应的顺利进行，这样不仅影响反应的生产效率，而且需要消耗的粉煤和燃气较多，炼铁过程中的能耗较大；二是现有的高炉在还原反应的过程中，高炉顶部排出的炉顶煤气没有得到高效合理的应用，会进一步的增加生产的成本。因此，研制开发一种结构合理、既能有效提高反应效率、防止喷吹口堵塞、又能降低生产能耗的节能型环保高炉和高炉炼铁工艺。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种结构合理、既能有效提高反应效率、防止喷吹口堵塞、又能降低生产能耗的节能型环保高炉和高炉炼铁工艺。

本发明所述的节能环保型高炉包括炉衬、高炉本体、炉顶布料机构、排渣口、铁水出口和喷吹机构，高炉本体包括从下到上设置的炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉顶，喷吹机构包括燃气输送管、氧气储罐、煤粉储罐、文丘里混合器和主燃烧喷枪，主燃烧喷枪8至少为6个，主燃烧喷枪均布设置在炉腹与炉缸之间，燃气输送管上设置有燃气加热炉，燃气输送管的出气口与文丘里混合器的第一进气口连通，所述氧气储罐通过氧气输送管与文丘里混合器的第二进气口连通，所述煤粉储罐通过煤粉输送管与文丘里混合器的进料口连通，所述文丘里混合器的出料口通过多根喷吹管与主燃烧喷枪一一连通，在主燃烧喷枪下侧的炉缸上均布安装有至少6个主还原气喷枪，主还原气喷枪与主燃烧喷枪相互交错布置，炉身顶部设置有多根排气管，多根排气管连接有一根集气管，所述集气管的端部依次连接有煤焦油捕集器、布袋除尘器、洗涤净化器、除湿器和缓冲罐，所述缓冲罐上设置有第一分支管和第二分支管，所述第一分支管与燃气输送管连通，所述第一分支管上设置有第一控制阀，所述第二分支管上设置有第二控制阀、压缩机和氢气分离器，氢气分离器的氢气出口连接有氢气加热炉，氢气加热炉上设置有多根与主还原气喷枪一一连通的还原气输送管。

进一步的，燃气加热炉包括燃烧室和加热室，燃烧室和加热室之间安装有烟气分布板，燃烧室上设置有通风口，燃烧室内设置有燃气灶，燃气灶上设置有与缓冲罐连通的第三分支管，第三分支管上安装有第三控制阀，加热室内设置有与燃气输送管连通的螺旋加热管，加热室的顶部设置有排烟管，排烟管的出气口依次安装有烟气冷却器和排放烟囱，氧气输送管的一端与烟气冷却器的介质入口连通,另一端与烟气冷却器的介质出口连通。氢气加热炉的结构与燃气加热炉的结构相同。

进一步的，所述炉身内顶部设置有导气锥体，所述导气锥体为上端小下端大的结构，所述导气锥体的上端与炉顶固定连接，下端与炉身的侧壁连接，导气锥体的外壁上设置有多个过滤孔，导气锥体与炉身和炉顶之间的空腔形成排气室，多根排气管的下端与排气室连通。

进一步的，在炉腹和炉腰之间设置有多个辅助燃烧喷枪，多个辅助燃烧喷枪均布设置，辅助燃烧喷枪的个数比主燃烧喷枪的个数少1～2个，辅助燃烧喷枪通过第一旁通管与相应的喷吹管连通，第一旁通管上设置有第一旁通阀；在辅助燃烧喷枪上侧的炉腰上设置有多个辅助还原气喷枪，多个辅助还原气喷枪均布设置且与辅助燃烧喷枪相互交错布置，辅助还原气喷枪的个数比主还原气喷枪的个数少1～2个，所述辅助还原气喷枪通过与第二旁通管与相应的还原气输送管连通，第二旁通管上安装有第二旁通阀。

进一步的，炉顶布料机构包括从上到下依次设置的受料斗、密封仓和下料管，下料管的下端插入到炉顶的下侧，所述密封仓的上部设置有氮气输送管，所述下料管上从上到下依次设置有插板阀和星型卸料阀，所述炉身内的上部设置有布料器，所述炉顶上设置有驱动布料器上下移动的升降机构。

本发明所述的利用节能环保型高炉进行高炉炼铁的工艺，包括以下步骤:

①装料：先将含铁原料、焦炭和溶剂利用炉顶布料机构不断的装入到高炉本体内，所述含铁原料的含铁品位在50～60%，所述焦炭的发热量不低于6000大卡/ kg，所述溶剂为石灰，所述石灰为水分少于10％的生石灰，布料时，先将熔剂从炉顶装入炉缸内的底层中心处，然后将含铁原料和焦炭的混合炉料装入到熔剂的四周形成底层，然后再在底层上装入一层焦炭层，再将熔剂从炉顶装入炉缸内的焦炭层顶部中心处，接着再将含铁炉料和焦炭的混合炉料布入熔剂的四周，然后再在上面装入一层焦炭层，依次类推，直至布料完成，混合炉料中焦炭与含铁原料的质量比为1：4～5，焦炭层的厚度为0.8～1m；

②鼓风冶炼：将燃气输送管输入的外部燃气在燃气加热炉内加热至750～850℃，再与氧气输送管内输送的氧气和煤粉输送管输送的粉煤在文丘里混合器内进行混合后，通过喷吹管送入到主燃烧喷枪内，再由主燃烧喷枪喷入到高炉本体内与装入到高炉本体内的含铁原料、焦炭和溶剂进行氧化还原反应，反应完全后的液态铁水从铁水出口排出，炉渣从排渣口排出，反应过程中产生的炉顶煤气从排气管排出进入到集气管内；

③炉顶煤气的循环利用：进入到集气管内的炉顶煤气经过焦油捕集器除去煤焦油、经过布袋除尘器除去颗粒物、经过洗涤净化器脱硫、经过除湿器脱除水分后进入到缓冲罐，进入到缓冲罐内的炉顶煤气分为三个循环支路，第一支路是炉顶煤气通过第一分支管进入到燃气加热炉内加热升温750～850℃后，经过喷吹管返回到主燃烧喷枪和辅助燃烧喷枪内循环使用，第二支路是炉顶煤气经过压缩机压缩后，进入到氢气分离器内进行分离处理，分离得到氢气进入到氢气加热炉内加热至750～850℃后，经过还原气输送管进入到主还原气喷枪和辅助还原气喷枪内，再由主还原气喷枪和辅助还原气喷枪喷入到高炉本体内参与还原反应，第三支路是炉顶煤气通过第三分支管进入到燃气灶上作为燃料使用。

与现有的高炉结构及炼铁工艺相比：本发明的优点在于：

一是优化了高炉的喷吹结构，将外部煤气经过加热后，再与氧气和煤粉在文丘里混合器内混合后，由主燃烧喷枪喷入到高炉本体内，这样有利于保证氧气、煤粉和外部煤气进入到高炉本体内的浓度和压力均匀，让氧气与同时喷入的煤粉和外部煤气在高炉本体内充分燃烧并进行放热，这样能够将高炉的炉缸内的含铁炉料快速的充分补热，保证炉缸内还原温度的稳定，进而使后续含铁炉料的还原反应速度、氢气利用率和直接还原铁生产率得到有效的提高；

二是本发明在高炉本体上设置了与主燃烧喷枪配套使用的主还原气喷枪，利用主还原气喷枪直接向炉缸内喷入高温氢气，利用高温氢气直接还原高炉本体内的含铁炉料，由于高温氢气在还原含铁炉料时，会产生高温水蒸汽，高温水蒸汽可以与主燃烧喷枪出口的积碳进行反应，避免主燃烧喷枪出口因积碳过多造成堵塞或者气流不畅的现象，可以保证主燃烧喷枪高效稳定的运行，进而使进入到高炉本体内的氧气、煤粉和外部煤气的分布和温度更加均匀，进而使得含铁炉料的还原更加充分，能够有效的保证高炉本体安全、高效、稳定的生产；

三是本发明优化了高炉的炉顶煤气的利用途径，本发明将炉顶煤气经过除尘、脱硫、脱二氧化碳处理后分作三种途径进行利用，第一种利用途径是将净化后的炉顶煤气送入到燃气加热炉内进行升温加热后，再次通过喷吹管和主燃烧喷枪送入到高炉本体内供还原反应使用，使得炉顶煤气能够自循环喷吹系统，这样能够有效的降低高炉对外部环境的二氧化碳的排放量，避免了资源的浪费，有效的降低了外部煤气的用量，降低了能源的消耗，节约了使用的成本，第二种利用途径是将炉顶煤气经过分离提纯后，利用氢气加热炉加热升温后，直接将氢气返回到高炉本体内使用，这样能够解决后续氢气生产或者采购成本的问题；第三种途径是将炉顶煤气作为燃气加热炉和氢气加热炉的燃料气使用中，利用燃烧值加热其他气体，可以进一步的减少燃气加热炉和氢气加热炉的燃料消耗，降低能耗，是一项节能、减排的有效措施，值得推广使用。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图中：1-炉衬，2-高炉本体，201-炉缸，202-炉腹，203-炉腰，204-炉身，205-炉顶，3-排渣口，4-铁水出口，5-氧气储罐，6-煤粉储罐，7-文丘里混合器，8-主燃烧喷枪，9-燃气输送管，10-燃气加热炉，101-燃烧室，102-加热室，103-烟气分布板，104-燃气灶，105-第三分支管，106-螺旋加热管，11-氧气输送管，12-煤粉输送管，13-喷吹管，14-主还原气喷枪，15-排气管，16-集气管，17-煤焦油捕集器，18-布袋除尘器，19-洗涤净化器，20-除湿器，21-缓冲罐，22-第一分支管，23-第二分支管，24-压缩机，25-氢气分离器，26-氢气加热炉，27-还原气输送管，28-排烟管，29-烟气冷却器，30-排放烟囱，31-导气锥体，32-排气室，33-辅助燃烧喷枪,34-第一旁通管，35-辅助还原气喷枪,36-第二旁通管，37-受料斗，38-密封仓，39-下料管，40-氮气输送管，41-布料器。

实施方式

下面结合实施例和附图说明对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均实施例属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明所述的节能环保型高炉，包括炉衬1、高炉本体2、炉顶布料机构、排渣口3、铁水出口4和喷吹机构，高炉本体2包括从下到上设置的炉缸201、炉腹202、炉腰203、炉身204和炉顶205，所述喷吹机构包括燃气输送管9、氧气储罐5、煤粉储罐6、文丘里混合器7和主燃烧喷枪8，燃气输送管9用于输送高炉本体2燃烧所需的外部煤气，氧气储罐5用于存储高炉本体2燃烧需要的氧气，煤粉储罐6用于存储高炉本体2内燃烧所需的煤粉，所述主燃烧喷枪8至少为6个，根据实际使用的情况合理的布置主燃烧喷枪8的个数，优选地，主燃烧喷枪8的个数为8个时，还原反应的温度和效率最高，所述主燃烧喷枪8均布设置在炉腹202与炉缸201之间，所述燃气输送管9上设置有燃气加热炉10，燃气加热炉10用于对外部煤气进行加热，提高其进入高炉本体2内的温度，进而提高高炉本体2内的还原反应温度，所述燃气输送管9的出气口与文丘里混合器7的第一进气口连通，所述氧气储罐5通过氧气输送管11与文丘里混合器7的第二进气口连通，所述煤粉储罐6通过煤粉输送管12与文丘里混合器7的进料口连通，所述文丘里混合器7的出料口通过多根喷吹管13与主燃烧喷枪8一一连通，将外部煤气经过燃气加热炉10加热后，在与氧气和煤粉在文丘里混合器7内混合后，再由主燃烧喷枪8喷入到高炉本体2内，这样有利于保证氧气、煤粉和外部煤气进入到高炉本体2内的浓度和压力均匀，让氧气与同时喷入的煤粉和外部煤气在高炉本体2内充分燃烧并进行放热，这样能够将炉缸201内的含铁炉料快速的充分补热，保证炉缸201内还原温度的稳定，进而使后续含铁炉料的还原反应速度、氢气利用率和直接还原铁生产率得到有效的提高，在主燃烧喷枪8下侧的炉缸上均布安装有至少6个主还原气喷枪14，主还原气喷枪14与主燃烧喷枪8相互交错布置，在进行还原反应的过程中，将主还原气喷枪14设置在主燃烧喷枪8入口下方的0.2～0.3m处，使其具有较佳的反应效率，所述炉身204顶部设置有多根排气管15，多根排气管15连接有一根集气管16，所述集气管16的端部依次连接有煤焦油捕集器17、布袋除尘器18、洗涤净化器19、除湿器20和缓冲罐21，煤焦油捕集器17、布袋除尘器18、洗涤净化器19、除湿器20和缓冲罐21可以使用现有技术中的结构，煤焦油捕集器17用于除去炉顶煤气中煤焦油，布袋除尘器18用于除去炉顶煤气中的颗粒粉尘，洗涤净化器19用于除去炉顶煤气中的硫和二氧化碳，除湿器20用于除去炉顶煤气中的水蒸汽成分，缓冲罐21用于存储净化后的炉顶煤气，所述缓冲罐21上设置有第一分支管22和第二分支管23，所述第一分支管22与燃气输送管9连通，所述第一分支管22上设置有第一控制阀，所述第二分支管23上设置有第二控制阀、压缩机24和氢气分离器25，利用压缩机24将炉顶煤气的压力增压至0.1～0.2MPa，这样提高高炉本体2内的还原反应速度，所述氢气分离器25的氢气出口连接有氢气加热炉26，所述氢气加热炉26上设置有多根与主还原气喷枪14一一连通的还原气输送管27。本发明在高炉本体2上设置了与主燃烧喷枪8配套使用的主还原气喷枪14，利用主还原气喷枪14直接向炉缸201内喷入高温氢气，利用高温氢气直接还原高炉本体2内的含铁炉料，由于高温氢气在还原含铁炉料时，会产生高温水蒸汽，高温水蒸汽可以与主燃烧喷枪8出口的积碳进行反应，避免主燃烧喷枪8出口因积碳过多造成堵塞或者气流不畅的现象，可以保证主燃烧喷枪8高效稳定的运行，进而使进入到高炉本体2内的氧气、煤粉和外部煤气的分布和温度更加均匀，进而使得含铁炉料的还原更加充分，能够有效的保证高炉本体安全、高效、稳定的生产。

进一步的，所述燃气加热炉10包括燃烧室101和加热室102，所述燃烧室101和加热室102之间安装有烟气分布板103，燃烧室101上设置有通风口，所述燃烧室101内设置有燃气灶104，燃气灶104上设置有与缓冲罐21连通的第三分支管105，所述第三分支管105上安装有第三控制阀，所述加热室102内设置有与燃气输送管9连通的螺旋加热管106，螺旋加热管106采用耐高温的不锈钢材料制作，所述加热室102的顶部设置有排烟管28，所述排烟管28的出气口依次安装有烟气冷却器29和排放烟囱30，所述氧气输送管11的一端与烟气冷却器29的介质入口连通,另一端与烟气冷却器29的介质出口连通。所述氢气加热炉26的结构与燃气加热炉10的结构相同，燃气加热炉10的加热原理是：外界煤气或者是炉顶煤气进入到螺旋加热管106内，燃气灶104燃烧，燃烧产生的热量通过烟气分布板103传递至加热室102内，就可以对螺旋加热管106内的外界煤气或者是炉顶煤气进行加热，螺旋加热管106内的外界煤气或者是炉顶煤气加热至750～850℃再进入到文丘里混合器7内，进入螺旋加热管106内的外界煤气和炉顶煤气可以通过缓冲罐21内的炉顶煤气存储量合理的决定，如果缓冲罐21内的炉顶煤气存储量充足，则可以不使用外界煤气，如缓冲罐21内的炉顶煤气存储量不足，则可以补充外部煤气。本发明将炉顶煤气经过除尘、脱硫、脱二氧化碳处理后分作三种途径进行利用，第一种利用途径是将净化后的炉顶煤气送入到燃气加热炉10内进行升温加热后，再次通过喷吹管13和主燃烧喷枪8送入到高炉本体2内供还原反应使用，使得炉顶煤气能够自循环喷吹系统，这样能够有效的降低高炉对外部环境的二氧化碳的排放量，避免了资源的浪费，有效的降低了外部煤气的用量，降低了能源的消耗，节约了使用的成本，第二种利用途径是将炉顶煤气经过分离提纯后，利用氢气加热炉加热升温后，直接将氢气返回到高炉本体2内使用，这样能够解决后续氢气生产或者采购成本的问题；第三种途径是将炉顶煤气作为燃气加热炉10和氢气加热炉26的燃料气使用中，利用燃烧值加热其他气体，可以进一步的减少燃气加热炉和氢气加热炉的燃料消耗，降低能耗，是一项节能、减排的有效措施。

为了降低炉顶煤气中的粉尘颗粒的含量，所述炉身204内顶部设置有导气锥体31，所述导气锥体31为上端小下端大的结构，所述导气锥体31的上端与炉顶205固定连接，下端与炉身204的侧壁连接，导气锥体31的外壁上设置有多个过滤孔，所述导气锥体31与炉身204和炉顶205之间的空腔形成排气室32，多根排气管15的下端与排气室32连通，高炉本体2内的含铁炉料在还原反应过程中产生的煤气经过导料锥体31的过滤拦截后，炉顶煤气进入到排气室32内，而粉尘颗粒继续在高炉本体2内进行还原反应，还原反应不完全的形成炉渣从排渣口3排出。

进一步的，为了能够更好的提高含铁炉料还原反应的效率，保证高炉本体内从上到下的温度均匀稳定，在炉腹202和炉腰203之间设置有多个辅助燃烧喷枪33，多个辅助燃烧喷枪33均布设置，辅助燃烧喷枪33的个数比主燃烧喷枪8的个数少1～2个，所述辅助燃烧喷枪33通过第一旁通管34与相应的喷吹管13连通，第一旁通管34上设置有第一旁通阀；在辅助燃烧喷枪33上侧的炉腰203上设置有多个辅助还原气喷枪35，多个辅助还原气喷枪35均布设置且与辅助燃烧喷枪33相互交错布置，辅助还原气喷枪35的个数比主还原气喷枪14的个数少1～2个，所述辅助还原气喷枪35通过与第二旁通管36与相应的还原气输送管27连通，所述第二旁通管36上安装有第二旁通阀，炉膛内的含铁炉料在还原反应的过程中，主燃烧喷枪8喷出氧气、煤粉和煤气在高炉本体2内从下到上反应，为了防止炉身204内的温度分布不均匀，造成炉身204内含铁炉料粘接的情况，可以通过辅助燃烧喷枪33向炉身204内喷吹烟气、煤粉和煤气的混合气，通过辅助还原气喷枪35向炉身204内喷入高温氢气，喷入到炉身204内的气体对含铁炉料具有搅拌的作用，可以加快还原反应的速度，同时还可以避免积碳的产生。

进一步的，所述炉顶布料机构包括从上到下依次设置的受料斗37、密封仓38和下料管39，所述下料管39的下端插入到炉顶205的下侧，所述密封仓38的上部设置有氮气输送管40，所述下料管39上从上到下依次设置有插板阀和星型卸料阀，所述炉身204内的上部设置有布料器41，所述炉顶205上设置有驱动布料器41上下移动的升降机构。本发明采用的炉顶布料系统具有较好的密封性能，其使用原理如下：受料斗37设置在密封仓38的上部，密封仓38起到密封和挡料的作用，当插板阀和星型卸料阀处于关闭状态，由含铁炉料、焦炭和溶剂由提升机加进受料斗37，当炉内需要加料时，提前开启氮气输送管40，往插板阀和星型卸料阀内充入氮气，然后开启插板阀和星型卸料阀，受料仓37内的原料落入下料管39，就可实现布料，加料完毕，关闭插板阀和星型卸料阀，插板阀和星型卸料阀开启阶段，因为有下料管39的阻力作用，以及插板阀和星型卸料阀内氮气存在，高炉本体2内只会有极少量的氮气进入，而不会有空气进入，达到密封的效果。

本发明所述的利用节能环保型高炉进行高炉炼铁的工艺，包括以下步骤:

①装料：先将含铁原料、焦炭和溶剂利用炉顶布料机构不断的装入到高炉本体2内，所述含铁原料的含铁品位在50～60%，所述焦炭的发热量不低于6000大卡/ kg，所述溶剂为石灰，所述石灰为水分少于10％的生石灰，布料时，先将熔剂从炉顶205装入炉缸201内的底层中心处，然后将含铁原料和焦炭的混合炉料装入到熔剂的四周形成底层，然后再在底层上装入一层焦炭层，再将熔剂从炉顶205装入炉缸201内的焦炭层顶部中心处，接着再将含铁炉料和焦炭的混合炉料布入熔剂的四周，然后再在上面装入一层焦炭层，依次类推，直至布料完成，混合炉料中焦炭与含铁原料的质量比为1：4～5，焦炭层的厚度为0.8～1m；

②鼓风冶炼：将燃气输送管9输入的外部燃气在燃气加热炉10内加热至750～850℃，再与氧气输送管11内输送的氧气和煤粉输送管12输送的粉煤在文丘里混合器7内进行混合后，通过喷吹管13送入到主燃烧喷枪8内，再由主燃烧喷枪8喷入到高炉本体2内与装入到高炉本体2内的含铁原料、焦炭和溶剂进行氧化还原反应，反应完全后的液态铁水从铁水出口4排出，炉渣从排渣口3排出，反应过程中产生的炉顶煤气从排气管15排出进入到集气管16内；

③炉顶煤气的循环利用：进入到集气管16内的炉顶煤气经过焦油捕集器17除去煤焦油、经过布袋除尘器18除去颗粒物、经过洗涤净化器19脱硫、经过除湿器20脱除水分后进入到缓冲罐21，进入到缓冲罐21内的炉顶煤气分为三个循环支路，第一支路是炉顶煤气通过第一分支管22进入到燃气加热炉10内加热升温750～850℃后，经过喷吹管13返回到主燃烧喷枪8和辅助燃烧喷枪33内循环使用，第二支路是炉顶煤气经过压缩机24压缩后，进入到氢气分离器25内进行分离处理，分离得到氢气进入到氢气加热炉26内加热至750～850℃后，经过还原气输送管27进入到主还原气喷枪14和辅助还原气喷枪35内，再由主还原气喷枪14和辅助还原气喷枪35喷入到高炉本体2内参与还原反应，第三支路是炉顶煤气通过第三分支管105进入到燃气灶104上作为燃料使用。

Claims (8)

1.一种节能环保型高炉,包括炉衬（1）、高炉本体（2）、炉顶布料机构、排渣口（3）、铁水出口（4）和喷吹机构，高炉本体（2）包括从下到上设置的炉缸（201）、炉腹（202）、炉腰（203）、炉身（204）和炉顶（205），其特征在于：所述喷吹机构包括燃气输送管（9）、氧气储罐（5）、煤粉储罐（6）、文丘里混合器（7）和主燃烧喷枪（8），所述主燃烧喷枪（8）至少为6个，所述主燃烧喷枪（8）均布设置在炉腹（202）与炉缸（201）之间，所述燃气输送管（9）上设置有燃气加热炉（10），所述燃气输送管（9）的出气口与文丘里混合器（7）的第一进气口连通，所述氧气储罐（5）通过氧气输送管（11）与文丘里混合器（7）的第二进气口连通，所述煤粉储罐（6）通过煤粉输送管（12）与文丘里混合器（7）的进料口连通，所述文丘里混合器（7）的出料口通过多根喷吹管（13）与主燃烧喷枪（8）一一连通，在主燃烧喷枪（8）下侧的炉缸（201）上均布安装有至少6个主还原气喷枪（14），主还原气喷枪（14）与主燃烧喷枪（8）相互交错布置，所述炉身（204）顶部设置有多根排气管（15），多根排气管（15）连接有一根集气管（16），所述集气管（16）的端部依次连接有煤焦油捕集器（17）、布袋除尘器（18）、洗涤净化器（19）、除湿器（20）和缓冲罐（21），所述缓冲罐（21）上设置有第一分支管（22）和第二分支管（23），所述第一分支管（22）与燃气输送管（9）连通，所述第一分支管（22）上设置有第一控制阀，所述第二分支管（23）上设置有第二控制阀、压缩机（24）和氢气分离器（25），所述氢气分离器（25）的氢气出口连接有氢气加热炉（26），所述氢气加热炉（26）上设置有多根与主还原气喷枪（14）一一连通的还原气输送管（27）。

2.根据权利要求1所述的一种节能环保型高炉，其特征在于：所述燃气加热炉（10）包括燃烧室（101）和加热室（102），所述燃烧室（101）和加热室（102）之间安装有烟气分布板（103），燃烧室（101）上设置有通风口，所述燃烧室（101）内设置有燃气灶（104），燃气灶（104）上设置有与缓冲罐（21）连通的第三分支管（105），所述第三分支管（105）上安装有第三控制阀，所述加热室（102）内设置有与燃气输送管（9）连通的螺旋加热管（106），所述加热室（102）的顶部设置有排烟管（28），所述排烟管（28）的出气口依次安装有烟气冷却器（29）和排放烟囱（30），所述氧气输送管（11）的一端与烟气冷却器（29）的介质入口连通,另一端与烟气冷却器（29）的介质出口连通。

3.根据权利要求2所述的一种节能环保型高炉，其特征在于：所述氢气加热炉（26）的结构与燃气加热炉（10）的结构相同。

4.根据权利要求1所述的一种节能环保型高炉，其特征在于：所述炉身（204）内顶部设置有导气锥体（31），所述导气锥体（31）为上端小下端大的结构，所述导气锥体（31）的上端与炉顶（205）固定连接，下端与炉身（204）的侧壁连接，导气锥体（31）的外壁上设置有多个过滤孔，所述导气锥体（31）与炉身（204）和炉顶（205）之间的空腔形成排气室（32），多根排气管（15）的下端与排气室（32）连通。

5.根据权利要求1所述的一种节能环保型高炉，其特征在于：在炉腹（202）和炉腰（203）之间设置有多个辅助燃烧喷枪（33），多个辅助燃烧喷枪（33）均布设置，辅助燃烧喷枪（33）的个数比主燃烧喷枪（8）的个数少1～2个，所述辅助燃烧喷枪（33）通过第一旁通管（34）与相应的喷吹管（13）连通，第一旁通管（34）上设置有第一旁通阀；在辅助燃烧喷枪（33）上侧的炉腰（203）上设置有多个辅助还原气喷枪（35），多个辅助还原气喷枪（35）均布设置且与辅助燃烧喷枪（33）相互交错布置，辅助还原气喷枪（35）的个数比主还原气喷枪（14）的个数少1～2个，所述辅助还原气喷枪（35）通过与第二旁通管（36）与相应的还原气输送管（27）连通，所述第二旁通管（36）上安装有第二旁通阀。

6.根据权利要求1所述的一种节能环保型高炉，其特征在于：所述炉顶布料机构包括从上到下依次设置的受料斗（37）、密封仓（38）和下料管（39），所述下料管（39）的下端插入到炉顶（205）的下侧，所述密封仓（38）的上部设置有氮气输送管（40），所述下料管（39）上从上到下依次设置有插板阀和星型卸料阀，所述炉身（204）内的上部设置有布料器（41），所述炉顶（205）上设置有驱动布料器（41）上下移动的升降机构。

7.根据权利要求1所述的一种节能环保型高炉的高炉炼铁工艺，其特征在于，包括以下步骤:

①装料：先将含铁原料、焦炭和溶剂利用炉顶布料机构不断的装入到高炉本体（2）内，所述含铁原料的含铁品位在50～60%，所述焦炭的发热量不低于6000大卡/ kg，所述溶剂为石灰，所述石灰为水分少于10％的生石灰；

②鼓风冶炼：将燃气输送管（9）输入的外部燃气在燃气加热炉（10）内加热至750～850℃，再与氧气输送管（11）内输送的氧气和煤粉输送管（12）输送的粉煤在文丘里混合器（7）内进行混合后，通过喷吹管（13）送入到主燃烧喷枪（8）内，再由主燃烧喷枪（8）喷入到高炉本体（2）内与装入到高炉本体（2）内的含铁原料、焦炭和溶剂进行氧化还原反应，反应完全后的液态铁水从铁水出口（4）排出，炉渣从排渣口（3）排出，反应过程中产生的炉顶煤气从排气管（15）排出进入到集气管（16）内；

③炉顶煤气的循环利用：进入到集气管（16）内的炉顶煤气经过焦油捕集器（17）除去煤焦油、经过布袋除尘器（18）除去颗粒物、经过洗涤净化器（19）脱硫、经过除湿器（20）脱除水分后进入到缓冲罐（21），进入到缓冲罐（21）内的炉顶煤气分为三个循环支路，第一支路是炉顶煤气通过第一分支管（22）进入到燃气加热炉（10）内加热升温750～850℃后，经过喷吹管（13）返回到主燃烧喷枪（8）和辅助燃烧喷枪（33）内循环使用，第二支路是炉顶煤气经过压缩机（24）压缩后，进入到氢气分离器（25）内进行分离处理，分离得到氢气进入到氢气加热炉（26）内加热至750～850℃后，经过还原气输送管（27）进入到主还原气喷枪（14）和辅助还原气喷枪（35）内，再由主还原气喷枪（14）和辅助还原气喷枪（35）喷入到高炉本体（2）内参与还原反应，第三支路是炉顶煤气通过第三分支管（105）进入到燃气灶（104）上作为燃料使用。

8.根据权利要求7所述的一种节能环保型高炉的高炉炼铁的工艺，其特征在于：在步骤①中，布料时，先将熔剂从炉顶（205）装入炉缸（201）内的底层中心处，然后将含铁原料和焦炭的混合炉料装入到熔剂的四周形成底层，然后再在底层上装入一层焦炭层，再将熔剂从炉顶（205）装入炉缸（201）内的焦炭层顶部中心处，接着再将含铁炉料和焦炭的混合炉料布入熔剂的四周，然后再在上面装入一层焦炭层，依次类推，直至布料完成，混合炉料中焦炭与含铁原料的质量比为1：4～5，焦炭层的厚度为0.8～1m。