CN115896379B - 一种利用废钢进行炼铁的欧冶炉系统的使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用废钢进行炼铁的欧冶炉系统和使用方法，包括欧冶炉还原竖炉子系统和欧冶炉熔融气化炉子系统，欧冶炉还原竖炉子系统内包括用于进料并预热的还原竖炉、与还原竖炉连通的布袋除尘器和与还原竖炉连通的洗涤塔，欧冶炉熔融气化炉子系统包括用于炼铁的气化炉、向气化炉通入煤气的煤仓、向气化炉通入煤粉的煤粉仓和用于连通气化炉和还原竖炉的热旋风除尘器，气化炉还连通有用于运输氧气的进气管道和用于排渣的排渣管道，还原竖炉与气化炉之间还连通有DRI螺旋输送机，解决了传统的处理汽车钢板拆解所得的轻薄金属材料这类的废钢破碎料的方法存在损害，导致对废钢破碎料的处理不完全以及无法消耗的问题。
Description
技术领域
本申请涉及废钢处理技术领域，具体公开了一种利用废钢进行炼铁的欧冶炉系统的使用方法。
背景技术
废钢，指的是钢铁厂生产过程中不成为产品的钢铁废料(如切边、切头等)以及使用后报废的设备、构件中的钢铁材料，成分为钢的叫废钢；成分为生铁的叫废铁，统称废钢。
国内近几年废钢产量逐年增加，且随着国家产业升级与宏观调控，地条钢产能逐渐退出，加之我国废钢保有量及后续新增量，废钢资源必将激增以至过剩，钢铁企业提高废钢消化能力是未来趋势。
电炉及转炉炼钢消化废钢增长潜力有限，烧结机脱硫脱硝环保管控下，入炉熟料矿石资源不足，长流程钢铁企业在高炉炉内消化废钢成为提高吨钢废钢使用比例的发展方向，达到“节矿增产”的效果。
但是，对于汽车钢板拆解所得的轻薄金属材料这类的废钢破碎料的处理，通过揉撤设备形成粒度合适的颗粒后，这种破碎料体积密度小，含有锌等金属，是炼钢转炉无法消耗，同时高炉处理存在碱金属损害的废弃金属。因此，需要一种能有效降低损害的废钢破碎料的处理方式。
因此，发明人有鉴于此，提供了一种利用废钢进行炼铁的欧冶炉系统和使用方法，以便解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于解决传统的处理汽车钢板拆解所得的轻薄金属材料这类的废钢破碎料的方法存在损害，导致对废钢破碎料的处理不完全以及无法消耗的问题。
为了达到上述目的，本发明的基础方案提供一种利用废钢进行炼铁的欧冶炉系统和使用方法，包括欧冶炉还原竖炉子系统和欧冶炉熔融气化炉子系统，欧冶炉还原竖炉子系统内包括用于进料并预热的还原竖炉、与还原竖炉连通的布袋除尘器和与还原竖炉连通的洗涤塔，欧冶炉熔融气化炉子系统包括用于炼铁的气化炉、向气化炉通入煤气的煤仓、向气化炉通入煤粉的煤粉仓和用于连通气化炉和还原竖炉并向还原竖炉供气的热旋风除尘器，气化炉还连通有用于运输氧气的进气管道和用于排渣的排渣管道，还原竖炉与气化炉之间还连通有DRI螺旋输送机。
进一步，所述还原竖炉内产生的顶煤气可经由布袋除尘器分离后得到输出煤气，输出煤气可汇入进气管道并与氧气共同排入气化炉内。
进一步，所述煤气成分占比如下：CO：65-70%、CO2：6-10%、H：2~12%、N2：4-5%、H2O：5%。
本发明的基础方案还提供一种利用废钢进行炼铁的欧冶炉系统的使用方法，包括如下步骤：
步骤S001：通过煤仓和煤粉仓向气化炉输入煤气和煤粉，并向气化炉内通入氧气；
步骤S002：向还原竖炉内依次布设一层辅料层和一层原矿层，辅料层由焦炭、废钢破碎料和溶剂组成，且焦炭与废钢破碎料的比例呈反比，原矿层由60%的球团矿与40%烧结矿组成；
步骤S003：启动气化炉燃烧煤气和煤粉，将气化炉内产生的高温煤气经过热旋风除尘器分离，得到还原煤气，并将还原煤气通入还原竖炉并与辅料层和原矿层内的材料进行接触以进行预热；
步骤S004：将还原竖炉内产生的顶煤气经过除尘净化后与还原煤气混合再通过加压机通入气化炉内；
步骤S005：还原竖炉内的原矿在预热完毕后排出并通过DRI输送机送入气化炉内继续还原，直至还原成铁水后排出至气化炉外。
进一步，在步骤S004中，净化后的部分高温煤气除杂后，一部分经过加压机加压后与大部分的高温煤气汇集通向还原竖炉，另一部分与原煤气汇集通入气化炉中。
进一步，在步骤S004中，顶煤气除尘净化后经过加压后通向气化炉内。
进一步，在步骤S003中，还原竖炉内的辅料层和原矿层温度应预热到850-900℃之间。
进一步，在步骤S005中，DRI输送机的输送量应根据小时冶炼需求进行调整控制范围在150-350L/min。
本基础方案的原理及效果在于：
1、本发明将废钢破碎料代替一部分焦炭，将废钢与焦炭混合在还原竖炉内，可以有效的降低竖炉中部的压差，可降低焦比，提高还原率，降低吨铁矿耗。
2、本发明用废钢破碎料代替部分焦炭添加在还原竖炉内，可以将废钢中的碱金属富集在炉尘中，消除碱金属对炉体的损害，解决了传统的处理汽车钢板拆解所得的轻薄金属材料这类的废钢破碎料的方法存在损害，导致对废钢破碎料的处理不完全以及无法消耗的问题。
3、本发明用废钢破碎料代替部分焦炭添加在还原竖炉内，废钢可以吸收煤气热量，提高竖炉还原煤气单耗，提高竖炉金属化率作用。且在还原竖炉中废钢破碎料温度升高所需要的热量由还原煤气提供，对于竖炉的操作这是有利于增加竖炉还原煤气量的，对提高金属化率是有正面意义的，金属化率提升对降低燃料比与焦比程正相关。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本申请实施例提出的一种利用废钢进行炼铁的欧冶炉系统和使用方法的欧冶炉系统的示意图。
具体实施方式
一种利用废钢进行炼铁的欧冶炉系统和使用方法，实施例如图1所示：包括欧冶炉系统。
欧冶炉系统包括：欧冶炉还原竖炉子系统和欧冶炉熔融气化炉子系统。其中欧冶炉还原竖炉子系统内包括还原竖炉、布袋除尘器、洗涤塔；欧冶炉熔融气化炉子系统包括煤仓、煤粉仓、气化炉和热旋风除尘器。各个设备之间的管路布线及连通关系如图1所示。
通过煤仓和煤粉仓向气化炉内补充煤和煤粉，向还原竖炉内加入待处理材料，之后气化炉内通入氧气，启动气化炉，气化炉燃烧会产生高温煤气；高温煤气可通入热旋风除尘机进行分离除尘，除去的粉尘可再次通入气化炉内，分离出的还原煤气可通入还原竖炉和洗涤塔；之后还原竖炉内的材料受高温煤气预热产生顶煤气，顶煤气可排入布袋除尘器内，同时还原竖炉内所添加的原矿通过DRI螺旋输送机排入至气化炉内做进一步反应；布袋除尘器将顶煤气转换为输出煤气，洗涤塔将还原煤气转换并可与输出煤气混合、也可作为过剩煤气单独排出，也可通入加压机后再次排入热旋风除尘器内再次进行分离，由布袋除尘器转环处的输出煤气可导入加压机再次单独排入至气化炉内，也可和氧气混合排入至气化炉内。其中，由热旋风除尘器产生的粉尘也可混合氧气共同的导入至气化炉内。而气化炉内产生的铁水和渣则通过其他管路排出。
其中，在进行材料的运输时，还原竖炉通过垂直皮带机进行上料。废钢破碎料与球团、烧结等材料混合后统一由垂直皮带机输送至还原竖炉顶端，垂直皮带机顶还安装有收料网格，对运输的材料进行再次过滤，之后材料再落入至水平皮带机上，并由水平皮带机将混合料输送进入还原竖炉加料串罐系统并通过布料器布设在还原竖炉内。
同时，还原竖炉和气化炉之间通过DRI螺旋输送机进行材料的输送。
在本实施例中，所添加的废钢破碎料所指的均为汽车钢板拆解所得的轻薄金属材料所制成的碎料。且废钢破碎料的尺寸不大于50mm。汽车钢板主要是冷轧高强或热轧高强钢均属于低碳钢系列，同时汽车钢板为满足汽车制造要求均有表面镀锌工艺，所以在废钢中作为微量元素的锌在还原竖炉中850℃的温度下还原气氛，将会成为锌蒸汽进入煤气尘中通过重力除尘灰或不带除尘灰排除系统。
同时，在未加入废钢破碎料之前，焦炭在还原竖炉中主要作用是：起到增加炉料孔隙率，降低压差作用；吸收煤气热量，提高竖炉还原煤气单耗，提高竖炉金属化率作用。
其中，还原竖炉在未加入废钢破碎料前，炉料结构占比为：球团60%、烧结40%、焦炭吨铁100kg，且局部炉料温度可达到900℃，在还原竖炉运行时，其运行压力约250kPa。
在未加入废钢破碎料，还原竖炉煤气温度控制参数为850℃，煤气成分占比为：CO：65-70%、CO2：6-10%、H：2~12%、N2：4-5%、H2O：5%、其它H2S、CH4、HCL等共占1%。
当设备连接完毕后，通过欧冶炉系统利用废钢的使用方法主要包括如下步骤：
步骤S001：通过煤仓和煤粉仓向气化炉输入煤气和煤粉，并向气化炉内通入氧气；
步骤S002：向还原竖炉内依次布设一层辅料层和一层原矿层，辅料层由焦炭、废钢破碎料和溶剂组成，原矿层由60%的球团矿与40%烧结矿组成；（辅料层中焦炭与废钢的含量是）
步骤S003：启动气化炉燃烧煤气和煤粉，将气化炉内产生的高温煤气经过热旋风除尘器分离，得到还原煤气，并将还原煤气通入还原竖炉并与辅料层和原矿层内的材料进行接触以进行预热；
步骤S004：将还原竖炉内产生的顶煤气经过除尘净化后与还原煤气混合再通过加压机通入气化炉内；（净化后的部分高温煤气除杂后，一部分经过加压机加压后与大部分的高温煤气汇集通向还原竖炉，另一部分与原煤气汇集通入气化炉中）（顶煤气顶煤气除尘净化后经过加压后通向气化炉内）
步骤S005：还原竖炉内的原矿在预热完毕后排出并通过输送机送入气化炉内继续还原，直至还原成铁水后排出至气化炉外。
在欧冶炉系统进行运转后，气化炉内产生的高温煤气经过热旋风除尘，除尘后的煤气后大部分进入还原竖炉内，进行炼铁，剩下的部分经过洗涤塔消除煤气中的含尘除杂后，一部分经过煤气加压机约工况24420m³/h，加压后与的高温煤气汇集通向还原竖炉，还原竖炉中炼铁后的顶煤气收集后进行除尘，除尘净化后的顶煤气经过加压器继续通向气化炉内。
原矿在还原竖炉中预热后经过螺旋输料机送入气化炉中继续还原成铁水，过程中造渣脱硫，杂质进入则随着炉渣排出。
废钢在还原竖炉内处于还原性气氛下，废钢中含有的锌等碱金属进入炉尘中富集，避免碱金属的危害。且废钢在还原竖炉中尚未融化时，在还原竖炉中可以替代焦炭层可以起到骨架支撑的作用，提高竖炉空隙度，降低竖炉压差，消除竖炉还原过程出现析碳现象。通过螺旋输送及进入气化炉的炉料及废钢的温度约为850-900℃，输送量根据小时冶炼需求进行调整控制范围在150-350L/min。
在本实例中，废钢和矿石原料（烧结、球团）以及熔剂通过欧冶炉的矿线上料系统进入欧冶炉还原竖炉，在欧冶炉还原竖炉中经过煤气预热至800-900℃，然后通过DRI螺旋输送至熔融气化炉，然后经过还原等一系列反应生成渣铁。废钢在欧冶炉还原竖炉中顶替了一部分焦炭的作用，有效的提高了还原竖炉的透气性，提高还原竖炉的功效。
欧冶炉通过在还原竖炉配加废钢，对竖炉的顺行效率提升有明显作用。废钢的配加对冶炼系统起到明显的节矿增产增效作用，节约燃料消耗，降低CO2排放，到达减碳增效的效果。
在本实施例中，对于还原竖炉内，所布设的原矿层，由占比60%的球团矿和占比为40%的烧结矿组成，所布设的辅料层由焦炭和废钢组成，再根据以上方法进行炼钢，最终，所检测出的竖炉的中部压差为30KPa，焦比为100Kg/tHM，废钢的吨铁消耗为30Kg/tHM，吨铁矿耗1600Kg。
实施例2与实施例1所采用的设备、设备之间的连接以及利用废钢炼铁的方法相同，实施例2与实施例1的不同之处在于：在还原竖炉内，所布设的原矿层，由占比60%的球团矿和占比为40%的烧结矿组成，所布设的辅料层由焦炭和废钢组成，在经由以上方法进行炼钢后，最终，所检测出的竖炉的中部压差为25KPa，焦比为80Kg/tHM，废钢的吨铁消耗为50Kg/tHM，吨铁矿耗1650Kg。
实施例3与实施例1所采用的设备、设备之间的连接以及利用废钢炼铁的方法相同，实施例3与实施例1的不同之处在于：在还原竖炉内，所布设的原矿层，由占比60%的球团矿和占比为40%的烧结矿组成，所布设的辅料层由焦炭和废钢组成，在经由以上方法进行炼钢后，最终，所检测出的竖炉的中部压差为20KPa，焦比为50Kg/tHM，废钢的吨铁消耗为100Kg/tHM，吨铁矿耗1590Kg。
实施例4与实施例1所采用的设备、设备之间的连接以及利用废钢炼铁的方法相同，实施例4与实施例1的不同之处在于：在还原竖炉内，所布设的原矿层，由占比60%的球团矿和占比为40%的烧结矿组成，所布设的辅料层由焦炭和废钢组成，在经由以上方法进行炼钢后，最终，所检测出的竖炉的中部压差为18KPa，焦比为30Kg/tHM，废钢的吨铁消耗为120Kg/tHM，吨铁矿耗1560Kg。
实施例5与实施例1所采用的设备、设备之间的连接以及利用废钢炼铁的方法相同，实施例5与实施例1的不同之处在于：在还原竖炉内，所布设的原矿层，由占比60%的球团矿和占比为40%的烧结矿组成，所布设的辅料层由焦炭和废钢组成，在经由以上方法进行炼钢后，最终，所检测出的竖炉的中部压差为17KPa，焦比为20Kg/tHM，废钢的吨铁消耗为150Kg/tHM，吨铁矿耗1500Kg。
实施例6与实施例1所采用的设备、设备之间的连接以及炼铁的方法相同，实施例6为一组空白对照组，实施例6与实施例1的不同之处在于：在还原竖炉内，所布设的原矿层，由占比60%的球团矿和占比为40%的烧结矿组成，所布设的辅料层完全由焦炭组成，不加废钢，在经由以上方法进行炼钢后，最终，所检测出的竖炉的中部压差值在45-60KPa之间波动，焦比为100Kg/tHM，吨铁矿耗1670Kg。
下表为实施例1至实施例6所添加的原矿层和辅料层的重量配比以及参数的示意表：
；
通过上表可明确，竖炉废钢破碎料配加后竖炉压差明显降低，竖炉操作运行良好，竖炉作为透气需求的焦炭从吨铁100kg下降至20kg。吨铁矿耗明显降低，为炉况顺兴提供了最基础的保证。
同时，本发明将废钢破碎料代替一部分焦炭，将废钢破碎料与焦炭混合在还原竖炉内，可以有效的降低竖炉中部的压差，可降低焦比，提高还原率，降低吨铁矿耗。
且本发明用废钢破碎料代替部分焦炭添加在还原竖炉内，可以将废钢破碎料中的碱金属富集在炉尘中，消除碱金属对炉体的损害。
本发明用废钢破碎料代替部分焦炭添加在还原竖炉内，废钢破碎料可以吸收煤气热量，提高竖炉还原煤气单耗，提高竖炉金属化率作用。且在还原竖炉中废钢破碎料温度升高所需要的热量由还原煤气提供，对于竖炉的操作这是有利于增加竖炉还原煤气量的，对提高金属化率是有正面意义的，金属化率提升对降低燃料比与焦比程正相关。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (5)
1.一种利用废钢进行炼铁的欧冶炉系统的使用方法，其特征在于：欧冶炉系统包括欧冶炉还原竖炉子系统和欧冶炉熔融气化炉子系统，欧冶炉还原竖炉子系统内包括用于进料并预热的还原竖炉、与还原竖炉连通的布袋除尘器和与还原竖炉连通的洗涤塔，欧冶炉熔融气化炉子系统包括用于炼铁的气化炉、向气化炉通入煤气的煤仓、向气化炉通入煤粉的煤粉仓和用于连通气化炉和还原竖炉并向还原竖炉供气的热旋风除尘器，气化炉还连通有用于运输氧气的进气管道和用于排渣的排渣管道，还原竖炉与气化炉之间还连通有DRI螺旋输送机；
所述还原竖炉内产生的气体经由布袋除尘器分离后得到输出煤气，输出煤气汇入进气管道并与氧气共同排入气化炉内；
所述煤气成分占比如下：CO：65-70%、CO2：6-10%、H2：2-12%、N2：4-5%、H2O：5%；
所述欧冶炉系统按以下步骤进行炼铁：
步骤S001：通过煤仓和煤粉仓向气化炉输入煤气和煤粉，并由进气管道向气化炉内通入氧气；
步骤S002：向还原竖炉内依次布设一层辅料层和一层原矿层，辅料层由焦炭、废钢破碎料和溶剂组成，且焦炭与废钢破碎料的比例呈反比，原矿层由60%的球团矿与40%烧结矿组成，所述废钢破碎料均为汽车钢板拆解所得的轻薄金属材料所制成的碎料，所述废钢破碎料的尺寸不大于50mm；
步骤S003：启动气化炉燃烧煤气和煤粉，将气化炉内产生的高温煤气经过热旋风除尘器分离，得到还原煤气，并将还原煤气通入还原竖炉并与辅料层和原矿层内的材料进行接触以进行预热；
步骤S004：将还原竖炉内产生的顶煤气经过除尘净化后与还原煤气混合再通过加压机通入气化炉内；
步骤S005：还原竖炉内的原矿在预热完毕后排出并通过DRI输送机送入气化炉内继续还原，直至还原成铁水后排出至气化炉外。
2.根据权利要求1所述的一种利用废钢进行炼铁的欧冶炉系统的使用方法，其特征在于，在步骤S004中，净化后的部分高温煤气除杂后，一部分经过加压机加压后与大部分的高温煤气汇集通向还原竖炉，另一部分与原煤气汇集通入气化炉中。
3.根据权利要求1所述的一种利用废钢进行炼铁的欧冶炉系统的使用方法，其特征在于，在步骤S004中，顶煤气除尘净化后经过加压后通向气化炉内。
4.根据权利要求1所述的一种利用废钢进行炼铁的欧冶炉系统的使用方法，其特征在于，在步骤S003中，还原竖炉内的辅料层和原矿层温度预热到850-900℃之间。
5.根据权利要求1所述的一种利用废钢进行炼铁的欧冶炉系统的使用方法，其特征在于，在步骤S005中，DRI输送机的输送量根据小时冶炼需求进行调整控制范围在150-350L/min。
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