CN116287518A - 低碳炼铁方法及系统 - Google Patents
低碳炼铁方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116287518A CN116287518A CN202310406538.1A CN202310406538A CN116287518A CN 116287518 A CN116287518 A CN 116287518A CN 202310406538 A CN202310406538 A CN 202310406538A CN 116287518 A CN116287518 A CN 116287518A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- furnace
- reduction furnace
- hydrogen
- deep
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 123
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 23
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 131
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 claims abstract description 97
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 65
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 64
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 40
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 40
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims description 43
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 24
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 22
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 22
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 15
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000002407 reforming Methods 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 9
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000004484 Briquette Substances 0.000 claims description 6
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 claims description 6
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 5
- -1 followed by drying Substances 0.000 claims description 3
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 23
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 22
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 5
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 5
- 239000003034 coal gas Substances 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000005255 carburizing Methods 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 229910018503 SF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000005262 decarbonization Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N sulfur hexafluoride Chemical compound FS(F)(F)(F)(F)F SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960000909 sulfur hexafluoride Drugs 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/0073—Selection or treatment of the reducing gases
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/143—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions of methane [CH4]
Abstract
本发明公开了一种低碳炼铁方法及系统。所述方法包括：使得铁矿石在预还原炉内进行预还原反应，生成金属化产物和第一煤气；使得所述金属化产物在深度还原炉内进行深度还原反应，生成铁水、炉渣和第二煤气；对所述第一煤气和所述第二煤气进行并网、干燥、除尘、脱碳、加热，以获得温度高于800℃的高温还原气，并使得所述高温还原气和温度低于800℃的富氢或纯氢气体作为所述预还原反应的还原剂。本发明能够避免将富氢或纯氢气体加热到高温的技术难题以及设备氢脆问题。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种低碳炼铁方法及系统。
背景技术
为降低碳排放、降低能耗和/或减少焦炭用量以节约成本，现有技术中存在采用两步还原法炼铁的技术方案，在该技术方案中，使得氧化球团进行预还原反应生成金属化球团，并使得金属化球团进行深度还原反应生成铁水、炉渣，还可以对预还原反应和深度还原反应生成的煤气进行处理和加热以获得高温还原气，并将该高温还原气用作预还原反应的还原剂。
在现有技术的上述技术方案中，为满足预定的氢碳比，需要补加富氢或纯氢气体，将富氢或纯氢气体与预还原反应和深度还原反应生成的煤气一同加热以获得温度高于800℃的高温还原气。然而，将富氢或纯氢气体加热至高温(例如800℃)是一项技术难题，并且还会面临设备氢脆问题，影响设备性能。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种低碳炼铁方法及系统，以解决将富氢或纯氢气体加热至高温所面临的技术困难和设备氢脆问题。
根据本发明的一个方面，提出一种低碳炼铁方法，包括：
使得铁矿石在预还原炉内进行预还原反应，生成金属化产物和第一煤气；
使得所述金属化产物在深度还原炉内进行深度还原反应，生成铁水、炉渣和第二煤气；
对所述第一煤气和所述第二煤气进行加热以获得温度高于800℃的高温还原气，并使得所述高温还原气和温度低于800℃的富氢或纯氢气体作为所述预还原反应的还原剂。
根据本发明的一个实施例，所述使得铁矿石在预还原炉进行预还原反应，包括：
从所述预还原炉的顶部加料口加入所述铁矿石，从所述预还原炉的底部喷吹口喷入所述高温还原气和所述富氢或纯氢气体。
根据本发明的一个实施例，在进行所述深度还原反应时，使得所述深度还原炉的料层高度与炉缸直径的比值为0.5～2.0。
根据本发明的一个实施例，所述使得所述金属化产物在深度还原炉内进行深度还原反应，包括：
从所述深度还原炉的顶部装入型煤、焦炭、所述金属化产物以及其他含铁物料，并使得所述型煤、所述焦炭、所述金属化产物以及所述其他含铁物料在所述深度还原炉内填充预定高度；
从所述深度还原炉的炉缸喷吹口喷吹纯氧、煤粉、焦炉煤气以及所述高温还原气。
根据本发明的一个实施例，使得所述第二煤气与所述第一煤气合并，之后进行干燥、除尘、脱除CO2、加热，以获得所述高温还原气。
根据本发明的一个实施例，进入所述预还原炉的富氢气体无需经过甲烷重整处理；进入所述深度还原炉的所述焦炉煤气无需经过甲烷重整处理。
根据本发明的一个实施例，仅从所述深度还原炉的炉缸喷吹还原性气体，而不从所述深度还原炉的炉身喷吹还原性气体。
根据本发明的另一方面，提出一种低碳炼铁系统，包括：
预还原炉，所述预还原炉具有铁矿石入口、第一喷吹口、第一煤气出口和金属化产物出口；
深度还原炉，所述深度还原炉具有与所述金属化产物出口连接的金属化产物入口、焦炭及煤炭入口、第二喷吹口、第二煤气出口和渣铁口；
加热装置，所述加热装置的入口与所述第一煤气出口和所述第二煤气出口连接，所述加热装置的出口与所述第一喷吹口和所述第二喷吹口连接；
其中，所述第一喷吹口进一步用于喷入温度低于800℃的富氢或纯氢气体。
根据本发明的一个实施例，所述深度还原炉的料层高度与炉缸直径的比值为0.5～2.0。
根据本发明的一个实施例，还包括设置在所述第一喷吹口和所述加热装置之间并设置在所述第二喷吹口和所述加热装置之间的干燥装置、除尘装置以及CO2脱除装置。
在根据本发明的实施例的低碳炼铁方法中，使得温度高于800℃的高温还原气和温度低于800℃的富氢或纯氢气体作为预还原反应的还原剂，可以避免将氢气加热至例如800℃的高温，从而能够避免将富氢或纯氢气体加热到高温的技术难题以及设备氢脆问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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示出根据本发明实施例的低碳炼铁方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
参考图1，本发明提出一种低碳炼铁方法，包括：
使得铁矿石在预还原炉内进行预还原反应，生成金属化产物和第一煤气；
使得所述金属化产物在深度还原炉内进行深度还原反应，生成铁水、炉渣和第二煤气；
对所述第一煤气和所述第二煤气进行加热以获得温度高于800℃的高温还原气，并使得所述高温还原气和温度低于800℃的富氢或纯氢气体作为所述预还原反应的还原剂。
在本发明的实施例中，进行预还原时加入富氢或纯氢气体，这样可以保证所需的氢碳比并能进一步提高金属化产物的金属化率(金属化率是指直接还原炼铁的产品中金属铁含量占总铁量的百分率)，从而在深度还原反应时可以减少焦炭的用量。并且，由于采用温度低于800℃的富氢或纯氢，因此可以避免将氢气加热至例如800℃的高温，从而能够避免将富氢或纯氢气体加热到高温的技术难题以及设备氢脆问题。可以根据实际情况确定富氢或纯氢气体的温度，例如可以进一步小于700℃、小于600℃、小于500℃、小于400℃或小于300℃。
在一些实施例中，所述使得铁矿石在预还原炉进行预还原反应，包括：从所述预还原炉的顶部加料口加入所述铁矿石，从所述预还原炉的底部喷吹口喷入所述高温还原气和所述富氢或纯氢气体，使得所述高温还原气和所述富氢或纯氢气体在预还原炉内混合。
预还原炉可以为SF炉(气基竖炉)。铁矿石从SF炉炉顶不断连续装入，在SF炉内实现预还原，主要化学反应方程式：3Fe2O3+CO＝2Fe3O4+CO2、3Fe2O3+H2＝2Fe3O4+H2O、Fe3O4+CO＝3FeO+CO2、Fe3O4+H2＝3FeO+H2O、FeO+CO＝Fe+CO2、FeO+H2＝Fe+H2O。完成预还原的铁矿石，由气基竖炉底部连续排出。
SF炉的还原剂是气体，称为“SF炉还原气”，SF炉还原气来源有两种，一种是内循环脱碳煤气，一种是外部添加富氢或纯氢气体。
内循环脱碳煤气经过加热装置进行加热，成为温度高于800℃的高温还原气，外部添加的富氢或纯氢气体温度低于800℃，两种还原气从底部通入SF炉，在炉内混合后成为SF炉还原气，与下降的铁矿石进行还原反应。
气基竖炉还原铁矿石后产生的煤气(第一煤气)称为“SF炉顶煤气”，SF炉顶煤气从SF炉顶部输出，再经过干燥、除尘、脱除CO2工序。脱出CO2后的还原气返回加热装置加热，成为内循环脱碳煤气。
其中，铁矿石可以是球团、烧结矿、块矿的一种或者多种按照一定比例搭配，炉料温度可以是常温，也可以是热料(球团或烧结工艺产品热送热装)。热料入炉可以提高还原反应速度、增加单位时间产量，也有利于降低还原气加热温度、减少能耗。
在一些实施例中，所述使得所述金属化产物在深度还原炉内进行深度还原反应，包括：从所述深度还原炉的顶部装入型煤、焦炭、所述金属化产物以及其他含铁物料，并使得所述型煤、所述焦炭、所述金属化产物以及所述其他含铁物料在所述深度还原炉内填充预定高度；从所述深度还原炉的炉缸喷吹口喷吹纯氧、煤粉、焦炉煤气以及所述高温还原气。在一些实施例中，使得所述第二煤气与所述第一煤气合并，之后进行干燥、除尘、脱除CO2、加热，以获得所述高温还原气。
深度还原炉可以为PBF炉，其主要功能是：实现含铁原料的最终还原、熔化，渣铁分离、排出，铁水渗碳，煤气和炉料的热交换。
PBF炉的炉料包括铁：铁原料、燃料、还原剂、渗碳剂。
铁原料包括：SF炉预还原的金属化炉料、外部添加废钢等金属炉料。
燃料包括：①固体燃料：煤粉、型煤、焦炭；②气体燃料：焦炉煤气、天然气。
还原剂包括：①燃料在喷吹口与氧气燃烧产生的气体产物H2、CO；②固体燃料中所含的固体C素。
渗碳剂包括：固体燃料中所含的固体C素。
除了煤粉以外的固体炉料，从PBF炉顶部装入，PBF炉被炉料填充至规定高度。
在PBF炉下部等标高(H1)位置沿圆周方向均匀设置若干喷吹口，喷吹物料包含：纯氧、固体燃料中的煤粉、焦炉煤气以及高温还原气。
PBF炉炉内喷吹口以下位置称为炉缸，炉缸的主要作用是完成铁氧化物的最终还原、产生高温煤气、熔化分离渣铁。炉缸发生的物理化学变化主要有：
①在PBF炉内部喷吹口前端，固体燃料与O2发生不完全的燃烧反应：C+O2＝CO，并释放热量。
②在PBF炉内部喷吹口前端，焦炉煤气与O2发生不完全的燃烧反应：2CH4+O2＝2CO+4H2，并释放热量。
③炉料中残余的铁氧化物与还原剂发生还原反应：FeO+C＝CO+Fe、FeO+CO＝CO2+Fe、FeO+H2＝H2O+Fe，完成铁氧化物的最终还原。完成最终还原的铁原料，在高温下熔化成液态，在PBF炉下部等标高(H2，H2＜H1)位置沿圆周方向均匀设置若干出渣铁口，使得熔化的渣铁排出，排出过程中自动分离，成为炉渣和铁水产品。
④随着渣铁从炉缸排出，PBF炉上方的炉料不断向下运动，并重复参与以上物理化学变化。
炉缸物理化学反应产生的气体产物称为PBF炉初始煤气。初始煤气温度＞2000℃。
PBF炉炉内喷吹口以上位置称为炉身，炉身的主要作用是完成铁氧化物的深度还原、炉料的预热。炉身发生的物理化学变化主要有：
①PBF炉高温的初始煤气上升，与下降的炉料进行热交换，对炉料进行预热，使得炉料下降到炉缸时的温度＞1000℃、煤气从炉顶逸出时的温度＜800℃。
②PBF炉初始煤气在上升过程中，与炉料发生反应，完成铁料的深度还原，发生的主要化学反应是：FeO+CO＝Fe+CO2、FeO+H2＝Fe+H2O。并有少量的反应：Fe3O4+CO＝3FeO+CO2、Fe3O4+H2＝3FeO+H2O，和反应：3Fe2O3+CO＝2Fe3O4+CO2、3Fe2O3+H2＝2Fe3O4+H2O。
从PBF炉炉顶逸出的煤气(第二煤气)称为PBF炉顶煤气。PBF炉顶煤气进行预热回收后与SF炉顶煤气合并，进入干燥、除尘、脱除CO2、加热装置，成为内循环脱碳煤气。
在本发明的实施例中，将气基竖炉与PBF炉相结合，实现金属化炉料的碳基纯氧喷吹、熔融还原。固体碳素燃烧均在PBF炉的喷吹口完成，产物的气固热交换效率高。含CO2气体在进入SF炉前先脱碳处理。
在一些实施例中，在进行所述深度还原反应时，使得所述深度还原炉的料层高度H与炉缸直径D的比值H/D为0.5～2.0。料层高度H可以为喷吹口与料面之间的标高差，炉缸直径D可以为PBF炉炉缸喷吹口(标高H1)处所在水平截面直径。PBF炉料层高度过高时，为了确保料柱透气性差、使冶炼顺利进行，需要付出较高成本来提高炉料强度(例如需要采用更多的强度性能更好同时也更为昂贵的焦炭提供支撑)；PBF炉料层高度H过低则会出现上升的高温还原气与下降的炉料换热不充分，造成热能利用率降低、系统燃料消耗增加。本发明通过调整PBF炉料层高度H与炉缸直径D的比值来改善热能利用效果和经济性，当H/D＝0.5～2.0时，可以达到最佳热能利用效果和最好的经济性(例如，可以采用强度性能不那么好同时也更为低廉易得的煤炭部分代替焦炭)。料层高度H与炉缸直径D的比值H/D例如可以为0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6或1.8。
需要说明的是，现有技术的冶炼炉(例如高炉)的料层高度H与炉缸直径D的比值通常大于2.0。为实现H/D＝0.5～2.0，在一些实施例中，可以将深度还原炉设置成矮型结构，使得料层高度与炉缸直径的比值自然地满足要求；在一些实施例中，深度还原炉可以为传统的冶炼炉，可以通过减少炉料加入量来减小料层高度，以使料层高度与炉缸直径的比值满足要求。
在一些实施例中，进入所述预还原炉的富氢气体无需经过甲烷重整处理；进入所述深度还原炉的所述焦炉煤气无需经过甲烷重整处理。甲烷重整处理是使得甲烷发生化学反应生成一氧化碳和氢气。甲烷重整通常和加热联合进行，在本发明的实施例中，由于富氢气体的温度较低，可以无需加热直接通入预还原炉，因此也无需进行甲烷重整。对于焦炉煤气，由于其和纯氧均从喷吹口喷入深度还原炉，因此在喷吹口处可以发生相应的反应，分解其中的甲烷，从而无需提前进行甲烷重整。
在一些实施例中，仅从所述深度还原炉的炉缸喷吹还原性气体，而不从所述深度还原炉的炉身喷吹还原性气体。现有技术中由于料层高度与炉缸直径的比值较大，料层较高，通常需要同时从炉缸和炉身喷吹还原性气体，使得反应彻底进行。在本发明减小料层高度与炉缸直径的比值的情况下，仅从炉缸喷吹还原性气体即可满足需求。
本发明还提出一种低碳炼铁系统，包括：预还原炉，所述预还原炉具有铁矿石入口、第一喷吹口、第一煤气出口和金属化产物出口；深度还原炉，所述深度还原炉具有与所述金属化产物出口连接的金属化产物入口、焦炭及煤炭入口、第二喷吹口、第二煤气出口和渣铁口；加热装置，所述加热装置的入口与所述第一煤气出口和所述第二煤气出口连接，所述加热装置的出口与所述第一喷吹口和所述第二喷吹口连接；其中，所述第一喷吹口进一步用于喷入温度低于800℃的富氢或纯氢气体。
在一些实施例中，所述深度还原炉的料层高度与炉缸直径的比值为0.5～2.0。
在一些实施例中，所述低碳炼铁系统还包括设置在所述第一喷吹口和所述加热装置之间并设置在所述第二喷吹口和所述加热装置之间的干燥装置、除尘装置以及CO2脱除装置。
下面根据具体的实施例进行说明。
实施例1
某厂回转窑生产的氧化球团，球团矿品位51.5％，出料温度400℃，以此为原料采用本工艺冶炼。燃料采用传统高炉焦炭槽筛下次级焦、块煤、喷吹煤粉。补充一部分焦炉煤气和光伏发电水制氢气作为还原气。
(1)PBF炉开炉操作
PBF炉炉缸(喷吹口标高H1以下位置)填充焦炭；喷吹口以上至1/2炉缸高度位置填充焦炭和石灰石块；喷吹口以上1/2炉缸高度位置至料面高度位置填充焦炭、氧化球团矿。
向风口吹入700-900℃压缩空气，等待风口焦炭燃烧，渣铁熔化后开始出渣铁操作。PBF上部料面开始下降后，开始固定料面高度装料，每批装入铁矿石40吨、装入焦炭14.5吨，依据装料量计算理论铁量，当理论铁量在炉缸高度达到铁口高度时开始循环出铁。
(2)PBF炉纯氧切换
正常出渣铁一次后，喷吹口逐渐从喷吹高温压缩空气改为喷吹纯氧，检测PBF炉顶煤气N2含量＜3％以后，开始回收煤气，并对煤气干燥、除尘、脱除CO2、加热，加热后的煤气优先保证SF还原使用。
(3)SF炉开炉
回转窑生产的氧化球团，出料温度400℃，由耐高温皮带热送至SF炉料仓，将SF炉装满球团。(2)中产生的高温煤气从SF炉下部通入，对球团矿进行还原，检测球团金属化率达到75％以上，开始连续出料，将金属化的球团从SF炉下部输出。SF炉炉顶输出的煤气与PBF炉煤气并网处理、回收利用。
(4)PBF炉变料
保持总铁料装料速度不变的条件下，增加金属化球团的装料量，减少氧化球团的装料量，直到金属化球团占比达到100％。
随着金属化球团占比的增加，逐渐减少每批料焦炭的重量，当金属化球团占比达到100％时，每批料装入量是：40吨金属化球团、10.2吨焦炭。
(5)燃料和还原剂结构调整
当SF炉铁矿石的预还原，PBF炉矿石进一步还原、渣铁熔化、分离，煤气循环通路打通，各项生产过程实现正常连续进行后，逐渐减少每批料的焦炭加入量，同时风口开始喷吹煤粉，平衡后的调整结果是：PBF炉每批料金属化球团量40吨，焦炭量6.7吨，喷煤量4.1吨。
(6)氢冶金转换
采用厂区光伏发电产生的电力，通过电解水制氢，从SF炉底部吹入氢气，同时提高高温煤气加热出口温度，将高温煤气与H2在SF炉下部混合，氢气的喷吹量为20Nm3/tHM，相应SF炉金属化率增加到85％。将厂区富裕的焦炉煤气从喷吹口喷入PBF炉，喷入量50Nm3/tHM。系统总煤气量增加，在满足SF炉使用的前提下，将一部分高温煤气从喷吹口喷入PBF炉。气体还原剂置换一部分固体含碳物料，平衡后的调整结果是：PBF炉每批料金属化球团量40吨，焦炭量5.9吨，喷煤量3.5吨。
(7)实施效果对比
本次实施前后炉料铁品位相同均是51.5％。实施前是传统高炉冶炼，焦比420kg/t，煤比120kg/g，铁水成本2280.2元/tHM(HM表示铁水)，碳排放1552.8kgCO2/tHM、能耗是519.7kgce/tHM。
实施后，焦比220kg/t，煤比130kg/g，铁水成本1922.0元/tHM，碳排放1008.6kgCO2/tHM、能耗是370.3kgce/tHM。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低碳炼铁方法，其特征在于，包括：
使得铁矿石在预还原炉内进行预还原反应，生成金属化产物和第一煤气；
使得所述金属化产物在深度还原炉内进行深度还原反应，生成铁水、炉渣和第二煤气；
对所述第一煤气和所述第二煤气进行加热以获得温度高于800℃的高温还原气，并使得所述高温还原气和温度低于800℃的富氢或纯氢气体作为所述预还原反应的还原剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使得铁矿石在预还原炉进行预还原反应，包括：
从所述预还原炉的顶部加料口加入所述铁矿石，从所述预还原炉的底部喷吹口喷入所述高温还原气和所述富氢或纯氢气体。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行所述深度还原反应时，使得所述深度还原炉的料层高度与炉缸直径的比值为0.5～2.0。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使得所述金属化产物在深度还原炉内进行深度还原反应，包括：
从所述深度还原炉的顶部装入型煤、焦炭、所述金属化产物以及其他含铁物料，并使得所述型煤、所述焦炭、所述金属化产物以及所述其他含铁物料在所述深度还原炉内填充预定高度；
从所述深度还原炉的炉缸喷吹口喷吹纯氧、煤粉、焦炉煤气以及所述高温还原气。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使得所述第二煤气与所述第一煤气合并，之后进行干燥、除尘、脱除CO2、加热，以获得所述高温还原气。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，进入所述预还原炉的富氢气体无需经过甲烷重整处理；进入所述深度还原炉的所述焦炉煤气无需经过甲烷重整处理。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，仅从所述深度还原炉的炉缸喷吹还原性气体，而不从所述深度还原炉的炉身喷吹还原性气体。
8.一种低碳炼铁系统，其特征在于，包括：
预还原炉，所述预还原炉具有铁矿石入口、第一喷吹口、第一煤气出口和金属化产物出口；
深度还原炉，所述深度还原炉具有与所述金属化产物出口连接的金属化产物入口、焦炭及煤炭入口、第二喷吹口、第二煤气出口和渣铁口；
加热装置，所述加热装置的入口与所述第一煤气出口和所述第二煤气出口连接，所述加热装置的出口与所述第一喷吹口和所述第二喷吹口连接；
其中，所述第一喷吹口进一步用于喷入温度低于800℃的富氢或纯氢气体。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述深度还原炉的料层高度与炉缸直径的比值为0.5～2.0。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括设置在所述第一喷吹口和所述加热装置之间并设置在所述第二喷吹口和所述加热装置之间的干燥装置、除尘装置以及CO2脱除装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310406538.1A CN116287518A (zh) | 2023-04-17 | 2023-04-17 | 低碳炼铁方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310406538.1A CN116287518A (zh) | 2023-04-17 | 2023-04-17 | 低碳炼铁方法及系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116287518A true CN116287518A (zh) | 2023-06-23 |
Family
ID=86838022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310406538.1A Pending CN116287518A (zh) | 2023-04-17 | 2023-04-17 | 低碳炼铁方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116287518A (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104212930A (zh) * | 2014-09-05 | 2014-12-17 | 钢研集团晟华工程技术有限公司 | 一种二步法冶炼铁水的baosherex炼铁工艺 |
| CN115449579A (zh) * | 2022-08-23 | 2022-12-09 | 攀钢集团西昌钢钒有限公司 | 一种低碳熔融还原炼铁方法及装置 |
| CN115491453A (zh) * | 2022-08-23 | 2022-12-20 | 攀钢集团西昌钢钒有限公司 | 一种PLCsmelt熔融还原炼铁方法及装置 |
| WO2022262792A1 (zh) * | 2021-06-18 | 2022-12-22 | 宝山钢铁股份有限公司 | 基于链篦机-回转窑的预还原球团制备装置及方法 |
-
2023
- 2023-04-17 CN CN202310406538.1A patent/CN116287518A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104212930A (zh) * | 2014-09-05 | 2014-12-17 | 钢研集团晟华工程技术有限公司 | 一种二步法冶炼铁水的baosherex炼铁工艺 |
| WO2022262792A1 (zh) * | 2021-06-18 | 2022-12-22 | 宝山钢铁股份有限公司 | 基于链篦机-回转窑的预还原球团制备装置及方法 |
| CN115449579A (zh) * | 2022-08-23 | 2022-12-09 | 攀钢集团西昌钢钒有限公司 | 一种低碳熔融还原炼铁方法及装置 |
| CN115491453A (zh) * | 2022-08-23 | 2022-12-20 | 攀钢集团西昌钢钒有限公司 | 一种PLCsmelt熔融还原炼铁方法及装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101260448B (zh) | 一种直接使用精矿粉的熔融还原炼铁方法 | |
| EP2380995A1 (en) | Smelting vessel, steel making plant and steel production method | |
| US8287620B2 (en) | Method for the melting of pig iron with the recirculation of blast furnace gas and with the addition of hydrocarbons | |
| CN110438277B (zh) | 一种旋风闪速还原直接炼钢系统及工艺 | |
| CN103627835A (zh) | 一种处理镍冶炼炉渣的方法 | |
| CN110195139B (zh) | 一种铁矿石低温还原-常温渣铁分离-电炉制钢工艺 | |
| CN112410494B (zh) | 一种可应用细粒度粉矿的悬浮熔融还原炼铁装置及炼铁方法 | |
| CN107385235B (zh) | 采用预还原预热窑和熔池熔炼炉冶炼镍铁的工艺及其装置 | |
| CN101215614A (zh) | 还原室和加热室多层密闭间隔和熔融气化联合金属冶炼法 | |
| CN115449579B (zh) | 一种低碳熔融还原炼铁方法及装置 | |
| CN105671228B (zh) | 氧气高炉与气基竖炉联合生产系统和联合生产方法 | |
| CN114737051A (zh) | 一种基于回转窑-熔分炉热风外循环的含铁球团直接还原工艺及系统 | |
| CN110079665B (zh) | 一种用于电炉的高碳金属化球团的制备方法 | |
| CN1073630C (zh) | 煤氧熔融还原炼铁方法及装置 | |
| CN104988267B (zh) | 一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢方法 | |
| CN104988268B (zh) | 一种电磁加热含碳球团连续直接炼钢装置 | |
| CN102181776B (zh) | 一种还原球团法生产高品位镍及不锈钢的工艺方法和装置 | |
| CN102127610B (zh) | 一种铁矿石直接熔融还原炼铁设备及炼钢工艺 | |
| CN115491453B (zh) | 一种PLCsmelt熔融还原炼铁方法及装置 | |
| CN216155899U (zh) | 一种多介质喷吹的高炉炼铁系统 | |
| CN116287518A (zh) | 低碳炼铁方法及系统 | |
| CN109536662B (zh) | 一种回转窑气基还原-全氧熔池熔炼炼铁装置 | |
| CN102206725A (zh) | 二步法生产还原铁粉的工艺 | |
| CN117187470A (zh) | 一种熔融还原炼铁新工艺 | |
| JP3732024B2 (ja) | 還元鉄ペレットの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |