CN116718025A - 一种利用矿热炉高温煤气预还原生产合金方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冶炼技术领域，特别涉及一种利用矿热炉高温煤气预还原生产合金方法。包括：将矿热炉产生的一部分高温含尘煤气作为燃料送至煤气燃烧炉中燃烧；同时，将矿热炉产生的一部分高温含尘煤气通过一级换热器与助燃气进行换热得到高温助燃气并将高温助燃气送进煤气燃烧炉中进行助燃；将燃烧后的高温含尘煤气送至烟气调质室进行调质处理得到高温混合气体，将高温混合气体送至预还原炉对预还原炉中的物料进行预还原处理。通过采用与高温含尘煤气换热后的空气作为助燃气，采用换热后的预还原炉废气与燃烧后的高温含尘煤气混合后得到高温混合气体作为预加热还原气体对矿热炉中的物料预还原，该方法能够充分利用煤气显热和化学能，有效降低冶炼电耗。
Description
技术领域
本发明涉及冶炼技术领域，特别涉及一种利用矿热炉高温煤气预还原生产合金方法。
背景技术
矿热炉主要用于冶炼生产锰铁、铬铁、硅铁、锰硅合金、电石、黄磷、工业硅等产品，分为半封闭矿热炉和全密闭矿热炉，采用电弧和电阻热提供温度场进行还原反应。
目前，全密闭矿热炉产生的煤气主要用于铁水包烘烤、烧结、烘干，剩余的煤气用于发电。但是，以上煤气均为净化后的煤气，大量显热浪费，发电的能源转换率约为40％，煤气热值利用率低。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中矿热炉产生的高温含尘煤气热值利用率低的问题，充分利用煤气显热和化学能，有效降低冶炼电耗。
为实现本发明的目的，采用以下技术方案：
一种利用矿热炉高温煤气预还原生产合金方法，包括：
步骤1、将矿热炉产生的一部分高温含尘煤气作为燃料送至煤气燃烧炉中燃烧；同时，将矿热炉产生的一部分高温含尘煤气通过一级换热器与助燃气进行换热得到高温助燃气并将高温助燃气送进煤气燃烧炉中进行助燃；
步骤2、将燃烧后的高温含尘煤气送至烟气调质室进行调质处理得到高温混合气体，将高温混合气体送至预还原炉对预还原炉中的物料进行预还原处理。
进一步的改进在于，所述步骤2中，将燃烧后的高温含尘煤气送至烟气调质室进行调质处理得到高温混合气体的方法包括：
将步骤1中通过一级换热器与助燃气进行换热后得到的煤气和将预还原炉产生的一部分经除尘后的废气同时送进二级换热器进行换热后得到热废气；
将热废气送至烟气调质室与燃烧后的高温含尘煤气进行混合调质得到高温混合气体。
进一步的改进在于，所述步骤2还包括：
预还原炉中经预还原处理后产生的废气经负压布袋除尘器除尘处理后除部分用于送进二级换热器外，剩余的全部经主排烟风机排放至大气中。
进一步的改进在于，经过二级换热器进行换热后得到的煤气经负压布袋除尘器除尘后，经风机输送至煤气柜进行储存。
进一步的改进在于，矿热炉产生的高温含尘煤气的温度为650℃-850℃，高温助燃气的温度为350℃-500℃，通过一级换热器与助燃气进行换热后得到的煤气的温度为400℃-550℃，经二级换热器进行换热后得到煤气温度为180℃-250℃，热废气的温度为150℃-220℃，高温混合气体的温度为950℃-1350℃。
进一步的改进在于，所述一级换热器和二级换热器均为列管式换热器。
进一步的改进在于，所述方法还包括：
步骤3、将预还原处理后的物料送进矿热炉内进一步还原熔分处理。
进一步的改进在于，所述助燃气为常温空气，常温空气采用鼓风机和控制阀送至一级换热器。
进一步的改进在于，所述煤气燃烧炉和所述烟气调质室上均设置有泄爆阀和热电偶，所述煤气燃烧炉和所述烟气调质室下方均设置有灰尘收集斜锥段用于把灰尘输送至粉尘仓。
进一步的改进在于，所述一种利用矿热炉高温煤气预还原生产合金方法用于生产高碳铬铁、锰硅合金、高碳锰铁、镍铁、磷铁、黄磷、电石、铅、锌、钛渣、钒铁、硼铁、电炉富锰渣中的任意一种。
本发明的有益效果：
本法明通过直接采用矿热炉产生的高温含尘煤气作为预还原气体的升温热源，采用与高温含尘煤气换热后的空气作为助燃气，采用与中温煤气换热后的预还原炉废气作为调质气与燃烧后的高温含尘煤气混合后得到的高温混合气体作为预加热还原气体对矿热炉中的物料进行预还原处理，该方法能够充分利用煤气显热和化学能，极大地提高了矿热炉产生的高温含尘煤气热值利用率，有效降低冶炼电耗。
附图说明
图1为本发明一种利用矿热炉高温煤气预还原生产合金方法流程图；
图2为本发明中煤气燃烧炉的结构示意图；
图3为本发明中煤气燃烧炉的右视图；
图4为本发明中煤气燃烧炉的左视图。
附图标记说明：
1、混合室；2、检修孔；3、燃烧室；4、支架；5、泄爆阀；6、烟气调质室管道接口；7、高温含尘煤气入口；8、助燃气入口；9、点火器安装孔。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“连通”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
请参考附图1-附图4，本发明实施例提出一种利用矿热炉高温煤气预还原生产合金方法，具体地，所述方法包括：
步骤1、将矿热炉产生的一部分高温含尘煤气作为燃料送至煤气燃烧炉中燃烧；同时，将矿热炉产生的一部分高温含尘煤气通过一级换热器与助燃气进行换热得到高温助燃气并将高温助燃气送进煤气燃烧炉中进行助燃。
其中，矿热炉产生的高温含尘煤气的温度为650℃-850℃，高温助燃气的温度为350℃-500℃，通过一级换热器与助燃气进行换热后得到的煤气的温度为400℃-550℃。
可以理解的是，送至煤气燃烧炉中的高温含尘煤气的量需要根据预还原物料量而调整。具体地，煤气燃烧炉采用负压吸入高温含尘煤气，并且高温含尘煤气输入管道上设置耐高温控制阀，通过耐高温控制阀来调整高温含尘煤气用量。
本发明通过将矿热炉产生的一部分高温含尘煤气通过一级换热器与助燃气进行换热得到高温助燃气，并将高温助燃气送入煤气燃烧炉中进行助燃，这样可以提高助燃效果，使煤气燃烧炉中的高温含尘煤气的燃烧更加充分，从而提高热效率和节能效果。
步骤2、将燃烧后的高温含尘煤气送至烟气调质室进行调质处理得到高温混合气体，将高温混合气体送至预还原炉对预还原炉中的物料进行预还原处理。
步骤3、将预还原处理后的物料送进矿热炉内进一步还原熔分处理。具体地，预还原处理后的物料温度约800℃-1300℃，并通过保温料管连续输送至矿热炉内进一步还原熔分处理。即预还原炉和矿热炉之间采用保温料管连接，预还原后的物料通过重力向下流入矿热炉，不与外界空气接触。本领域技术人员可以根据实际情况采用一个或多个预还原炉为矿热炉供料。
在本发明的一个实施例中，在所述步骤2中，将燃烧后的高温含尘煤气送至烟气调质室进行调质处理得到高温混合气体的方法包括：
将步骤1中通过一级换热器与助燃气进行换热后得到的煤气和将预还原炉产生的一部分经除尘后的废气同时送进二级换热器进行换热后得到热废气。
将热废气送至烟气调质室与燃烧后的高温含尘煤气进行混合调质得到高温混合气体。
可以理解的是，通过一级换热器与助燃气进行换热后得到的煤气和将预还原炉产生的一部分经除尘后的废气同时送进二级换热器进行换热后得到热废气，可以进一步回收煤气中的一部分热能。
其中，除尘后的废气含尘量控制在5-10mg/Nm3，温度为120℃-150℃。经二级换热器进行换热后得到煤气温度为180℃-250℃，热废气的温度为150℃-220℃，高温混合气体的温度为950℃-1350℃。高温含尘煤气中CO气体的含量在30％-90％之间，高温混合气体中CO气体的含量为5％-60％，预还原炉产生的废气中CO气体的含量控制在5％-50％之间。
另外，烟气调质室还可以根据实际需要混入部分氢气作为预还原用气体。
具体地，在本实施例中，所述步骤2还包括：
预还原炉中经预还原处理后产生的废气经负压布袋除尘器除尘处理后除部分用于通过回收风机送进二级换热器外，剩余的全部经主排烟风机排放至大气中，主排烟风机用于控制整个系统的压力。
具体地，在本实施例中，经过二级换热器进行换热后得到的煤气经负压布袋除尘器除尘后，经煤气风机输送至煤气柜进行储存，所述煤气风机优选为变频风机。
具体地，在本实施例中，所述一级换热器和二级换热器均为列管式换热器。一级换热器和二级换热器均采用不锈钢材质，内设置有煤气分配器。一级换热器内管为煤气通道，外部为空气通道，将空气温度从常温被加热至350℃-500℃，高温含尘煤气经过换热后得到中温煤气，中温煤气温度约为400℃-550℃。中温煤气经过二级换热器进行换热处理后得到低温煤气，低温煤气温度约为180℃-250℃。
在本实施例中，所述助燃气为常温空气，常温空气采用鼓风机和控制阀送至一级换热器。
在本实施例中，所述煤气燃烧炉为内砌耐火材料的密闭炉，所述烟气调质室同样为内砌耐火材料的密闭炉。所述煤气燃烧炉和所述烟气调质室上均设置有泄爆阀和热电偶，所述煤气燃烧炉和所述烟气调质室下方均设置有灰尘收集斜锥段用于把灰尘输送至粉尘仓，用于回收所述煤气燃烧炉和所述烟气调质室产生的粉尘。并且，所述煤气燃烧炉粉尘仓和烟气调质室粉尘仓共用一套仓式泵输送系统。
如图2、图3、图4所示为本发明中煤气燃烧炉的部分结构示意图，所述煤气燃烧炉包括支架4，支架4上安装有混合室1和燃烧室3，混合室1的上方设置有烟气调质室管道接口6，所述混合室1上设置有检修孔2，所述燃烧室3上分别设置有高温含尘煤气入口7、助燃气入口8和点火器安装孔9，所述煤气燃烧炉上还设置有泄爆阀5。
所述预还原炉为立式圆锥形炉(图中未示出)，所述预还原炉带有布料器，布料器通过中间密封仓连接上方大料仓，大料仓和预还原炉顶均设置料位检测仪表。所述预还原炉下方连接多根料管，预还原炉炉壁环绕设置有热电偶，所述料管为内砌保温耐磨材料的圆柱形溜管，所述布料器优选为变频电机驱动的旋转式布料器。
所述矿热炉为三相交流矿热炉或直流矿热炉，所述除尘器为防爆型除尘器。
具体地，所述一种利用矿热炉高温煤气预还原生产合金方法可以用于生产高碳铬铁、锰硅合金、高碳锰铁、镍铁、磷铁、黄磷、电石、铅、锌、钛渣、钒铁、硼铁、电炉富锰渣中的任意一种。
另外，预还原炉中的物料还可以为部分添加焦粉或煤粉的球团与熔剂的混合物，也可以为块矿或者烧结矿与焦炭或兰炭以及熔剂的混合物，也可以为单独的块矿或者球团矿。预还原度炉还可以仅用于加热物料。
本法明通过直接采用矿热炉产生的高温含尘煤气作为预还原气体的升温热源，采用与高温含尘煤气换热后的空气作为助燃气，采用与中温煤气换热后的预还原炉废气作为调质气与燃烧后的高温含尘煤气混合后得到的高温混合气体作为预加热还原气体对矿热炉中的物料进行预还原处理，该方法能够充分利用煤气显热和化学能，有效降低冶炼电耗。
本发明的生产合金方法流程合理，自动化程度较高，能够高效利用矿热炉高温含尘煤气，节省冶炼电耗，降低冶炼成本。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护。
Claims (10)
1.一种利用矿热炉高温煤气预还原生产合金方法，其特征在于，包括：
步骤1、将矿热炉产生的一部分高温含尘煤气作为燃料送至煤气燃烧炉中燃烧；同时，将矿热炉产生的一部分高温含尘煤气通过一级换热器与助燃气进行换热得到高温助燃气并将高温助燃气送进煤气燃烧炉中进行助燃；
步骤2、将燃烧后的高温含尘煤气送至烟气调质室进行调质处理得到高温混合气体，将高温混合气体送至预还原炉对预还原炉中的物料进行预还原处理。
2.根据权利要求1所述的一种利用矿热炉高温煤气预还原生产合金方法，其特征在于，所述步骤2中，将燃烧后的高温含尘煤气送至烟气调质室进行调质处理得到高温混合气体的方法包括：
将步骤1中通过一级换热器与助燃气进行换热后得到的煤气和将预还原炉产生的一部分经除尘后的废气同时送进二级换热器进行换热后得到热废气；
将热废气送至烟气调质室与燃烧后的高温含尘煤气进行混合调质得到高温混合气体。
3.根据权利要求2所述的一种利用矿热炉高温煤气预还原生产合金方法，其特征在于，所述步骤2还包括：
预还原炉中经预还原处理后产生的废气经负压布袋除尘器除尘处理后除部分用于送进二级换热器外，剩余的全部经主排烟风机排放至大气中。
4.根据权利要求2所述的一种利用矿热炉高温煤气预还原生产合金方法，其特征在于，经过二级换热器进行换热后得到的煤气经负压布袋除尘器除尘后，经风机输送至煤气柜进行储存。
5.根据权利要求2所述的一种利用矿热炉高温煤气预还原生产合金方法，其特征在于，矿热炉产生的高温含尘煤气的温度为650℃-850℃，高温助燃气的温度为350℃-500℃，通过一级换热器与助燃气进行换热后得到的煤气的温度为400℃-550℃，经二级换热器进行换热后得到煤气温度为180℃-250℃，热废气的温度为150℃-220℃，高温混合气体的温度为950℃-1350℃。
6.根据权利要求2所述的一种利用矿热炉高温煤气预还原生产合金方法，其特征在于，所述一级换热器和二级换热器均为列管式换热器。
7.根据权利要求1所述的一种利用矿热炉高温煤气预还原生产合金方法，其特征在于，所述方法还包括：
步骤3、将预还原处理后的物料送进矿热炉内进一步还原熔分处理。
8.根据权利要求1所述的一种利用矿热炉高温煤气预还原生产合金方法，其特征在于，所述助燃气为常温空气，常温空气采用鼓风机和控制阀送至一级换热器。
9.根据权利要求1所述的一种利用矿热炉高温煤气预还原生产合金方法，其特征在于，所述煤气燃烧炉和所述烟气调质室上均设置有泄爆阀和热电偶，所述煤气燃烧炉和所述烟气调质室下方均设置有灰尘收集斜锥段用于把灰尘输送至粉尘仓。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的一种利用矿热炉高温煤气预还原生产合金方法，其特征在于，所述一种利用矿热炉高温煤气预还原生产合金方法用于生产高碳铬铁、锰硅合金、高碳锰铁、镍铁、磷铁、黄磷、电石、铅、锌、钛渣、钒铁、硼铁、电炉富锰渣中的任意一种。
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