CN206616247U - 一种铁水生产装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种铁水生产装置，包括煤基竖炉和熔分炉，熔分炉炉顶设置有用于进料的炉顶装置以及用于送出炉顶煤气的一个或多个管道，炉顶装置通过运送装置与煤基竖炉的排料装置相连，煤气管道通过热量回收装置和净化装置后与煤基竖炉和热风炉的燃烧器相连。该装置具有工艺流程简单可靠、原燃料适应性强、能源利用充分、能耗低、成本低、投资小及环保好等显著优点。

Description

一种铁水生产装置

技术领域

本发明涉及金属火法冶炼的技术领域，具体涉及一种铁水生产装置。

背景技术

目前世界上投入商业生产炼钢用铁水的工艺分为高炉炼铁和非高炉炼铁两大类，高炉炼铁在铁水产量上一直占有绝对的优势，非高炉炼铁是近20年发展起来的新工艺，非高炉炼铁工艺的种类很多，但其用于商业生产炼钢用铁水的工艺目前只有COREX工艺和FINEX工艺。从实际生产运行来看，不管是占绝对多数的高炉炼铁工艺，还是近20年发展起来的非高炉炼铁工艺，尽管各有优点，但是各自的缺点都很明显。

目前的高炉炼铁工艺在工艺方案、装备水平、节能环保等方面经过几百年特别是近30年的进步和发展都已经十分完善了，再进步和提高的空间已经很有限了。高炉炼铁工艺生产铁水在效率和规模上(最大规模的单炉年产量达到500万吨)具有很强的竞争力，然而其固有的不少缺点一直都存在，该工艺所用装置具体缺点如下：

(1)生产流程太复杂和庞大：需要建设大量的配套设施，由烧结厂、焦化厂、球团厂、热风炉、制氧站和高炉等组成的炼铁系统是一个复杂、庞大的生产系统，流程长、环节多、占地大、损耗大、人员多、环保差；

(2)需要消耗的大量焦煤资源已经成为生产铁水的瓶颈：在生产过程中，需要使用大量焦炭，焦炭的消耗在铁水成本中占有很大的比例，然而焦煤资源已经越来越紧张，焦炭的价格已经呈现越来越高的趋势，这使得今后高炉炼铁的成本必将越来越高，这一问题不仅将成为高炉工艺生产铁水的瓶颈，而且一定会为不使用焦煤的非高炉炼铁工艺带来很好的发展机会；

(3)对原料和焦炭的质量要求很高、能耗也很大：在生产过程中，由于还原和熔化集于一体造成料柱很高，这样不仅对原料和焦炭的质量提出了很高的要求，而且造成原燃料的运输电耗和鼓风机的鼓风电耗都很高，生产成本因此增大很多；

(4)该高炉只能使用冷料、热量损失大：在生产过程中，需要将铁精粉加工成烧结矿和球团矿，焦煤需要炼成焦炭，高炉使用的这些原料和燃料必须经过反复的加热和冷却，不仅原料和燃料的热能白白浪费，能耗损失很大，而且物流运输环节多、运距长、运行成本增大很多；

(5)产生的大量低热值高炉煤气的利用效率低：在生产过程中，产生了大量的低热值高炉煤气，尽管该工艺本身消耗了一部分高炉煤气，但是约55％的大量低热值煤气自身使用不了，只能外供一般作为锅炉发电的燃料，热能利用效率低；

(6)生产过程中的排放物对环境影响很大：在生产过程中，由烧结、焦化和高炉的生产过程中排放的硫化物、氮化物和粉尘远高于没有烧结和焦化的非高炉炼铁工艺；高炉生产的铁水主要用于转炉炼钢，由高炉和转炉组成的炼钢流程的CO₂排放量是电炉炼钢流程的一倍；

(7)高炉生产中对操作和维护的要求十分苛刻：核心环节在于高炉炉体系统，在高炉炉体中要完成原料的还原、熔化和造气，还原和融化两大生产功能集于一体，对生产过程中的精细布料、炉料透气性、燃烧充分、热量交换、还原效果、渣铁分离和稳定顺行等方面的生产操作和维护都提出了很高的要求；稍有不慎就会带来悬料、崩料、管道、结瘤、装置烧损等生产事故，而且一旦出现生产事故，恢复的难度和代价都很大；同时开炉和停炉的操作十分复杂，生产组织的灵活性也很差。

近十几年在南非、印度、中国和韩国投产了COREX-1000、COREX-2000、COREX-3000(最大规模单炉年产量达到150万吨)的非高炉炼铁工厂，该装置取消了烧结厂和焦化厂，在焦煤资源、环境保护和生产灵活性上体现出了一定的优势，但是COREX工艺仍然存在以下明显的缺点：

(1)对原料和燃料的质量要求十分严格：必须使用球团矿、块矿这些块状原料，实际生产中对块状原料的含铁品位、理化性能、转鼓强度、粒度大小等指标的要求都很苛刻；对煤的粒度要求较高，进入熔融炉前需要进行煤压块，这些对原料和燃料的质量要求都使得该工艺的原燃料适应性不高，同时增加了生产成本；

(2)能耗指标太高：该工艺实际生产中的煤比达到850-900kg/t、焦比在130-250kg/t、氧耗达到550Nm³/t，这使得该工艺的总体能耗指标高于高炉炼铁工艺，增加了生产成本；

(3)总体投资远高于高炉炼铁工艺的整体投资：尽管取消了烧结和焦化工序，但是仍需使用球团和不少的焦炭，并且还需配置大型制氧站和发电站(或单独的直接还原工厂)，使得总体投资远高于高炉炼铁工艺(包括烧结厂和焦化厂)的总体投资；

(4)仍然需要一定量的焦炭：该装置原来的出发点是不用焦炭，但实际生产中为了得到较好的生产指标，仍然需要一定量的焦炭，通常焦比在130-250kg/t，不但增加了该工艺的生产成本，而且大幅度降低了该工艺的先进性；

(5)产生的高温高热值的煤气利用效率低：在熔融炉中产生了大量的高温高热值煤气，除了自身的气基竖炉使用一部分外，还有相当多的高温煤气经过除尘和降温后外供，一般作为发电或作为直接还原的还原气体，后续的使用都使得能源利用的效率降低很多；

(6)气基竖炉在生产中事故率太高：核心装置除了熔融炉外，就是熔融炉顶部还设置了气基竖炉，还原气体的源自熔融炉产生的高温煤气，在实际生产过程中，气基竖炉经常出现气流不均匀、炉墙结瘤、下料不畅和排料装置故障等生产事故，直接影响了该工艺的作业率，同时增加生产成本。

由于COREX工艺的上述缺点，该工艺在世界上的推广受到很大的影响，近20年建设的项目非常有限。

为了克服COREX工艺的缺点和不足，2003年投产了FINEX工艺(最大规模单炉年产量达到200万吨)，该装置不需要使用块状原料而是直接使用粉矿，另外在焦煤资源、环境保护和生产灵活性上仍然较高炉炼铁工艺体现出了一定的优势，但是FINEX工艺仍然存在以下不少缺点：

(1)对原料和燃料的质量要求仍然十分严格：虽然直接使用粉矿，但是不能直接使用粒度很细的铁精粉，对粉矿的粒度和品位有严格要求，该工艺使用煤压块和煤粉两种燃料，对煤的品种、粒度等也有较高要求，这些对原料和燃料的较为苛刻的要求虽然在COREX工艺基础上有进步，但仍然是该装置的不足；

(2)能耗指标仍然较高：该工艺实际生产中的燃料比达到740-750kg/t、氧耗达到500-550Nm³/t，这使得总体能耗仍然高于高炉炼铁工艺，与COREX工艺一样同高炉炼铁工艺比较，生产成本没有竞争力；

(3)总体投资仍然远高于高炉炼铁工艺的整体投资：尽管取消了烧结和焦化工序，但是还需配置大型制氧站和发电站(或单独的直接还原工厂)，使得该工艺的总体投资仍然远远高于高炉炼铁工艺(包括烧结厂和焦化厂)的总体投资；

(4)仍然需要使用一定量的焦炭：该工艺为了改善料层的透气性，得到较好的生产指标，仍然需要一定量的焦炭，通常焦比在40-50kg/t，一旦使用焦炭不仅增加了生产成本，而且削弱了该工艺的竞争力；

(5)产生的高温高热值的煤气利用效率仍然较低：在熔融炉中产生了大量的高温高热值煤气，除了自身的流化床使用一部分外，还有相当多的高温煤气经过除尘、降温和CO₂脱除后外供，一般作为发电或作为直接还原的还原气体，后续的使用都使得能源利用的效率降低很多；

(6)在流化床的气基还原生产中对操作和维护的要求十分苛刻：的核心装置除了熔融炉外，就是熔融炉旁边部还设置了三级流化床，还原气体源自熔融炉产生的高温还原煤气，矿粉和还原煤气在三级硫化床中逆向流动，在流化状态实现传热和还原，这对装备水平、生产操作、人员素质和装置维护均提出了十分苛刻的要求，稍有不慎就会出现粉矿的失流和粘接。为了避免流化床的失流和粘接，流化床中的还原温度设置较低，使得还原后的金属化率仅为65％，不仅降低了煤气利用效率，而且增加熔融炉的能耗。

由于FINEX工艺的上述缺点，该工艺在世界上的推广仍然受到很大的制约，经过10多年的推广，目前投产的项目仅为韩国的三个项目。

非高炉炼铁工艺除了COREX工艺和FINEX工艺投入商业生产外，还有一套年产80万吨的Hismelt的非高炉炼铁工艺曾经投入短暂的生产，后来由于炉衬寿命太短、成本很高、作业率太低等很多缺点而停产。

发明内容

本申请的目的在于，提供一种铁水生产装置，采用该装置生产铁水，与高炉炼铁和非高炉炼铁比较，该装置具有工艺流程简单可靠、原燃料适应性强、能源利用充分、能耗低、成本低、投资小及环保好等显著优点。

为了实现以上技术效果，本申请提供了一种铁水生产装置，包括煤基竖炉，所述煤基竖炉设置有一个或多个还原室、燃烧室，所述还原室从上到下分为预热段、还原段和冷却段，所述预热段、还原段布置于煤基竖炉炉体内，所述还原室和所述燃烧室之间设有传热隔墙或管壁，所述冷却段下部设置有排料装置，所述燃烧室设置有一个或多个燃烧器，其特征在于，所述铁水的生产装置还包括熔分炉，所述熔分炉炉顶设置有用于进料的炉顶装置以及用于送出炉顶煤气的一个或多个管道，所述炉顶装置通过运送装置与所述排料装置相连，所述炉顶煤气经过热量回收装置和净化装置后，通过管道与所述煤基竖炉和热风炉的燃烧器相连，所述熔分炉炉体设置有一个或多个用于吹入气体和/或物料的风口，所述熔分炉炉底设置有用于排除物料的排出口。

所述熔分炉设置有至少一个所述风口，所述风口既与用于喷入煤粉的喷吹站相连，又与用于送入热风的热风炉相连。

本申请所提供的铁水生产装置具有工艺流程简单可靠、原燃料适应性强、能源利用充分、能耗低、成本低、投资小及环保好等显著优点。

附图说明

图1为本实用新型所提供的铁水生产装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步的说明。

如图1所示的铁水生产装置包括煤基竖炉，由还原室和燃烧室模块化组合而成，煤基竖炉设置有5个还原室1，还原室1从上到下分为预热段4、还原段5和冷却段7，预热段4、还原段5布置于燃烧室2内，还原室1和燃烧室2之间设有传热隔墙6，冷却段7下部设置有排料装置8，混合料加入还原室后经过预热段4、还原段5和冷却段7后，在排料装置8的控制下按照合理流量排出。

燃烧室2两侧分别设置有多个燃烧器3，铁水的生产装置还包括熔分炉10，熔分炉10炉顶设置有用于进料的炉顶装置13以及用于送出气体的1根管道16，炉顶装置13通过运送装置9与排料装置8相连，熔分炉10通过炉顶装置13将海绵铁、煤块和溶剂加入到熔分炉中，高温煤气管道16通过热量回收装置17和净化装置18后通过管道19分别于与煤基竖炉的各个燃烧器3相连，高温煤气管道16通过热量回收装置17和净化装置18后还通过管道20分别于与热风炉11的各个燃烧器21相连，熔分炉10炉体设置有20个用于吹入热风和煤粉的风口15，物料在熔分炉中完成熔化和渣铁分离时，也产生了大量的高温煤气，高温煤气从炉顶由管道16经过热量回收装置17和净化装置18后由管道19和20送入燃烧器3和21回收利用，熔分炉10炉底设置有用于排除物料的排出口14，所述20个风口15与用于喷入煤粉的喷吹站12相连，并且与用于送入热风的热风炉11相连，得到的铁水和炉渣从排除口14排除炉外。

本实施的铁水生产装置具有工艺流程简单可靠、原燃料适应性强、能源利用充分、能耗低、成本低、投资小及环保好等显著优点。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (2)

1.一种铁水生产装置，包括煤基竖炉，所述煤基竖炉设置有一个或多个还原室、燃烧室，所述还原室从上到下分为预热段、还原段和冷却段，所述预热段、还原段布置于煤基竖炉炉体内，所述还原室和所述燃烧室之间设有传热隔墙或管壁，所述冷却段下部设置有排料装置，所述燃烧室设置有一个或多个燃烧器，其特征在于，所述铁水的生产装置还包括熔分炉，所述熔分炉炉顶设置有用于进料的炉顶装置以及用于送出炉顶煤气的一个或多个管道，所述炉顶装置通过运送装置与所述排料装置相连，所述炉顶煤气经过热量回收装置和净化装置后，通过管道与所述煤基竖炉和热风炉的燃烧器相连，所述熔分炉炉体设置有一个或多个用于吹入气体和/或物料的风口，所述熔分炉炉底设置有用于排除物料的排出口。

2.根据权利要求1所述的铁水生产装置，其特征在于，所述熔分炉设置有至少一个所述风口，所述风口既与用于喷入煤粉的喷吹站相连，又与用于送入热风的热风炉相连。