[发明专利]一种喷吹煤氧制造煤气的方法

说明书

本发明属于钢铁冶炼及煤化工领域。

目前，在钢铁冶金的熔融还原工艺中，为提高生产效率，降低能耗，保证工艺顺利进行，通常在终还原反应装置中喷吹煤氧进行造气。其工作原理是：在熔融还原工艺中的终还原反应装置的下部，布置若干风口，向装置内喷吹煤粉和氧气，利用煤氧燃烧产生的高温(1100-2500℃)气体，使从终还原反应装置上部加入的含碳原料(块煤、焦炭等)吸热分解，并与顺序加入的块状含铁原料(矿石或球团)形成一定厚度的高温固体料(块煤、焦炭、半焦、矿石、球团等)填充床，煤氧燃烧的气体产物在穿过该填充床时，又进一步使床层中的碳素气化，最终形成还原度很高的煤气(CO+H₂≥95％ vol.)。该煤气可送入终还原反应装置上部的竖炉或其他方式的预还原炉中，用于铁矿石(或其他含铁原料)的还原(或部分还原)，也可用于发电或其他用途。

在现有技术中，COREX工艺(DE3908.505、CN1042185A、EA192912)就是采用上述原理所述的方法在熔融还原的终还原反应装置中喷吹煤氧进行造气的。由于该方法中煤的气化过程是在固体填充床中完成，而气固反应需要比较长的时间才能充分进行(满足煤气成分的要求)，因此，要求固体填充床中焦炭(或半焦)的比例比较高，反应器容积必须足够大，致使反应装置的熔炼效率降低(0.8-1.0t/m³.d)。此外，由于煤粉在固体填充床中停留时间短，很容易随上升气流逸出炉外，使以喷吹方式进行造气的用煤量受到限制(＜100kg/t)，也使得用于建立焦炭(或半焦)填充床的煤种选择范围变小。

本发明的目的在于提供一种可大幅度增加喷吹煤粉造气的比例、明显提高反应装置熔炼效率的一种喷吹煤氧制造煤气的方法。

针对上述目的，本发明所述的一种喷吹煤氧制造煤气的方法是在熔融还原工艺中的终还原反应装置中进行。在终还原反应装置的侧壁安装一只以上通向该装置内腔的煤氧喷枪，喷枪安装位置为：喷枪浸没到反应装置内的渣焦流动床中，喷枪可以水平布置，也可以与水平面呈一定角度(向下5-15°)。喷枪距反应装置底部的距离以金属熔池液面最高位置仍不会超过喷枪出口为原则，即喷枪喷头处于金属熔池液面最高位置之上，使喷枪的喷口始终处于终还原反应装置内的渣焦流动床中，按合适的煤氧比例喷吹煤氧，喷吹的煤氧比(重量∶体积)为：(1-1.5kg)∶(1Nm³)，煤粉喷吹量为500-800kg/t铁。助吹的空气(输送煤粉的载气)压力≥0.4Mpa，输送煤粉的粉气比12-18kg/Nm³。

由于从反应装置侧壁设置的煤氧喷枪的喷头浸没到一定深度的渣焦流动床中，可以通过调整喷吹合适的煤氧比例、喷煤量、喷吹氧量以及助吹空气压力和流量，控制碳氧反应速度及程度，达到有效控制产生的煤气量、煤气成分和煤气温度的目的，明显降低渣焦床中焦炭消耗速度，提高反应装置的熔炼效率。由于高温熔渣可以作为良好的反应介质和过滤介质，故可明显延长煤粉和氧气在其中的停留时间，均匀反应区的温度，减少粉尘逸出量，使以喷吹方式造气的煤粉用量明显增加(500-800kg/t)，对煤种选择范围增大。

现结合附图对本发明作进一步说明。

附图1为本发明喷吹煤氧制造煤气的工艺过程示意图。

图1中，1为所制造的煤气，2为终还原反应装置，3为含铁原料(铁矿石或球团)，4为块煤、焦炭块或半焦(已部分燃烧)块，6为煤氧火焰，7为煤氧喷枪，8为金属熔池。终还原反应装置2通过排料器与预还原装置相连。

如图所示，含铁原料3从终还原反应装置2上部的预还原装置顺序加入，块煤通过终还原装置上部的加料口加入，块煤借助于反应装置内的高温环境发生裂解和干馏，形成半焦，补充其下部渣焦床中焦炭的消耗量，维持渣焦流动床中焦炭和熔渣的合适比例。利用煤氧喷枪7(根据炉子大小确定煤氧枪只数和单只煤氧枪的喷煤能力)在渣焦流动床中按合适的煤氧比浸没喷吹煤粉和氧气。枪体端部利用冷凝粘渣保护枪套，延长枪的使用寿命。煤氧流股6借助于高温渣浴完成煤粉中碳的气化过程，既：，产生大量高CO浓度的煤气1，并放出化学热，维持渣浴的高温环境。具有一定温度和还原势的煤气在穿过含铁原料层3时，又使含铁固体料层在固态下完成部分还原份额，并逐步熔化滴落，进入渣焦床中进一步实现渣铁分离。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：