[发明专利]用于转底炉的富氧燃烧直接还原生产金属化球团的方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁行业金属化球团(或直接还原铁)生产技术领域，具体涉及一种用预热富氧空气促进转底炉系统节能降耗的技术。

背景技术

转底炉直接还原工艺生产金属化球团(直接还原铁)是最近三十年间发展起来的炼铁新工艺。由于这一工艺无需燃料的制备和原料的深加工，对合理利用自然资源、保护人类环境有积极作用，因而受到冶金行业的普遍关注。

国内外现有转底炉工艺均采用空气作为助燃介质，由于空气中助燃有效物质氧的含量是固定的，所以转底炉热效率、煤气消耗等技术指标都不同程度受到限制。

与此同时，富氧燃烧技术在冶金工业、化学工业和医疗保健等领域得到了广泛应用。在钢铁行业，烧结、炼铁、炼钢等工序都有富氧燃烧的应用。高炉通过富氧鼓风能够显著降低焦比，提高产量，据统计，富氧浓度提高1％，其铁产量可以提高4％～6％，焦比降低5％～6％；烧结工序通过使用富氧提高燃料的燃烧速度和燃烧速率，提高烧结机的利用系数和烧结矿的除硫率，大大降低工序能耗；转炉炼钢LD法通过吹入高纯氧，不仅降低了钢的含碳量，清除了磷、硫、硅等杂质，而且还可以用反应热来维持冶炼过程所需要的温度，使冶炼时间缩短，产量提高。就转底炉工艺而言，过去长期受制氧技术的限制，氧气成本较高，配用富氧空气后，转底炉生产的成本大大提升，产生的是负效益。因此，从上世纪七十年代至九十年代，在转底炉工艺中没有实施富氧燃烧技术，也未见转底炉使用富氧燃烧技术的相关报道。但近几年，随着吸附制氧技术的逐渐成熟，制氧价格的大幅下降(目前制取纯度80％的氧气，以纯氧计算，吨氧耗电量仅0.35度电)，从而使得在转底炉工艺中使用富氧燃烧技术成为可能。

CN101134985公开了一种煤基金属化球团的熔分炉炼铁法，工艺过程包括将铁矿粉、煤粉和粘结剂按比例混合、压球、烘干和经转底炉熔融还原成为金属化球团的步骤，其特征在于还包括将仍为固相的金属化球团装入熔分炉进行终还原的步骤，其中所述的熔分炉由竖炉和前炉构成，前炉为燃烧室，由两个天然气烧嘴沿切线方向，向燃烧室内喷射天然气，通过烧嘴的中孔将加热到1000℃的含氧量为30％的富氧空气喷入助燃，使燃烧室的温度达到1800～2000℃；高温热气由燃烧室进入竖炉中，继续加热球团，使之最终还原成液态生铁。本法的优点是冶金过程杜绝了污染，能源得到了合理利用，提高了生产效率和降低了生产成本。此方法是转底炉生产的金属化球团经罐车装入熔分炉后还原成液态生铁的过程中，熔分炉使用了富氧燃烧技术，转底炉仅起预还原的作用。

CN1940092A(申请号200510104882.7)公开了一种以铁矿粉和煤粉混合制成的自还原球团为原料的二步法熔融还原炼铁工艺；第一步以转底炉实行预还原，获得金属化率>80％的金属化球团，第二步金属化球团热装入熔融造气炉，实现终还原和熔化分离渣铁，得到液态生铁，同时产生煤气，作为自身热风炉及转底炉燃气使用。但是该工艺没有在第一步转底炉预还原中使用富氧燃烧技术，该步骤与使用了富氧燃烧技术的转底炉工艺相较而言，其煤气和空气消耗量、排烟量均较高，因此，相应的设备规格变大，设备投资成本、运行成本也较高。

发明内容

针对现有技术的局限性，本发明提供一种可进一步提高转底炉热效率，降低煤气消耗、烟气排量及投资成本的预热富氧燃烧新技术。

本发明所用富氧空气是浓度为70％以上的氧气与空气的混合气体，混合气体的氧气浓度为21％～40％。将氧气输送管与转底炉的空气进气管相连，氧气输送管上留有阀门和压力检测表，根据需要调节阀门大小控制氧气流量，获得实际生产需要的富氧浓度，混合气体经鼓风机进入换热器，混合气体与高温烟气在换热器内进行热交换，混合气体温度升至500℃，然后进入转底炉烧嘴强化燃烧。

本发明提供一种用于转底炉的富氧燃烧直接还原生产金属化球团的方法，其特征是：以富氧空气为助燃气，富氧空气经鼓风机进入换热器，在换热器中富氧空气与高温烟气进行换热后，温度升至400～600℃，再进入转底炉。

优选的，所述用于转底炉的富氧燃烧直接还原生产金属化球团的方法，包括下列步骤：

1)富氧空气经鼓风机进入换热器，在换热器中富氧空气与高温烟气进行换热后，温度升至400～600℃；

2)换热后的富氧空气进入转底炉的烧嘴；

3)燃气和富氧空气中O₂在烧嘴混合燃烧，燃烧反应放出的热量以辐身热的方式传至球团，转底炉预热段内气氛温度1000℃-1100℃，球团内的锌、铅等氧化物发生还原反应，生成的锌、铅等金属脱离球团进入烟气；球团进入转底炉还原段；