[发明专利]全氧富氢煤气炼铁方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于炼铁和能源技术领域，特别是提供了一种全氧富氢煤气炼铁方法及其装置，实现炼铁原料热送热装与低碳富氢全氧炼铁。

背景技术

随着现代工业化进程的不断加速，全球能源大量消耗，二氧化碳排放量剧增，所导致的空气污染和温室效应已经严重地威胁着人类赖以生存的地球环境。中国钢铁行业的二氧化碳排放量仅次于电力、建材，居第三位。因此，二氧化碳的减排是钢铁业不可推卸的重大责任。能耗占整个钢铁生产总能耗70％以上的炼铁系统则是节能减排的首要目标，但焦化、烧结、球团及炼铁各工序在现有的工艺技术条件下能做到的节能减排已经很有限了，因此必须有工艺技术上的创新才能实现大幅度的节能减排。

高炉炼铁的原料主要包括焦炭、烧结矿和球团，现有高炉的炉料都是在常温下装入炉内。常温炉料便于运输、保存和使用，但原料在生产过程中需要通过冷却设备从高温降到常温，装入高炉内还要重新加热到高温，既增加了设备投资和占地，又损失了大量的热能。

焦炉推出的红焦温度达800-1200℃，目前主要采用干熄焦和湿熄焦两种方式将焦炭冷却至常温。无论采用那种冷却方式均会因焦炭在温度的剧烈变化下产生应力破损，而导致其强度和成品率的降低。虽然干熄焦可以回收焦炭的显热用于发电，但能量回收效率较低；湿熄焦采用熄焦塔喷水熄焦，完全浪费了焦炭的显热，并消耗大量水资源，造成一定的环境污染。

高温烧结矿和球团冷却前温度在800-1400℃，目前主要通过环冷机或带冷机进行冷却，其显热通过余热锅炉产生低压蒸汽加以利用，能量回收效率也很低。

高炉通过高富氧大喷煤在增产、节焦及降耗方面取得了良好的效果，当富氧率进一步提高乃至纯氧冶炼时，可最大限度的增大喷煤量，降低焦比，但带来的问题是高炉煤气量不足，加上冷料入炉造成上部温度低，影响煤气的间接还原，导致直接还原比重增大，反而增加了碳素的消耗。上部热量不足的问题，虽然可以通过目前流行的技术思想，即在炉身下部吹入高温煤气加以解决，但由于煤气在加热过程中存在析碳的问题和加热煤气要额外燃烧一定量的煤气，使该技术始终停留在思想阶段。

本发明将焦化、球团和烧结与炼铁炉耦合运行，将红热的焦炭、球团及烧结矿直接装入新型炼铁炉内，采用全氧冶炼，在下部氧气风口和炉身中下部同时喷吹富氢的高温焦炉煤气，既充分利用了炼铁炉料的显热，又利用高温炉料带入的显热消除了纯氧冶炼造成的上部热量不足的问题，使含铁炉料在上部通过间接还原达到70％以上的金属化率，充分利用了煤气的化学能，减少或消除下部直接还原造成的碳素消耗，实现大幅度节能减排的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种全氧富氢煤气炼铁方法及装置，以焦化、烧结、球团、炼铁炉为基础的炼铁工艺及相关装置，采用全氧和喷吹富氢煤气冶炼技术，达到清洁生产、高效节能和环保减排的效果。

本发明的全氧富氢炼铁工艺为，将焦化、烧结、球团与炼铁炉耦合运行，焦炭、烧结矿、球团不经过冷却，在高温下通过输送和装料设备热送热装到炼铁炉内，炉子下部设氧气风口和煤气喷吹设施向炉内吹入氧气和具有一定温度的焦炉煤气，也包括煤及其它种类的可燃气体，炉子中下部也吹入具有一定温度的焦炉煤气，也包括其它种类的可燃气体，用富氢煤可燃气代替焦炭和煤，达到节能减排的目标。上部排出的高温高热值煤气通过蓄热式换热器将物理热转移给喷入炉内的焦炉煤气，也包括其它种类的可燃气体，然后供焦炉和球团生产使用。

本发明提供的新型全氧富氢煤气炼铁工艺包括下述步骤：

1、将焦炉生产出的成熟红热焦炭用高温焦炭输送装置输送至高温焦炭中转料仓内，将烧结机生产出的高温烧结矿由封闭的高温烧结矿输送装置输送至高温烧结矿中转料仓内，将球团焙烧机生产出的高温球团通过封闭的高温球团输送装置输送至高温球团中转料仓内；

2、将上述中转料仓分别作为高温的焦炭、烧结矿和球团的缓冲和保温容器，高温炉料通过高温称量斗按配比例依次、分批通过封闭的高温炉料输送装置送入耐高温无钟炉顶内，再由耐高温无钟炉顶按要求布入炉内；

3、利用3个中转料仓的缓冲和保温作用，控制焦炭的入炉温度为100-1200℃，烧结矿的入炉温度为100-1000℃，球团的入炉温度为100-1400℃；

4、炼铁炉设置两排风口，即下部的下排氧气风口和中下部的上排煤气风口。通过在炼铁炉下部设置的氧气风口吹入200-600立方米/吨铁的氧气和20-300立方米/吨铁预热的富氢可燃气体，同时在炼铁炉的中下部软融带根部以上位置喷入100-600立方米/吨铁预热的富氢可燃气体，富氢可燃气体可以是焦炉煤气或天然气，富氢可燃气体的喷入温度控制在600-1200℃；