[发明专利]Hismelt熔融还原炉的炉气炉内改质方法及其熔融还原炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种Hismelt熔融还原炉的炉气炉内改质方法及其熔融还原炉，属于Hismelt熔融还原的技术领域。

背景技术

Hismelt法是由德国克劳克纳(Klockner)公司的OBM转炉炼钢工艺发展而来。该工艺以OBM转炉工艺为基础，改进了炉体设计和喷吹技术，达到较高的二次燃烧率和二次燃烧传热效率。其熔池部分像转炉，以氮气和天然气为载体，通过底部或上部的喷嘴向熔池喷煤，煤中的碳很快被溶解进入铁水并还原熔渣中的铁氧化物，产生的一氧化碳和顶部进入熔融还原炉的助燃风中的氧进行二次燃烧。从底部或上部喷入的煤和含铁原料可最大限度地还原和被还原，并搅拌熔池，一氧化碳和氧在熔池上部燃烧产生大量热量则源源不断地为还原反应以及加热、熔融和其它过程提供能量。

Hismelt法以矿粉为含铁原料，流程中的预还原炉采用的是流化床或者循环流化床或者是预还原罐等，在流化床或者预还原罐中，利用来自还原炉的煤气对矿粉进行加热和预还原，然后喷入卧式或立式还原炉。

现有技术存在的主要问题在于：

1.由于Hismelt法具有较高的二次燃烧率，因此，还原炉外排的炉气中的一氧化碳浓度较低且二氧化碳浓度较高，因此：它被用于预还原时，其还原能力较低，使含铁原料的预还原度只能维持在较低的水平上，因此，降低了还原炉的生产率；在预还原过程中，由于还要进一步消耗一氧化碳，因此，预还原尾气的热值将变得很低，难以进行经济地利用，如若加以放散，又会造成环境污染。

2.还原炉外排炉气的温度很高，需要采用水冷烟道等技术措施，虽然形式上是回收了部分热量，但是，这种间接回收热量的方式是低效率的。

发明内容

本发明的目的，是要提供一种Hismelt熔融还原炉的炉气炉内改质方法及其熔融还原炉，以解决现有技术存在的问题，并克服由于这些问题引发的一系列派生的问题。

本发明的基本构思是：

①要在Hismelt熔融还原炉的炉内实现炉气的改质。②具体的改质手段是向Hismelt熔融还原炉炉内的渣层上方的空间内喷入煤粉，以减少或消除二氧化碳，提高一氧化碳的浓度，即提高副产煤气的还原能力。③特别是，要将煤粉喷入熔融还原炉炉内的二次燃烧区且二次燃烧区使用的助燃气中的氧的体积百分比浓度≥40％；采用富氧助燃气的作用，一是提高理论燃烧温度，以便在加入过量碳的条件下基本不影响炉内的传热效率，二是降低炉气中惰性气体的含量，增加炉气或煤气热能的利用效率。或者是：要将煤粉喷入熔融还原炉炉内的非燃烧区，以便在基本不影响炉内传热效率的条件下，利用炉气自身的显热实现煤气的改质，兼起使炉气降温的作用。

本发明的基本技术方案之一是：一种Hismelt熔融还原炉的炉气炉内改质方法，其特征在于：通过喷口向熔融还原炉内的渣层上方的空间内喷入煤粉。这里所述的“改质”，就是改善质量之意；这里所述的“煤粉”的粒度，可以与常规煤粉炉所使用的煤粉粒度相一致，也可以与高温煤气造气炉所用的煤粉的粒度相一致，还可以与高炉喷吹的煤粉、特别是与高炉喷吹的粒煤相一致等。

为了更有效地减少或消除二氧化碳、提高一氧化碳的浓度，且不影响炉内的传热效率，建议使所述的煤粉进入所述的熔融还原炉的二次燃烧区且二次燃烧区使用的助燃气中的氧的体积百分比浓度≥40％。同时，还建议：使助燃气中的氧的体积百分比浓度≥50％、≥60％、≥70％、≥80％、≥90％，直至100％，也就是说，直至使用工业纯氧。这里需要注意的是，由于采用了高氧的助燃气，因此，在对助燃气预热时必须采取安全应对措施；出于安全的考虑，建议在采用特别高的氧浓度时，特别是在采用纯氧时，建议降低助燃气的预热温度或者不对助燃气进行预热。

为了延长煤粉在炉内的停留时间和使炉气起旋以降低煤粉的逃逸量，建议所述的煤粉是切向喷入的。

为了使喷入的煤粉基本不影响炉内传热效率，还建议将所述的煤粉喷向炉中的非燃烧区。

本发明的基本技术方案之二是：一种实现上述Hismelt熔融还原炉的炉气炉内改质方法的熔融还原炉，包括炉壳及其冷却壁、煤的入口、含铁原料的入口、排渣口、出铁口、助燃气体的入口和炉气的出口，其特征在于：所述的还原炉设置着向熔融还原炉内的渣层上方的空间内喷入煤粉的喷枪。

进一步，建议所述的煤粉喷枪是切向配置的，当然，进行切向配置，应当设定一个切向配置的布置基圆，至于基圆的大小，应依据实际需要确定；另外，还建议使所述的煤粉喷枪朝向炉气的非燃烧区；另外，当与采用高氧助燃风相配合时，还建议将所述的煤粉喷枪朝向所述的熔融还原炉的二次燃烧区。