[发明专利]一种用于高炉炼铁的富氧干气供应工艺

说明书

 技术领域

本发明涉及高炉炼铁工艺技术领域，具体涉及一种将空气直接制成可用于高炉炼铁的富氧干气的供应工艺。 

背景技术

在高炉炼铁工艺中，富氧鼓风技术和脱湿鼓风技术为较为广泛应用的强化冶炼技术。其中，富氧鼓风主要是在鼓风时加入工业氧来提高鼓风中的含氧量，使气体中的富氧含量≥21%，提高冶炼强度和炉缸风口带燃烧温度，从而提高高炉产量和降低焦比。而脱湿鼓风则是通过去除高炉鼓风中的水分，使进入高炉的助燃空气的湿度降低到最佳操作所要求的数值并保持稳定，从而起到提高干风温度、稳定炉况、增加煤粉喷吹量、降低焦比的作用。

目前，富氧鼓风技术中常见富氧加入方法主要是在高炉鼓风机前设置独立的PSA（变压吸附）或VPSA（真空变压吸附）制氧装置，并将所制富氧在高炉鼓风机前加入进口风管中，或者，将独立的PSA或VPSA制氧装置所制富氧经氧压机加压后在高炉鼓风机与放风阀之间的冷风管上加入。

CN03117856.1发明名称为“高炉炼铁富氧喷煤的供氧流程”的中国发明专利公开了一种采用PSA或VPSA吸附法和常压输出氧气的压缩膨胀深冷法及膜分离法空分装置为高炉炼铁富氧喷煤工艺提供富氧的供氧流程。该技术方案主要是：供氧时加在高炉鼓风机吸入口前与空气一同被高炉鼓风机吸入混合成高炉富氧喷煤炼铁工艺所需的富氧送入高炉，或经加压后送入高炉鼓风机出口的空气管内与鼓风机加压后的空气混合均匀后送入高炉。该供氧流程仍存在以下缺点：由于在制备富氧过程中采用空压机或真空机组，富氧制备能耗较大，且如采用高炉鼓风机后加富氧的方式，则还需增加氧压机升压，能耗及投资还需进一步提高，且整套装置系统运行能耗高、设备占地面积大，投资大。

而就脱湿鼓风而言，当前则主要采用鼓风机吸入侧冷却脱湿的方法，该脱湿方法需增加冷冻机组，投资高，且运行能耗较高。

CN200910103264.9，发明名称为“一种高炉鼓风机机后脱湿装置”的中国发明专利公开了一种高炉鼓风机机后脱湿装置，其技术方案主要是：通过将脱湿装置后置于高炉鼓风机出口，对高炉鼓风机出口的高温高压的空气依次进行预冷、脱湿和回热。但该技术方案没有充分利用高炉鼓风机，仍然不能将空气直接制成可用于高炉炼铁的富氧干气，而是需要通过外置添加富氧的方式来满足可用于高炉炼铁的富氧干气的要求。

CN98228550.7，名称为“一种玻璃球窑富氧燃烧装置”的实用新型专利公开了一种玻璃球窑富氧燃烧装置，由鼓风机、富氧发生器、水环式真空泵、气水分离器、脱湿箱、气水分离箱、增压风机、换向装置、预热器、喷嘴、空气净化器、风管软连接、排水斗组成，利用膜法富氧技术，提供28～35%O₂含量的富氧空气，与天然气混合燃烧。该技术方案仅仅适用于特定的玻璃球窑，采用膜法富氧技术，通过鼓风机送入空气，同时需要结合水环式真空泵提供膜法制富氧的足够压差，以及通过增压风机对所制富氧增压以满足后续要求的压力。因此，该富氧燃烧装置仍然存在动力设备投资大、能耗高的缺点，且不适用于高炉炼铁。

因此，综合考虑整个高炉炼铁富氧鼓风供气流程，并从降低富氧制备能耗及脱湿能耗的角度出发，有必要建立新的结合脱湿效能的高炉炼铁富氧干气供应工艺，以充分利用现有高炉炼铁工艺中已有装置，在保证富氧含量的前提下，减少投资和运行成本，节约能源消耗。 

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的缺点，提供了一种与高炉炼铁强化冶炼过程相适应的富氧干气供应工艺。该工艺充分利用现有高炉炼铁冶炼工艺中的设备，将经过高炉鼓风机增压后的空气，经PSA来直接制备富氧干气，改变了现有技术中需要外置添加富氧来制取富氧干气的方式，具备设备投资低、运行能耗低的特点。

为解决以上技术问题，本发明所提供的技术方案如下：

一种用于高炉炼铁的富氧干气供应工艺，其特征在于：工艺步骤包括：经高炉鼓风机增压后的空气，经过预冷器、空冷器冷却后，直接通过PSA脱除其中的水分和部分氮气，所得富氧干气回到预冷器进行升温，然后进入热风炉加热后送往高炉用作助燃。

所述的高炉鼓风机增压，高炉鼓风机出口空气的表压压力为0.25～0.75MPa。其优选的表压压力为0.35～0.58Mpa。高炉鼓风机的出口压力需满足高炉炉顶压力、炉内料柱阻力损失、预冷器阻力损失、冷却器阻力损失、气水分离器阻力损失、变压吸附工序压力要求、送风系统阻力损失的要求；同时，能使进入PSA前的空气湿度达到5～10g/m³，与现有工艺相比有很大的提高。