[发明专利]一种富氢氧气高炉炼铁方法

说明书

本发明涉及富氢氧气高炉的炼铁方法，通过将氧气高炉的炉顶煤气循环到煤气提质加热炉中，将其中CO₂转化为CO，然后再从中部和下部通入到氧气高炉中，并且在下部通入提质煤气之后还同时通入氢气，使得氧气高炉中还原反应效率得到提高，焦炭的使用量和煤粉的使用量大幅度减少。并且通过对煤气提质加热炉的上料装置进行改进，使得可以实时对煤粉参与反应的情况进行控制，从而可以合理控制通入到氧气高炉中提质煤气的成分，从而整体上使得炉顶煤气得到循环利用，冶炼热量得到充分利用。

技术领域

本发明属于富氢氧气高炉炼铁领域，具体涉及一种循环煤气提质利用富氢氧气高炉炼铁方法。

背景技术

现有高炉炼铁流程大量耗费焦炭，而焦炭的炼焦过程对环境污染及其严重，目前焦炭在高炉炼铁流程中主要有还原和骨架两个主要的作用，而焦炭在高炉中的骨架作用目前仍没有找到合适的方法来代替，因此为了提高高炉炼铁的环境友好性，研究人员都在对焦炭的还原作用的替代方案上进行各种深入研究。富氧高炉就是其中的一个方向，利用鼓风的时候鼓入富氧空气，同时喷吹入煤粉，从而采用大量的煤粉来替代焦炭的还原作用。但是在鼓入富氧空气的同时会将氮气也鼓入到高炉中，而氮气在上升过程中会将大量热量带入到炉顶煤气中，而带有大量热量炉顶煤气的徒带走大量热量而不能有效利用，从而造成能量的大量损失。除了富氧高炉，全氧高炉也在研究者的研究中，鼓入的气体全部采用氧气，基本没有氮气的鼓入量，使得还原反应主要在高炉下部完成，但是这样的做法又导致上升的煤气量大量减少，导致高炉上冷下热，炉料得不到充分的预热，从而容易造成高炉顺行故障。并且全氧高炉虽然减少了焦炭的使用量，但是煤粉的燃烧也会带来一定的环境污染，如何进一步减少煤质燃料的使用也成了科研工作者的研究重点。

发明内容

本发明的目的在于提出一种富氢氧气高炉炼铁方法。

具体通过如下技术手段实现：

一种富氢氧气高炉的炼铁方法，包括如下步骤：

(1)在氧气高炉的炉缸中下部通入纯氧、煤粉、氢气和高温提质煤气，在氧气高炉的炉身下部也通入高温提质煤气，在氧气高炉炉顶加入矿石和焦炭，炉顶产生的炉顶煤气通过管道通入到煤气提质加热炉中，在煤气提质加热炉中形成高温提质煤气和低温提质煤气，其中高温提质煤气通过炉身下部和炉缸中下部再次通入到氧气高炉中。

(2)所述氧气高炉在炉缸中下部环形设置有氧气鼓风口、喷煤口、氢气入口和下部提质煤气入口，在高炉炉身下部设置有上部提质煤气入口，所述氧气鼓风口用于鼓入纯氧，喷煤口用于喷入煤粉，氢气入口用于喷入氢气，下部提质煤气入口和上部提质煤气入口用于鼓入从煤气提质加热炉中产生的高温提质煤气。

(3)所述煤气提质加热炉包括上部内管、下部外管、反应腔、液渣室以及煤粉上料装置，所述上部内管插入到下部外管中，上部内管和下部外管整体位于反应腔上部并与反应腔连通，液渣室位于反应腔下部，煤粉通过上部内管顶端设置的煤粉物料入口加入到煤气提质加热炉中，炉顶煤气入口和氧气入口均设置在反应腔外侧，通过氧气与煤粉不完全燃烧产生CO并且产生大量的热量，炉顶煤气中的CO₂在高温环境下与煤粉中的C反应生成CO，从而将炉顶煤气进行提质和加热操作，产生的提质煤气向上流动，从上部内管中流出的煤气通过与新加入的煤粉进行热交换对煤粉进行预热并从上部内管排出形成低温提质煤气，从上部内管和下部外管之间流出的提质煤气在高温的情况下直接排出形成高温提质煤气，所述高温提质煤气包括CO、H₂和H₂O，并且三者体积比为CO：H₂：H₂O＝(55～75):(10～25):(0.5～5)，所述低温提质煤气用于燃气发电或轧钢加热。