[发明专利]一种利用转炉煤气生产海绵铁的直接还原工艺

说明书

本发明公开了一种利用转炉煤气生产海绵铁的直接还原工艺，其特征在于：从转炉排出的高温转炉煤气经烟罩进入转炉煤气烟道，与竖炉炉顶煤气经除尘降温、脱碳后的回流煤气混合，使得转炉煤气烟道中的煤气温度下降至1050℃～1100℃，从转炉煤气烟道出来的1050℃～1100℃的高温煤气经热旋风除尘后进入气基直接还原竖炉还原低配碳冷固结含碳球团生产海绵铁，并产生竖炉炉顶煤气。本发明利用冷固结含碳球团中的固体碳与进入竖炉的还原气中的CO₂、H₂O发生的吸热反应来保证还原气的温度和还原气氛，同时通过低配碳和合适的球团粒度保证冷固结含碳球团的球团强度和冶金性能，工艺充分利用了高温转炉煤气显热，流程简单、能耗较低。

技术领域

本专利属于直接还原炼铁的技术领域，是针对利用转炉煤气生产海绵铁的一种直接还原工艺。

背景技术

转炉煤气是钢铁企业重要的二次能源，转炉煤气烟道中1400℃～1650℃的高温转炉煤气的热能回收以及转炉煤气的高附加值利用，对于降低钢铁厂生产成本来说意义重大，一直是钢铁企业关心的重点问题。

目前，对于高温转炉煤气热能的回收主要采用汽化冷却烟道+余热锅炉的形式进行，将转炉煤气的热能以高温蒸汽的形式进行回收，设备投资大、系统复杂，同时回收得到的高温蒸汽利用效率不高、附加值较低。另外，对于转炉煤气的利用，目前主要用于轧钢加热用煤气，利用价值较低。鉴于转炉煤气的利用现状，有研究提出了利用转炉煤气生产高附加值的海绵铁的工艺路线，但这类工艺需要先将高温转炉煤气降温、除尘，然后通过煤气变换、煤气脱碳获得合适H₂/CO比的还原气，再将还原气加热至900℃～1000℃后进入气基直接还原竖炉生产海绵铁，工艺过程流程长、投资大且能耗极高。

综上所述，对于高温转炉煤气的热能回收及高附加值利用，目前尚没有较好的方法，利用转炉煤气生产海绵铁虽然产品附加值较高，但目前提出的工艺路线流程长、设备投资大、能耗高，因此，如何缩短工艺流程、降低设备投资和工艺能耗，是利用转炉煤气生产高附加值海绵铁的重点和关键。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前利用转炉煤气生产海绵铁工艺路线流程长、设备投资大、能耗高等问题，提出了一种利用转炉煤气生产海绵铁的直接还原工艺，该工艺利用低配碳冷固结含碳球团中的固体碳与基于转炉煤气获得的还原气中的CO₂、H₂O在气基直接还原竖炉内发生C+CO₂=2CO和C+H₂O=CO+H₂的吸热反应，在提高还原气还原性能的同时使得还原气温度迅速下降至气基直接还原竖炉还原所需的温度范围，进行海绵铁的生产，同时通过低配碳和合适的球团粒度保证冷固结含碳球团的球团强度和冶金性能，以保证气基直接还原竖炉的稳定运行，工艺流程简单、能耗及设备投资较低。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种利用转炉煤气生产海绵铁的直接还原工艺，其特征在于：从转炉排出的高温转炉煤气经烟罩进入转炉煤气烟道，与竖炉炉顶煤气经除尘降温、脱碳后的回流煤气混合，使得转炉煤气烟道中的煤气温度下降至1050℃～1100℃，从转炉煤气烟道出来的1050℃～1100℃的高温煤气经热旋风除尘后进入气基直接还原竖炉还原低配碳冷固结含碳球团生产海绵铁，并产生竖炉炉顶煤气。

进一步，所述的从转炉排出的高温转炉煤气，其温度范围为1400℃～1650℃。

进一步，所述的竖炉炉顶煤气经粗除尘装置、换热器和除尘降温装置进行除尘降温后，一部分进入煤气脱碳装置脱除CO₂后作为回流煤气进入转炉煤气烟道，另一部分作为输出煤气输出。

进一步，所述的煤气脱碳装置为真空变压吸附装置，经煤气脱碳装置脱除CO₂后的煤气中CO₂的含量小于2.5%(体积百分比)。