[实用新型]一种拟纯氧炼铁及高炉气循环利用装置

说明书

本实用新型公布了一种拟纯氧炼铁及高炉气循环利用装置，包括制氧设备、热风炉、高炉、除尘设备、增压设备、CO₂分离设备、CO₂压缩机、CO₂储罐、CO储罐和阀门组件。在原有高炉炼铁的工艺中，通过增加制氧装置得到氧气和增加CO₂气体分离装置分离CO₂与CO，再将分离得到的部分CO₂与氧气按照一定比例进行混合，作为高炉炼铁的助燃气，从而避免高炉气中存在大量N₂，减小CO提纯的难度，提高高炉气的利用价值，从而实现节能减排的目的。

技术领域

本实用新型属于钢铁冶金及节能环保技术领域，涉及炼铁及高炉气循环利用技术，尤其涉及一种拟纯氧炼铁及高炉气循环利用装置。

背景技术

高炉炼铁过程中，每生产一吨铁需要产生约1600m³的高炉气，其中CO含量为20-24％，CO2含量为16-20％，N₂含量约40-50％。由于热值较低，CO与N₂分离难度大，导致高炉气的利用价值较低，以至于有一定比例的高炉气作为释放气直接燃烧排放。CO与CO₂在高炉气中的比例基本固定，热值低以及分离难度大的根源在于N₂，然而氮气是由助燃空气带入。纯氧冶炼最主要的问题在于：1)氧气不能加热，否则会把高温输氧管道氧化，喷嘴也容易氧化损坏；2)炉温过高，对于高炉炉壁影响很大；3)助燃气量小，对底部钢液不能形成足够的搅动，影响还原效果，同时气量小将导致炉顶温度低，不利于铁矿石的前期还原。专利CN107151718A提出了一种全氧高炉炼铁装置，该装置适合全氧冶炼。但是新建高炉的投资较大，若对现有炉型进行改造，助燃气不能为纯氧，所以现有工艺无法解决高炉气中N₂的问题，从而导致高炉气无法高效利用。

现有技术中，专利CN108430914A记载了一种CO₂的循环使用技术，在循环管路上按照比例加入CH₄，在热风炉中把CO和CH₄进行燃烧热分解成CO和H₂后通入高炉。专利CN205893309U、CN1216154C记载了使用纯氧与富氢气气体混合炼铁的技术。这些技术的共同点都是使用天然气或者焦炉气，不仅价格较高，而且气体消耗量很大；其实施列中天然气消耗量高达800Nm3/吨铁，单天然气一项消耗就远远超过目前炼铁的总成本；而且氧气与CH₄在热风炉中存在爆炸风险。

在现有技术中，高炉的喷煤均使用高压氮气作为煤粉的输送气体，不用空气或氧气，需要控制氧气含量低于12％，主要是存在输送气体与煤粉反应，或者空气中氧气与CO反应，放出大量的热量会导致爆炸的风险。同时，由于2CO+O2＝2CO₂放出大量热，对CO含量也有控制。氮气将最终进入高炉气，降低高炉气的热值。因此，高炉气中存在大量N₂，从而加大CO提纯的难度，造成低浓度CO无法高效利用，难以达到节能减排的目的。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供一种拟纯氧炼铁及高炉气循环利用装置，采用CO₂与氧气混合的方式替代高炉炼铁所需的助燃空气，避免高炉气中存在的大量N₂，减小CO提纯的难度，提高高炉气的利用价值，从而达到节能减排的目的。