[发明专利]全氧富氢低碳还原熔化炼铁系统及炼铁方法

权利要求书

1.一种全氧富氢低碳还原熔化炼铁系统，其特征在于，组成中包括还原熔化炉（1）、炉顶煤气除尘器（7）、干燥器（8）、烟囱（12）、电解水装置（9）、CO₂分离器（14）、风机（10）、换热器（11）、还原气备用储气罐（15）；所述还原熔化炉（1）顶部设有进料口（2），炉顶煤气出口（3）与炉顶煤气除尘器（7）相连，煤气经除尘器（7）除尘后通入干燥器（8），经干燥器（8）干燥后的炉顶煤气通入CO₂分离器（14），分离后的CO₂从分离器的顶部排出并储存，由CO₂分离器（14）的出口排出的还原气体一部分与电解水装置（9）制取的绿氢混合通入换热器（11）中，经加热后通入还原熔化炉（1）中，剩余部分存入还原气备用储气罐（15）中，换热器（11）燃烧废气通过烟囱（12）排入大气；所述还原熔化炉体由上至下依次为间接还原区（Ⅰ）、软熔滴落区（Ⅱ）、焦炭燃烧及渣铁区（Ⅲ）区域；

所述间接还原区（Ⅰ）内型为圆台状，倾角α为83-89º；加热后的富氢还原气由富氢还原气进风口（4）通入富氢还原气围管（17）中，富氢还原气入炉风口（16）沿富氢还原气围管底部圆周均匀分布，向下倾角θ为30-70º；所述软熔滴落区（Ⅱ）为倒圆台状，倾角β为72-80º；所述焦炭燃烧及渣铁区（Ⅲ）为圆柱状，在上部沿圆周均匀设置有全氧风口（5），倾角为向下4-6º；在中下段设置出铁出渣口（6），沿圆周设置；

所述富氢还原气进风口（4）为两个，对向设置；所述富氢还原气入炉风口（16）的个数为10-90个；所述富氢还原气入炉风口（16）的下端位置为料面以下8-13米；

所述间接还原区总高度为9-15米，圆台直径1.5-11米；所述软熔滴落区（Ⅱ）的高度为2-6米。

2.根据权利要求1所述的一种全氧富氢低碳还原熔化炼铁系统，其特征在于，所述全氧风口（5）的个数为5-32个，所述出铁出渣口（6）数量为1-4个。

3.一种使用权利要求1或2炼铁系统进行全氧富氢低碳还原熔化炼铁的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）装料：将含铁物料与焦炭混匀后分批次从炉顶加入还原熔化炉，保持料面在炉口水平面下300-1500mm；所述含铁物料为烧结矿、球团矿或矿石中的任一种或几种，与焦炭采用完全混合布料的方式，矿焦比为4.0-5.5；

（2）间接还原区还原：经换热器加热后的富氢还原气从富氢还原气进风口喷入还原熔化炉内进入上部间接还原区底部；同时，由纯氧与焦炭燃烧产生的CO还原气体从焦炭燃烧及渣铁区生成上升至上部间接还原区底部；在两股气体的共同作用下，在间接还原区含铁物料还原为铁，金属化率为85-95%；间接还原区吹入的富氢还原气占总还原气体的60-80%，焦炭燃烧产生气体占总还原气体的20-40%；

（3）软熔滴落：焦炭燃烧生成的高温CO气体在软熔滴落区上升过程中加热含铁炉料，使之软熔滴落；

（4）焦炭燃烧及渣铁熔化：在还原熔化炉焦炭燃烧和渣铁区的上部沿圆周均匀设置的进风口鼓入纯氧用于焦炭的燃烧，产生的热量用于渣铁的熔化与升温及生成的CO还原气体加热；

（5）出渣铁：还原熔化炉生成的铁水和炉渣从设置在焦炭燃烧和渣铁产生段的中下部的铁口排出；

（6）炉顶煤气循环制取富氢还原气：冶炼过程中生成的炉顶煤气，从还原熔化炉炉顶煤气出口排出进入除尘器；除尘后的炉顶煤气经干燥器脱H₂O和CO₂分离器脱除CO₂后形成以CO和H₂为主要成分的还原气，之后在还原气中配加由电解水装置制取的H₂制成富氢混合还原气，经加热炉加热后由富氢还原气进风口喷入还原熔化炉，实现还原熔化炉还原气自循环。

4.根据权利要求3所述的全氧富氢低碳还原熔化炼铁的方法，其特征在于，所述炉顶煤气循环制取富氢还原气步骤中，所述富氢还原气中H₂与CO的比例下述范围内进行调整：H₂体积分数范围在50-90％，CO体积分数范围在10-50％。

5.根据权利要求3或4所述的全氧富氢低碳还原熔化炼铁的方法，其特征在于，所述炉顶煤气循环制取富氢还原气步骤中，经换热器加热后的富氢还原气温度为850-1000℃。