[发明专利]一种富氢碳循环高炉喷吹高温煤气的煤气加热系统

说明书

本发明公开了一种富氢碳循环高炉喷吹高温煤气的煤气加热系统，富氢碳循环高炉的炉顶通过管路依次连接着湿法除尘脱水减压系统以及富氢炉煤气脱碳装置，富氢炉脱碳煤气与欧冶炉脱碳煤气和焦炉煤气在混合装置混合，混合掺入体积量为富氢碳循环高炉高温提质煤气通入体积量的10～23％，混合后的煤气分成3路分别进入三组电加热器进行加热，同时进入的煤气通过电加热器煤气进气快切装置和流量调节装置进行流量调节或事故切断；第一组电加热器加热的煤气与冷煤气混合均匀达到950℃后，喷入炉身内部；第二组电加热器和第三组电加热器加热的煤气与冷煤气混合均匀达到1100℃后，通过风口煤气稳压缓冲器稳压缓冲后由风口的复合风口喷入炉缸内部。

技术领域

本发明涉及一种富氢碳循环高炉喷吹高温煤气的煤气加热系统，适用于高炉及非高炉熔融还原炼铁工艺领域。

背景技术

传统高炉炼铁工艺中，主要燃料以焦炭和煤粉为主，从炉顶装入含铁炉料和焦炭，同时从炉缸风口喷入高温富氧热空气和煤粉。传统的高炉炼铁工艺需要使用大量化石燃料焦炭和煤粉，焦炭在炉内起着骨架、发热剂、还原剂的作用，传统高炉高温鼓风带入大量高温惰性气体N2，使得炉身煤气中CO所占比例不足40％，铁矿石在炉内发生间接还原的反应程度较低， 因此大量FeO进入高炉炉缸，并在高温区与焦炭发生直接还原，造成焦炭大量消耗；传统高炉需要采用热风炉加热空气消耗了大量的煤气，造成热风炉能耗较大，并造成CO2排放量进一步上升。

另外传统高炉低碳炼铁技术的有效途径就是高富氧冶炼技术的利用，如超过5%的富氧率，但是其弊端在于单位碳素燃烧生成的煤气量减少，风口前理论燃烧温度上升。热量集中于高炉下部，炉缸温度上升，对硅、锰等一些难还原元素的还原十分有利。富氧鼓风使风口前理论燃烧温度提高，可进一步增加喷吹燃料数量，喷吹煤粉超过极限，未燃煤粉增多，易造成炉缸堆积，炉况恶化，同时由于高富氧冶炼（超过5%的富氧率）的高炉流到炉身上部的气体量较之前有了大幅度的减少，因此带入高炉上部的热量随之大幅度减少，从而造成高炉上冷下热的问题，从而影响高炉整体合理温度场的分布，易造成炉况失常，形成悬料、炉凉、甚至炉缸冻结等大的恶性高炉生产事故。

发明内容

本发明的目的在于提出一种富氢碳循环高炉喷吹高温煤气的煤气加热系统，可以实现高炉高富氧全氧冶炼，利用炉顶煤气循环脱除CO2工艺，循环至炉身加热煤气喷吹、循环至风口加热热煤气喷吹，最终实现富氢碳循环冶金，大幅减少炼铁过程中的温室气体CO2排放。

本发明采用的技术方案是，一种富氢碳循环高炉喷吹高温煤气的煤气加热系统，主要包括：富氢碳循环高炉、富氢炉煤气脱碳装置、第一组电加热器，第二组电加热器；第三组电加热器，富氢碳循环高炉的炉顶通过管路依次连接着湿法除尘脱水减压系统以及富氢炉煤气脱碳装置，富氢炉煤气脱碳装置、焦炉煤气系统、欧冶炉脱碳煤气系统三者均与一个混合装置相连通，富氢炉脱碳煤气与欧冶炉脱碳煤气和焦炉煤气在混合装置混合，混合掺入体积量为富氢碳循环高炉高温提质煤气通入体积量的10～23％，混合后的煤气分成3路分别进入第一组电加热器，第二组电加热器，第三组电加热器，进行加热，同时进入的煤气通过电加热器煤气进气快切装置和流量调节装置进行流量调节或事故切断；3组电加热器通过进口进气快切装置和流量调节装置，3组电加热器出口设置电加热器出口快切装置，3组电加热器的进气端还分别连接着蒸汽系统；第一组电加热器加热的煤气通过炉身冷热煤气勾兑装置与炉身冷煤气流量控制装置将热煤气与冷煤气混合均匀达到950℃后，通过炉身煤气稳压缓冲器稳压缓冲后由炉身的煤气口喷入炉身内部；第二组电加热器和第三组电加热器加热的煤气通过风口冷热煤气勾兑装置与风口冷煤气流量控制装置将热煤气与冷煤气混合均匀达到1100℃后，通过风口煤气稳压缓冲器稳压缓冲后由风口的复合风口喷入炉缸内部，此时喷入的还必须包括氧气。

进一步，所述的第一组电加热分为3级，温度第一级加热至550℃，温度第二级加热至750℃，温度第三级加热至950℃；所述的第二组电加热分为3级，温度第一级加热至525℃，温度第二级加热至900℃，温度第三级加热至＞1100℃；所述的第三组电加热分为3级，温度第一级加热至525℃，温度第二级加热至900℃，温度第三级加热至＞1100℃；