CN114134268A - 一种利用炉顶煤气循环的高炉炼铁方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用炉顶煤气循环的高炉炼铁方法，该方法不仅能够有效的利用煤气成分的还原性气体CO，同时能够解决因为富氧带来的理论燃烧温度的影响，可以实现既环保又高效的生产，在条件合适的情况下，能够使高炉的燃料比降低至少30％。

Description

一种利用炉顶煤气循环的高炉炼铁方法
技术领域
本发明涉及高炉炼铁技术领域，具体是涉及一种利用炉顶煤气循环的高炉炼铁方法。
背景技术
钢铁工业作为我们的基础工业，在国民经济中占有重要的地位，其按照流程结构来分可以分为长流程和短流程两种。目前我国长流程产量占全部钢铁产量70％，其中90％左右的炼铁工艺为高炉工艺，高炉炼铁还将长期在炼铁工艺中占据主导地位。
目前炼铁工序的减碳主要集中在两个方面，第一就是如何更好的提高高炉工序的用能效率，以求最大限度的降低CO2的排放；第二就是调整能源结构，使炼铁工序的能源结构更加的优化，例如以氢代碳等技术的运用。从目前的研发进程来看的话，方法二虽然具备还原速度快，效率高和还原产物清洁等优势，但是其本身的技术难度大，消耗高，反而方法一工艺改动相对较小，投资较少，同时效率也高，是比较适合现阶段的方法。
耿云峰等人在申请号为CN200910076634.4的专利中公开了一个将CO富集后从高炉不同的部位返回高炉的方法。其既节约了炼铁工业中的焦炭的用量，也降低了高炉炼铁的焦比和能耗，又解决了高炉煤气的利用率低的问题，在适当的条件下能够将焦比从420kg/t降低为180kg/t。
但是其并没有考虑CO在加热的过程中的析碳对设备的腐蚀性问题，同时也缺乏关于高炉富氧和煤气中CO含量关系的考量问题。本发明在综合考虑高炉冶炼机理，以及气体的分离提取的基础上，为实现高炉煤气循环降低CO2提供了另一种解决方案。
发明内容
本发明旨在提供一种利用炉顶煤气循环的高炉炼铁方法，以实现节约焦炭的消耗和降低CO2的排放，有利于企业在降本的同时还能减排。
具体方案如下：
一种利用炉顶煤气循环的高炉炼铁方法，在高炉高富氧的前提下得到的高炉煤气，高炉煤气经高炉鼓风能量回收成套机组引出后进行脱硫处理，然后采用深冷工艺将N2高炉煤气从中分离出来，得到的CO和CO2混合煤气，混合气体经过热风炉加热后从高炉不同的位置喷入到炉内循环利用。
进一步的，高炉煤气的富氧率为不低于10％。
进一步的，混合煤气中CO2的含量为30％-70％。
进一步的，混合煤气从高炉的炉缸和炉身位置喷入到炉内。
进一步的，从炉缸喷入高炉的混合煤气的温度不低于1200℃。
进一步的，从炉身喷入高炉的混合煤气的温度为600℃-900℃。
进一步的，炉顶煤气的脱硫采用水解转化工艺和湿法脱硫工艺混合脱硫的工艺。
本发明提供的利用炉顶煤气循环的高炉炼铁方法与现有技术相比较具有以下优点：本发明提供的利用炉顶煤气循环的高炉炼铁方法不仅能够有效的利用煤气成分的还原性气体CO，同时能够解决因为富氧带来的理论燃烧温度的影响，可以实现既环保又高效的生产，在条件合适的情况下，能够使高炉的燃料比降低至少30％。
具体实施方式
本发明的目的是提供一种利用炉顶煤气循环的高炉炼铁方法，其将气体的分离提取和高炉炼铁工艺联合应用。其目的是在高富氧的条件下，使得炉顶煤气中N2的含量尽可能的降低，CO的含量尽可能的提高，然后除尘后的煤气经过脱硫，然后将其利用深冷法使得N2从中分离出来，得到的煤气为CO和CO2的混合气体，并将混合气体加热到不同的温度后从不同的位置返回到高炉。
具体方案如下：
S1、为了能够降低炉顶煤气中N2的含量，需要将炉顶煤气的富氧量尽可能的提高，其富氧率至少需要保持在10％以上，即氧气含量至少为31％。
S2、再对炉顶煤气进行降温除尘后再脱硫处理，因为煤气的循环会导致硫的富集，这会对铁水的质量造成影响，降温除尘利用常规设备进行，如除尘袋，热交换设备等。
炉顶煤气的脱硫采用“水解转化工艺和湿法脱硫工艺”的工艺路线，其中水解法用于有机硫的转化，湿脱硫工艺则同时采用化学吸收和催化氧化，吸收剂为NaOH等碱性溶液，催化剂是利用Fe、Mn等过渡金属离子的催化作用来进行催化氧化脱硫。
S3、脱硫后的炉顶煤气经过气体压缩、预冷与净化、热交换与制冷以及气体的分离得到N2和混合煤气，将N2储存，混合煤气进入管网，以待后续使用。
S4、将脱除N2的混合煤气经过热风炉加热到目标温度，经过炉缸喷入高炉的混合煤气加热至1200℃，在炉身喷入的混合煤气的温度为600-900℃，因为混合气体中含有大量的CO气体，能够很好的避免析碳反应。析碳反应的公式为：
2CO＝C+CO2↑△H298K＝-172.5kJ.mol-1
为刚好的防止析碳反应，混合煤气中CO2的含量为30％-70％。
在炉缸处高富氧的混合煤气会使高炉的理论燃烧温度迅速升高，混合煤气中的CO2会在风口前段和焦炭发生化学反应生成CO，该反应为吸热反应，能够有效的降低理论燃烧温度，从而使炉况稳定。
由于向高炉鼓入了大量富集的CO气体，取代了部分的化石燃料作为还原剂，同时由于CO还原反应基本为放热反应，也可以节省部分作为燃料的化石能源。
本发明提供的利用炉顶煤气循环的高炉炼铁方法，不仅能够有效的利用煤气成分的还原性气体CO，同时能够解决因为富氧带来的理论燃烧温度的影响，可以实现既环保又高效的生产，在条件合适的情况下，能够使高炉的燃料比降低至少30％。
实施例1
将炉顶的高炉煤气经过布袋除尘，得到BPRT(高炉鼓风能量回收成套机组)发电后的炉顶煤气，利用“水解转化工艺和湿法脱硫工艺”脱除煤气中的硫，然后利用深冷法脱除其中的N2，得到的煤气中CO的纯度为60％，到热风炉加热后从炉缸或者炉身分别鼓入炉内，其余的炼铁过程与常规炼铁过程完全相同。
原燃料条件：
表1配料比
烧结 球团 块矿 矿批 焦批
68％ 18％ 14％ 95t 17t
表2焦炭分析
水分 灰粉 挥发份 S％ M<sub>40</sub> M<sub>10</sub>
4.14％ 12.4％ 1.32％ 0.72％ 84.64 6.48
表3原料成分分析(％)
TFe FeO CaO MgO SiO<sub>2</sub> S Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> P
烧结 57.37 8.26 9.36 1.62 5.16 0.016 1.93 0.065
球团 63.13 0.64 1.12 0.84 4.04 0.009 1.55 0.012
块矿 65.37 7.13 0.02 0.07 3.92 0.01 1.30 0.043
表4生铁成分(％)
Si S Mn Ti P
0.453 0.026 0.194 0.052 0.095
表5炉渣成分(％)
SiO<sub>2</sub> CaO S FeO MgO Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> R
33.05 40.38 1.10 0.27 7.88 15.76 1.22
按照以上的原料条件和目标值来控制常规高炉和带有煤气循环的高炉，其技术经济指标如表6所示：
表6两种高炉生产方式的技术经济指标对比
常规高炉 煤气循环高炉
焦比，kg/t 352 232
煤比，kg/t 157 175
燃料比，kg/t 509 407
吨铁耗风量，m<sup>3</sup>/t 1425 1138
本发明带有煤气循环的高炉，能够使高炉的计算经济指标明显的提高，特别是焦炭的用量能够减少120kg/t，能够大大的降低焦化厂的CO2的排放，同时高炉本身产生的的CO2也通过循环再次喷入到炉内，也能够减少CO2的排放，所以本方法对于节能减排有明显效果。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种利用炉顶煤气循环的高炉炼铁方法，其特征在于：在高炉高富氧的前提下得到的高炉煤气，高炉煤气经高炉鼓风能量回收成套机组引出后进行脱硫处理，然后采用深冷工艺将N2高炉煤气从中分离出来，得到的CO和CO2混合煤气，混合气体经过热风炉加热后从高炉不同的位置喷入到炉内循环利用。
2.根据权利要求1所述的高炉炼铁方法，其特征在于：高炉煤气的富氧率为不低于10％。
3.根据权利要求1所述的高炉炼铁方法，其特征在于：混合煤气中CO2的含量为30％-70％。
4.根据权利要求1所述的高炉炼铁方法，其特征在于：混合煤气从高炉的炉缸和炉身位置喷入到炉内。
5.根据权利要求4所述的高炉炼铁方法，其特征在于：从炉缸喷入高炉的混合煤气的温度不低于1200℃。
6.根据权利要求4所述的高炉炼铁方法，其特征在于：从炉身喷入高炉的混合煤气的温度为600℃-900℃。
7.根据权利要求1所述的高炉炼铁方法，其特征在于：炉顶煤气的脱硫采用水解转化工艺和湿法脱硫工艺混合脱硫的工艺。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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