直接使用粉煤或块煤及铁粉矿制造铁水的设备、方法、采用它们的联合钢厂及方法技术

本发明专利技术提供一种直接使用粉煤或块煤及含铁粉矿制造铁水的设备、方法、联合钢厂及联合钢生产方法。该铁水生产方法包括如下步骤：将含铁粉矿与辅助原料混合，并干燥所得到的混合物，以生产含铁混合物；在该含铁混合物通过相互串连的多级流化床反应器单元时，进行还原和烧结以将含铁混合物转化为还原材料；在高温下压制该还原材料以制造团矿；将块煤和压制粉煤制得的煤压块装入熔炉－气化器中以形成煤填充床作为熔化团矿的热源；将团矿装入与多级流化床反应器单元相连的熔炉－气化器中，并向熔炉－气化器输送氧气，以制造铁水；并且将熔炉－气化器排放的还原煤气供应至多级流化床反应器单元中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
(a)专利
本专利技术涉及一种制造铁水的设备、方法、采用它们的联合钢厂以及方法。更具体地说，本专利技术涉及一种直接使用粉煤或块煤及含铁粉矿制造铁水的设备、方法、采用它们的联合钢厂及方法。(b)相关技术描述钢铁工业是为建筑和汽车、船舶和家用器具等的制造提供所需原材料的核心工业。另外，它也是人类有史以来已经取得进展的工业。炼铁厂在钢铁工业中起着关键的作用，它使用铁矿石和煤作为原料制造铁水(也就是，熔融状态的生铁)，然后由铁水生产出钢，随后供应给消费者。目前，世界上大约60％的铁产量是通过采用自14世纪发展起来的鼓风炉熔炼法生产的。根据该鼓风炉熔炼法，将已经经历烧结过程、采用铁矿石和烟煤作为原材料生产出的焦炭装载到鼓风熔炉中，并向熔炉提供氧气以将铁矿石还原为铁，由此制造铁水。考虑到反应特性，大部分铁水生产所采用的鼓风炉熔炼法，都要求原料具有至少一定水平的硬度和可以保证原料在熔炉中的通气性的粒度。由于该原因，需要以通过加工特定原煤所获得的焦炭作为用作燃料和还原剂的碳源。而且，需要已经经历过连续聚结(agglomerating)过程的烧结矿作为铁源。因而，现代的鼓风炉熔炼法需要原材料初始加工设备，例如焦炭制造设备和烧结设备。此外，除了鼓风熔炉之外，还必须配备辅助设施以及防止和使由辅助设施生成的污染最小化的设备。因此，附加的设施和设备的巨大投资导致生产成本增加。为了解决鼓风炉熔炼法中的这些问题，全世界的铸铁厂都做出了很大努力，以开发一种熔融还原方法，使得能够通过直接使用原煤作为燃料和还原剂并且直接使用占世界矿石产量超过80％的粉矿作为铁源来制造铁水。作为这种熔融还原方法的实例，美国专利第5,534,064号公开了一种使用铁粉矿和块煤制造铁水的方法。在该专利中，该整套设备由多级流化床型反应器和连接至多级流化床反应器单元的最后一级的填充床型熔炉-气化器组成，这样由于流化床型反应器单元的流化床特性可直接使用铁粉源。然而，由于需要在熔炉-气化器的填充床内部保证预定的空间，所以直接输入熔炉-气化器的煤的粒度范围会受到限制。此外，在多级流化床反应器单元中被还原的煤粉源必须连续地输入到熔炉-气化器。因此，需要一种特殊的装载方法。具体而言，由于用作燃料和还原剂的煤的可允许的粒度范围受到限制，所以在采煤、运煤和露天存储的过程中所产生的大量煤粉不能使用。此外，在填充床型反应器单元运行的过程中，大量铁粉源不能用作铁源。而且，在流化床型反应器单元运行的过程中，需要提供额外的设备，以将流化床型反应器单元排出的还原铁粉连续装载进熔炉-气化器中。美国专利第5,961,690号公开了一种用于制造生铁水或钢水完整产品(whole product)的方法以及实施该方法的成套装置。在该专利中，公开了一种通过连接多级流化床反应器单元和熔炉-气化器来制造铁水同时防止粘结的设备及其方法。在该专利中，从终反应器流到预还原反应器的还原气流的一部分被分开(divided)，冷却到室温并压缩。接着，在除去已分出的还原气体中所含的CO2之后，将分出的还原气体重新供应给终反应器以增加还原气体的量并由此还原铁矿石。此时，在气体提供给终还原器之前，通过额外的加热器将待提供给终还原器的气体的温度升高到预定温度，从而保持终还原器内的温度。此外，作为一种升高室温还原气体温度的方法，考虑通过与额外提供的高温气体接触以升高温度的热交换方案或自升温方案。在自升温方案中，一部分室温还原气体燃烧，其燃烧热用于升高还原气体的温度。然而，在热交换方案中，需要额外的气体以产生高温气体。在自升温方案中，由于一部分室温气体燃烧，存在于待提供给终反应器的还原气体中的还原气体组分，例如CO，H2等的量减少。此外，在两种方案中，室温气体的温度都必须直接升高，这样在升温时间内，热效率降低，从而在该过程中增加能量消耗量。在美国专利第5,961,690号中，还公开了一种将熔炉-气化器排放的废气冷却到适于将其提供给终反应器的温度的方法。该方法中，部分待重新供应给终反应器的还原气体先分出然后再加热并随后与来自熔炉-气化器的废气混合。另一方面，在实际运行过程中，加热煤和除去煤中的挥发性物质的过程在熔炉-气化器的上部产生焦油和粉尘，这些焦油和粉尘与熔炉-气化器排放的还原气体一起依次通过多级流化床反应器单元。这种情况下，焦油在还原气体中逐渐热解并消失。粉尘在各反应器中穿过还原气体时，被引入依次通过多级流化床反应器单元的粉矿流中，并再次循环进熔炉-气化器。因此，当还原气体中所含的粉尘和焦油通过多级流化床反应器单元时，它们的量将降低。然而，在美国专利第5,961,690号所公开的设备和方法中，由于从终反应器中分出的还原气流只通过一个流化床，所以还原气体中含有大量焦油和粉尘。因此，在冷却分出的还原气体并从中除去CO2且对其进行压缩时，还原气体中所含的焦油也在用于冷却还原气体并除去CO2且使其冷凝的装置上冷凝，从而在运行中引起机械问题。此外，在美国专利第5,961,690号所公开的设备和方法中，由于除了需要用水冷却最终从多级流化床反应器单元中排出的高温还原气体的冷却设备之外，还需要提供使用水冷却分出的高温还原气体的冷却设备，由此增加所使用的冷却水的量，并对所有处理过程都造成过多负担。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上述问题，并且本专利技术的目的在于提供一种制造铁水的设备和方法，所述设备使用粉煤或块煤以及含铁粉矿，并能在气体还原含铁矿的过程中，使用由煤产生的还原煤气，极好地保持含铁矿的还原率。此外，本专利技术的另一个目的在于提供一个联合钢厂及一种联合钢生产方法，所述联合钢厂使用上述制造铁水的设备和方法，从而可在紧凑安排所有设备及工艺的情况下，提供具有优良质量的热轧钢板。为实现上述目的，本专利技术一方面提供一种制造铁水的方法，包括如下步骤将含铁粉矿与辅助原料混合，并干燥所得到的混合物，以生产含铁混合物；在该含铁混合物通过其中各反应器相互串连的多级流化床反应器单元时，进行还原和烧结以将含铁混合物转化为还原材料；在高温下压制该还原材料以制造团矿；将块煤和压制粉煤制得的煤压块装入熔炉-气化器中以形成煤填充床作为熔化团矿的热源；将团矿装入与多级流化床反应器单元相连的熔炉-气化器中，并向熔炉-气化器输送氧气，以制造铁水；并且将熔炉-气化器排放的还原煤气提供至多级流化床反应器单元中。此外，制造铁水的方法还可包括如下步骤分出(divide)由多级流化床反应器单元排放的废气流，并除去废气中的CO2；将已除去CO2的重整(reformed)废气与熔炉-气化器排放的还原煤气混合；加热与重整废气相混合的还原煤气，然后将其提供至多级流化床反应器单元中以将还原煤气的温度调节至在多级流化床反应器单元中还原含铁混合物所需的温度。在将与重整废气相混合的还原煤气提供至多级流化床反应器单元之前，可在加热步骤中使用氧气燃烧器加热重整废气。在分出由多级流化床反应器单元排放的废气流并除去废气中的CO2时，分出的废气的量优选为多级流化床反应器单元排放的废气总量的60体积％。重整废气的量可保持在1050Nm3～1400Nm3/吨含铁粉矿之间。在将已除去CO2的重整废气与由熔炉-气化器排放的还原煤气相混合的步骤中，重整废气中所含的CO2的量优选为3.0体积％或以下。在分出由多级流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造铁水的方法，包括以下步骤：　　　　将含铁粉矿与辅助原料混合，并干燥所得到的混合物，以生产含铁混合物；　　　　在该含铁混合物通过其中流化床反应器相互串连的多级流化床反应器单元时，进行还原和烧结以将含铁混合物转化为还原材料；　　　　在高温下压制该还原材料以制造团矿；　　　　将块煤和压制粉煤制得的煤压块装入熔炉－气化器中以形成煤填充床作为熔化团矿的热源；　　　　将团矿装入与多级流化床反应器单元相连的熔炉－气化器中，并向熔炉－气化器输送氧气，以制造铁水；并且　　　　将熔炉－气化器排放的还原煤气提供至多级流化床反应器单元。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜昌五，金得彩，李后根，周相勳，申明均，金晋泰，李九，金常铉，金完基，T埃德，F豪泽伯格，R米尔纳，J申克，M施密特，K威德，J沃姆，K曾特鲍尔，
申请(专利权)人：POSCO公司，沃斯特阿尔派因工业设备制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]