煤制气一体化闪速炼铁炉及其工艺制造技术

本发明专利技术公开了煤制气一体化闪速炼铁炉及其工艺。煤制气一体化闪速炼铁炉包括：炉身，其内限定有还原腔室，炉身的底端敞开，炉身的顶端具有精矿喷嘴、物料入口和两个炉顶气出口；炉腰，其上下两端敞开，其上端与炉身的底端相连，其内限定有煤制气腔室，其侧壁上设置有多个喷枪；炉底，其上端与炉腰相连，其内限定出熔池，熔池沿下向上的方向分为铁水层区、渣层区和焦炭层区，位于渣层区、焦炭层区或者渣层区和焦炭层区的交界处的炉底侧壁上设置有多个氧气喷枪，炉底下部具有铁水出口和排渣口。该煤制气一体化闪速炼铁炉通过将煤制气单元与闪速炼铁炉结合，炉顶煤气循环使用，可以实现资源和能源的高效利用，具有显著的环境效益和经济效益。

Integrated Flash Ironmaking Furnace for Coal-to-Gas Production and Its Technology

The invention discloses an integrated flash ironmaking furnace for coal gas production and its process. The integrated flash ironmaking furnace with coal-based gas includes: the furnace body, which is limited by reduction chamber, the bottom of the furnace body is open, and the top of the furnace body has concentrate nozzle, material inlet and two top gas outlets; the furnace waist, upper and lower ends are open, and the upper end is connected with the bottom of the furnace body, which is limited by a coal-based gas chamber with multiple lances on its side wall; the bottom of the furnace, the upper end is connected with the waist phase of the furnace. The molten pool is divided into hot metal zone, slag zone and coke zone along the downward and upward direction. There are several oxygen lances on the side wall of the bottom of the furnace at the junction of slag zone, coke zone or slag zone and coke zone. The bottom of the furnace has hot metal outlet and slag discharge port. The integrated flash ironmaking furnace can realize the efficient utilization of resources and energy by combining the coal gas making unit with the flash ironmaking furnace and recycling the top gas. It has remarkable environmental and economic benefits.

【技术实现步骤摘要】
煤制气一体化闪速炼铁炉及其工艺
本专利技术涉及冶金
，具体而言，本专利技术涉及煤制气一体化闪速炼铁炉及其工艺。
技术介绍
高炉炼铁是使用焦炭作为发热剂和还原剂，将铁矿石还原成生铁的还原熔炼过程。烧结矿以及部分块状铁矿石与焦炭、熔剂从炉顶按照一定规律布料后连续下降，高热量的煤气从炉缸底部均匀的上升，在炉内上升过程中加热缓慢下降的炉料，高炉内这种煤气和炉料逆向运动使高炉中的能源得到了合理而充分的利用。然而，铁矿石造块及炼焦所带来的严重环境污染以及稀缺资源炼焦煤在全球的供不应求，促使炼铁企业试图摆脱对冶金焦的依赖，进而不断开发非高炉炼铁技术。历史上提出了很多的非高炉炼铁流程，但是这些流程大多数不能实现工业化，而且一些就算实现了工业化的流程也没能够经受住实践的检验，在发展过程中被淘汰。现如今较为成熟的熔融还原工艺为两段式COREX法和FINEX法。COREX工艺对原料、燃料要求较为苛刻、工序能耗较高，且未能实现全煤作业(仍需要部分焦炭)，与高炉相比铁水生产成本和单位产能投资均较高，现已投入运转的COREX装置或多或少都存在着煤/焦耗太高、需要高质量烧结块等问题。FINEX工艺的熔融还原造气炉所用的煤压块仍然需要主焦煤(20％)，结焦煤(40％)，同样也无法实现全煤作业(生产仍需要部分焦炭/焦丁)，预还原粉矿需要压块后再进入熔融还原造气炉，工艺环节多，维护量大，后续工艺连接难度大，工序能耗高于传统高炉炼铁工序。因此，现有的炼铁手段仍有待改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出煤制气一体化闪速炼铁炉及其工艺。该煤制气一体化闪速炼铁炉通过将煤制气单元与闪速炼铁炉结合，炉顶煤气循环使用，可以实现资源和能源的高效利用，具有显著的环境效益和经济效益。在本专利技术的第一方面，本专利技术提出了一种煤制气一体化闪速炼铁炉。根据本专利技术的实施例，该煤制气一体化闪速炼铁炉包括：炉身，所述炉身内限定有还原腔室，所述炉身的底端敞开，所述炉身的顶端具有精矿喷嘴、物料入口和两个炉顶气出口，所述精矿喷嘴适于向所述还原腔室内喷入粉煤、含铁粉矿、熔剂和氧气的混合物，所述物料入口适于向所述还原腔室内加入块煤和焦炭；炉腰，所述炉腰的上下两端敞开，且所述炉腰的上端与所述炉身的底端相连，所述炉腰内限定有煤制气腔室，所述炉腰的侧壁上设置有多个喷枪，所述喷枪适于向所述煤制气腔室内喷射粉煤、水和炉顶循环煤气/氧气；炉底，所述炉底的上端与所述炉腰相连，所述炉底内限定出熔池，所述熔池沿下向上的方向分为铁水层区、渣层区和焦炭层区，位于所述渣层区、所述焦炭层区或者所述渣层区和焦炭层区的交界处的所述炉底侧壁上设置有多个氧气喷枪，所述炉底下部具有铁水出口和排渣口。根据本专利技术实施例的煤制气一体化闪速炼铁炉通过将煤制气单元与闪速炼铁炉结合，炉顶煤气循环使用，可以实现资源和能源的高效利用，具有显著的环境效益和经济效益。另外，根据本专利技术上述实施例的煤制气一体化闪速炼铁炉还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述炉身呈倒圆台形，所述炉腰呈圆柱形，所述炉底的上部呈圆柱形，所述炉底下部呈倒圆台形。在本专利技术的一些实施例中，所述多个所述喷枪均匀地设置在所述炉腰侧壁，且每个所述喷枪与所述炉腰的切线呈0～90°角度伸入所述炉腰内部，所述喷枪均布在所述炉腰的下部。在本专利技术的一些实施例中，所述煤制气一体化闪速炼铁炉进一步包括：所述炉顶气出口分布于炉身顶端倒圆台两侧，且与所述喷枪相连。净化除尘后可以将炉顶气用作煤制气循环气体，从而进一步降低工艺的碳排放。在本专利技术的一些实施例中，所述煤制气一体化闪速炼铁炉进一步包括：两个烟道，所述两个烟道设置在所述炉身的顶壁上且分别与所述炉顶气出口相连通。在本专利技术的第二方面，本专利技术提出了一种采用上述实施例的煤制气一体化闪速炼铁炉炼铁的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：通过所述喷枪向所述煤制气腔室内喷射粉煤、水和炉顶循环煤气/氧气，并在所述煤制气腔室内反应产生还原煤气，形成强还原气氛和高温；通过所述精矿喷嘴从所述炉身的顶部向所述还原腔室内喷入粉煤、含铁粉矿、熔剂和氧气的混合物，所述含铁粉矿、粉煤、氧气与上升的还原煤气逆向接触并迅速发生还原反应；通过所述物料入口加入的块煤和焦炭在所述熔池内形成块煤/焦炭层；使还原反应产物经过块煤/焦炭层区进行渗碳，得到铁水和熔渣。由此，根据本专利技术实施例的炼铁的方法通过采用上述实施例的煤制气一体化闪速炼铁炉进行炼铁，可以实现资源和能源的高效利用，具有显著的环境效益和经济效益。另外，根据本专利技术上述实施例的炼铁的方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述还原煤气中一氧化碳含量不低于85v％，氢气含量不低于10v％，所述还原煤气的气压不小于0.1MPa，所述还原煤气的温度不低于1500℃。在本专利技术的一些实施例中，所述含铁粉矿和所述粉煤的平均粒度均小于等于0.074mm，含水量均小于1wt％。在本专利技术的一些实施例中，所述块煤和所述焦炭的平均粒径为5～15mm，块煤和焦炭含水量均小于7wt％。在本专利技术的一些实施例中，所述熔池内形成的块煤/焦炭层的厚度为150～300mm。在本专利技术的一些实施例中，所述方法进一步包括：将所述炉顶气进行净化除尘处理，以便得到净化炉顶气，并将所述净化炉顶气与所述粉煤和水喷入所述煤制气腔室内用于产生高温还原煤气。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术一个实施例的煤制气一体化闪速炼铁炉结构示意图；图2是根据本专利技术再一个实施例的煤制气一体化闪速炼铁炉结构示意图；图3是根据本专利技术又一个实施例的煤制气一体化闪速炼铁炉结构示意图；图4是根据本专利技术又一个实施例的煤制气一体化闪速炼铁炉结构示意图；图5是根据本专利技术一个实施例的炼铁原理示意图；图6是根据本专利技术再一个实施例的炼铁原理示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤制气一体化闪速炼铁炉，其特征在于，包括：炉身，所述炉身内限定有还原腔室，所述炉身的底端敞开，所述炉身的顶端具有精矿喷嘴、物料入口和两个炉顶气出口，所述精矿喷嘴适于向所述还原腔室内喷入粉煤、含铁粉矿、熔剂和氧气的混合物，所述物料入口适于向所述还原腔室内加入块煤和焦炭；炉腰，所述炉腰的上下两端敞开，且所述炉腰的上端与所述炉身的底端相连，所述炉腰内限定有煤制气腔室，所述炉腰的侧壁上设置有多个喷枪，所述喷枪适于向所述煤制气腔室内喷射粉煤、水和炉顶循环煤气/氧气；炉底，所述炉底的上端与所述炉腰相连，所述炉底内限定出熔池，所述熔池沿下向上的方向分为铁水层区、渣层区和焦炭层区，位于所述渣层区、所述焦炭层区或者所述渣层区和焦炭层区的交界处的所述炉底侧壁上设置有多个氧气喷枪，所述炉底下部具有铁水出口和排渣口。

【技术特征摘要】
1.一种煤制气一体化闪速炼铁炉，其特征在于，包括：炉身，所述炉身内限定有还原腔室，所述炉身的底端敞开，所述炉身的顶端具有精矿喷嘴、物料入口和两个炉顶气出口，所述精矿喷嘴适于向所述还原腔室内喷入粉煤、含铁粉矿、熔剂和氧气的混合物，所述物料入口适于向所述还原腔室内加入块煤和焦炭；炉腰，所述炉腰的上下两端敞开，且所述炉腰的上端与所述炉身的底端相连，所述炉腰内限定有煤制气腔室，所述炉腰的侧壁上设置有多个喷枪，所述喷枪适于向所述煤制气腔室内喷射粉煤、水和炉顶循环煤气/氧气；炉底，所述炉底的上端与所述炉腰相连，所述炉底内限定出熔池，所述熔池沿下向上的方向分为铁水层区、渣层区和焦炭层区，位于所述渣层区、所述焦炭层区或者所述渣层区和焦炭层区的交界处的所述炉底侧壁上设置有多个氧气喷枪，所述炉底下部具有铁水出口和排渣口。2.根据权利要求1所述的煤制气一体化闪速炼铁炉，其特征在于，所述炉身呈倒圆台形，所述炉腰呈圆柱形，所述炉底的上部呈圆柱形，所述炉底下部呈倒圆台形。3.根据权利要求1所述的煤制气一体化闪速炼铁炉，其特征在于，所述多个喷枪均匀地设置在所述炉腰侧壁，且每个所述喷枪与所述炉腰的切线呈0～90°角度伸入所述炉腰内部，所述喷枪均布在所述炉腰的下部。4.根据权利要求1所述的煤制气一体化闪速炼铁炉，其特征在于，进一步包括：所述炉顶气出口与所述喷枪相连。5.根据权利要求1所述的煤制气一体化闪速炼铁炉，其特征在于，进一步包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴曦，龚树山，张文海，
申请(专利权)人：北京闪铁科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11