一种自发生煤气循环无尾气排放冶炼废钢系统及炼钢方法技术方案

一种自发生煤气循环无尾气排放冶炼废钢系统及炼钢方法，所属冶金技术领域，系统包上料系统、炉体、除尘器、变频引风机、煤气柜、烟囱、煤炭气化炉、旋风除尘器、可升降保温罩、料仓、微调中间包和钢包。本发明专利技术系统利用竖炉自身高温烟气喷煤发生煤气，实现燃气自循环的全废钢铁冶炼，并且可使冶炼环节的烟气零排放，达到能源流的合理循环利用的效果；同时也使能源流更加合理，减少了煤气发生过程的热量消耗，避免了煤气发生过程的废水处理设备和费用；节能减排效果显著，冶炼环节能耗只是传统电弧炉冶炼的25％左右，整个制造成本比电弧炉降低180～260元/吨钢；本发明专利技术的全废钢冶炼工艺是融节能、低碳、环保、低成本于一体的绿色冶炼工艺。

【技术实现步骤摘要】
一种自发生煤气循环无尾气排放冶炼废钢系统及炼钢方法
本专利技术属于冶金
，特别涉及一种自发生煤气循环无尾气排放冶炼废钢系统及炼钢方法。
技术介绍
目前钢铁冶炼的主流方法有两种：一种是长流程，包括采矿、选矿、烧结、高炉炼铁、转炉炼钢、精炼、连铸等工序；另一种是短流程，包括电弧炉或中频炉熔化、精炼、连铸等工序。受排放压力和废钢资源不断增加的因素影响，短流程备受行业青睐。我国的电力结构是以火力发电为主，火力发电是热能转换为电能的过程，这个过程的最高转化率在40％左右，可见在这个转化过程中有60％左右的能源被浪费掉了，同时发电运行过程还会产生相当的运行费用，输电到用电客户还会有电的传输费用和损耗，用户的电热转换过程还会有电能损失，并且电弧炉冶炼还会有电极的消耗，而电极的生产过程是个高耗能高污染过程。可见从能源流和能源利用率的角度看电弧炉冶炼工艺存在耗能高、成本高、转化率低的问题。目前，煤气发生炉存在很多问题，由于其结构的原因，发生煤气过程顶部煤炭是渐进式升温，煤炭是低温干馏，产生大量长链有机物，苯、萘、焦油类物质，生成燃气必须经过水洗脱除这些物质及除尘，产生很多废水，环境污染严重，因此政府对该工艺严加限制，制约了很多使用燃气企业的发展。再有该工艺热损失大，控制复杂，产生燃气热值低，大大降低使用燃气的优势。另外，我国大部分钢铁企业的烧结工艺燃料在使用无烟煤，烧结工艺的焙烧过程是渐进式加热，煤炭中的挥发分还没有到燃点就被蒸馏挥发逃逸，根本没有燃烧就逃逸了，造成了热值的巨大浪费，同时排入大气都变成了VOC，污染了大气，是目前工业VOC最大的排放源。居民散煤燃烧炉具容积都非常小，添加煤炭过程使炉温迅速降低，新添加的煤炭被低温干馏，干馏出的挥发分没有得到燃烧就已经逃逸，既损失了热值，也造成了VOC逃逸，这是散煤燃烧最大的污染。上述问题都是急需要解决的社会难题，为了解决这些问题，我们开发了一种自发生煤气循环无尾气排放冶炼废钢系统及炼钢方法。
技术实现思路
为使全废钢铁冶炼更加低碳绿色，同时解决上述社会问题，本专利技术提出了一种自发生煤气循环无尾气排放冶炼废钢系统及炼钢方法，利用竖炉自身高温烟气干馏煤炭，同时将烟气中的二氧化碳与部分煤炭发生气化反应，过剩碳粉做铁矿烧结燃料或做型煤，高温烟气是高热值燃气，高温燃气通过与废钢换热降温，然后经除尘器除尘后进入煤气柜回收备用。产生的煤气量会大于炼钢炉需要，因此可以供轧钢等其它用气设备使用，无需另建煤气发生设施。实现燃气自循环的全废钢铁冶炼，并且可使冶炼环节的烟气零排放，达到能源流的合理循环利用的效果，其具体技术方案如下：一种自发生煤气循环无尾气排放冶炼废钢系统，包括上料系统1、竖炉2、除尘器3、变频引风机4、煤气柜5、烟囱6、煤炭气化炉7、旋风除尘器8、可升降保温罩9、料仓10、微调中间包11和钢包12；所述竖炉2底部侧壁设置有出钢口13，竖炉2的熔化段下部设置有钢水加热氧燃烧嘴14，竖炉2的熔化段上部设置有主氧燃烧嘴15，竖炉2的过渡段1200～1700℃温度处设置有环形烟道16，竖炉2的预热段设置有降温喷淋系统17，竖炉2的炉顶设置有密封加料系统18；所述煤炭气化炉7上设置有喷煤枪20、氧气喷嘴21和蒸汽喷吹装置22；所述可升降保温罩9上设置有测温取样口24和氧燃枪25；所述微调中间包11侧壁下部设置有流钢口26，微调中间包11底部设置有底吹透气砖27；所述上料系统1的上料端与竖炉2顶部的封闭加料系统18相连接，所述竖炉2的上部出烟口通过管道连接除尘器3的进气口，所述除尘器3的出气口通过管道连接变频引风机4的引风口，所述除尘器3与变频引风机4的连接管道上设置有进气管19，所述变频引风机4的出风口通过管道分别连接煤气柜5和烟囱6；所述环形烟道16的下烟道通过管道依次连接有煤炭气化炉7和旋风除尘器8，所述旋风除尘器8通过返回烟气管道与环形烟道16的上烟道连接；所述竖炉2的出钢口13通过管道连接微调中间包11，所述微调中间包11上加盖可升降保温罩9，所述可升降保温罩9上的辅助料加料口通过管道与料仓10的底部出料口连接，所述可升降保温罩9上的回烟口通过回烟管道23与环形烟道16连接；所述微调中间包11的流钢口26下设钢包12，用于承接钢水；所述除尘器3的出气口设置有控气阀门，所述进气管19设置有控气阀门，所述变频引风机4与煤气柜5的连接管道上设置有控气阀门，所述变频引风机4与烟囱6的连接管道上设置有控气阀门；所述环形烟道16的下烟道出烟口设置有控气阀门，环形烟道16的上烟道进烟口设置有控气阀门；所述竖炉2的出钢口13设置有封堵塞棒；所述微调中间包11的流钢口26外设塞棒；所述降温喷淋系统17尾端通有水源；所述竖炉2的熔炼区设置有流钢沟，流钢沟覆盖耐材盖板；所述煤炭气化炉7内部还设置有干馏煤收集仓、碳粉降温回收装置和温度传感器；所述钢水加热氧燃烧嘴14和主氧燃烧嘴15的数量根据竖炉2设备规模大小确定；所述喷煤枪20、氧气喷嘴21和蒸汽喷吹装置22的数量根据煤炭气化炉7设备规模大小确定；所述钢水加热氧燃烧嘴14用氧燃枪替代；所述主氧燃烧嘴15用氧燃枪替代；所述微调中间包11可用钢包12替代；上述的一种自发生煤气循环无尾气排放冶炼废钢系统的炼钢方法，包含如下步骤：步骤1，加料：在新炉开炉时，将炉料布置到竖炉2的炉底中心区，先铺垫两层浸油枕木，然后在枕木上布置焦炭，之后在焦炭中心区上布置一定长度的废钢，并给钢水加热氧燃烧嘴14和主氧燃烧嘴15喷出的火焰留出燃烧反应区，废钢上部布置轻薄钢料或破碎钢料，正常冶炼时废钢表面的氧化铁等低熔点物质会熔化，使轻薄钢料或破碎钢料粘结在一起，形成钢料柱，不会散落到燃烧预留空间或落到竖炉2内的流钢沟内，为防止未熔化废钢散落到流钢沟内降低钢水温度，在流钢沟上覆盖耐材盖板，盖板上带有缝隙，熔化的钢水可以流下，而未熔化废钢不能漏下；步骤2，煤气发生：将研磨好的粒径＜3mm低硫煤粉利用喷煤枪20喷入煤炭气化炉7，炉内熔炼产生的高温烟气通过环形烟道16的下烟道进入煤炭气化炉7，将低硫煤粉干馏；在1100℃以上的高温环境下干馏出的煤气会发生裂解，将长链的碳氢化合物裂解成短链的烷、烃和氢气等低液化点燃气，同时高温烟气中的CO2和残留O2及蒸汽喷吹装置22喷入的蒸汽会与干馏出的挥发物及新生成的干馏炭发生化学反应，生成复合煤气，复合煤气的热值控制在1500～2500Kcal/m3；当煤炭气化炉7的内部温度低于1100℃时，通过氧气喷嘴21补吹适量氧气使煤炭气化炉7升温并保持1100℃以上，优选气化温度在1400℃～1700℃；步骤3，煤气循环、预热：煤气发生后的复合煤气温度在900℃以上，煤炭气化炉7产生的干馏煤和烟尘通过旋风除尘器8回收，经旋风除尘器8洁净后复合煤气则通过返回烟气管道进入环形烟道16的上烟道，进而引回竖炉2内，完成利用复合煤气对废钢进行预热；干馏未被气化的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自发生煤气循环无尾气排放冶炼废钢系统，其特征在于，包括上料系统(1)、竖炉(2)、除尘器(3)、变频引风机(4)、煤气柜(5)、烟囱(6)、煤炭气化炉(7)、旋风除尘器(8)、可升降保温罩(9)、料仓(10)、微调中间包(11)和钢包(12)；/n所述竖炉(2)底部侧壁设置有出钢口(13)，竖炉(2)的熔化段下部设置有钢水加热氧燃烧嘴(14)，竖炉(2)的熔化段上部设置有主氧燃烧嘴(15)，竖炉(2)的过渡段1200～1700℃温度处设置有环形烟道(16)，竖炉(2)的预热段设置有降温喷淋系统(17)，竖炉(2)的炉顶设置有密封加料系统(18)；/n所述煤炭气化炉(7)上设置有喷煤枪(20)、氧气喷嘴(21)和蒸汽喷吹装置(22)；/n所述可升降保温罩(9)上设置有测温取样口(24)和氧燃枪(25)；/n所述微调中间包(11)侧壁下部设置有流钢口(26)，微调中间包(11)底部设置有底吹透气砖(27)；/n所述上料系统(1)的上料端与竖炉(2)顶部的封闭加料系统(18)相连接，所述竖炉(2)的上部出烟口通过管道连接除尘器(3)的进气口，所述除尘器(3)的出气口通过管道连接变频引风机(4)的引风口，所述除尘器(3)与变频引风机(4)的连接管道上设置有进气管(19)，所述变频引风机(4)的出风口通过管道分别连接煤气柜(5)和烟囱(6)；/n所述环形烟道(16)的下烟道通过管道依次连接有煤炭气化炉(7)和旋风除尘器(8)，所述旋风除尘器(8)通过返回烟气管道与环形烟道(16)的上烟道连接；/n所述竖炉(2)的出钢口(13)通过管道连接微调中间包(11)，所述微调中间包(11)上加盖可升降保温罩(9)，所述可升降保温罩(9)上的辅助料加料口通过管道与料仓(10)的底部出料口连接，所述可升降保温罩(9)上的回烟口通过回烟管道(23)与环形烟道(16)连接；/n所述微调中间包(11)的流钢口(26)下设钢包(12)，用于承接钢水。/n...

【技术特征摘要】
1.一种自发生煤气循环无尾气排放冶炼废钢系统，其特征在于，包括上料系统(1)、竖炉(2)、除尘器(3)、变频引风机(4)、煤气柜(5)、烟囱(6)、煤炭气化炉(7)、旋风除尘器(8)、可升降保温罩(9)、料仓(10)、微调中间包(11)和钢包(12)；
所述竖炉(2)底部侧壁设置有出钢口(13)，竖炉(2)的熔化段下部设置有钢水加热氧燃烧嘴(14)，竖炉(2)的熔化段上部设置有主氧燃烧嘴(15)，竖炉(2)的过渡段1200～1700℃温度处设置有环形烟道(16)，竖炉(2)的预热段设置有降温喷淋系统(17)，竖炉(2)的炉顶设置有密封加料系统(18)；
所述煤炭气化炉(7)上设置有喷煤枪(20)、氧气喷嘴(21)和蒸汽喷吹装置(22)；
所述可升降保温罩(9)上设置有测温取样口(24)和氧燃枪(25)；
所述微调中间包(11)侧壁下部设置有流钢口(26)，微调中间包(11)底部设置有底吹透气砖(27)；
所述上料系统(1)的上料端与竖炉(2)顶部的封闭加料系统(18)相连接，所述竖炉(2)的上部出烟口通过管道连接除尘器(3)的进气口，所述除尘器(3)的出气口通过管道连接变频引风机(4)的引风口，所述除尘器(3)与变频引风机(4)的连接管道上设置有进气管(19)，所述变频引风机(4)的出风口通过管道分别连接煤气柜(5)和烟囱(6)；
所述环形烟道(16)的下烟道通过管道依次连接有煤炭气化炉(7)和旋风除尘器(8)，所述旋风除尘器(8)通过返回烟气管道与环形烟道(16)的上烟道连接；
所述竖炉(2)的出钢口(13)通过管道连接微调中间包(11)，所述微调中间包(11)上加盖可升降保温罩(9)，所述可升降保温罩(9)上的辅助料加料口通过管道与料仓(10)的底部出料口连接，所述可升降保温罩(9)上的回烟口通过回烟管道(23)与环形烟道(16)连接；
所述微调中间包(11)的流钢口(26)下设钢包(12)，用于承接钢水。


2.根据权利要求1所述的一种自发生煤气循环无尾气排放冶炼废钢系统，其特征在于，所述除尘器(3)的出气口设置有控气阀门，所述进气管(19)设置有控气阀门，所述变频引风机(4)与煤气柜(5)的连接管道上设置有控气阀门，所述变频引风机(4)与烟囱(6)的连接管道上设置有控气阀门；所述环形烟道(16)的下烟道出烟口设置有控气阀门，环形烟道(16)的上烟道进烟口设置有控气阀门。


3.根据权利要求1所述的一种自发生煤气循环无尾气排放冶炼废钢系统，其特征在于，所述竖炉(2)的出钢口(13)设置有封堵塞棒；所述微调中间包(11)的流钢口(26)外设塞棒。


4.根据权利要求1所述的一种自发生煤气循环无尾气排放冶炼废钢系统，其特征在于，所述降温喷淋系统(17)尾端通有水源。


5.根据权利要求1所述的一种自发生煤气循环无尾气排放冶炼废钢系统，其特征在于，所述竖炉(2)的熔炼区设置有流钢沟，流钢沟覆盖耐材盖板。


6.根据权利要求1所述的一种自发生煤气循环无尾气排放冶炼废钢系统，其特征在于，所述煤炭气化炉(7)内部还设置有干馏煤收集仓、碳粉降温回收装置和温度传感器。


7.根据权利要求1所述的一种自发生煤气循环无尾气排放冶炼废钢系统，其特征在于，所述钢水加热氧燃烧嘴(14)和主氧燃烧嘴(15)的数量根据竖炉(2)设备规模大小确定；所述喷煤枪(20)、氧气喷嘴(21)和蒸汽喷吹装置(22)的数量根据煤炭气化炉(7)设备规模大小确定。


8.根据权利要求1所述的一种自发生煤气循环无尾气排放冶炼废钢系统，其特征在于，所述钢水加热氧燃烧嘴(14)用氧燃枪替代；所述主氧燃烧嘴(15)用氧燃枪替代。


9.根据权利要求1所述的一种自发生煤气循环无尾气排放冶炼废钢系统，其特征在于，所述微调中间包(11)可用...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙中强，
申请(专利权)人：沈阳东大山汇环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21