一种高炉富氧循环燃烧炼铁的方法及系统技术方案

本申请涉及高炉炼铁技术领域，尤其涉及一种高炉富氧循环燃烧炼铁的方法及系统，所述方法包括：获取高炉炼铁的第一高炉煤气；制备热风炉原料气；进行第一混合，得到第一热风；获取第一热风的第一含氧量和目标含氧量；根据第一含氧量和目标含氧量，判断是否需要第二混合；若是，根据第一含氧量和目标含氧量，计算第二混合量；根据第二混合量，进行第二混合，得到第二热风；输送至高炉炼铁中，得到第二高炉煤气，实现富氧循环燃烧炼铁工艺；所述系统包括除尘装置、第一混合装置、热风炉、纯氧罐、第二混合装置、高炉、出气装置、二氧化碳储气罐和控制器；通过上述方法和系统，实现高炉炼铁工艺的低碳排放和氧浓度稳定。低碳排放和氧浓度稳定。低碳排放和氧浓度稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种高炉富氧循环燃烧炼铁的方法及系统


[0001]本申请涉及高炉炼铁
，尤其涉及一种高炉富氧循环燃烧炼铁的方法及系统。

技术介绍

[0002]在传统的高炉炼铁工艺中，空气在蓄热式热风炉中加热后，热风温度超过1200℃，被输送至高炉中，为炼铁过程提供热量和氧量，由于空气中含有N2，传统高炉煤气中，N2体积分数约为55％～60％，这将导致以下2个问题：
[0003](1)传统的高炉煤气品质低，不利于后续利用；
[0004](2)N2难以分离，不利于炼铁工艺过程中碳捕集，造成碳排放过多。
[0005]针对上述问题，目前已有部分采用纯氧作为助燃剂的高炉炼铁工艺，但是，纯氧在炼铁工艺中存在几个关键问题：
[0006](1)纯氧不能直接加热，高温氧气会加快输氧管道氧化；
[0007](2)输送至高炉中氧气浓度不能太高，高浓度氧气会使炉温过高，不利于炼铁和高炉使用寿命；
[0008](3)送入高炉的风量不能太少，采用纯氧时，风量约为传统高炉的21％，这对于炼铁过程的传质传热产生很大影响，不利于提升炼铁性能。
[0009]基于上述问题，本申请提出了一种高炉富氧循环燃烧炼铁的方法及系统，利用高炉煤气(主要含CO2，CO，O2)和纯氧燃烧后生成的热风，代替传统高炉炼铁工艺中经蓄热式热风炉加热的空气，被送入高炉中，提供热量和氧量，本专利技术所提供的方法和系统，有望解决炼铁工艺碳捕集问题和纯氧炼铁过程中的氧浓度稳定问题。

技术实现思路

[0010]本申请提供了一种高炉富氧循环燃烧炼铁的方法及系统，以解决现有技术中炼铁工艺碳捕集问题和纯氧炼铁过程中的氧浓度稳定问题。
[0011]第一方面，本申请提供了一种高炉富氧循环燃烧炼铁的方法，所述方法包括：
[0012]获取高炉炼铁的第一高炉煤气；
[0013]对所述高炉炼铁的第一高炉煤气进行除尘、分离，得到热风炉原料气；
[0014]对所述热风炉原料气和纯氧进行第一混合，并在热风炉内进行燃烧，得到炼铁高炉的第一热风；
[0015]获取所述第一热风中的第一含氧量和所述第一热风的目标含氧量；
[0016]根据所述第一含氧量和目标含氧量，判断是否需要对所述第一热风和纯氧进行第二混合；
[0017]若是，根据所述第一含氧量和目标含氧量，计算第二混合所需氧气的第二混合量；
[0018]根据所述第二混合量，对所述第一热风和纯氧进行第二混合，得到第二热风；
[0019]将所述第二热风输送至炼铁高炉，得到高炉炼铁后的第二高炉煤气，用以实现高
炉富氧循环燃烧炼铁工艺；
[0020]以体积分数计，所述热风炉原料气包括：CO：≥50％，O2：≤0.5％，其余为CO2以及不可避免的杂质；
[0021]所述第一热风和第二热风都包括：O2：21％～30％，余量为CO2。
[0022]可选的，所述根据所述第一含氧量和目标含氧量，判断是否需要对所述第一热风和纯氧进行第二混合，包括：
[0023]设定标准含氧量差值；
[0024]根据所述第一含氧量和目标含氧量的差值，得到第一含氧量差值，
[0025]根据第一含氧量差值和标准含氧量差值的大小，判断是否需要对所述第一热风和纯氧进行第二混合；
[0026]若第一含氧量差值大于所述标准含氧量差值，则需要对所述第一热风和纯氧进行第二混合；
[0027]若第一含氧量差值小于所述标准含氧量差值，则无需对所述第一热风和纯氧进行第二混合。
[0028]可选的，所述第二混合量的计算公式为：
[0029]第二混合量＝(目标含氧量
‑
第一含氧量)*1.2。
[0030]可选的，所述第一混合的压力为2.1MPa～4.2MPa，所述第二混合的压力为0.3MPa～0.5Mpa。
[0031]可选的，所述第一热风和第二热风的温度≥1200℃；
[0032]所述纯氧的体积浓度≥95％。
[0033]可选的，将所述二助燃气热风加热并输送至高炉炼铁中，后进行燃烧，得到高炉炼铁的第二高炉煤气，实现高炉炼铁尾气的循环，之后，包括：
[0034]获取所述第一高炉煤气的第一碳含量和第二高炉煤气的第二碳含量；
[0035]根据所述第一碳含量和所述第二碳含量，判断是否需要对第二高炉煤气通入含碳气体；
[0036]若是，根据所述第一碳含量和所述第二碳含量，计算增碳处理所需的增碳量；
[0037]根据所述增碳量，对所述第二高炉煤气进行增碳处理，使所述第二碳含量与第一碳含量的差值≤0.8％。
[0038]可选的，所述含碳气体包括二氧化碳和/或一氧化碳。
[0039]可选的，所述根据所述第一含碳量和所述第二含碳量，判断是否需要对第二高炉煤气通入含碳气体，包括：
[0040]设定标准碳含量差值；
[0041]根据所述第一碳含量和所述第二碳含量的差值，得到第一碳含量差值；
[0042]根据所述第一碳含量差值和所述标准碳含量差值，判断是否需要对第二高炉煤气通入含碳气体；
[0043]若所述第一碳含量差值大于所述标准碳含量差值，则需要对第二高炉煤气通入含碳气体；
[0044]若所述第一碳含量差值小于所述标准碳含量差值，则无需对第二高炉煤气通入含碳气体。
[0045]第二方面，本申请提供了一种高炉富氧循环燃烧炼铁的系统，所述系统包括除尘装置、第一混合装置、热风炉、纯氧罐、第二混合装置、高炉、出气装置、二氧化碳储气罐和控制器；
[0046]所述除尘装置的出气端连接所述第一混合装置的进气端，所述第一混合装置的出气端连接所述热风炉的进气端，所述热风炉的出气端连接所述第二混合装置的进气端，所述第二混合装置的出气端连接所述高炉的进气端，所述高炉的出气端连接所述出气装置的进气端，所述出气装置的出气端连接所述除尘装置的进气端；
[0047]所述纯氧罐设有第一支路、第一支路阀、第二支路和第二支路阀；所述纯氧罐通过第一支路联通所述第一混合装置，所述纯氧罐通过第二支路联通所述第二混合装置；所述第一支路的出气端设有所述第一支路阀，所述第二支路的出气端设有所述第二支路阀；
[0048]所述第一混合装置包括第一混合室和第一含氧量传感器，所述第一混合室通过第一支路连接所述纯氧罐，所述第一含氧量传感器设置在所述第一混合室内，所述第一含氧量传感器通过电信号连接所述控制器；
[0049]所述第二混合装置包括第二混合室和第二含氧量传感器，所述第二混合室通过第二支路连接所述纯氧罐，所述第二含氧量传感器设置在所述第二混合室内，所述第二含氧量传感器通过电信号连接所述控制器；
[0050]所述控制器分别通过电信号连接所述第一支路阀和第二支路阀；
[0051]所述出气装置包括出气室、复合四合一气体传感器、出气支路和出气支路阀，所述出气室的进气端连接所述高炉的出气端，所述出气室的出气端连接所述除尘装置的进气端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高炉富氧循环燃烧炼铁的方法，其特征在于，所述方法包括：获取高炉炼铁的第一高炉煤气；对所述高炉炼铁的第一高炉煤气进行除尘、分离，得到热风炉原料气；对所述热风炉原料气和纯氧进行第一混合，并在热风炉内进行燃烧，得到炼铁高炉的第一热风；获取所述第一热风中的第一含氧量和所述第一热风的目标含氧量；根据所述第一含氧量和目标含氧量，判断是否需要对所述第一热风和纯氧进行第二混合；若是，根据所述第一含氧量和目标含氧量，计算第二混合所需氧气的第二混合量；根据所述第二混合量，对所述第一热风和纯氧进行第二混合，得到第二热风；将所述第二热风输送至炼铁高炉，得到高炉炼铁后第二高炉煤气，用以实现高炉富氧循环燃烧炼铁工艺；以体积分数计，所述热风炉原料气包括：CO：≥50％，O2：≤0.5％，其余为CO2以及不可避免的杂质；所述第一热风和第二热风都包括：O2：21％～30％，余量为CO2。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一含氧量和目标含氧量，判断是否需要对所述第一热风和纯氧进行第二混合，包括：设定标准含氧量差值；根据所述第一含氧量和目标含氧量的差值，得到第一含氧量差值，根据第一含氧量差值和标准含氧量差值的大小，判断是否需要对所述第一热风和纯氧进行第二混合；若第一含氧量差值大于所述标准含氧量差值，则需要对所述第一热风和纯氧进行第二混合；若第一含氧量差值小于所述标准含氧量差值，则无需对所述第一热风和纯氧进行第二混合。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二混合量的计算公式为：第二混合量＝(目标含氧量
‑
第一含氧量)*1.2。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一混合的压力为2.1MPa～4.2MPa，所述第二混合的压力为0.3MPa～0.5Mpa。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一热风和第二热风的温度≥1200℃；所述纯氧的体积分数≥95％。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述第二热风输送至炼铁高炉，得到高炉炼铁后第二高炉煤气之后，包括：获取所述第一高炉煤气的第一碳含量和第二高炉煤气的第二碳含量；根据所述第一碳含量和所述第二碳含量，判断是否需要对第二高炉煤气通入含碳气体；若是，根据所述第一碳含量和所述第二碳含量，计算增碳处理所需的增碳量；根据所述增碳量，对所述第二高炉煤气进行增碳处理，使所述第二碳含量与第一碳含
量的差值≤0.8％。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述含碳气体包括二氧化碳和/或一氧化碳。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一含碳量和所述第二含碳量，判断是否需要对第二高炉煤气通入含碳气体，包括：设定标准碳含量差值；根据所述第一碳含量和所述第二碳含量的差值，得到第一碳含量差值；根据所述第一碳含量差值和所述标准碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立麒，张泽武，罗聪，李小姗，邬凡，郑楚光，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：