一种高炉低碳炼铁工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种高炉低碳炼铁工艺，属于冶金行业高炉炼铁生产技术领域。技术方案是：富氧惰性气体通过热风炉加热后进行高炉鼓风冶炼，所述富氧惰性气体是惰性气体和氧气的混合气体，氧气占混合气体的体积百分比为21

【技术实现步骤摘要】
一种高炉低碳炼铁工艺


[0001]本专利技术涉及一种高炉低碳炼铁工艺，属于冶金行业高炉炼铁生产


技术介绍

[0002]目前，高炉炼铁生产是以焦炭和煤粉为燃料，用鼓风机将空气送入热风炉加热到1000℃以上后，再沿热风管道进入到高炉内燃烧焦炭和煤粉产生热量和烟气，并在高炉内部与高炉炼铁用含铁物料进行化学反应，完成金属铁的还原并形成铁水，同时也产生大量的高炉煤气。铁水从高炉炉缸部位的铁口排出，高炉煤气从高炉炉顶排出。
[0003]在高炉炉顶排出的煤气中，除了可作为燃料或还原剂成分的CO（20～25%）、少量甲烷（CH4）和氢气（H2）外，还含有大量的N2（50～55%）和CO2（20～25%），因此，严重降低了高炉煤气的热值以及还原性。在碳达峰和碳中和大背景下，随之在钢铁行业中出现了将N2和CO2从高炉煤气中有效分离的一些技术，例如欧洲ULCOS、日本COURSE50项目，通过此技术手段可将高炉煤气中CO2的分离出去，提高了高炉煤气的热值及还原性。由于高炉煤气中含有大量的N2，而N2与CO的相对分子质量（约为28）和沸点（N2沸点
‑
195.8℃，CO沸点
‑
191.5℃）都比较接近，目前常规的分离工艺不易实现N2从高炉煤气中的分离。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种高炉低碳炼铁工艺，采用富氧惰性气体代替空气进行高炉鼓风冶炼，解决
技术介绍
中存在的问题。
[0005]本专利技术的技术方案是：一种高炉低碳炼铁工艺，富氧惰性气体通过热风炉加热后进行高炉鼓风冶炼，所述富氧惰性气体是惰性气体和氧气的混合气体，氧气占混合气体的体积百分比为21
‑
35%。
[0006]所述惰性气体为氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)中的一种或几种。
[0007]所述富氧惰性气体通过热风炉加热后的风温1050℃
‑
1250℃。
[0008]高炉容积为1000m3‑
3000m3，富氧惰性气体鼓入量为2000m3/min
‑
5000m3/min，热风压力为300kpa
‑
430kpa。
[0009]选用富氧惰性气体进行高炉冶炼，富氧惰性气体中的惰性气体不参与化学反应，氧气与煤粉和焦炭燃烧反应放出热量并生成CO和CO2，CO2进一步与焦炭反应生成CO并随惰性气体一同上升，惰性气体加热炉料，CO参与炉料预热和铁氧化物的还原反应，最终炉顶煤气成分包含惰性气体50%
‑
55%、CO
2 20%
‑
25%、CO 20
‑
25%；产生的炉顶煤气经过布袋除尘、调压阀组/TRT、煤气净化和脱硫设备后进入常规的深冷处理设备或变压吸附设备分离出CO
2、
惰性气体和CO。其中CO2的回收率高于98%，浓度大于98%，回收的二氧化碳售卖或再利用；惰性气体的回收率高于90%，浓度大于98%，回收的惰性气体循环利用；CO的回收率高于95%，浓度大于98%，回收后的CO进入煤气管网或专用煤气柜用于燃烧加热、高炉喷吹冶炼或用作化工合成原料。
[0010]本专利技术的有益效果是：采用富氧惰性气体代替空气进行高炉鼓风冶炼，可以从源
头上解决高炉煤气中N2与CO不易分离的难点，实现高炉煤气的高附加值利用和高炉低碳冶炼。
具体实施方式
[0011]一种高炉低碳炼铁工艺，富氧惰性气体通过热风炉加热后进行高炉鼓风冶炼，所述富氧惰性气体是惰性气体和氧气的混合气体，氧气占混合气体的体积百分比为21
‑
35%。
[0012]所述惰性气体为氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)中的一种或几种。
[0013]所述富氧惰性气体通过热风炉加热后的风温1050℃
‑
1250℃。
[0014]高炉容积为1000m3‑
3000m3，富氧惰性气体鼓入量为2000m3/min
‑
5000m3/min，热风压力为300kpa
‑
430kpa。
[0015]实施例1：（1）以1260m3高炉冶炼为例进行说明，利用鼓风机将Ar气存储柜中的Ar气沿冷风管道鼓入热风炉，Ar气鼓入量为2251m3/min，氧气在热风炉前段冷风管道处兑入，氧气流量为815m3/min，全氧含量为26.6%；（2）富氧Ar气经过热风炉加热后沿热风管道进入高炉风口，热风温度设定为1100℃，热风压力为350kpa；（3）产生的炉顶煤气经过布袋除尘、调压阀组/TRT、煤气净化（去除苯、萘等有机物）和脱硫装备后进入变压吸附设备分别分离、回收CO2、CO和Ar气；（4）CO2售卖或作为化工合成原料等方面进行再利用，CO进入煤气管网或专用煤气柜用于加热热风炉、高炉喷吹冶炼或用作化工合成原料，Ar气由引风机重新送入Ar气存储柜中进行循环利用；（5）Ar气在循环利用过程中的损失量225m3/min（每次循环损失量约10%）由外部Ar气管道供给或空分设备制取Ar气补充。
[0016]（6）按年生产350天，每年回收98%浓度的CO2为5.02
×
108m3（回收率为98%），折合成纯CO2为4.92
×
108m3（972684t），以年产铁水150万吨计算，吨铁减排约0.65t的CO2；（7）一年回收98%浓度的CO为5.29
×
108m3（回收率为95%），折合纯CO为5.19
×
108m3，在全部做化工合成原料的情况下，折合吨铁减排0.70t的CO2（CO做燃料用共计产生1019464t的CO2）。
[0017]实施例2：（1）以1260m3高炉为例，利用鼓风机将Ne气存储柜中的Ne气沿冷风管道鼓入热风炉，Ne气鼓入量为2251m3/min，氧气在热风炉前段冷风管道处兑入，氧气流量为815m3/min，全氧含量为26.6%；（2）富氧Ne气经过热风炉加热后沿热风管道进入高炉风口，热风温度设定为1100℃，热风压力为350kpa；（3）产生的炉顶煤气经过布袋除尘、调压阀组/TRT、煤气净化（去除苯、萘等有机物）和脱硫装备后进入深冷设备分别分离、回收CO2、CO和Ne气；（4）CO2售卖或作为化工合成原料等方面进行再利用，CO进入煤气管网或专用煤气柜用于加热热风炉、高炉喷吹冶炼或用作化工合成原料，Ne气由引风机重新送入Ne气存储柜中进行循环利用；
（5）Ne气在循环利用过程中的损失量180m3/min（每次循环损失量约8%）由空分设备制取补充。
[0018]（6）按年生产350天，每年回收99%浓度的CO2为5.02
×
108m3（回收率为98%），折合成纯CO2为4.97
×
108m3（982609t），以年产铁水150万吨计算，吨铁减排约0.66t的CO2；（7）一年回收98%浓度的CO为5.34
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高炉低碳炼铁工艺，其特征在于：富氧惰性气体通过热风炉加热后进行高炉鼓风冶炼，所述富氧惰性气体是惰性气体和氧气的混合气体，氧气占混合气体的体积百分比为21
‑
35%。2.根据权利要求1所述的一种高炉低碳炼铁工艺，其特征在于：所述惰性气体为氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)中的一种或几种。3.根据权利要求2所述的一种高炉低碳炼铁工...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兰玉，张彩东，么洪勇，田志强，胡启晨，王小艾，韩星，刘占礼，赵晓峰，牛佳星，邢力勇，纪恒，
申请(专利权)人：河钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：