【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氢冶金低碳炼铁技术，尤其是一种副产煤气制取高温富氢煤气高炉炼铁工艺及系统。
技术介绍
1、钢铁工业是典型的能源密集型产业，2022年中国粗钢产量10.18亿吨，其能耗占全国能耗总量的11％左右，是仅次于电力行业的能源消耗大户，由此导致其成为我国二氧化碳减排的“主战场”，碳排放约占全国碳排放总量的15％。可见，钢铁工业的节能减排对于我国经济和社会发展至关重要，而作为钢铁工业中物质流、能量流流通量最大的高炉炼铁工序，推动其绿色低碳发展首当其冲。
2、高炉富氢冶炼是通过增加还原气体中的氢气含量来提高炉内氢的还原率，以减少生产过程中co2的整体排放量；其核心在于氢气来源及高炉氢还原的全新技术开发。目前，瑞典钢铁公司、萨尔茨吉特钢铁公司等钢铁企业采用水电、风电、太阳能等清洁能源制氢；安塞乐米塔尔集团在德国汉堡厂进行直接还原铁矿石的项目研究，氢气来源则是采用变压吸附法从炉顶煤气中分离氢气；日本于2008年启动的course50计划其关键核心技术就是焦炉煤气改质制氢还原炼铁技术，以减排10％；2009年，韩国原子能研究院与浦项等13家企业签署原子能氢气合作协议(knha)，正式开展核能制氢信息交流和技术研发。宝武集团作为中国钢铁行业氢冶金的先锋队，主要从富氢碳循环高炉工艺、以氢代碳还原工艺等方面入手，并于2019年与中核集团、清华大学联手开发“核能制氢”技术。可见，高炉富氢冶炼是当前炼铁技术绿色低碳化的发展方向。
3、高炉炉顶煤气循环利用是降耗减排的重要技术之一，国内外进行了长期且系统的研究，先后提出了h
4、高炉喷煤是节焦降耗最有效方法之一，欧州、美国、日本、韩国包括我国宝武、首钢等企业高炉的喷煤量已达到200kg/tfe，最高达到260kg/tfe左右。但进一步提高喷煤水平，在工艺、技术和经济上都存在问题。从工艺的观点看，增加喷煤量必须增加鼓风的富氧率，而现今富氧率已达30％～35％，超过此范围后，鼓风输送和加热方法会存在极大的风险；从技术角度看，高炉作为冶金反应器，不是燃烧器，喷煤量受高炉设备和冶金反应的限制。同时，煤、焦置换比随喷煤量的增加而降低，大喷煤受到经济效益限制。此外，大量喷煤也给高炉冶炼和操作带来许多问题。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种高效、低排放的一种副产煤气制取高温富氢煤气高炉炼铁工艺；本专利技术还提供了一种副产煤气制取高温富氢煤气高炉炼铁系统。
2、为解决上述技术问题，本专利技术工艺包括下述工艺步骤：1)将高炉炉顶煤气、焦炉煤气和氧气作为气化剂与煤在高温下发生气化、裂解、氧化还原反应，转化生成h2/co含量高的合成气；
3、2)所述合成气中残存的碳氢化合物、固体碳素在改质炉与氧气进行自燃烧反应以改质和加热，获得co+h2含量≥90vol％的高温富氢煤气；
4、3)所述高温富氢煤气喷入高炉代替喷煤进行炼铁。
5、进一步的，所述步骤3)，高温富氢煤气一部分由高炉炉缸风口喷入高炉炉内，另一部分通过高炉炉身下部设立的炉身风口喷入高炉炉内。
6、进一步的，所述步骤3)，高炉排出的高炉炉顶煤气返回步骤1)重复使用。
7、本专利技术系统包括高炉、造气转化炉和加热改质炉；所述高炉的炉顶煤气出口通过管路连通造气转化炉的进口，造气转化炉的出口通过管路连通加热改质炉的进口，加热改质炉的出口通过管路连通高炉炉缸风口；所述造气转化炉还连通有焦炉煤气管路、氧气管路和煤粉管路；所述加热改质炉还连通氧气管路。
8、进一步的，所述高炉炉身的下部设有炉身风口，加热改质炉的出口还通过管路连通炉身风口。
9、进一步的，所述高炉炉顶煤气出口与造气转化炉之间的管路上设有除尘系统。
10、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术工艺利用高炉炉顶煤气、焦炉煤气两种炼铁副产煤气和氧气与煤共气化制取h2/co含量高的煤气，经过净化和加热后获得高温富氢煤气喷入高炉；充分利用焦炉煤气、高炉炉顶煤气和高挥发分煤中的碳、氢转化获取高温富氢煤气，可显著降低高炉炼铁工艺中焦炭使用量，减少co2排放；使高炉炉内间接还原势提高，直接还原度降低，从而显著降低高炉炼铁生产中焦炭的使用量、减少co2排放量，实现绿色低碳冶炼。本专利技术还改变了高炉喷煤工艺，将高炉风口煤粉燃烧、气化转移到造气炉内完成；实现了高炉炉顶煤气部分循环利用、焦炉煤气作为高炉富氢冶炼的氢气来源；为高效、低成本、低耗、低排放的高炉冶炼提供了一条全新途径。
11、本专利技术系统通过造气转化炉将焦炉煤气、高炉炉顶煤气这两种副产煤气与煤的共气化制取h2/co含量高的煤气，回收利用部分炉顶煤气中的碳素和h2，减少高炉co2排放；通过加热改质炉改质为高温富氢煤气，解决了高炉富氢冶炼氢的来源问题，降低高炉富氢冶炼成本；同时实现富氢煤气代替风口喷煤的功能，简化高炉操作。
12、本专利技术工艺与系统将循环的高炉炉顶煤气通过造气转化炉使co2转化为co，减少了高炉co2排放量，同时也充分利用了炉顶煤气中碳和氢；通过造气转化炉使焦炉煤气中ch4转化为h2和co，解决了高炉冶炼使用氢气的来源问题，实现了焦炉煤气、烟煤制取富氢煤气的新工艺；将造气转化炉产生的高温煤气喷入高炉，代替复杂的风口喷煤技术，使高炉冶炼实现“极限焦比”成为可能；工艺所设的加热改质炉，通过控制喷氧量使造气转化炉出口煤气进一步得到净化、加热和除尘，使进入高炉的富氢煤气还原势更强，热量更充足。
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1.一种副产煤气制取高温富氢煤气高炉炼铁工艺，其特征在于，包括下述工艺步骤：1）将高炉炉顶煤气、焦炉煤气和氧气作为气化剂与煤在高温下发生气化、裂解、氧化还原反应，转化生成H2/CO含量高的合成气；
2.根据权利要求1所述的一种副产煤气制取高温富氢煤气高炉炼铁工艺，其特征在于：所述步骤3），高温富氢煤气一部分由高炉炉缸风口喷入高炉炉内，另一部分通过高炉炉身下部设立的炉身风口喷入高炉炉内。
3.根据权利要求1或2所述的一种副产煤气制取高温富氢煤气高炉炼铁工艺，其特征在于：所述步骤3），高炉排出的炉顶煤气返回步骤1）重复使用。
4.一种副产煤气制取高温富氢煤气高炉炼铁系统，其特征在于：包括高炉（1）、造气转化炉（3）和加热改质炉（4）；所述高炉（1）的炉顶煤气出口通过管路连通造气转化炉（3）的进口，造气转化炉（3）的出口通过管路连通加热改质炉（4）的进口，加热改质炉（4）的出口通过管路连通高炉（1）的高炉炉缸风口；所述造气转化炉（3）还连通有焦炉煤气管路、氧气管路和煤粉管路；所述加热改质炉（4）还连通氧气管路。
5.根据权利要求4所述的一
6.根据权利要求4或5所述的一种副产煤气制取高温富氢煤气高炉炼铁系统，其特征在于：所述高炉（1）炉顶煤气出口与造气转化炉（3）之间的管路上设有除尘系统（2）。
...【技术特征摘要】
1.一种副产煤气制取高温富氢煤气高炉炼铁工艺，其特征在于，包括下述工艺步骤：1）将高炉炉顶煤气、焦炉煤气和氧气作为气化剂与煤在高温下发生气化、裂解、氧化还原反应，转化生成h2/co含量高的合成气；
2.根据权利要求1所述的一种副产煤气制取高温富氢煤气高炉炼铁工艺，其特征在于：所述步骤3），高温富氢煤气一部分由高炉炉缸风口喷入高炉炉内，另一部分通过高炉炉身下部设立的炉身风口喷入高炉炉内。
3.根据权利要求1或2所述的一种副产煤气制取高温富氢煤气高炉炼铁工艺，其特征在于：所述步骤3），高炉排出的炉顶煤气返回步骤1）重复使用。
4.一种副产煤气制取高温富氢煤气高炉炼铁系统，其特征在于：包括高炉（1）、造气转化炉（3...
【专利技术属性】
技术研发人员：张彩东，吕庆，李建鹏，王小艾，张淑会，李福明，郄亚娜，罗志国，李海峰，邵磊，李兰杰，田志强，王宏斌，郑艾军，牛佳星，韩星，
申请(专利权)人：河北大河材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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