一种低焦比高炉炼铁工艺制造技术

一种低焦比高炉炼铁工艺，将干粉煤在分离的气化炉内进行加压气化，干煤粉喷入气化炉内与纯氧充分混合并进行燃烧与气化反应，产生高温煤气，气化炉的压力为０．３～０．６ＭＰａ，出口煤气温度１３００～１５５０℃；气化炉出口煤气经与净化后的高炉炉顶冷煤气混兑，温度控制在９００～１０５０℃；然后将这种高温高还原性的热煤气喷入高炉炉身下部、软熔带根部以上区域，使炉料在到达软熔带时的金属化率达到８５－９５％；高炉风口喷吹部分煤粉全氧燃烧。本发明专利技术为以非炼焦煤和氧气为主要能源的新型高炉炼铁工艺，可使高炉吨铁焦比降低到２００ｋｇ以下，高炉生产率大幅度提高，减少炼焦污染物排放量，提高了高炉炼铁工艺的竞争力。

A low coke rate of blast furnace ironmaking process

A low coke rate of blast furnace ironmaking process, the dry coal powder gasification furnace in the separation of dry pulverized coal pressurized gasification, injected into the gasification furnace with pure oxygen mixing and combustion and gasification, high temperature gas, gasification furnace pressure is 0.3 ~ 0.6MPa, outlet gas temperature 1300 ~ 1550 DEG C; the outlet gas gasification furnace with the purified blast furnace cold gas mixing, temperature control at 900 to 1050 DEG C; and then the high temperature reduction of hot gas injection into the blast furnace of the lower part of the shaft, the cohesive zone above the root area, the metallization in the cohesive zone when the arrival rate of 85 - 95%; blast furnace blowing part of the pulverized coal oxy fuel combustion. The invention is a new type of blast furnace ironmaking process in non coking coal and oxygen as the main energy sources, can be reduced to 200kg tons of iron blast furnace coke, blast furnace productivity is greatly increased, reducing emissions of pollutants in coking, improve the competitiveness of blast furnace ironmaking process.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种炼铁工艺，特别涉及一种节能环保型的低焦比高炉炼 铁工艺。
技术介绍
近年来，世界钢铁工业得到了迅猛地发展，由矿石到生铁的金属提取 过程也取得了巨大的发展。但就生产炼钢原料的炼铁工艺来说，高炉仍然 是占绝对优势的主要流程。如果从使用焦炭算起，现代炼铁高炉己有300多年的历史。高炉主要 以焦炭和人造块铁矿为主要原料，在其内部通过燃料燃烧、气化、传热、 还原、熔化、分离等物理化学过程冶炼铁水，是效率非常高的高温多相反 应器。现代大型高炉生产技术装备不断完善，通过采取精料、富氧鼓风、 喷吹粉煤等手段，使高炉实现了大型化和高产低耗。但高炉的高效率和大 型化对矿石和焦炭质量(尤其是焦炭的强度)提出了更严格的要求，全世 界大多数高炉的入炉焦比仍然高于400kg/t铁。为解决上述问题，世界上开展了大量非高炉炼铁技术的研究，并取得 了一定的进展。在熔融还原技术方面，COREX工艺已实现产业化，该工 艺不但大大减少了焦炭的用量，在资源和环保等方面具有竞争优势；另一 种熔融还原工艺HISMELT也正在开发之中并达到中试规模；其它一些熔 融还原工艺也在开发之中，但其推广应用的前景并不明朗。在直接还原方面，气基竖炉法(Midrex， HYL)法占据绝对优势，但 是它们均需采用重整的天然气作为还原气原料，因此只能在天然气资源丰 富并廉价地区发展。目前世界上占优势的煤基直接还原方法是回转窑法， 这种方法的主要优点是可以直接用煤作燃料和还原剂，其缺点是单位投资 高，生产率低(容积利用系数0.42 t/m3 *d)单炉产量低(最大为15万t/a)， 生产成本高，因此发展缓慢，到目前全世界煤基回转窑仅300万t/a生产 能力，我国从70年代开始研究开发，迄今我国仅建成4套，形成40多万t/a生产能力。2005年全世界直接还原铁的生产达5500万吨，仅占铁的总 产量的8%。现有直接还原铁技术有应用于用原有高炉炼铁技术中的设想，如美国 专利US3692293 高炉高温还原性煤气喷吹设备公开的技术是将还原性 气体和氧气同时喷入高炉风口燃烧的设备；欧洲专利GB1277606 高炉喷 吹还原性气体的工艺和法国专利FR2553434高炉喷吹还原性气体工艺 公开的技术均是将还原性气体经过加热后再喷入高炉炉身下部内，其加热 方式会受到煤气析炭反应的限制；与此类似，美国专利US6464928 高炉 煤气循环系统公开的技术是将高炉煤气脱除C02后再经过加热后再喷吹 到高炉炉身处，这些设想的煤气来源或煤气加热方式与本专利技术均不相同。从目前的炼铁原料资源状况和技术发展来看，虽然非高炉炼铁技术研 发在如火如荼地开展，但由于高炉炼铁技术具有经济指标良好，工艺简单， 单炉产量大，劳动生产率高，热效率高，能耗低等优点，在可预见的将来， 以焦炭为主要燃料的高炉仍是炼铁的主要流程，进一步提高高炉的生产效 率和节约焦炭以及清洁生产仍是我们努力的主要方向。
技术实现思路
本专利技术的目的是在于提出一种低焦比高炉炼铁工艺，以非炼焦煤和氧 气为主要能源的新型高炉炼铁工艺，大幅度降低焦比，借鉴了竖炉法生产 海绵铁直接还原技术的优点，从而充分发挥了高炉能量利用率高和生产率 高的优点，克服了高炉上部炉料金属化率偏低的缺点，使高炉下部的主要 功能变为金属化炉料的熔化和部分供热，不但可使高炉吨铁焦比降低到 200kg以下，也将使高炉的生产率大幅度提高，减少了炼焦的污染物排放 量，提高了高炉炼铁工艺韵竞争力。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是，一种低焦比高炉炼铁工艺，将干粉煤在分离的气化炉内进行加压气 化，干煤粉喷入气化炉内与纯氧充分混合并进行燃烧与气化反应，产生高 温煤气，气化炉压力为0.3 0.6MPa，出口煤气温度1300 1550°C;气化 炉出口煤气经与净化后的高炉炉顶冷煤气混兌后，温度控制在900 105(TC;然后将这种高温高还原性的热煤气喷入高炉炉身下部、软熔带根4部以上区域，使高炉炉料在到达软熔带时金属化，金属化率达到85-95%;同时，高炉采用全氧风口喷吹部分煤粉。进一步，所述的冷煤气为高炉炉顶煤气经净化脱除C02而成。又，本专利技术煤粉可采用C02作为输送介质，或者采用N2作为输送介质。另外，气化炉出口煤气经净化冷煤气混兌后，经热旋风除尘器除尘后， 经高炉外的热煤气围管上的多个喷嘴喷入高炉炉身下部，即高炉软熔带根 部以上区域的块状带。本专利技术提出将非炼焦煤干煤粉气化技术用于高炉炼铁，并相应改变高 炉炼铁工艺的燃料结构，是一种高效环保型炼铁新技术，粉煤气化炉产生的高温煤气经与高炉输出的净化冷煤气混兌后，煤气温度达到950 1050 。C经热旋风除尘，其中净化冷煤气由部分高炉炉顶煤气脱除C02后产生。 将这种高温煤气从高炉炉身下部软熔带上部喷入高炉。同时高炉风口采用 全氧喷煤操作，高炉下部主要完成炉料的熔化和渣铁分离。本专利技术工艺充分利用粉煤气化产生的煤气显热，节省了煤气降温加热 的能量损类，避免了煤气加热析炭反应故障，提高高炉软熔带以上炉料的 金属化率，从而大幅度降低高炉焦比和提高了生产率。煤粉、纯氧喷入气化炉内，经充分混合过程并进行燃烧与气化反应， 其主要化学反应如下c+o2=co2C02+C=2CO煤粉中的少许水分还发生如下反应H20+C=H2+CO煤粉可采用C02作为输送介质，由于其本身是气化剂， 可进一步提高有效气成分。也可采用N2作为输送介质，有效气成分中将增加少量N2成份。由于现有高炉炉顶压力为0.2 0.3MPa，考虑到煤气化炉与高炉的衔 接，气化炉压力为0.3 0.6MPa，煤气化炉出口的煤气温度约1300 155CTC。本专利技术改变了粉煤气化炉将热合成气激冷到室温净化后再加热的传 统使用方法，而将热煤气经冷煤气混兑激冷后调节温度至卯0 1050。C, 不但大大减少了冷却的煤气热损失及再将其加热到高温所需的燃料消耗，而且避免了还原气在加热过程中析碳过程的发生。通过采用全氧高炉，强 化了高炉下部尤其是炉缸区的热量供应，减少了煤气中的氮气含量使其热 值大幅度提高，同时通过风口适度喷煤粉，可进一步减少高炉的焦炭消耗， 使高炉内焦炭仅仅承担透气骨架及焦床过滤作用，可将高炉入炉焦比降低 到200kg以下。由于高炉下部主要起金属化炉料的熔化作用，可使高炉利用系数提高，从而使高炉的生产率比传统高炉提高20 50%。由于采用全 氧冶炼，高炉输出煤气热值将远高于传统高炉煤气，除自身循环使用外， 一部分还可梯级利用作于发电、或钢铁厂内加热炉、烘烤钢包、铁合金等 的燃料。本专利技术的有益效果1. 由于无需热风炉，焦比可低于200kg/t、可节省焦炉的投资及炼焦污染 排放量；同时，由于大量使用廉价的非炼焦粉煤，可使高炉生产成本 进一步降低。2. 高炉采用全氧熔炼，可强化冶炼过程，提高生产率，也有利于煤气的 净化和循环利用，同时还可输出高热值的优质煤气。3. 由于从炉身下部喷入高温煤气，使炉料到达软熔带时的金属化率达到 85-95%,高于普通高炉，从而可大大减轻了高炉下部煤、焦气化及直 接还原的负担，这是保证低入炉焦比的重要条件。4. 采用纯氧条件下适度风口喷煤，不但可调节高炉下部尤其是炉缸的热 量平衡，而且将进一步降低吨铁焦炭消耗，使焦炭主要承担改善炉身 透气性、形成炉缸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低焦比高炉炼铁工艺，将非炼焦煤干粉煤在分离的气化炉内进行加压气化，干煤粉喷入气化炉内与纯氧充分混合并进行燃烧与气化反应，产生高温煤气，气化炉压力为０．３～０．６ＭＰａ，出口煤气温度１３００～１５５０℃；气化炉出口煤气经与净化后的高炉炉顶冷煤气混兑后，温度控制在９００～１０５０℃；然后将这种高温高还原性的热煤气喷入高炉炉身下部、软熔带根部以上区域，使高炉炉料在到达软熔带时金属化，金属化率达到８５－９５％；同时，高炉采用全氧风口喷吹部分煤粉。

【技术特征摘要】
1. 一种低焦比高炉炼铁工艺，将非炼焦煤干粉煤在分离的气化炉内进行加压气化，干煤粉喷入气化炉内与纯氧充分混合并进行燃烧与气化反应，产生高温煤气，气化炉压力为0.3～0.6MPa，出口煤气温度1300～1550℃；气化炉出口煤气经与净化后的高炉炉顶冷煤气混兑后，温度控制在900～1050℃；然后将这种高温高还原性的热煤气喷入高炉炉身下部、软熔带根部以上区域，使高炉炉料在到达软熔带时金属化，金属化率达到85-95％；同时，高炉采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：周渝生，张友平，李肇毅，钱晖，范建峰，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]