铁矿粉和煤粉Y型气流床分级还原气化炼铁工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109371189A(43)申请公布日2019.02.22(21)申请号201811300923.3(22)申请日2018.11.02(71)申请人中国石油大学（华东）地址266580山东省青岛市黄岛区长江西路66号(72)发明人田原宇乔英云(51)Int.Cl.C21B13/10(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称铁矿粉和煤粉Y型气流床分级还原气化炼铁工艺(57)摘要铁矿粉和煤粉Y型气流床分级还原气化炼铁工艺，预还原的热铁矿粉与煤粉混合均匀后和气化剂分别通过顶喷嘴和侧喷嘴喷入Y型气流床的气化室发生燃烧气化和还原反应；顶喷嘴和侧喷嘴产生多股射流在炉膛中心相互碰撞形成Y型旋转撞击的高温反应区，固体灰渣抛向气化室的炉壁，旋流向下，熔渣停留和还原反应时间延长10倍以上；粗合成气和熔渣流到渣铁分离室，熔渣沉降分离为铁水和铁渣后分别排出进入下步工序，高温合成气从分离室顶部侧面排出并抽吸铁矿粉进入提升管进行预热和部分还原；提升管顶部分离出的预还原的热铁矿粉与煤粉混合作为Y型气流床进料，尾气净化后补燃回收余热利用。CN109371189ACN109371189A权利要求书1/1页1.铁矿粉和煤粉Y型气流床分级还原气化炼铁工艺，其技术特征是预还原的热铁矿粉与煤粉按照C:Fe2O3比为1：1.1-4.0混合均匀送入粉料仓；从粉料仓来的粉铁煤与气化剂以及水蒸气经Y型气化炉的顶喷嘴和径向倾斜的侧喷嘴喷入气化段，在1500-1800℃的温度下燃烧气化；顶喷嘴和侧喷嘴产生多股射流在炉膛中心相互碰撞形成Y型旋转撞击区，相互点火、湍流搅拌混合、形成高温反应区，残留灰渣抛向气化段的炉壁，旋流向下，灰渣在高温区的停留与固固反应时间延长10倍以上，气化段水冷壁在耐火层表面结一层凝固渣层形成以渣抗渣；粗合成气和熔渣通过气化段锥形封头中心的气化产物排出口流到渣铁分离室，参与的铁矿粉和炭粉保温进一步发生还原反应，1500-1800℃的高温合成气从分离室顶部侧面排出并抽吸铁矿粉进入提升管进行预热干燥和部分还原；提升管顶部分离出的预还原的热铁矿粉与煤粉混合进入粉料仓作为Y型气流床进料，尾气净化后补燃回收余热利用；熔渣沉降分离为铁水和铁渣后，渣通过出渣口排出，铁水通过虹吸式出铁水口排出并维持稳定的铁水-渣的界面高度。2.根据权利要求1所提述的铁矿粉和煤粉Y型气流床分级还原气化炼铁工艺，其特征在于所用氧化剂为氧气、空气、含氧不小于21％的富氧空气中的一种。3.根据权利要求1所提述的铁矿粉和煤粉Y型气流床分级还原气化炼铁工艺，其特征在于Y型气流床的上部为圆筒形的气化段，下部为圆筒形的渣铁分离段，气化段和渣铁分离段呈倒T型结构；气化段采用水冷壁耐火衬里层，顶部设用一个下喷式顶喷嘴，上中部沿圆周设有3个以上侧喷嘴，喷嘴分布呈倒Y型结构；渣铁分离段采用保温衬里，底部设有出渣口、虹吸式出铁水口和紧急处理口；保温渣铁分离段底部设有的紧急处理口，保证在停工或紧急事故时排空。4.根据权利要求1所提述的铁矿粉和煤粉Y型气流床分级还原气化炼铁工艺，其特征在于侧喷嘴与水平方向夹角为-15°～15°、与径向夹角为-5°～75°。2CN109371189A说明书1/4页铁矿粉和煤粉Y型气流床分级还原气化炼铁工艺一、技术领域[0001]本发明涉及铁矿粉和煤粉Y型气流床分级还原气化炼铁工艺，它属于熔融还原炼铁和煤化工领域。二、背景技术[0002]传统的竖炉炼铁工艺已有近千年的历史，其工艺已达到相当完善的地步，目前占世界铁产量的95％以上。但是在它日益完善和大型化的同时，流程长、投资大，需要消耗大量的焦炭，而焦炭的生产过程在消耗优质煤炭的同时会产生大量的苯并芘、二噁英、Sox、NOx和粉尘等环境污染问题。炼铁是钢铁生产中的能耗大户和主要污染源，由烧结、球化、焦化和高炉各工序组成的炼铁过程，消耗了吨钢总能量的近70％，而烧结作为炼铁过程的重要组成部分，它的成本、质量和产量，直接影响了炼铁的综合效益。中国已是世界钢铁生产大国，生铁产量是世界之首。中国钢铁业中80％的污染来自于烧铁环节，而作为污染大户中国的焦炭业，有九成企业节能减排不达标，这些焦炭企业所生产的产品绝大部分用于钢铁业的炼铁环节。2016年生铁产量已突破7亿吨，焦炭产量达44911万吨，不仅每年要消耗约5.7亿吨焦煤，而且如此大量的焦炭生产对环境的污染更是不可忽视的。[0003]现代高炉炼铁工艺已经相当成熟，但流程复杂、能耗高、环境污染严重和投资巨大这些高炉炼铁与生俱来的问题仍未解决。另外由于炼焦煤资源日渐短缺，焦炉逐渐老化以及人们对焦炉污染日益关注，更关键的是高炉炼铁对冶金焦炭依赖性太强，从目前已探明世界煤炭储量中，焦煤仅占5％，且分布很不均