一种高效利用冶金废气的高炉富氢冶炼工艺.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CN106282455A(43)申请公布日2017.01.04(21)申请号201610181501.3(22)申请日2016.03.01(71)申请人华北理工大学地址063009河北省唐山市新华西道46号(72)发明人吕庆郄亚娜张淑会刘小杰兰臣臣(51)Int.Cl.C21B5/06(2006.01)C21B5/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种高效利用冶金废气的高炉富氢冶炼工艺(57)摘要一种高效利用冶金废气的高炉富氢冶炼工艺，属于黑色冶金领域。该工艺将CO2含量高的冶金废气作为气化剂通入造气炉1，生产出CO含量高的煤气一部分外供，一部分与造气炉2产生的富氢煤气按比例混合，其中造气炉2以水蒸气为气化剂，并以高挥发分的煤为原料。混合煤气经加热装置加热到800-1250℃，再与热风和氧气由风口通入高炉。该工艺回收利用了冶金废气中的CO2，节约了煤资源，有效解决了钢铁企业CO2排放问题，并为高炉富氢冶炼提供了可靠途径。该工艺中高炉内的还原气体浓度为57.16％-86.24％，远高于传统高炉，直接还原度降低到0.06-0.25，焦比降低至169.79-287.70kg/tFe，渣量降低至292.55-305.60kg/tFe，改善高炉炼铁工艺。CN106282455ACN106282455A权利要求书1/1页1.一种高效利用冶金废气的高炉富氢冶炼工艺流程如下：1)高炉炉顶煤气等CO2含量高的冶金废气与氧气通入到造气炉1，输出的煤气成分为：CO：50％-90％，H2：2％-12％，N2：3％-30％，CO2：0％-5％，H2O：1％-5％，热值为9774-17235kJ/m3，一部分作为其他工业原料外供，一部分与造气炉2生产的富氢煤气混合。其中造气炉2以氧气和水蒸气为气化剂，并选用挥发分高的煤为原料进行造气，输出的煤气成分为：CO：35％-50％，H2：35％-55％，N2：2％-10％，CO2：0％-5％，H2O：1％-5％。两种煤造气按一定比例混合后的煤气成分为：CO：50％-85％，H2：5％-30％，N2：2％-15％，CO2：0％-5％，H2O：1％-5％。混合煤气经加热器加热到800-1250℃，通过高炉风口喷入高炉，同时喷入高炉的热风量降低，通过调节富氧率和煤粉量以满足高炉下部的热平衡。2)炉料和焦炭从高炉炉顶装入高炉，炉料结构为：烧结矿60％-75％，球团矿10％-25％，天然块矿5％-20％；随煤气的大量喷入，高炉炉缸煤气成分为：CO：51.78％-66.32％，H2：5.38％-19.92％，N2：25％-37％，CO2：0％，H2O：0％-2％，高炉内还原势大幅提高，高炉焦比可降至169.79-287.70kg/tFe，降低了高炉炼铁的能耗。3)经除尘器除尘的炉顶煤气一部分外供，一部分进行循环。循环利用后高炉炉顶煤气热值为5800-7800kJ/m3，远远高于传统高炉炉顶煤气热值3500kJ/m3。4)喷吹煤气高炉的能量主要来源于鼓入的高温煤气及热风带入的物理热，可提供吨铁所需热量的51.2％-69.5％，其余的热量由氧气与焦炭和煤粉燃烧的化学热提供。2.如权利要求1所述一种高效利用冶金废气的高炉富氢冶炼工艺，其特点为：1)该工艺将高炉炉顶煤气及其他CO2含量高的冶金废气作为气化剂通入造气炉进行造气，生产出CO含量高的煤气，供钢铁企业或其他工业使用，从根本上解决钢铁企业CO2排放问题。并且分两个造气炉造气，对煤气分类处理，造气炉1生产的煤气CO含量高，造气炉2生产的H2含量高，有利于单一煤气成分的收集、提取，利用。2)造气炉2连续为高炉提供H2含量为35％-55％的富氢煤气，保证了高炉富氢冶炼的持续进行，解决了高炉富氢冶炼氢的可靠来源问题。3)混合煤气喷入高炉，高炉炉缸煤气CO含量为51.78％-66.32％，H2含量为5.38％-19.92％，远远高于传统高炉炉缸煤气CO含量34.67％-37.90％，H2含量2.39％-3.43％，扩大了高炉内间接还原区域，直接还原度降低至0.06-0.25，同时焦比降至169.79-287.70kg/tFe。4)高温煤气从高炉风口喷入，对高炉本体改动不大，减少了喷吹工艺的复杂程度；喷煤气高炉降低了甚至取消了高炉喷煤工艺，从而简化了高炉冶炼反应过程，进入炉缸的SiO2量减少，初渣成分接近终渣成分，高炉炉渣量降低到292.55-305.60kg/tFe。3.如权利要求1所述一种高效循环利用高炉炉顶煤及高炉富氢冶炼工艺，其工艺采用的主要设备包括：造气炉、煤气输送系统、煤气加压装置、煤气加热装置、高炉上料系统、除尘系统，送风系统等。2CN106282455A说明书1/