專利名稱：全氧富氫煤氣煉鐵方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煉鐵和能源技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種全氧富氫煤氣煉鐵方法及其裝置，實(shí)現(xiàn)煉鐵原料熱送熱裝與低碳富氫全氧煉鐵。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代工業(yè)化進(jìn)程的不斷加速，全球能源大量消耗，二氧化碳排放量劇增，所導(dǎo) 致的空氣污染和溫室效應(yīng)已經(jīng)嚴(yán)重地威脅著人類賴以生存的地球環(huán)境。中國(guó)鋼鐵行業(yè)的二 氧化碳排放量?jī)H次于電力、建材，居第三位。因此，二氧化碳的減排是鋼鐵業(yè)不可推卸的重 大責(zé)任。能耗占整個(gè)鋼鐵生產(chǎn)總能耗70%以上的煉鐵系統(tǒng)則是節(jié)能減排的首要目標(biāo)，但焦 化、燒結(jié)、球團(tuán)及煉鐵各工序在現(xiàn)有的工藝技術(shù)條件下能做到的節(jié)能減排已經(jīng)很有限了，因 此必須有工藝技術(shù)上的創(chuàng)新才能實(shí)現(xiàn)大幅度的節(jié)能減排。高爐煉鐵的原料主要包括焦炭、燒結(jié)礦和球團(tuán)，現(xiàn)有高爐的爐料都是在常溫下裝 入爐內(nèi)。常溫爐料便于運(yùn)輸、保存和使用，但原料在生產(chǎn)過(guò)程中需要通過(guò)冷卻設(shè)備從高溫 降到常溫，裝入高爐內(nèi)還要重新加熱到高溫，既增加了設(shè)備投資和占地，又損失了大量的熱 能。焦?fàn)t推出的紅焦溫度達(dá)800-1200°C，目前主要采用干熄焦和濕熄焦兩種方式將焦 炭冷卻至常溫。無(wú)論采用那種冷卻方式均會(huì)因焦炭在溫度的劇烈變化下產(chǎn)生應(yīng)力破損，而 導(dǎo)致其強(qiáng)度和成品率的降低。雖然干熄焦可以回收焦炭的顯熱用于發(fā)電，但能量回收效率 較低；濕熄焦采用熄焦塔噴水熄焦，完全浪費(fèi)了焦炭的顯熱，并消耗大量水資源，造成一定 的環(huán)境污染。高溫?zé)Y(jié)礦和球團(tuán)冷卻前溫度在800-1400°C，目前主要通過(guò)環(huán)冷機(jī)或帶冷機(jī)進(jìn)行 冷卻，其顯熱通過(guò)余熱鍋爐產(chǎn)生低壓蒸汽加以利用，能量回收效率也很低。高爐通過(guò)高富氧大噴煤在增產(chǎn)、節(jié)焦及降耗方面取得了良好的效果，當(dāng)富氧率進(jìn) 一步提高乃至純氧冶煉時(shí)，可最大限度的增大噴煤量，降低焦比，但帶來(lái)的問(wèn)題是高爐煤氣 量不足，加上冷料入爐造成上部溫度低，影響煤氣的間接還原，導(dǎo)致直接還原比重增大，反 而增加了碳素的消耗。上部熱量不足的問(wèn)題，雖然可以通過(guò)目前流行的技術(shù)思想，即在爐身 下部吹入高溫煤氣加以解決，但由于煤氣在加熱過(guò)程中存在析碳的問(wèn)題和加熱煤氣要額外 燃燒一定量的煤氣，使該技術(shù)始終停留在思想階段。本發(fā)明將焦化、球團(tuán)和燒結(jié)與煉鐵爐耦合運(yùn)行，將紅熱的焦炭、球團(tuán)及燒結(jié)礦直接 裝入新型煉鐵爐內(nèi)，采用全氧冶煉，在下部氧氣風(fēng)口和爐身中下部同時(shí)噴吹富氫的高溫焦 爐煤氣，既充分利用了煉鐵爐料的顯熱，又利用高溫爐料帶入的顯熱消除了純氧冶煉造成 的上部熱量不足的問(wèn)題，使含鐵爐料在上部通過(guò)間接還原達(dá)到70%以上的金屬化率，充分 利用了煤氣的化學(xué)能，減少或消除下部直接還原造成的碳素消耗，實(shí)現(xiàn)大幅度節(jié)能減排的 目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種全氧富氫煤氣煉鐵方法及裝置，以焦化、燒結(jié)、球 團(tuán)、煉鐵爐為基礎(chǔ)的煉鐵工藝及相關(guān)裝置，采用全氧和噴吹富氫煤氣冶煉技術(shù)，達(dá)到清潔生產(chǎn)、高效節(jié)能和環(huán)保減排的效果。
本發(fā)明的全氧富氫煉鐵工藝為，將焦化、燒結(jié)、球團(tuán)與煉鐵爐耦合運(yùn)行，焦炭、燒結(jié) 礦、球團(tuán)不經(jīng)過(guò)冷卻，在高溫下通過(guò)輸送和裝料設(shè)備熱送熱裝到煉鐵爐內(nèi)，爐子下部設(shè)氧氣 風(fēng)口和煤氣噴吹設(shè)施向爐內(nèi)吹入氧氣和具有一定溫度的焦?fàn)t煤氣，也包括煤及其它種類的 可燃?xì)怏w，爐子中下部也吹入具有一定溫度的焦?fàn)t煤氣，也包括其它種類的可燃?xì)怏w，用富 氫煤可燃?xì)獯娼固亢兔?，達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。上部排出的高溫高熱值煤氣通過(guò)蓄熱式 換熱器將物理熱轉(zhuǎn)移給噴入爐內(nèi)的焦?fàn)t煤氣，也包括其它種類的可燃?xì)怏w，然后供焦?fàn)t和 球團(tuán)生產(chǎn)使用。本發(fā)明提供的新型全氧富氫煤氣煉鐵工藝包括下述步驟1、將焦?fàn)t生產(chǎn)出的成熟紅熱焦炭用高溫焦炭輸送裝置輸送至高溫焦炭中轉(zhuǎn)料倉(cāng) 內(nèi)，將燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)出的高溫?zé)Y(jié)礦由封閉的高溫?zé)Y(jié)礦輸送裝置輸送至高溫?zé)Y(jié)礦中轉(zhuǎn)料 倉(cāng)內(nèi)，將球團(tuán)焙燒機(jī)生產(chǎn)出的高溫球團(tuán)通過(guò)封閉的高溫球團(tuán)輸送裝置輸送至高溫球團(tuán)中轉(zhuǎn) 料倉(cāng)內(nèi)；2、將上述中轉(zhuǎn)料倉(cāng)分別作為高溫的焦炭、燒結(jié)礦和球團(tuán)的緩沖和保溫容器，高溫 爐料通過(guò)高溫稱量斗按配比例依次、分批通過(guò)封閉的高溫爐料輸送裝置送入耐高溫?zé)o鐘爐 頂內(nèi)，再由耐高溫?zé)o鐘爐頂按要求布入爐內(nèi)；3、利用3個(gè)中轉(zhuǎn)料倉(cāng)的緩沖和保溫作用，控制焦炭的入爐溫度為100-1200°C，燒 結(jié)礦的入爐溫度為100-1000°c，球團(tuán)的入爐溫度為100-1400°c ；4、煉鐵爐設(shè)置兩排風(fēng)口，即下部的下排氧氣風(fēng)口和中下部的上排煤氣風(fēng)口。通過(guò) 在煉鐵爐下部設(shè)置的氧氣風(fēng)口吹入200-600立方米/噸鐵的氧氣和20-300立方米/噸鐵 預(yù)熱的富氫可燃?xì)怏w，同時(shí)在煉鐵爐的中下部軟融帶根部以上位置噴入100-600立方米/ 噸鐵預(yù)熱的富氫可燃?xì)怏w，富氫可燃?xì)怏w可以是焦?fàn)t煤氣或天然氣，富氫可燃?xì)怏w的噴入 溫度控制在600-1200°C ；5、爐頂排出的煤氣溫度在250-1200°C，首先通過(guò)爐頂高溫煤氣除塵裝置除塵，再 由4-6個(gè)的蓄熱式換熱裝置將煤氣的顯熱回收，其中2-3個(gè)蓄熱式換熱裝置用于預(yù)熱從氧 氣風(fēng)口噴入爐內(nèi)的富氫可燃?xì)怏w，另外2-3個(gè)蓄熱式換熱裝置用于預(yù)熱從軟融帶根部以上 位置噴入爐內(nèi)的富氫可燃?xì)怏w；6、爐頂排出的煤氣經(jīng)4-6個(gè)蓄熱式換熱裝置換熱后溫度降到200°C以下，通過(guò)4_30個(gè) 布袋除塵裝置精細(xì)除塵，潔凈煤氣用于置換焦?fàn)t生產(chǎn)中燃燒的焦?fàn)t煤氣和球團(tuán)及燒結(jié)生產(chǎn)；7、爐頂高溫煤氣除塵裝置與4-30個(gè)布袋除塵裝置收集的爐塵通過(guò)粉塵噴吹罐從 煉鐵爐的氧氣風(fēng)口噴入煉鐵爐內(nèi)，消除粉塵污染；8、煉鐵爐產(chǎn)生的高溫液態(tài)爐渣通過(guò)爐渣?；c換熱裝置粒化，回收的爐渣顯熱通 過(guò)鍋爐產(chǎn)生高壓蒸汽，與爐頂排出的高壓煤氣聯(lián)合驅(qū)動(dòng)聯(lián)合發(fā)電裝置發(fā)電。本發(fā)明采用爐料熱裝，充分利用了爐料的熱能，使上部塊料帶完全處于還原反應(yīng) 溫度區(qū)間內(nèi)，爐料通過(guò)上部的間接還原金屬化率達(dá)到70%以上；采用熱裝與全氧冶煉相結(jié) 合，使?fàn)t內(nèi)的熱量分布合理均衡；爐渣顯熱回收與爐頂余壓回收相結(jié)合，聯(lián)合驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，提高了發(fā)電效率。本發(fā)明全氧富氫煤氣煉鐵的裝置包括原料系統(tǒng)、煉鐵爐、爐頂煤氣系統(tǒng)、焦?fàn)t煤 氣噴吹系統(tǒng)、粉塵噴吹系統(tǒng)、爐渣干法?；c余熱回收系統(tǒng)、氧氣系統(tǒng)。原料系統(tǒng)通過(guò)耐高 溫?zé)o鐘爐頂與煉鐵爐相連，爐頂煤氣系統(tǒng)通過(guò)管道與煉鐵爐相連，焦?fàn)t煤氣噴吹系統(tǒng)通過(guò) 管路與煉鐵爐相連，粉塵噴吹系統(tǒng)通過(guò)管路與煉鐵爐相連，爐渣干法粒化與余熱回收系統(tǒng) 通過(guò)渣鐵溝與煉鐵爐相連，氧氣系統(tǒng)通過(guò)管路與煉鐵爐相連。原料系統(tǒng)由焦?fàn)t、燒結(jié)機(jī)、球團(tuán)焙燒機(jī)、高溫焦炭輸送裝置、高溫?zé)Y(jié)礦輸送裝置、 高溫球團(tuán)輸送裝置、高溫焦炭中轉(zhuǎn)料倉(cāng)、高溫?zé)Y(jié)礦中轉(zhuǎn)料倉(cāng)、高溫球團(tuán)中轉(zhuǎn)料倉(cāng)、高溫焦 炭稱量斗、高溫?zé)Y(jié)礦稱量斗、高溫球團(tuán)稱量斗、高溫爐料輸送裝置和耐高溫?zé)o鐘爐頂組 成；焦?fàn)t通過(guò)高溫焦炭輸送裝置與高溫焦炭中轉(zhuǎn)料倉(cāng)相連，燒結(jié)機(jī)通過(guò)高溫?zé)Y(jié)礦輸 送裝置與高溫?zé)Y(jié)礦中轉(zhuǎn)料倉(cāng)相連，球團(tuán)焙燒機(jī)通過(guò)高溫球團(tuán)輸送裝置與高溫球團(tuán)中轉(zhuǎn)料 倉(cāng)相連，高溫稱量斗和分別與相應(yīng)的焦炭、燒結(jié)礦和球團(tuán)的中轉(zhuǎn)料倉(cāng)通過(guò)管道或封閉溜槽 相連，高溫稱量斗與高溫爐料輸送裝置管道或封閉溜槽相連，高溫爐料輸送裝置通過(guò)耐高 溫?zé)o鐘爐頂與煉鐵爐相連。爐頂煤氣系統(tǒng)由爐頂高溫煤氣除塵裝置、4 6個(gè)蓄熱式換熱裝置、4 30個(gè)布袋 除塵裝置、聯(lián)合發(fā)電裝置、煤氣儲(chǔ)柜組成。煉鐵爐通過(guò)管道與爐頂高溫煤氣除塵裝置相連， 爐頂高溫煤氣除塵裝置、蓄熱式換熱裝置、布袋除塵裝置、聯(lián)合發(fā)電裝置、煤氣儲(chǔ)柜通過(guò)管 道依次順序相連。焦?fàn)t煤氣噴吹系統(tǒng)由焦?fàn)t、焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng)、煤氣加壓風(fēng)機(jī)、蓄熱式換熱裝置、 噴吹煤氣調(diào)溫裝置組成。焦?fàn)t通過(guò)管道與焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng)相連，經(jīng)凈化后的煤氣分兩路， 一路通過(guò)管道依次順序與煤氣加壓風(fēng)機(jī)、蓄熱式換熱裝置、噴吹煤氣調(diào)溫裝置、煉鐵爐相 連，另一路通過(guò)管道依次順序與煤氣加壓風(fēng)機(jī)、蓄熱式換熱裝置、煉鐵爐相連。粉塵噴吹系統(tǒng)由爐頂高溫煤氣除塵裝置、布袋除塵裝置、粉塵噴吹罐組成。爐頂高 溫煤氣除塵裝置通過(guò)粉塵輸送裝置與粉塵噴吹罐相連，布袋除塵裝置通過(guò)粉塵輸送裝置與 粉塵噴吹罐相連。粉塵噴吹罐與煉鐵爐相連。爐渣干法粒化與余熱回收系統(tǒng)包括渣鐵分離器、爐渣?；c換熱裝置、鍋爐、風(fēng)機(jī) 與聯(lián)合發(fā)電裝置。由煉鐵爐流出的渣鐵通過(guò)鐵水溝流入渣鐵分離器后分為渣液流和鐵水流，鐵水流 經(jīng)鐵水溝與鐵水運(yùn)輸裝置相連，渣液流通過(guò)渣溝與爐渣?；c換熱裝置相連，風(fēng)機(jī)通過(guò)管 道和爐渣粒化與換熱裝置相連，爐渣粒化與換熱裝置通過(guò)管道與鍋爐相連，鍋爐通過(guò)管道 與聯(lián)合發(fā)電裝置相連，爐渣?；c換熱裝置通過(guò)下料管與爐渣運(yùn)輸裝置相連。蓄熱式換熱裝置除了可以是蓄熱式換熱器，還可以是換熱式換熱器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn)1、溫度為100-1200°C的焦炭、溫度在100-1000°C的燒結(jié)礦、溫度為100-1400°C的 熱團(tuán)直接裝入煉鐵爐，充分利用了原料的顯熱，既降低了煉鐵工序的原料溫度的波動(dòng)，又節(jié) 省了原料冷卻設(shè)備的投資。由于焦炭不經(jīng)過(guò)熄焦，消除了因濕熄焦造成的環(huán)境污染，同時(shí)消除了焦炭因溫度 的劇烈變化產(chǎn)生的應(yīng)力破損，焦炭的強(qiáng)度得到提高，M40提高3% -8%，MlO減少0. 3-0. 8%，減少了碎焦和焦末的產(chǎn)生量。2、由于原料在高溫下裝入爐內(nèi)，帶入了大量的物理熱，按焦炭、燒結(jié)礦和球團(tuán)800°C，噸鐵消耗量分別為0. 3t、l. 28t和0. 32t計(jì)算，帶入的物理熱可達(dá)到1. 59GJ，可以彌 補(bǔ)煉鐵爐在全氧冶煉時(shí)因煤氣量不足造成的上部熱量虧損。由于上部采用爐料熱裝，使煉鐵爐上部塊料帶整個(gè)處于間接還原的溫度范圍，使 爐料在進(jìn)入煉鐵爐內(nèi)伊始就開(kāi)始間接還原，相對(duì)延長(zhǎng)了還原反應(yīng)的時(shí)間，改善了間接還原。3、從上排煤氣風(fēng)口吹入預(yù)熱到600-1100°C焦?fàn)t煤氣，提供富氫的還原氣體，提高 了上部氣體的還原勢(shì)，改善了上部還原的動(dòng)力學(xué)條件，使上部的間接還原充分發(fā)展，爐料在 進(jìn)入煉鐵爐下部時(shí)金屬化率達(dá)到90%以上。由于氫還原爐料的氣體產(chǎn)物是水，因此富氫還 原還減少了 CO2的排放。4、傳統(tǒng)高爐采用熱風(fēng)鼓風(fēng)，噸鐵煤氣量達(dá)到1600立方米，其中N2占了 1000立方 米，本發(fā)明從爐缸的氧氣風(fēng)口吹入工業(yè)氧氣，大大減少了爐缸的煤氣發(fā)生量，降低了對(duì)料柱 的透氣性要求。從爐缸同時(shí)吹入焦?fàn)t煤氣，可利用焦?fàn)t煤氣中的甲烷裂解，降低風(fēng)口前的理論燃 燒溫度，裂解產(chǎn)生的煤氣和焦?fàn)t煤氣中固有的氫提高了爐缸煤氣中氫的含量，氫在下部的 間接還原可部分代替C的直接還原反應(yīng)，減少了直接還原反應(yīng)消耗的熱量，達(dá)到節(jié)能、節(jié)約 焦炭的目的。噴吹焦?fàn)t煤氣代替噴吹粉煤，降低了因大量噴煤有煤粉灰分帶入的爐渣量和 平衡堿度需額外增加的溶劑帶來(lái)的渣量，可以降低噸鐵爐渣量，達(dá)到節(jié)能的目的。5、煉鐵爐上部間接還原的充分發(fā)展，使?fàn)t料在進(jìn)入下部熔化區(qū)域前金屬化率達(dá)到 70%以上，在爐缸除了少量的補(bǔ)充還原外基本上只需熔化和滲碳即可完成煉鐵過(guò)程，由于 上部的高金屬化率使?jié)B碳反應(yīng)提前進(jìn)行，也縮短了爐缸的滲碳時(shí)間，煉鐵爐的利用系數(shù)可 獲得大幅度的提高，同樣的爐容產(chǎn)量可達(dá)到常規(guī)高爐的1. 5倍以上。6、爐料中的K、Na、Zn等低沸點(diǎn)金屬在上部就被還原成金屬，隨高溫煤氣逸出爐 夕卜，降低了循環(huán)積累，減少了爐襯的結(jié)瘤現(xiàn)象，沒(méi)有堿土金屬的粉末的析出也提高了料柱的 透氣性。7、爐渣采用干法?；夹g(shù)回收其中的余熱，通過(guò)鍋爐產(chǎn)生蒸汽與爐頂?shù)母邏好簹?聯(lián)合驅(qū)動(dòng)TRT發(fā)電，即充分利用了高爐渣的顯熱，節(jié)約了水資源，噸鐵節(jié)水可達(dá)到0. 5t以 上，又提高了單一煤氣TRT發(fā)電的效率。本發(fā)明將焦化、燒結(jié)、球團(tuán)和煉鐵爐耦合運(yùn)行，采用高溫爐料直接入爐，節(jié)省了冷 卻設(shè)備的投資，布局更加緊湊，既節(jié)約了土地資源，又節(jié)省了投資，同時(shí)還能達(dá)到高效、節(jié)能 和環(huán)保的生產(chǎn)效果。


圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，高溫爐料輸送裝置1、耐高溫?zé)o鐘爐頂2、 煉鐵爐3、爐頂高溫煤氣除塵裝置4、聯(lián)合發(fā)電裝置5、煤氣儲(chǔ)柜6、粉塵噴出罐7、煤氣加壓風(fēng) 機(jī)8、煤氣加壓風(fēng)機(jī)9、噴吹煤氣調(diào)溫裝置10、粉塵輸送裝置12、粉塵輸送裝置13、渣鐵分離 器14、爐渣?；c換熱裝置15、鍋爐16、風(fēng)機(jī)17、爐渣運(yùn)輸裝置18、鐵水運(yùn)輸裝置19。
具體實(shí)施例方式全氧富氫煤氣煉鐵工藝的生產(chǎn)過(guò)程實(shí)施如下焦?fàn)tCl推出的成熟紅焦通過(guò)高溫焦炭輸送裝置C2輸送至高溫焦炭中轉(zhuǎn)料倉(cāng)C3 內(nèi)，燒結(jié)機(jī)Sl生產(chǎn)出的高溫?zé)Y(jié)礦通過(guò)高溫?zé)Y(jié)礦輸送裝置S2輸送至高溫?zé)Y(jié)礦中轉(zhuǎn)料 倉(cāng)S3內(nèi)，球團(tuán)焙燒機(jī)Pl生產(chǎn)出的高溫球團(tuán)通過(guò)高溫球團(tuán)輸送裝置P2輸送至高溫球團(tuán)中轉(zhuǎn) 料倉(cāng)P3內(nèi)，三種爐料的中轉(zhuǎn)料倉(cāng)下分別設(shè)置高溫稱量斗C4、S4、P4，將三種爐料按配比依次 加到高溫爐料輸送裝置1上，由高溫爐料輸送裝置1將高溫爐料提升至耐高溫?zé)o鐘爐頂2 內(nèi)，通過(guò)耐高溫?zé)o鐘爐頂2將爐料按布料要求布入煉鐵爐3內(nèi)。所述的中轉(zhuǎn)料倉(cāng)C2、S2、P2為鋼結(jié)構(gòu)料倉(cāng)，內(nèi)襯耐沖擊的保溫耐火材料或保溫材 料+耐熱襯板，料倉(cāng)入口設(shè)密封蓋，其面向料倉(cāng)的一側(cè)設(shè)保溫材料。利用中轉(zhuǎn)料倉(cāng)的緩沖和 保溫作用，可控制進(jìn)入煉鐵爐的焦炭溫度為100-1200°c，燒結(jié)礦溫度為100-1000°c，球團(tuán) 溫度為 100-1400°c。高溫爐料輸送裝置1為封閉的高溫鏈板機(jī)或封閉小車+斜橋。當(dāng)爐料在爐內(nèi)達(dá)到一定的高度后，下排的氧氣風(fēng)口開(kāi)始吹氧，同時(shí)噴入一定比例 的富氫可燃?xì)怏w，富氫的可燃?xì)怏w可以是焦?fàn)t煤氣或天然氣；當(dāng)爐內(nèi)料面達(dá)到正常料線時(shí)， 上排的煤氣風(fēng)口吹入預(yù)熱的富氫可燃?xì)怏w。本實(shí)施中富氫的可燃?xì)怏w是焦?fàn)t煤氣。上部排出的高溫煤氣經(jīng)爐頂高溫煤氣除塵裝置4除塵，然后進(jìn)入蓄熱式換熱裝置 Hl或H3 (Hl與H3交替使用)和H2或H4 (H2與H4交替使用)換熱，將煤氣溫度降到200°C 以下，再進(jìn)入布袋除塵裝置F1、F2、F3、F4進(jìn)行精細(xì)除塵，除塵后的煤氣進(jìn)入聯(lián)合發(fā)電裝置5 發(fā)電，煤氣最終進(jìn)入煤氣儲(chǔ)柜6，供焦化、燒結(jié)和球團(tuán)生產(chǎn)等煤氣用戶使用。爐頂高溫煤氣除塵裝置4產(chǎn)生的除塵灰定期通過(guò)粉塵輸送裝置12加入粉塵噴出 罐7中，布袋除塵裝置Fl、F2、F3、F4產(chǎn)生的除塵灰通過(guò)粉塵輸送裝置13定期送至粉塵噴 吹罐7中，通過(guò)粉塵噴吹罐7噴入爐內(nèi)。焦?fàn)tC產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣經(jīng)裝置C5凈化后分兩路噴入煉鐵爐3內(nèi)。一路經(jīng)煤氣加 壓風(fēng)機(jī)8加壓，然后通過(guò)蓄熱式換熱裝置Hl或H3換熱(Hl與H3交替使用)，溫度升高到 600-11000C，再經(jīng)過(guò)噴吹煤氣調(diào)溫裝置10調(diào)溫，然后由上排煤氣風(fēng)口噴入保證噴入煉鐵爐 3。噴吹煤氣調(diào)溫裝置10是為了保證上排煤氣風(fēng)口噴入的煤氣具有與工藝要求相匹配的溫 度。另一路煤氣加壓風(fēng)機(jī)9加壓，然后通過(guò)蓄熱式換熱裝置H2或H4(H2與H4交替使用) 換熱，再由下排的氧氣風(fēng)口噴入煉鐵爐3內(nèi)。煉鐵爐3下部設(shè)置的鐵口排出爐渣和鐵水，經(jīng)渣鐵分離器14分離，鐵水進(jìn)入鐵水運(yùn)輸裝置19中，爐渣則進(jìn)入爐渣粒化與換熱裝置15中，經(jīng)?；瘬Q熱后的爐渣通過(guò)爐渣運(yùn)輸 裝置18運(yùn)出，渣的余熱由風(fēng)機(jī)17鼓入的風(fēng)帶入鍋爐16，產(chǎn)生高溫高壓蒸汽，與爐頂煤氣聯(lián) 合驅(qū)動(dòng)聯(lián)合發(fā)電裝置5。采用本實(shí)施方式煉鐵，可取得以下有益的效果1)煉鐵工序能耗降低10-50% ；2)鐵水產(chǎn)量提高50-200% ；3)節(jié)約土地資源，減少建設(shè)投資；4) CO2 減排 15-40% ；5)新水用量減少80 %以上。
本發(fā)明全氧富氫煤氣煉鐵的裝置包括原料系統(tǒng)、煉鐵爐、爐頂煤氣系統(tǒng)、焦?fàn)t煤氣噴吹系統(tǒng)、粉塵噴吹系統(tǒng)、爐渣干法粒化與余熱回收系統(tǒng)、氧氣系統(tǒng)。原料系統(tǒng)通過(guò)耐高 溫?zé)o鐘爐頂2與煉鐵爐3相連，爐頂煤氣系統(tǒng)通過(guò)管道與煉鐵爐3相連，焦?fàn)t煤氣噴吹系統(tǒng) 通過(guò)管路與煉鐵爐3相連，粉塵噴吹系統(tǒng)通過(guò)管路與煉鐵爐3相連，爐渣干法?；c余熱回 收系統(tǒng)通過(guò)渣鐵溝與煉鐵爐3相連，氧氣系統(tǒng)11通過(guò)管路與煉鐵爐3相連。原料系統(tǒng)由焦?fàn)tCl、燒結(jié)機(jī)Sl、球團(tuán)焙燒機(jī)Pl、高溫焦炭輸送裝置C2、高溫?zé)Y(jié)礦 輸送裝置S2、高溫球團(tuán)輸送裝置P2、高溫焦炭中轉(zhuǎn)料倉(cāng)C3、高溫?zé)Y(jié)礦中轉(zhuǎn)料倉(cāng)S3、高溫球 團(tuán)中轉(zhuǎn)料倉(cāng)P3、高溫焦炭稱量斗C4、高溫?zé)Y(jié)礦稱量斗S4、高溫球團(tuán)稱量斗P4、高溫爐料輸 送裝置1和耐高溫?zé)o鐘爐頂2組成；焦?fàn)tCl通過(guò)高溫焦炭輸送裝置C2與高溫焦炭中轉(zhuǎn)料倉(cāng)C3相連，燒結(jié)機(jī)Sl通過(guò) 高溫?zé)Y(jié)礦輸送裝置S2與高溫?zé)Y(jié)礦中轉(zhuǎn)料倉(cāng)S3相連，球團(tuán)焙燒機(jī)Pl通過(guò)高溫球團(tuán)輸送 裝置P2與高溫球團(tuán)中轉(zhuǎn)料倉(cāng)P3相連，高溫稱量斗C4、S4和P4分別與相應(yīng)的焦炭、燒結(jié)礦 和球團(tuán)的中轉(zhuǎn)料倉(cāng)通過(guò)管道或封閉溜槽相連，高溫稱量斗與高溫爐料輸送裝置1管道或封 閉溜槽相連，高溫爐料輸送裝置1通過(guò)耐高溫?zé)o鐘爐頂2與煉鐵爐3相連。爐頂煤氣系統(tǒng)由爐頂高溫煤氣除塵裝置4、蓄熱式換熱裝置H1、H2、H3、H4、布袋除 塵裝置F1、F2、F3、F4、聯(lián)合發(fā)電裝置5、煤氣儲(chǔ)柜6組成。煉鐵爐3通過(guò)管道與爐頂高溫煤 氣除塵裝置4相連，爐頂高溫煤氣除塵裝置4、蓄熱式換熱裝置HI、H2、H3、H4、布袋除塵裝 置F1、F2、F3、F4、聯(lián)合發(fā)電裝置5、煤氣儲(chǔ)柜6通過(guò)管道依次順序相連。焦?fàn)t煤氣噴吹系統(tǒng)由焦?fàn)tCl、焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng)C5、煤氣加壓風(fēng)機(jī)8、煤氣加壓風(fēng) 機(jī)9、蓄熱式換熱裝置H1、H2、H3、H4、噴吹煤氣調(diào)溫裝置10組成。焦?fàn)tCl通過(guò)管道與焦?fàn)t 煤氣凈化系統(tǒng)C5相連，經(jīng)焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng)C5凈化后的煤氣分兩路，一路通過(guò)管道依次順 序與煤氣加壓風(fēng)機(jī)8、蓄熱式換熱裝置H1、H3、噴吹煤氣調(diào)溫裝置10、煉鐵爐3相連，另一路 通過(guò)管道依次順序與煤氣加壓風(fēng)機(jī)9、蓄熱式換熱裝置H2、H4、煉鐵爐3相連。氧氣系統(tǒng)11通過(guò)管路與煉鐵爐3相連。粉塵噴吹系統(tǒng)由爐頂高溫煤氣除塵裝置4、布袋除塵裝置F1-F4、粉塵噴吹罐7組 成。爐頂高溫煤氣除塵裝置4通過(guò)粉塵輸送裝置12與粉塵噴吹罐7相連，布袋除塵裝置 F1-F4通過(guò)粉塵輸送裝置13與粉塵噴吹罐7相連。粉塵噴吹罐7與煉鐵爐3相連。爐渣干法?；c余熱回收系統(tǒng)主要由渣鐵分離器14、爐渣?；c換熱裝置15、鍋 爐16、風(fēng)機(jī)17與聯(lián)合發(fā)電裝置5組成。由煉鐵爐3流出的渣鐵通過(guò)鐵水溝流入渣鐵分離器14后分為渣液流和鐵水流，鐵 水流經(jīng)鐵水溝與鐵水運(yùn)輸裝置19相連，渣液流通過(guò)渣溝與爐渣?；c換熱裝置15相連，風(fēng) 機(jī)17通過(guò)管道和爐渣?；c換熱裝置15相連，爐渣?；c換熱裝置15通過(guò)管道與鍋爐16 相連，鍋爐16通過(guò)管道與爐渣余熱與聯(lián)合發(fā)電裝置5相連，爐渣?；c換熱裝置15通過(guò)下 料管與爐渣運(yùn)輸裝置18相連。
權(quán)利要求
一種全氧富氫煤氣煉鐵方法，其特征在于工藝步驟為(1)焦?fàn)t(C1)生產(chǎn)出的成熟焦炭不經(jīng)過(guò)熄焦，由高溫焦炭輸送裝置(C2)直接輸送至高溫焦炭中轉(zhuǎn)料倉(cāng)(C3)內(nèi)，燒結(jié)機(jī)(S1)生產(chǎn)出的高溫?zé)Y(jié)礦不經(jīng)過(guò)帶冷機(jī)或環(huán)冷機(jī)冷卻，由封閉的高溫?zé)Y(jié)礦輸送裝置(S2)輸送至高溫?zé)Y(jié)礦中轉(zhuǎn)料倉(cāng)(S3)內(nèi)，將球團(tuán)焙燒機(jī)(P1)生產(chǎn)出的高溫球團(tuán)不經(jīng)過(guò)帶冷機(jī)或環(huán)冷機(jī)冷卻，通過(guò)封閉的高溫球團(tuán)輸送裝置(P2)輸送至高溫球團(tuán)中轉(zhuǎn)料倉(cāng)(P3)內(nèi)；(2)將上述3種中轉(zhuǎn)料倉(cāng)分別作為高溫的焦炭、燒結(jié)礦和球團(tuán)的緩沖和保溫容器，高溫爐料通過(guò)3個(gè)高溫稱量斗(C4、S4、P4)按配比依次、分批通過(guò)封閉的高溫爐料輸送裝置(1)送入耐高溫?zé)o鐘爐頂(2)內(nèi)，再由耐高溫?zé)o鐘爐頂(2)按要求布入爐內(nèi)；(3)利用3個(gè)中轉(zhuǎn)料倉(cāng)(C3、S3、P3)的緩沖和保溫作用，控制焦炭的入爐溫度為100-1200℃，燒結(jié)礦的入爐溫度為100-1000℃，球團(tuán)的入爐溫度為100-1400℃；(4)煉鐵爐(3)設(shè)置兩排風(fēng)口，分別為下部的下排氧氣風(fēng)口和中下部的上排煤氣風(fēng)口；通過(guò)在煉鐵爐下部設(shè)置的下排氧氣風(fēng)口吹入200-600立方米/噸鐵的氧氣和20-300立方米/噸鐵預(yù)熱的富氫可燃?xì)怏w，同時(shí)在煉鐵爐(3)的中下部軟融帶根部以上位置噴入100-600立方米/噸鐵預(yù)熱的富氫可燃?xì)怏w，富氫可燃?xì)怏w為焦?fàn)t煤氣或天然氣，富氫可燃?xì)怏w的噴入溫度控制在600-1200℃；(5)爐頂排出的煤氣溫度在250-1200℃，首先通過(guò)爐頂高溫煤氣除塵裝置(4)除塵，再4-6個(gè)的蓄熱式換熱裝置將煤氣的顯熱回收，其中2-3個(gè)蓄熱式換熱裝置用于預(yù)熱從氧氣風(fēng)口噴入爐內(nèi)的富氫可燃?xì)怏w，另外2-3個(gè)蓄熱式換熱裝置用于預(yù)熱從軟融帶根部以上位置噴入爐內(nèi)的富氫可燃?xì)怏w；(6)爐頂排出的煤氣經(jīng)4-6個(gè)蓄熱式換熱裝置換熱后溫度降到200℃以下，通過(guò)4-30個(gè)布袋除塵裝置精細(xì)除塵，潔凈煤氣用于置換焦?fàn)t生產(chǎn)中燃燒的焦?fàn)t煤氣和球團(tuán)及燒結(jié)生產(chǎn)；(7)爐頂高溫煤氣除塵裝置(4)與4-30個(gè)布袋除塵裝置收集的爐塵通過(guò)粉塵噴吹罐(7)從煉鐵爐的氧氣風(fēng)口噴入煉鐵爐(3)內(nèi)，消除粉塵污染；(8)煉鐵爐(3)產(chǎn)生的高溫液態(tài)爐渣通過(guò)爐渣?；c換熱裝置(15)粒化，回收的爐渣顯熱通過(guò)鍋爐(16)產(chǎn)生高壓蒸汽，與爐頂排出的高壓煤氣聯(lián)合驅(qū)動(dòng)聯(lián)合發(fā)電裝置(5)發(fā)電。
2.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的裝置，其特征在于，包括原料系統(tǒng)、爐頂煤氣系統(tǒng)、 焦?fàn)t煤氣噴吹系統(tǒng)、粉塵噴吹系統(tǒng)、爐渣干法?；c余熱回收系統(tǒng)、氧氣系統(tǒng)；原料系統(tǒng)通 過(guò)耐高溫?zé)o鐘爐頂(2)與煉鐵爐(3)相連，爐頂煤氣系統(tǒng)通過(guò)管道與煉鐵爐(3)相連，焦?fàn)t 煤氣噴吹系統(tǒng)通過(guò)管路與煉鐵爐(3)相連，粉塵噴吹系統(tǒng)通過(guò)管路與煉鐵爐(3)相連，爐渣 干法粒化與余熱回收系統(tǒng)通過(guò)渣鐵溝與煉鐵爐(3)相連，氧氣系統(tǒng)(11)通過(guò)管路與煉鐵爐 (3)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，原料系統(tǒng)由焦?fàn)t(Cl)、燒結(jié)機(jī)(Si)、球團(tuán) 焙燒機(jī)(Pl)、高溫焦炭輸送裝置(C2)、高溫?zé)Y(jié)礦輸送裝置(S2)、高溫球團(tuán)輸送裝置(P2)、 高溫焦炭中轉(zhuǎn)料倉(cāng)(C3)、高溫?zé)Y(jié)礦中轉(zhuǎn)料倉(cāng)(S3)、高溫球團(tuán)中轉(zhuǎn)料倉(cāng)(P3)、高溫焦炭稱 量斗(C4)、高溫?zé)Y(jié)礦稱量斗(S4)、高溫球團(tuán)稱量斗(P4)、高溫爐料輸送裝置(1)和耐高溫 無(wú)鐘爐頂(2)組成；焦?fàn)t(Cl)通過(guò)高溫焦炭輸送裝置(C2)與高溫焦炭中轉(zhuǎn)料倉(cāng)(C3)相連，燒結(jié)機(jī)(Si) 通過(guò)高溫?zé)Y(jié)礦輸送裝置(S2)與高溫?zé)Y(jié)礦中轉(zhuǎn)料倉(cāng)(S3)相連，球團(tuán)焙燒機(jī)(Pl)通過(guò)高 溫球團(tuán)輸送裝置(P2)與高溫球團(tuán)中轉(zhuǎn)料倉(cāng)(P3)相連，高溫稱量斗(C4、S4)和(P4)分別與 相應(yīng)的焦炭、燒結(jié)礦和球團(tuán)的中轉(zhuǎn)料倉(cāng)通過(guò)管道或封閉溜槽相連，高溫稱量斗(C4、S4、P4) 與高溫爐料輸送裝置(1)管道或封閉溜槽相連，高溫爐料輸送裝置(1)通過(guò)耐高溫?zé)o鐘爐 頂⑵與煉鐵爐⑶相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，爐頂煤氣系統(tǒng)由爐頂高溫煤氣除塵裝置 (4)、4 6個(gè)蓄熱式換熱裝置、4 30布袋除塵裝置、聯(lián)合發(fā)電裝置(5)、煤氣儲(chǔ)柜(6)組 成；煉鐵爐(3)通過(guò)管道與爐頂高溫煤氣除塵裝置(4)相連，爐頂高溫煤氣除塵裝置(4)、 蓄熱式換熱裝置、布袋除塵裝置、聯(lián)合發(fā)電裝置(5)、煤氣儲(chǔ)柜(6)通過(guò)管道依次順序相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，焦?fàn)t煤氣噴吹系統(tǒng)由焦?fàn)t(Cl)、焦?fàn)t煤氣 凈化系統(tǒng)(C5)、煤氣加壓風(fēng)機(jī)(8)、煤氣加壓風(fēng)機(jī)(9)、蓄熱式換熱裝置、噴吹煤氣調(diào)溫裝置 (10)組成；焦?fàn)t(Cl)通過(guò)管道與焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng)(C5)相連，經(jīng)焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng)(C5) 凈化后的煤氣分兩路，一路通過(guò)管道依次順序與煤氣加壓風(fēng)機(jī)(8)、蓄熱式換熱裝置、噴吹 煤氣調(diào)溫裝置(10)、煉鐵爐(3)相連，另一路通過(guò)管道依次順序與煤氣加壓機(jī)(9)、蓄熱式 換熱裝置、煉鐵爐(3)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，粉塵噴吹系統(tǒng)由爐頂高溫煤氣除塵裝置 (4)、布袋除塵裝置、粉塵噴吹罐(7)組成；爐頂高溫煤氣除塵裝置(4)通過(guò)粉塵輸送裝置 (12)與粉塵噴吹罐(7)相連，布袋除塵裝置通過(guò)粉塵輸送裝置(13)與粉塵噴吹罐(7)相 連，粉塵噴吹罐(7)與煉鐵爐(3)相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，爐渣干法?；c余熱回收系統(tǒng)包括渣鐵 分離器(14)、爐渣?；c換熱裝置(15)、鍋爐(16)、風(fēng)機(jī)(17)與聯(lián)合發(fā)電裝置(5)；由煉 鐵爐(3)流出的渣鐵通過(guò)鐵水溝流入渣鐵分離器(14)后分為渣液流和鐵水流，鐵水流經(jīng)鐵 水溝與鐵水運(yùn)輸裝置(19)相連，渣液流通過(guò)渣溝與爐渣粒化與換熱裝置(15)相連，風(fēng)機(jī) (17)通過(guò)管道和爐渣?；c換熱裝置(15)相連，爐渣粒化與換熱裝置(15)通過(guò)管道與鍋 爐(16)相連，鍋爐通過(guò)管道與聯(lián)合發(fā)電裝置(5)相連，爐渣粒化與換熱裝置(15)通過(guò)下料 管與爐渣運(yùn)輸裝置(18)相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述的蓄熱式換熱裝置為蓄熱式換熱器 或換熱式換熱器。
全文摘要
一種全氧富氫煤氣煉鐵方法及其裝置，屬于煉鐵和能源技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的全氧富氫煉鐵工藝為，將焦化、燒結(jié)、球團(tuán)與氧氣煉鐵爐并聯(lián)耦合運(yùn)行，焦炭、燒結(jié)礦、球團(tuán)不經(jīng)過(guò)冷卻，在高溫下通過(guò)輸送和裝料設(shè)備熱送熱裝到氧氣煉鐵爐內(nèi)，爐子下部設(shè)氧氣風(fēng)口和煤氣噴吹設(shè)施向爐內(nèi)吹入氧氣和具有一定溫度的焦?fàn)t煤氣，達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。裝置包括原料系統(tǒng)、爐頂煤氣系統(tǒng)、焦?fàn)t煤氣噴吹系統(tǒng)、粉塵噴吹系統(tǒng)、爐渣干法?；c余熱回收系統(tǒng)、氧氣系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)在于，采用高溫爐料直接入爐，節(jié)省了冷卻設(shè)備的投資，布局更加緊湊，既節(jié)約了土地資源，又節(jié)省了投資，采用全氧富氫煤氣噴吹技術(shù)，達(dá)到了清潔生產(chǎn)、高效節(jié)能和環(huán)保減排的效果。
文檔編號(hào)C21B11/00GK101805811SQ20101014644
公開(kāi)日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2010年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月14日
發(fā)明者嚴(yán)定鎏, 王清濤, 郭培民, 齊淵洪 申請(qǐng)人:鋼鐵研究總院;山東鐵雄能源煤化有限公司;山東焦化集團(tuán)有限公司