[发明专利]一种电加热冶金煤气的防析碳控制方法

说明书

本发明公开了一种电加热冶金煤气的防析碳控制方法，装置采用两级电阻管加热，使煤气能快速升温至800℃以上，从温度梯度上降低冶金煤气升温过程的析碳反应，通过电阻管结构设计，使电阻加热管内煤气流速高于20m/s,少量析出的碳被煤气流带出，在电阻管加热冶金煤气期间，还通过对电阻管加热器空区充氮，避免冶金煤气在此区域的集聚和析碳，并解决冶金煤气在此区域析碳后导致的电阻管短路击穿事故。在一级电阻管出口设计了解决析碳集聚的二氧化碳和水蒸汽喷口，通过喷入的二氧化碳和水蒸气与析出的碳快速反应，将析出的碳再次快速转化成有效的冶金煤气（CO),降低冶金煤气电加热过程中析碳对煤气品质及系统稳定运行的影响。

技术领域

本发明涉及冶金煤气加热领域，具体涉及一种电加热冶金煤气的防析碳控制方法。

背景技术

现阶段炼铁煤气中CO₂量约占整个钢铁生产CO₂总量的70％。所以，炼铁工序是钢铁生产降低CO₂排放的核心环节，冶金煤气加热后高炉回用技术是传统高炉打破低碳冶炼的关键核心技术瓶颈。但冶金煤气在加热过程中会发生析碳反应，析出炭黑不仅仅影响到了煤气的品质，而且还会导致加热系统堵塞、破损等问题，解决不了煤气加热过程中析碳问题，就解决不了煤气加热的技术难点。

其中富含CO、CH₄的冶金煤气在升温过程中会发生如下反应：

上面的化学反应都是可逆反应，CO的析碳反应会放出热量，从热力学分析可知，如果增加温度或减少体系压力，CH₄裂解产生积炭的可能性增大；CO产生积炭的可能性减少。如果降低温度或增大体系压力，则结果正好相反。温度对积炭反应的影响非常大.实验结果表明,温度和CO₂体积分数是影响析碳反应的重要因素.在300-700℃范围内,当温度低于500℃时,析碳反应速度随温度的升高而增加;当高于此温度时,反应速度随温度的升高而下降。

发明内容

利用传统的高炉热风加热技术无法有效解决冶金煤气析碳问题，严重情况下会造成加热隔子砖堵塞而无法继续使用，为此，我们提出一种电加热冶金煤气的防析碳控制方法。

一种电加热冶金煤气的防析碳控制方法，装置采用两级电阻管加热，使煤气能快速升温至800℃以上，从温度梯度上降低冶金煤气升温过程的析碳反应，通过电阻管结构设计，使电阻加热管内煤气流速高于20m/s,少量析出的碳被煤气流带出而不会集聚在电阻管内，在电阻管加热冶金煤气期间，还通过对电阻管加热器空区充氮，避免冶金煤气在此区域的集聚和析碳，并解决冶金煤气在此区域析碳后导致的电阻管短路击穿事故。在电阻管加热器上部入口及下部出口均设计了解决析碳集聚的二氧化碳和水蒸汽喷口，通过喷入的二氧化碳和水蒸气与析出的碳快速反应，将析出的碳再次快速转化成有效的冶金煤气（CO),降低冶金煤气电加热过程中析碳对煤气品质及系统稳定运行的影响。

本发明的控制过程包括如下步骤：

S1.高压(0.2MPa以上）冶金煤气进入一级电阻管加热器。

S2.调整一级电阻管加热器输入输出功率，快速将通过加热器的煤气加热到800℃以上，减少冶金煤气在550-650℃的析碳反应温度区间的停留时间。

S3.通过流量、压力调节阀调整进入电阻管加热器的煤气量，使进入电阻管加热器加热管内的煤气流速不低于20m/s，减少析出炭黑的沉积。

S4.800℃高温高压冶金煤气进入二级电阻管加热器，将温度提升至1000℃以上后进入高炉，代替焦炭或煤粉，达到降低燃料比的目的。

在一、二级电阻管外表均喷涂一层耐高温绝缘材料，防止在煤气加热过程中析出的少碳炭黑造成电阻管加热器击穿事故。