[发明专利]等离子体炬加热煤气的方法、设备及应用

说明书

本发明公开了一种等离子体炬加热煤气的方法，包括以下步骤：S1：将煤气输入到等离子体炬中进行加热；S2：将加热后的所述煤气通入高炉中还原铁氧化物。本发明还公开了等离子体炬加热煤气的设备，以及该方法或设备在高炉炼铁中的应用。该方法或设备能够利用大功率等离子体炬加热煤气，煤气升温快，避免产生析碳问题，克服了技术偏见，可减少氮硫化物的产生，减少冶金工业带来的环境污染，并具有较高的热电效率。

技术领域

本发明是属于高炉冶炼热风加热技术领域，特别是关于一种等离子体炬加热煤气的方法、设备及应用。

背景技术

高炉炼铁用热风炉加热鼓风生产已有170余年的历史，风温由最初的149℃提高到现在的1350℃，它是高炉炼铁生产发展史上极为重要的技术进步之一，其意义在于：(1)大幅度降低焦比；(2)显著地提高了高炉的产量；(3)风温的提高促进了喷吹燃料代替昂贵的焦炭，取得明显的经济效益；(4)高炉热风炉使用高炉生产自身产生的副产品高炉煤气作为燃料，使高炉成为热效率最高的火法冶金设备，不仅降低了炼铁生产成本，还降低了煤气放散，保护了环境。但高炉还原和升温所需的能源主要依靠的是碳，用的还原剂还是离不开碳，其本质是通过还原将铁矿石进行脱氧、通过造渣进行渣铁分离。为了实现碳达峰、碳中和，有效降低焦比，减少碳材料的使用量，增加氢和绿电的使用是最佳工艺途径。通过等离子体炬将过滤净化后的还原煤气加热到需要的温度，提供高炉反应所需要的热能，同时提供还原反应所需要的气体，焦炭只在高炉内部起到格栅过滤铁水液滴和熔渣，支撑炉内上部原料支架透气的作用，从而达到低碳、绿色、减排的目的。

加热所需要的能源可以通过风能发电、太阳能发电、核电等清洁能源来实现，将电能转化成热能对所需气体进行加热；气体可以使用高炉自生炉顶排除的洗涤除CO2之后的煤气、焦炉煤气、天然气、氢气、COREX炉产生的气体，这样高炉将可以减少或取消用于加热升温所需要的碳素消耗对碳循环高炉而言，若将循环煤气通过清洁电能加热到足够高的温度，煤气携带的物理热满足高炉内铁水冶炼的热需求，高炉将不再需要风口碳氧燃烧提供热量，可实现低碳排放冶炼。此时，矿石的还原由炉顶加入的焦炭和循环的煤气来完成。而传统的加热手段难以将还原性气体加热到1350℃以上，只有采用灵活便捷，升温速度快，能达到更高温度的等离子体炬来实现。

等离子体炬通过电离气体，产生热等离子体，核心温度可达1×10⁴K以上，常用的气体如空气、氮气、氩气、氢气、甲烷等。煤气中含有CO等成分，在600℃左右会发生析碳，在电极之间形成碳丝，碳丝的生长和崩溃过程导致放电电流的波动，两个电极的碳丝会导致电极放电过程短路被终止，从而影响等离子体炬的正常工作，所以鲜有高还原势含CO气体的混合性煤气。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种等离子体炬加热煤气的方法，其能够利用大功率等离子体炬加热煤气，煤气升温快，避免产生析碳问题，克服了不能使用等离子炬加热煤气的技术偏见，可减少氮硫化物的产生，减少冶金工业带来的环境污染，并具有较高的热电效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种等离子体炬加热煤气的方法，包括以下步骤：

S1：将煤气输入到等离子体炬中进行加热；

S2：将加热后的所述煤气通入高炉中还原铁氧化物。

在本发明的一实施方式中，上述等离子体炬的功率≥0.1MW；优选的，上述等离子体炬的功率≥0.5MW；更优选的，上述等离子体炬的功率≥2MW。

在本发明的一实施方式中，上述煤气为含CO气体的混合性煤气。