[发明专利]一种富氢碳循环高炉煤气等离子加热的冶炼方法

说明书

本发明公开了一种富氢碳循环高炉煤气等离子加热的冶炼方法，富氢碳循环高炉的炉顶煤气发生管道连接着煤气脱碳装置，煤气脱碳装置与一个补气装置分别连接着等离子体炬，等离子体炬安装在所述的高炉下部风口处，向富氢碳循环高炉风口中鼓入氧气和加热煤气的混合物，所述鼓入氧气的温度为常温25℃，鼓入氧气的纯度不小于97%，氧气量250‑350Nmsupgt;3/supgt;/tHM；所述煤气的温度为900‑1200℃，煤气量900‑1100Nmsupgt;3/supgt;/tHM；富氢碳循环高炉为全氧鼓风喷吹等离子加热高温煤气工艺，同时补气中的焦炉煤气含有56‑60%的Hsubgt;2/subgt;，焦炉煤气CHsubgt;4/subgt;含量21‑26%，天然气CHsubgt;4/subgt;含量85%以上，CHsubgt;4/subgt;在炉内重整生成还原性气体Hsubgt;2/subgt;和CO，喷吹1Nmsupgt;3/supgt;/tHM天然气补偿风温为4℃；喷吹1Nmsupgt;3/supgt;/tHM焦炉煤气补偿风温为3℃,将风口理论燃烧温度控制在2250℃，防止风口烧损。

技术领域

本发明属于低碳高炉炼铁技术领域，具体涉及一种冶金煤气等离子加热的冶炼方法。

背景技术

传统高炉热风炉是将高炉鼓风（含氧21-26%)加热成为热风，然后将热风送入高炉，热风一方面为高炉内原燃料提供热量，一方面热风中的氧气参与高炉内的氧化还原反应，传统的热风炉只针对高炉鼓风加热。围绕高炉降低高炉固体化石燃料的碳消耗，采用高炉喷吹煤气低碳冶金和碳循环冶金的技术路线是现阶段有效的技术手段，而只有将喷吹煤气加热到900℃以上时，增加高炉内部的炉料加热的物理温度，同时满足炉内氧化还原反应的热力学条件进一步降低高炉的固体化石燃料消耗，降低碳排放以及生铁成本，其中煤气加热的方法是碳循环冶金的卡脖子环节，具有一定的技术难度。

发明内容

本发明目的在于提供一种富氢碳循环高炉煤气等离子加热的冶炼方法，可以满足炉内矿石的氧化还原反应热力学条件，进一步降低高炉的固体化石燃料消耗，降低碳排放以及生铁成本。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种富氢碳循环高炉煤气等离子加热的冶炼方法，富氢碳循环高炉的炉顶煤气发生管道连接着煤气脱碳装置，煤气脱碳装置与一个补气装置分别连接着等离子体炬，等离子体炬安装在所述的高炉下部风口处，等离子体炬采用管状阴极和阳极结构，采用高频高压引弧方式，其高压供电电源取自 6KV 母线段，一路电缆线路向本区域供电，设置1面馈线柜，馈线柜和原高压柜并柜安装，通过柜顶母线将两柜连通，在等离子加热电气室设置 4 面高压柜，1 面进线柜带 PT和 3 面馈线柜，分别给等离子加热电源变压器供电，6KV 高压负荷按 7000KVA 设置； 高压柜采用金属铠装中置式开关柜，内配真空断路器及微机综保装置；等离子体炬连接着循环水冷却装置；向富氢碳循环高炉风口中鼓入氧气和加热煤气的混合物，所述鼓入氧气的温度为常温25℃，鼓入氧气的纯度不小于97%，氧气量250-350Nm³/tHM；所述煤气的温度为900-1200℃，煤气量900-1100Nm³/tHM；富氢碳循环高炉为全氧鼓风喷吹等离子加热高温煤气工艺，带入900-1200℃的高温煤气加热还原炉料增加高炉内部的炉料加热物理温度，同时补气中的焦炉煤气含有56-60%的H₂，焦炉煤气CH₄含量21-26%，天然气CH₄含量85%以上，CH₄在炉内重整生成还原性气体H₂和CO，CH₄重整的分解反应为大量吸热的反应，吸收了风口区大量的热，降低了等离子加热喷吹煤气全氧鼓风的风口理论燃烧温度，喷吹1Nm³/tHM天然气补偿风温为4℃；喷吹1Nm³/tHM焦炉煤气补偿风温为3℃,将风口理论燃烧温度控制在2250℃，防止风口烧损，等离子体发生装置将电能转换为煤气热能后，从富氢碳循环高炉风口喷入高炉内，富氢炉14个风口，每个风口煤气量控制在4000Nm³/h，补气装置向脱碳煤气系统补充天然气或焦炉煤气，补气量为200-4000Nm³/tHM。