[发明专利]一种全热氧高炉与竖炉联合生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种全热氧高炉与竖炉联合生产的工艺。

背景技术

目前，以焦炭为主要原料的传统高炉炼铁技术在生产效率、能量利用等方面已经得到了较大的发展。世界生铁产量的90%以上由传统高炉炼铁工艺生产，传统高炉炼铁工艺通过热风炉向高炉鼓入温度在1000-1300℃的热风，鼓风富氧率在10%以下，热风与风口回旋区内的焦炭和喷吹的煤粉燃烧，产生煤气向上运动，与下行的矿石进行复杂的热量交换和还原反应，得到生铁。焦比通常为300-400Kg/tHM，喷煤比约100-200Kg/tHM。但在全球焦煤资源匮乏和环境恶化等压力下，需要开发以煤为主要能源的新的炼铁工艺。以粉煤和纯氧为主要原料氧气鼓风高炉炼铁技术是最具规模化生产和应用的煤氧炼铁新工艺之一。氧气高炉是一种采用超高富氧鼓风（富氧率>40%）或全氧鼓风的一种冶炼方式。高炉全氧鼓风操作具有高生产率，高喷煤率，低焦比，炉顶煤气不含氮气等优点。目前全氧高炉通常采用常温纯氧代替热风，与煤粉一起从炉缸风口鼓入，喷吹煤粉量在300Kg/tHM，进一步提高喷煤量时，由于煤粉在风口区燃烧不充分，大量未然煤粉被煤气带走，未然煤粉在上升过程中堵塞煤气流通道，导致高炉悬料。

气基竖炉直接还原具有生产规模大、生产成本低、生产操作方便灵活、环境友好等特点，在南美、北美、中东、东南亚、印度等天然气资源比较丰富的国家被广泛采用。我国由于煤炭资源比较丰富，为发展高炉铁炼钢的长流程提供了碳资源，从而形成我国单一的钢铁冶金长流程的生产模式，造成我国钢铁行业成本高，耗能高，二氧化碳排放量高的局面。

发明内容

本发明所要解决的问题是：针对现有技术提出一种全热氧高炉与竖炉联合生产工艺，该生产工艺能有效降低高炉焦比，提高高炉喷煤量。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种全热氧高炉与竖炉联合生产工艺，其特征在于：高炉采用全热氧燃烧（全热氧表示助燃气体全部采用加热后的氧气），热氧温度≥650℃，炉顶煤气主要为CO、H₂、CO₂和H₂O，高炉的炉顶煤气（或称高炉煤气）脱除CO₂后经过水煤气变换（CO+H₂O=CO₂+H₂）产生H₂，按H₂/CO的体积比=1-2：1的比例混合部分脱除CO₂的高炉煤气，加压到0.5-0.7MPa后加热到800-900℃，供气基竖炉生产海绵铁。

所述热氧温度为650℃－1300℃（最佳为650℃－850℃）。

实现上述工艺的全热氧高炉与竖炉联合生产系统，它包括高炉1和气基竖炉12；其特征在于高炉1的炉顶的高炉煤气出口由第一高炉煤气管2与脱除CO₂设备3的输入口相连通；脱除CO₂设备3的第一输出口由第一CO气管4与混合加压器8的第二输入口相连通（脱除CO₂设备3的第一输出口、第二输出口均输出CO气+ H₂），脱除CO₂设备3的第二输出口由第二CO气管5与水煤气变换设备6的输入口相连通，水煤气变换设备6的输出口由氢气管7与混合加压器8的第一输入口相连通（水煤气变换设备6的输出口输出H₂）；混合加压器8的输出口由第一混合气管9与加热器10的混合气体输入口相连通，加热器10的混合气体输出口由第二混合气管11与气基竖炉12的混合气体输入口相连通。