[发明专利]全氧高炉加湿鼓风装置及工艺

说明书

技术领域

本发明属于高炉炼铁技术领域，尤其涉及一种全氧高炉加湿鼓风装置及工艺。

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。然而氧气高炉由于采用全氧鼓风，风口理论燃烧温度高达约3000℃，而普通高炉风口理论燃烧温度约2100-2400℃，因此在常规的生产操作方式下，氧气高炉风口的氧煤枪很容易被烧坏。另外风口理论燃烧温度升高，还影响高炉炉料顺行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术提出一种有效解决氧气高炉风口理论燃烧温度高，氧煤枪和风口易烧坏的问题，同时有利于提高炉内还原反应，有益于高炉顺行的全氧高炉加湿鼓风装置及工艺。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：

全氧高炉加湿鼓风工艺，其特征在于，向高炉风口中鼓入氧气和蒸汽的混合物，所述鼓入氧气的温度为100-700℃，所述混合物的湿度为5%-20%。

上述方案中，所述鼓入氧气的纯度不小于80%。

上述方案中，所述鼓入的氧气量250-350Nm³/tHM。

全氧高炉加湿鼓风装置，其特征在于，它包括供氧装置、换热装置、及蒸汽包，所述换热装置用于将除尘后的高炉煤气的余热提供给所述供氧装置输出的氧气进行加热，所述换热装置输出的加热后的氧气与蒸汽包输出的蒸汽混合后鼓入高炉风口。

本发明的原理是：高炉全氧加湿鼓风，鼓风带入高炉的湿分（水蒸汽）在风口前的燃烧带内与碳发生分解反应：H₂O＋C＝CO＋H₂，生成还原性气体H₂和CO。水蒸气的分解反应为大量吸热的反应（10800kJ/m3H₂O或13400kJ/kgH₂O），吸收了风口区大量的热，降低了全氧鼓风高炉风口理论燃烧温度，鼓风中每1%湿分降低风口理论燃烧温度45℃左右，因此通过调整全氧鼓风湿度，达到调节风口理论燃烧温度的目的，有效防止氧煤枪和风口烧坏。此外由于水蒸气的分解反应消耗了部分碳，因此减少了风口前燃烧1kg碳所需要的氧气量，有利于降低鼓风量。水蒸气分解反应生成的还原性气体，增加了炉缸内CO+H₂的浓度，使煤气的还原能力增大，还原速度加快，间接还原得到发展，有利于进一步降低燃料比。

本发明的有益效果是：高炉采用全氧加湿鼓风，焦比降低到200Kg/tHM左右，喷煤量提高到250Kg/tHM以上，成为高炉冶炼的主要能源，改变了传统高炉炼铁的能源结构；采用全氧燃烧技术，高炉炉顶煤气无N₂，炉顶煤气品质好，热值为传统高炉的两倍；采用全氧加湿鼓风，利于调整全氧鼓风高炉风口理论燃烧温度，有效防止氧煤枪和风口烧坏，有利于高炉顺行；加湿鼓风后，鼓风中的水蒸气发生分解反应，生成还原性气体，有益于提高炉内还原反应。

附图说明

图1为本发明实施例五提供的全氧高炉加湿鼓风装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述，当然下述实施例不应理解为对本发明的限制。

实施例1

本实施例采用1000m³高炉，以球团矿和烧结矿作为原料。生产技术指标为：焦比：250Kg/tHM；煤比：330Kg/tHM；炉顶煤气量：850Nm³/tHM，选用风口和氧煤枪的耐热温度为2250℃。

本实施例提供一种全氧高炉加湿鼓风工艺，该工艺采用如下步骤：

1）将烧结矿、球团矿和焦炭分批次从炉顶加入高炉；