[发明专利]一种炼铁工艺中输出煤气的循环使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及两段法炼铁工艺，特别涉及一种炼铁工艺中输出煤气的循环使用方法，可针对某种具体流程在降低燃料比、操作参数变化时的煤气线路实现灵活切换。

背景技术

两段法熔融还原工艺，包括气基预还原和终还原熔炼两个过程。气基预还原过程使用高温煤气将块状天然块矿以及球团矿预热和预还原，预还原装置为传统的单个反应器；终还原熔炼是将预还原的产品进行终还原并且熔炼最终成为铁水，同时通过燃烧等反应生成煤气，供预还原使用，终还原反应器也是单个反应装置。

随着工艺炉况的改善，燃料比(冶炼一吨铁消耗的煤+焦炭)不断降低，产气量下降，当熔炼率(生产效率)为140t/h，燃料比(不含水分)低于900kg/tHM时，过剩煤气量(终还原反应器每小时生产气量-预还原每小时消耗气量)低于10000Nm³/h，且波动较大，导致工艺系统压力(终还原容器拱顶的压力)波动频率增加。燃料比如果进一步降低，终还原的产气量低于预还原的需气量，不能满足预还原容器的工作参数，这些问题阻碍了进一步降低燃料比。

经调查研究知，韩国浦项公司的FINEX熔融还原流程也包括预还原和终还原两个过程，FINEX采用四级流化装置将粉状铁矿石进行预热预还原，然后在高温状态下压成大小均匀的块状，热压块经过中间仓进入终还原装置，进行终还原和熔炼，最终成为铁水；终还原装置在冶炼铁水的时燃烧碳素燃料产生煤气供预还原装置使用。FINEX在降低燃料比的过程中也存在煤气不足的问题，为了克服此问题，FINEX将输出煤气返回后加压，变压吸附脱除CO₂，重新返回预还原反应器使用，弥补了终还原反应器的产气量不足，确保预还原反应器的工作效率。

FINEX将输出煤气返回处理后，作为冷煤气兑入发生煤气，控制还原煤气温度在某一特定值，这种循环煤气补充了发生煤气量，保证了预还原装置需要的煤气量。由于冷煤气兑入发生煤气后的温度低(700℃左右)，冷煤气添加量大。FINEX工艺的冷煤气添加量大于输出煤气循环量，因此，依靠输出煤气循环作为冷煤气添加量是不够的，必须打开冷煤气压缩机线路，通过监控还原煤气温度，调整旁通阀开度，来控制冷煤气添加量。由于FINEX流化床的煤气流量大，燃料比低且稳定，终还原装置的发生煤气量总是保持稳定较低，而还原煤气量不仅供给预还原反应器，还要供给中间加料仓，因此FEINEX流程的还原煤气总是大于产气量，工厂生产时，输出煤气循环路线一直处于工作状态。

根据流程，FINEX冷煤气添加量的计算公式如下：

GG×(1050+273)+(CG+ERG)×(273+25)＝GG×(700+273)+(CG+ERG)×(700+273)即：GG×350＝(CG+ERG)×675

最终为：CG+ERGGG=350675]]>

其中：GG-发生煤气量；

CG-冷煤气添加量；

ERG-输出煤气返回量；(以上公式中忽略了各种煤气成分的比热容，默认为相同。)

当FINEX的燃料比稳定在700kg/tHM左右时，熔炼率为180t/h，则发生煤气量为232000Nm³/h，CG+ERG经计算大致为120000Nm³/h，输出煤气返回量ERG恒定为某值，且小于120000Nm³/h，这意味着工厂工作时，冷煤气压缩机线路始终保持打开状态。

熔融还原工艺的炉况波动决定了燃料比不稳定，燃料比高时，还原煤气量充分，输出煤气循环线路关闭；燃料比低时，还原煤气量短缺，输出煤气循环线路打开。另外，熔融还原工艺生产时，冷煤气添加量取决于发生煤气量和还原煤气温度，还原煤气设定温度相对FINEX高，冷煤气添加量相对较少。当燃料比低，熔炼率低时，发生煤气量低，冷煤气添加量就更少。因此，当输出煤气循环线路打开时(燃料比低)，熔炼率低时，冷煤气添加量小于输出煤气循环量，则关闭冷煤气线路，用输出煤气循环量取代冷煤气添加；熔炼率高时，冷煤气添加量大于输出煤气循环量，则要打开冷煤气线路；

熔融还原流程的冷煤气添加量计算公式为：