[发明专利]一种氢碳熔融还原炼铁新工艺

权利要求书

1.一种氢碳熔融还原炼铁新工艺，其特征在于具有以下过程和步骤：

a．原料的预热，铁矿粉的预还原；原料的预热和预还原（a）是将铁矿粉预热至350℃，再进行预还原，还原温度为800℃，成为预还原矿粉；可根据工艺需要调整铁矿粉的预还原度；当预还原度47.5%时，终还原二次燃烧率为41%；将800℃的预还原铁矿粉经管道由氮气输送至下一步的终还原过程（b）进行进一步的熔化和还原；

b．终还原熔炼；位于渣层中的煤氧燃烧喷枪，煤和氧气的一次燃烧及还原剩余的氢气、一氧化碳在渣层中进行二次燃烧反应，为熔融还原过程供热；一定粒度、成分的煤，以氮气为载体通过粒煤枪加入金属熔池，为铁水渗碳和还原过程提供原料，铁矿粉最终还原熔炼成为高品质液态铁，同时得到1600℃的高温煤气。

2.如权利要求1所叙述的氢碳熔融还原炼铁新工艺，其特征在于所述的预热、预还原和终还原熔炼，具有如下的燃料反应和煤气系统：

（1）．煤气改制造气过程（c），其特征在于加入定量的煤粉，将1600℃的高温煤气,通过煤气造气过程，使终还原炉煤气（出炉煤气包括未反应的H₂，二次燃烧生成的H₂O，CO₂，还原生成的CO）通过煤气改制装置，通过添加煤的方法，煤中的固定碳将部分的H₂O，CO₂转化为H₂和CO，由于反应为吸热反应，煤气的温度降为1100℃时，重力除尘后，将其通入预还原炉内对铁矿粉进行预热和预还原，这样可以减轻终还原炉的负担；煤气造气过程增加了出炉煤气的还原势(H₂和CO增加)，提高了预还原度；煤气造气过程（c）还包括煤气换热过程，1100℃的煤气与底吹的氢气25℃换热，将氢气温度加热至700℃，同时煤气温度降至850℃，可成为为预还原过程提供的改制煤气；

（2）．水煤气变换过程（d）将预还原炉煤气（出炉煤气包括未反应的H₂，二次燃烧生成的H₂O，CO₂，以及C还原生成的CO）加水冷却，通过水煤气平衡反应，将煤气中剩余的CO部分转化为H₂和CO₂，从而实现氢气的循环再生；

加入定量的水，将约350℃的煤气，进行水煤气变换反应，使煤气冷却至250℃以下，同时煤气中的CO部分转换为H₂，被转化的CO比例约为70%；

（3）．变压吸附过程（e），通过变压吸附的方式，将煤气中的CO₂分离出来，分离得到的氢气进行循环利用。

3.一种氢碳熔融还原炼铁新工艺所用的终还原装置，包括有：原、燃料顶枪（1） ，冷却壁及钢壳（2），煤气出口（3）， 渣线（4），氧煤喷枪（5），粒煤喷枪（6），充压阀（7），熔渣前置（8），铁水前置炉（9），氢气底吹元件（10），熔融渣层（11），和金属熔池（12）；内部结构为内径径3.4m，铁水高度h铁水0.8m，渣金比2.8，渣层高度2.2m，炉底厚度0.2m；炉子总高度为9.7m；出渣出铁采取虹吸式出铁出渣；炉体设有耐火砖炉衬，上部自由空间采则用挂渣方式形成炉衬；预还原矿和熔剂从炉子顶部喷枪（1）喷入，上层喷枪为氧-煤喷枪（5），下层喷枪为粒煤喷枪（6）；上排侧枪即氧煤枪（5）的参数为插入深度为500mm、与水平方向角度15°，位置位于渣层上部1/3处，炉体周围设置4根对称布置的氧煤喷枪进行喷吹；其中氧气总流量为13175Nm3 /h，粉煤喷吹总量为13850kg/h，选取粉煤管道φ60mm×5，二次氧管道φ118mm×6 ，一次氧管道φ90mm×6，二次氧管道喉口直径37mm，二次氧管道出口直径48mm；在熔融还原炉的还原区，下排侧枪即粒煤枪（6）的插入深度为1300mm、与水平方向的角度45°，采用2根粒煤喷枪进行喷吹；粒煤喷吹总量为3125kg/h，选取粒煤管道φ50mm×5，氮气管道φ70mm×5；底吹采用氢气从底部氢气底吹元件（10）吹入，700℃的氢气经多孔式透气砖，从底部吹入熔池中；废煤气从炉子上部煤气出口（3）排出。