[发明专利]一种天然气熔融还原炼铁新工艺

权利要求书

1.一种天然气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，还原成为温度800℃的预还原矿粉，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）进行进一步的还原以及熔化；

b．终还原熔炼；通过渣层上部的天然气、氧喷枪实现CH4的燃烧，为原料还原和熔化过程供热；通过底部天然气裂解为液态铁提供渗碳和还原的原料；铁矿粉最终成为高品质液态铁，同时得到1600℃的高温煤气。

2.如权利要求1所叙述的天然气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：煤气改制造气过程（c）：

    （1）、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，将煤气温度降至1100℃；煤气造气过程（c）还包括煤气换热过程，1100℃的煤气与底吹的天然气25℃换热，将天然气温度加热至400℃，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，并得到煤气副产物H₂。

3.一种熔融还原底吹天然气炼铁新工艺所用的终还原炉装置，包括有：原、燃料顶枪（1） ，冷却壁及钢壳（2），废煤气出口（3），渣线（4），天然气、氧气喷枪（5），充压阀（6），铁水前置炉（7），熔融渣层（8），金属熔池（9），熔渣前置炉（10），天然气底吹元件(11)；其特征在于：熔融还原炼铁终还原炉装置内部结构为内径径d=3.4m，铁水高度h铁水 =0.8m，渣金比=3，渣层高度h渣 =2.4m，炉底厚度h炉底=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；预还原矿粉和熔剂从炉子顶部喷枪（1）喷入，天然气和氧气从天然气、氧气喷枪（5）喷入，天然气和氧气喷枪的参数为插入深度为500mm、与水平方向角度15°，其位置位于渣层上部1/4处，炉体周围布置四根喷枪对称分布进行喷吹；底吹采用天然气，400℃的天然气从底部底吹元件（11）吹入；废煤气从炉子上部煤气出口（3）排出。