[实用新型]原燃料热装、全热氧高炉与竖炉联合生产系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种原燃料热装、全热氧气高炉与竖炉联合生产系统。

背景技术

目前世界生铁产量的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。焦炭的生产需要优质的炼焦煤，且焦炭的生产本身也是一个高能耗，高CO₂排放放量的生产过程，加之目前全球焦煤资源匮乏，焦炭和高炉炼铁的高能耗和高CO₂排放量在当今全球节能减排的大环境下成为制约高炉发展的重要因素。

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。由于采用全氧鼓风，加快了喷吹煤粉的燃烧速度，煤粉燃烧充分，同时为了维持适宜的理论燃烧温度还需要增加煤粉喷吹量，在保持高置换比的情况下，全热氧鼓风冶炼可将喷煤率提高到300Kg/tHM以上，使高炉焦比大大降低，喷煤量显著提高，成为高炉冶炼的主要能源，改变了高炉炼铁的能源结构。然而制约全氧高炉发展的关键问题在于高炉全氧燃烧，炉腹煤气量少，炉身热量不足，炉料预还原性差，因此很多学者研究了炉顶煤气循环利用的问题，炉顶煤气经脱除CO₂后从炉身部位循环喷入高炉炉内。循环利用高炉煤气需将其加热到一定温度，否则大量冷煤气吹人氧气高炉，破坏了炉内的热平衡，能耗反而升高。高炉热风加热技术已经很成熟，但煤气加热要比热风加热困难得多。一方面由于氧气高炉循环煤气中CO含量远远高于H₂，所以煤气加热过程中CO会析碳，不但降低了有效煤气量，而且会影响煤气加热效率；另一方面煤气加热存在安全隐患，加热过程中容易发生爆炸和煤气泄漏等事故。Midrex和HYL的煤气加热技术比较成熟，但主要加热富氢气体，基本没有析碳的问题。

发明内容

本实用新型所要解决的问题是：针对现有技术提出一种原燃料热装、全热氧高炉与竖炉联合生产系统，该系统可使得大量高炉煤气得到了合理的利用，节能、减排。

本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案是：原燃料热装、全热氧高炉与竖炉联合生产系统，它包括高炉和气基竖炉；其特征在于高炉的炉顶的高炉煤气出口由第一高炉煤气管与换热器的高炉煤气输入口相连通，换热器的空气输出口由助燃空气管与加热器的助燃空气输入口相连通，换热器的高炉煤气输出口由第二高炉煤气管与脱除CO₂设备的输入口相连通；脱除CO₂设备的第一输出口由第一CO气管与混合加压器的第二输入口相连通，脱除CO₂设备的第二输出口由第二CO气管与水煤气变换设备的输入口相连通，水煤气变换设备的输出口由氢气管与混合加压器的第一输入口相连通；混合加压器的输出口由第一混合气管与加热器的混合气体输入口相连通，加热器的混合气体输出口由第二混合气管与气基竖炉的混合气体输入口相连通。

加热器上设有燃料输入口。

原燃料热装、全热氧高炉与竖炉联合生产工艺，高炉炉料热装｛烧结矿、球团矿、焦炭的装入温度为600-800℃装入高炉， 这里所指的热装主要想强调装入高炉的炉料是高温的｝，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）经换热并脱除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℃）。