[发明专利]一种高效利用熔融还原炉输出煤气的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于煤气高效利用及CO₂节能减排技术领域，具体涉及一种高效利用熔融还原炉输出煤气的方法及其装置。

背景技术

熔融还原工艺是目前唯一工业化的熔融还原炼铁新工艺，它采用非焦煤为主要燃料，仅仅使用少量的焦炭，能生产出与高炉相当的优质铁水，略去了传统高炉不可缺少的炼焦及烧结工序，大大降低了对环境的污染，符合可持续发展的战略。熔融还原工艺在宝钢运行4年多来的实践表明熔融还原工艺在很多方面还需要改进，技术上还有很大的提升空间，与相同规模的高炉相比熔融还原工艺的生产成本要高于高炉炼铁生产，成本的下降是需要攻克的难题。其中熔融还原炉输出煤气的高价值利用就是一个可以降低生产成本的方面。

熔融还原炉输出煤气（COREX输出煤气）中含有非常丰富的CO和H₂，含有非常少的其他杂质气体，其煤气热值在7500kJ/m³左右，属于中热值煤气。目前熔融还原炉输出煤气主要用于CCPP发电，在煤气利用上属于低价值利用。据报道目前中国科学院正与宝钢积极合作，开发出利用熔融还原煤气制甲醇的新工艺，工艺成功就为熔融还原煤气的利用提供了一条新路。另外据文献报道也有利用熔融还原煤气通过转换制直接还原铁，如南非萨尔达那钢厂的COREX-MIDREX联合流程，也有利用熔融还原煤气作为加热剂。

近年来，世界钢铁工业得到了迅猛发展，由矿石到生铁的金属提取过程也取得了巨大的发展。但就生产炼钢原料的炼铁工艺来说，高炉仍然是占绝对优势的主要流程。

如果从使用焦炭算起，现代炼铁高炉已有300多年的历史。高炉主要以焦炭和人造块铁矿为主要原料，在其内部通过燃料燃烧、气化、传热、还原、熔化、分离等物理化学过程冶炼铁水，是效率非常高的高温多相反应器。现代大型高炉生产技术装备不断完善，通过采取精料、富氧鼓风、喷吹粉煤等手段，使高炉实现了大型化和高产低耗。但高炉的高效率和大型化对矿石和焦炭质量（尤其是焦炭的强度）提出了更严格的要求，全世界大多数高炉的入炉焦比仍然高于400kg/t铁。同时CO₂减排，环境经营是钢铁企业的永恒主题。

从目前的炼铁原料资源状况和技术发展来看，以焦炭为主要燃料的高炉仍是炼铁的主要流程，对于高炉生产来讲，进一步提高高炉的生产效率和节约焦炭以及清洁生产仍是我们努力的主要方向。焦比的高低直接决定了炼铁生产成本的高低，直接影响高炉生产的竞争力。在降低焦比方面，专利CN101519703提出了一种低焦比高炉炼铁工艺，利用煤造气技术产生煤气喷入高炉以降低焦比。专利CN201437540U提出了一种高炉喷吹焦炉煤气系统，喷吹焦炉煤气以期降低焦比。

这些研究与本发明提出的方法不同，本发明提出利用COREX输出煤气通过化学方法处理变换用于高炉喷吹以降低高炉用焦炭比例的全新方法，同时能够减少CO₂排放。

发明内容

为克服现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提出一种高效利用熔融还原炉输出煤气的方法，针对熔融还原炉输出煤气中含有较高的CO和H₂，同时含有很少的杂质气体，以及高炉生产过程中进一步减少焦炭使用，利用将熔融还原煤气通过化学吸附的方法，进一步提高煤气中的还原气的含量，将制备的煤气喷入高炉中，达到高价值利用熔融还原煤气，降低熔融还原生产成本，降低高炉生产使用焦炭比例，并且循环利用脱除的CO₂气体，从而降低高炉生产成本，减少高炉CO₂排放，利于环境经营，具有较大的环境效益。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种高效利用熔融还原炉输出煤气的方法，其包括如下步骤：

（a）将熔融还原炉输出煤气从吸收塔的下部进入，吸收液从吸收塔的顶部喷淋而下，熔融还原炉输出煤气和吸收液逆流接触，使煤气中的CO₂能够得到充分吸收；

（b）与吸收液接触后的熔融还原炉输出煤气通过加压器进行加压，得到加压煤气；

（c）加压煤气进入加热器，同时将步骤（a）未被吸收的熔融还原炉输出煤气，和由高炉顶部排出的经过除尘的高炉煤气导入加热器，用于加热加压煤气，得到加热煤气；

（d）加热煤气从位于高炉的炉身下部的软熔带喷入高炉；

（e）将步骤（a）中逆流接触熔融还原炉输出煤气后的吸收液依次进入CO₂再生塔和气液分离器，分离后的液体配加部分新鲜碱液进入吸收塔作为吸收液循环使用，分离后的气体进入高炉作为喷吹固体燃料的载气。

优选的，