[发明专利]一种多功能水煤气发生装置及水煤气制备方法

权利要求书

1.一种多功能水煤气发生装置，其特征在于，所述装置包括：熔融还原炉(2)，煤粉喷枪(1)，富氧喷枪(3)，汽化冷却管道(4)，煤气柜(5)，汽包(6)，矿粉输送管道(7)，混合喷枪(8)，前置炉(9)；所述煤粉喷枪(1)用于将煤粉喷入熔融还原炉(2)，所述富氧喷枪(3)用于将富氧热风喷入熔融还原炉(2)，所述混合喷枪(8)用于将混合物料喷入熔融还原炉(2)，所述汽化冷却管道(4)包括内管和外管，所述外管设置在内管外部，所述煤气柜(5)通过汽化冷却管道(4)的内管与熔融还原炉(2)连接，所述汽包(6)与外管连接，汽包出口与所述矿粉输送管道(7)连通，其将水蒸气作为混合物料的载运气喷入所述熔融还原炉(2)中，前置炉(9)与熔融还原炉(2)底部连通。

2.如权利要求1所述的多功能水煤气发生装置，其特征在于，混合喷枪(8)和煤粉喷枪(1)设置在熔融还原炉中下部，插入到渣中，富氧喷枪(3)设置在熔融还原炉顶部。

3.如权利要求1所述的多功能水煤气发生装置，其特征在于，混合喷枪(8)和煤粉喷枪(1)各设置一支或各设置多支；混合喷枪和煤粉喷枪交替布置。

4.利用权利要求1-3所述装置生产水煤气的方法，其特征在于，包括以下步骤：通过煤粉喷枪(1)将煤粉喷入熔融还原炉(2)下部熔池铁水中；采用水蒸气通过混合喷枪(8)将混合物料喷入熔融还原炉(2)下部熔池铁水中；通过富氧喷枪(3)将富氧热风喷入熔融还原炉(2)中；所述煤粉熔解在所述铁水中，一部分与所述水蒸气发生水煤气反应，生成一氧化碳和氢气，另一部分与熔解在铁水中的所述铁矿粉发生熔融反应，生成铁水和一氧化碳，其余煤粉对生成的铁水渗碳，以达到高纯生铁所要求的含铁量；所述一氧化碳和氢气进入熔融还原炉上部，部分与所述富氧热风中的氧气燃烧生成二氧化碳和水蒸气，之后一起通过汽化冷却管道(4)的内管，温度降低到80-120℃后进入煤气柜(5)中储存，释放的物理热加热所述汽化冷却管道外管中的除盐水，除盐水被加热成饱和水蒸气进入所述汽包(6)中储存，上述燃烧反应释放的热量为所述熔池中的铁水补热；所述生成的铁水通过前置炉(9)流出，浇铸后生成所需的高纯生铁。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：采用惰性气体通过煤粉喷枪(1)将煤粉喷入熔融还原炉(2)下部熔池铁水中；采用水蒸气通过混合喷枪(8)将混合物料喷入熔融还原炉(2)下部熔池铁水中；通过富氧喷枪(3)将温度1150±50℃，富氧量40±2％的富氧热风以300±50m/s速度喷入熔融还原炉(2)中，风量控制在140000-180000Nm³/h；所述煤粉熔解在所述铁水中，一部分与所述水蒸气发生水煤气反应，生成一氧化碳和氢气，另一部分与熔解在铁水中的所述铁矿粉发生熔融反应，生成铁水和一氧化碳，其余煤粉对生成的铁水渗碳，以达到高纯生铁所要求的含铁量；所述一氧化碳和氢气进入熔融还原炉上部，部分与所述富氧热风中的氧气燃烧生成二氧化碳和水蒸气，之后一起通过汽化冷却管道(4)的内管，温度降低到80-120℃后进入煤气柜(5)中储存，释放的物理热加热所述汽化冷却管道外管中的除盐水，除盐水被加热成饱和水蒸气进入所述汽包(6)中储存，上述燃烧反应释放的热量为所述熔池中的铁水补热；所述生成的铁水通过前置炉(9)流出，浇铸后生成所需的高纯生铁。

6.如权利要求4-5所述的方法，其特征在于，所述煤粉粒度3mm，水分含量3％，煤粉的喷吹量控制在64-72t/h，混合物料为铁矿粉和生石灰粉组成的混合矿，所述铁矿粉粒度6mm，所述生石灰粉粒度3mm,水分含量1％。

7.如权利要求4-6所述的方法，其特征在于，所述铁矿粉进入混合喷枪(8)前与所述生石灰粉混匀并预热至450-550℃，所述煤粉进入煤粉喷枪(1)前预热至50-100℃。

8.如权利要求4-7所述的方法，其特征在于，所述混合物料和煤粉的预热采用的燃料为所述煤气柜(5)中的煤气。