[发明专利]一种耦合碳捕集喷吹改质高炉煤气的高炉炼铁工艺

说明书

一种耦合碳捕集喷吹改质高炉煤气的高炉炼铁工艺，属于钢铁冶金领域。通过对部分高炉煤气进行富氧燃烧，产生的高温烟气用于预热改质前的高炉煤气和喷吹前的纯氧，同时富氧燃烧产生的烟气CO₂浓度很高，便于对CO₂进行捕集封存或资源化利用；通过对部分高炉煤气进行改质，改质高炉煤气中还原性的CO和H₂比例很高，用喷吹改质高炉煤气和纯氧完全替代喷吹煤粉和热风，解决了高炉内“上凉下热”的问题，同时降低焦比、提高煤比、提高煤气品质。

技术领域

本发明涉及一种耦合碳捕集喷吹改质高炉煤气的高炉炼铁工艺，属于钢铁冶金领域。

背景技术

钢铁工业是高资源和能源消耗的产业，也是高污染、高碳排放的产业。尤其是高炉炼铁工序，资源和能源消耗约占整个钢铁工业的70％，污染物和二氧化碳的排放量占整个钢铁工业的90％以上。因此，降低高炉炼铁过程中的能源消耗和碳排放量是实现钢铁工业节能低碳发展的重要途径。

日本、欧洲等钢铁工业发达的国家和地区实施了钢铁低碳发展研究计划，以高炉炼铁工序碳排量放减少50％为目标，大力发展新一代高炉炼铁技术。其中超低二氧化碳炼钢(Ultra low CO₂ steelmaking，简称ULCOS)项目中提出的炉顶煤气循环-氧气高炉(TopGas Recovery-Oxygen Blast Furnace，简称TGR-OBF)炼铁工艺因为具有良好的节能减排效果，受到了业界的广泛关注。

这种炼铁工艺的优势在于：(1)采用炉顶煤气循环，可以降低燃料比，并且在炼铁过程中就实现部分CO₂的捕集；(2)采用全氧鼓风代替传统高炉中微富氧空气鼓风，因此可以提高炉内喷煤量，降低焦比；(3)煤气中N₂含量大幅下降，提高了煤气质量，使得煤气重整(CO₂脱除)过程成本降低，为CO₂封存、捕集和综合利用创造有利条件。

但炉顶煤气循环-氧气高炉炼铁工艺也存在以下问题：(1)炉顶煤气CO₂脱除的能耗较高，并且需要先将炉顶煤气降温后才能进行CO₂脱除，导致了热量浪费和运行成本增加；(2)为解决高炉内出现“上凉下热”的问题，而需要向高炉内大量喷煤，导致煤粉无法充分燃尽，造成能量浪费。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种耦合碳捕集喷吹改质高炉煤气的高炉炼铁工艺。通过对部分高炉煤气进行富氧燃烧，产生的高温烟气用于预热改质前的高炉煤气和喷吹前的纯氧，同时富氧燃烧产生的烟气CO₂浓度很高，便于对CO₂进行捕集封存或资源化利用；通过对部分高炉煤气进行改质，改质高炉煤气中还原性的CO和H₂比例很高，用喷吹改质高炉煤气和纯氧完全替代喷吹煤粉和热风，解决了高炉内“上凉下热”的问题，同时降低焦比、提高煤比、提高煤气品质。

本发明提供一种耦合碳捕集喷吹改质高炉煤气的高炉炼铁工艺，包括高炉本体、煤气除尘装置、煤气加压装置、富氧燃烧装置、一级换热装置、二级换热装置、冷凝压缩装置、二氧化碳储存装置、氧气储存装置、氧气加压装置、煤气改质装置。

其工艺过程如下：

从所述高炉本体顶部引出的高炉煤气经所述煤气除尘装置除尘后得到除尘高炉煤气，将所述除尘高炉煤气分为第一除尘高炉煤气和第二除尘高炉煤气；

所述氧气储存装置对外供应的纯氧分为第一纯氧和第二纯氧，纯氧的浓度不低于98％；

将所述第一除尘高炉煤气、所述第一纯氧、从所述一级换热装置和所述二级换热装置之间的烟道上引出的循环烟气，同时送入所述富氧燃烧装置混合燃烧；