CN101935732B - 一种气基还原竖炉还原煤气的入炉方法 - Google Patents
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Abstract
一种气基还原竖炉还原煤气的入炉方法，其特征在于：还原煤气分段入炉。本发明采用还原煤气分段进入竖炉，减少了从竖炉中部还原段进入热还原气的量，减小了管式炉加热和部分氧化炉吹氧提温的规模和能耗，并充分利用热态直接还原铁显热与冷还原气换热，不仅省略了现有技术竖炉冷却段外设冷却气小循环的设备，而且提高了海绵铁的碳含量，降低了后续炼钢过程中的能量消耗。同时，随着竖炉大型化，从竖炉中下部的围管进入竖炉还原段的热还原气很难到达竖炉中心，而从竖炉小直径的冷却段底部进入竖炉的冷还原气可以直接通入竖炉中心区域，具有均匀煤气流分布的作用。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶金行业，涉及一种气基还原竖炉还原煤气的入炉方法
背景技术
直接还原铁是由铁矿在固态条件下直接还原为铁，具有成分稳定、有害杂质低、粒度均匀等诸多优点，可以用来作为冶炼优质钢、特殊钢的纯净原料，也可作为铸造、铁合金、粉末冶金等工艺的含铁原料。
目前，世界上75％以上的直接还原铁采用气基竖炉法生产，其典型工艺有MIDREX法和HYL/Energiron法。虽然近几年直接还原铁的热装热送技术得到了发展，但其仅适用于直接还原铁厂与电炉厂距离很近的综合钢铁企业，绝大部分企业生产的直接还原铁需长途运输和长时间的储存。若热态直接还原铁排出竖炉，其遇空气则发生强氧化而自燃。因此，为了保证直接还原铁的质量，需在竖炉下部的冷却段将直接还原铁冷却至常温(＜50℃)后再排出。
竖炉主要由还原段和冷却段组成，还原煤气全部通过管式加热炉、部分氧化炉预热到一定温度，通过竖炉围管进入竖炉还原段，完成与矿石的还原反应；竖炉冷却段外设洗涤塔、加压机小循环设备来完成直接还原铁的冷却，冷却剂主要为天燃气，室温的天燃气与循环冷煤气混合加压后，由竖炉冷却段下部进入竖炉，与竖炉内的热态直接还原铁进行热交换，并进行部分渗碳反应，由竖炉冷却段上部的气体收集装置将吸收了直接还原铁热量的冷却气排出，该冷却气经过洗涤、冷却后再与补充的天燃气混合加压，进入竖炉冷却段下部，在竖炉的冷却段形成一个自身小循环。该方法由于还原煤气全部通过竖炉围管进入竖炉还原段，因此，还原煤气预热设备规模大，能耗高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种预热设备规模小，能耗低的气基还原竖炉还原煤气的入炉方法。
本发明的目的是这样实现的，一种气基还原竖炉还原煤气的入炉方法，其特征在于：还原煤气分段进入竖炉。
上述还原煤气中，一部分经过预热成为热还原气，该部分热还原气从竖炉中下部的围管进入竖炉还原段参与还原反应，另一部分为冷还原气，该部分冷还原气从竖炉小直径处的冷却段底部进入竖炉，可到达竖炉炉料轴向中心，其向上流动过程中与海绵铁充分换热，即完成对海绵铁的冷却、渗碳后温度已经升高接近还原段煤气温度，与通过竖炉围管进入竖炉的热还原气在竖炉还原段内混合，保证了竖炉内轴向煤气流均匀分布，并共同还原铁矿石。
为了使上述冷还原气保证足够的还原势，即其气体成分与竖炉还原煤气成分相似，所述冷还原气可选择脱除CO2的竖炉炉顶气，也可以选择新鲜还原煤气，或者选择新鲜还原煤气和脱除CO2的竖炉炉顶气的混合气。
从竖炉的冷却段底部进入竖炉的冷还原气完成对热态直接还原铁的降温，同时对直接还原铁渗碳提高海绵铁碳含量。所述冷还原气通过与热态直接还原铁换热和渗碳反应后温度可达800℃左右，与上述热还原气在竖炉还原段内混合后，共同还原铁矿石。
本发明具有如下有益效果，本发明采用还原煤气分段进入竖炉，减少了从竖炉中部还原段进入热还原气的量，减小了管式炉加热和部分氧化炉吹氧提温的规模和能耗，并充分利用热态直接还原铁显热与冷还原气换热，不仅省略了现有技术竖炉冷却段外设冷却气小循环的设备，而且提高了海绵铁的碳含量，降低了后续炼钢过程中的能量消耗。同时，随着竖炉大型化，从竖炉中下部的围管进入竖炉还原段的热还原气很难到达竖炉中心，而从竖炉小直径的冷却段底部进入竖炉的冷还原气可以直接通入竖炉中心区域，具有均匀煤气流分布的作用。
附图说明
图1为本发明工艺流程图；
图2为本发明实施例1工艺流程图；
图3为本发明实施例2工艺流程图；
图4为本发明实施例3工艺流程图。
具体实施方式
气基竖炉法生产直接还原铁工艺所采用的气源范围很广，可由天然气、煤制取，也可利用焦炉煤气、COREX输出煤气等。为充分利用煤气，气基竖炉法的炉顶气均被循环利用，即脱除CO2气体后作为还原煤气进入循环系统，而脱除CO2的尾气作为气体加热器的燃料加以利用，因此，本发明具体实施方式包括以下三种情况：
实施例1，新鲜还原煤气和脱除CO2的竖炉炉顶气混合作为冷还原气，其流程为竖炉炉顶气经过气体洗涤装置5洗涤、气体加压装置6加压和CO2吸收装置1脱碳后，与新鲜还原煤气混合，部分为冷还原气，经气体加压装置3加压后从竖炉小直径的冷却段底部进入竖炉4，部分经过气体加热装置2预热后成为热还原气，从竖炉中部还原段进入竖炉4。
实施例2，脱除CO2的竖炉炉顶气作为冷还原气，其流程为竖炉炉顶气经过气体洗涤装置5洗涤、气体加压装置6加压和CO2吸收装置1脱碳后，部分作为冷还原气，经气体加压装置加压后，从竖炉小直径的冷却段底部进入竖炉4，部分与新鲜还原煤气混合，经过气体加热装置2预热后成为热还原气，从竖炉中部还原段进入竖炉4。
实施例3，新鲜还原煤气作为冷还原气，其流程为部分新鲜还原煤气作为冷还原气从竖炉小直径的冷却段底部进入竖炉4，竖炉炉顶气经过气体洗涤装置5洗涤、气体加压装置6加压和CO2吸收装置1脱碳后，与部分与新鲜还原煤气混合，经过气体加热装置2预热后成为热还原气，从竖炉中部还原段进入竖炉4。
Claims (4)
1.一种气基还原竖炉还原煤气的入炉方法，其特征在于：还原煤气分段进入竖炉，所述还原煤气中，一部分经过预热成为热还原气，该热还原气从竖炉中下部的围管进入竖炉还原段参与还原反应，另一部分为冷还原气，该冷还原气从竖炉小直径处的冷却段底部进入竖炉，向上流动过程中完成对海绵铁的冷却，与所述热还原气在竖炉还原段混合共同还原铁矿石。
2.如权利要求1所述的一种气基还原竖炉还原煤气的入炉方法，其特征在于：所述冷还原气选择脱除CO2的竖炉炉顶气。
3.如权利要求1所述的一种气基还原竖炉还原煤气的入炉方法，其特征在于：所述冷还原气选择新鲜还原煤气。
4.如权利要求1所述的一种气基还原竖炉还原煤气的入炉方法，其特征在于：所述冷还原气选择新鲜还原煤气和脱除CO2的竖炉炉顶气的混合气。
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