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CN114634831A - 一种高炉喷吹等离子矩重整循环冶金煤气的工艺方法 - Google Patents

一种高炉喷吹等离子矩重整循环冶金煤气的工艺方法 Download PDF

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吴斌
田宝山
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Abstract

本发明公开了一种高炉喷吹等离子矩重整循环冶金煤气的工艺方法，将加压后的高压煤气送向等离子矩，经过等离子矩加热至2500‑2800℃，后通过等离子矩喷嘴进入重整室，喷煤管线从重整室的另一入口进入重整室，煤粉与高温煤气在重整室进行重整，得到1600‑1800℃的高还原性煤气，通过风口送风装置鼓入高炉内，本发明依据等离子矩性能，以及高温条件下CO2、碳氢化物的理化特性，可实现高炉煤气100%碳循环利用，使用绿电能源加热冶金煤气代替传统的碳燃烧加热，重整得到不含CO2的1600‑1800℃的高还原性煤气，大幅降低高炉碳消耗，减少高炉工序碳排放。

Description

一种高炉喷吹等离子矩重整循环冶金煤气的工艺方法
技术领域
本发明属于高炉炼铁技术领域，具体涉及一种高炉喷吹等离子矩重整循环冶金煤气的工艺方法。
背景技术
传统高炉炼铁所需的热风加热炉均采用热风炉加热模式，其加热的介质大多为含氧21%的加压空气，利用烧炉煤气和助燃空气在热风炉燃烧室内进行燃烧加热炉内的格子砖，格子砖温度升至1250-1400℃时 ，停止烧炉操作，将冷风从热风炉冷风入口鼓入，鼓入的冷风在热风炉内与高温格子砖进行热传递后成为热风，然后在混风阀处按一定比例与冷风进行混合，混合风达到用户要求的温度，最后送入高炉，一般送入的热风最高温度为1200℃左右。高风温进入炉内反应后产生的冶金煤气氮含量在50%以上，在现有的技术条件下不具备循环利用的条件。经理论核算，煤气带出未利用的碳占总碳量的30%。要循环利用就必须实现高炉输出煤气的重整，将煤气中的二氧化碳重整成可利用的一氧化碳。
为降低高炉碳消耗，减少碳排放，就必须实现高炉煤气的循环利用。八钢开发顶煤气循环氧气高炉，将以全氧冶炼代替代统的鼓风冶炼，并将输出低氮煤气脱除二氧化碳后循环利用，达到降低碳消耗的目的，对此八钢2020年已实现一期35%的高富氢冶炼技术的突破，2021年完成了50%的超高富氧冶炼目标，首次实现了风口喷吹脱碳煤气技术的重大突破，但我们风口喷吹的是低温（25℃）的煤气，脱除的二氧化碳还未有效利用，我们研究发现，将冶金煤气加热后鼓入高炉，可有效降低高炉工序的碳消耗，但现有的煤气加热炉大多为管式加热炉或电加热炉，其加热温度受限，加热能力受限，最高加热温度在1300℃左右；而据理论计算，高炉风口前理论燃烧温度最高可达2380℃左右。现有的加热技术无法取得更高的煤气温度要求。只有更高的加热温度才能实现二氧化碳的高效转化和利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高炉喷吹等离子矩重整循环冶金煤气的工艺方法，能够解决背景技术中的问题，大幅降低高炉碳消耗，减少高炉工序碳排放。
一种高炉喷吹等离子矩重整循环冶金煤气的工艺方法，使用设备包括高炉本体、煤气除尘器、煤气加压机、等离子矩加热器、等离子矩、重整室、喷煤管线、风口送风装置，所述高炉本体产生的荒煤气从炉顶流向煤气除尘器，荒煤气经过除尘器清洗得到净煤气，净煤气进入到煤气加压机，经过加压机加压，得到0.6MPa的高压煤气，此外，并网煤气也可从加压机前的另一入口进入加压机，得到同样0.6MPa的高压煤气，加压后的高压煤气流向等离子矩，经过等离子矩加热至2500-2800℃，后通过等离子矩喷嘴进入重整室，喷煤管线从重整室的另一入口进入重整室，煤粉与高温煤气在重整室进行重整，得到不含CO2的1600-1800℃的高还原性煤气，通过风口送风装置鼓入高炉内。
进一步地，所述等离子矩矩体、等离子矩喷嘴、重整室、风口送风装置通过高压冷却水进行降温保护，且高压冷却水进出水管道均有流量计和温度计进行监控。
本发明包括以下步骤：
S1.将欧冶炉或全氧高炉产生的冶金煤气送入除尘装置，除去冶金煤气
中的固体颗粒物。
S2.将步骤S1所得的除尘后的冶金煤气送入加压机，加压至0.4-0.6MPa。
S3.将加压后的冶金煤气送入等离子矩进行加热，调整等离子矩的功率，使冶金煤气的输出温度在2500-2800℃之间。
S4.将步骤S3所得的高温冶金煤气送入重整室，向重整室中喷入煤粉，使冶金煤气中的CO2和煤粉在高温下实现重整，生成CO、碳氢化物、少量H2。
S5.将重整室中的气体通过风口送风装置喷入高炉，参与铁矿石的还原反应。
进一步地，步骤S1所述的欧冶炉或全氧高炉产生的冶金煤气的含氮量低于XX%。
进一步地，步骤S4所述向重整室喷吹煤粉所使用的介质为CO2。
进一步地，所述重整气是由CO2、碳氢化物和煤粉在2500℃的环境下发生CO2+C+碳氢化物（固态）→CO+H2+碳氢化物（气态）反应形成的重整气。
进一步地，所述等离子矩消耗的能源为绿电——由风力、光伏等产生的清洁能源，绿色环保。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明依据等离子矩性能，以及高温条件下CO2、碳氢化物的理化特性，可实现高炉煤气100%碳循环利用，使用绿电能源加热冶金煤气代替传统的碳燃烧加热，重整得到不含CO2的2500℃的高还原性煤气，大幅降低高炉碳消耗，减少高炉工序碳排放。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供以下技术实施方案：
请参阅图1，一种高炉喷吹等离子矩重整循环冶金煤气的工艺方法，使用设备包括高炉本体、、煤气除尘器、煤气加压机、等离子矩加热器、等离子矩、重整室、喷煤管线、风口送风装置，所述高炉本体产生的荒煤气从炉顶流向煤气除尘器，荒煤气经过除尘器清洗得到净煤气，净煤气进入到煤气加压机，经过加压机加压，得到0.6MPa的高压煤气，此外，并网煤气也可从加压机前的另一入口进入加压机，得到同样0.6MPa的高压煤气，其特征在于：加压后的高压煤气流向等离子矩，经过等离子矩加热至2500-2800℃，后通过等离子矩喷嘴进入重整室，喷煤管线从重整室的另一入口进入重整室，煤粉与高温煤气在重整室进行重整，得到不含CO2的1600-1800℃的高还原性煤气，通过风口送风装置鼓入高炉内。
进一步地，所述等离子矩矩体、等离子矩喷嘴、重整室、风口送风装置通过高压冷却水进行降温保护，且高压冷却水进出水管道均有流量计和温度计进行监控。
本发明包括以下步骤：
S1.将欧冶炉或全氧高炉产生的冶金煤气送入除尘装置，除去冶金煤气中的固体颗粒物。
S2.将步骤S1所得的除尘后的冶金煤气送入加压机，加压至0.4-0.6MPa。
S3.将加压后的冶金煤气送入等离子矩进行加热，调整等离子矩的功率，使冶金煤气的输出温度在2500-2800℃之间。
S4.将步骤S3所得的高温冶金煤气送入重整室，向重整室中喷入煤粉，使冶金煤气中的CO2和煤粉在高温下实现重整，生成CO、碳氢化物、少量H2。
S5.将重整室中的气体通过风口送风装置喷入高炉，参与铁矿石的还原反应。
进一步地，步骤S1所述的欧冶炉或全氧高炉产生的冶金煤气的含氮量低于XX%。
进一步地，步骤S4所述向重整室喷吹煤粉所使用的介质为CO2。
进一步地，所述重整气是由CO2、碳氢化物和煤粉在2500℃的环境下发生CO2+C+碳氢化物（固态）→CO+H2+碳氢化物（气态）反应形成的重整气。
进一步地，所述等离子矩消耗的能源为绿电——由风力、光伏等产生的清洁能源，绿色环保。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种高炉喷吹等离子矩重整循环冶金煤气的工艺方法，高炉产生的荒煤气从炉顶流向煤气除尘器，荒煤气经过除尘器清洗得到净煤气，将净煤气和并网煤气一同鼓入煤气加压机，经过加压机加压，得到0.6MPa的高压煤气，其特征在于：加压后的高压煤气经等离子矩加热后通过等离子矩喷嘴进入重整室，喷煤管线从重整室的另一入口进入重整室，煤粉与高温煤气在重整室进行重整，得到不含CO2的1600-1800℃的高还原性煤气，通过风口送风装置鼓入高炉内。
2.根据权利要求1所述的一种高炉喷吹等离子矩重整循环冶金煤气的工艺方法，其特征在于：所述并网煤气是指欧冶炉或全氧或富氧高炉产生的含氮量低于10%冶金煤气。
3.根据权利要求1所述的一种高炉喷吹等离子矩重整循环冶金煤气的工艺方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.将欧冶炉或全氧高炉产生的冶金煤气送入除尘装置，除去冶金煤气中的固体颗粒物；
S2.将步骤S1所得的除尘后的冶金煤气送入加压机，加压至0.4-0.55Mpa；
S3.将加压后的冶金煤气送入等离子矩进行加热，调整等离子矩的功率，使冶金煤气的输出温度在2500-2800℃之间；
S4.将步骤S3所得的高温冶金煤气送入重整室，向重整室中喷入煤粉，使冶金煤气中的CO2和煤粉在高温下实现重整，生成CO、碳氢化物、少量H2；
S5.将重整室中的气体通过风口送风装置喷入高炉，参与铁矿石的还原反应。
4.根据权利要求1所述的 一种高炉喷吹等离子矩重整循环冶金煤气的工艺方法，其特征在于：所述等离子矩矩体、等离子矩喷嘴、重整室、风口送风装置通过高压冷却水进行降温保护，且高压冷却水进出水管道均有流量计和温度计进行监控。
5.根据权利要求3所述的一种高炉喷吹等离子矩重整循环冶金煤气的工艺方法，其特征在于：步骤S4所述向重整室喷吹煤粉所使用的介质为CO2。
6.根据权利要求1所述的一种高炉喷吹等离子矩重整循环冶金煤气的工艺方法，其特征在于：所述重整气是由CO2、碳氢化物和煤粉在2500℃的环境下反应形成的混合气体。
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