一种部分替代纯氧的熔融还原炼铁方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于熔融还原炼铁节能降耗技术领域，具体涉及一种部分替代纯氧的熔融 还原炼铁方法。
【背景技术】
[0002] 熔融还原炼铁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。
[0003] 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。其中熔融还原炉提高坚炉金属化率，从而降低生产使用焦比就是一个可以降低 生产成本的方面。
[0004] 熔融还原工艺从生产方面来说，存在着坚炉透气性差，坚炉容易粘接，风口大量破 损，上升管堵塞，煤气反窜，坚炉围管堵塞，焦炭使用量大等等方面的问题，这些问题往往会 导致工厂休风，生产利用率低等等问题，从而导致生产成本提高。从而降低生产成本是熔融 还原生产的重要部分。在降低焦比方面，中国专利CN101519703A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。中国专利CN201437540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，这些都是使用于高炉，在熔融还原 方面有提出在坚炉中添加 AGD管，坚炉添加焦炭，布料档位调整等等措施来降低生产成本。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提出一种部分替代纯氧的熔融还原炼铁方法，针对熔融还原直 接还原铁的还原金属化率不高，炉顶煤气得不到充分利用，从而使焦炭使用比例较高，熔融 还原成本居高不下的问题，提出利用炉顶煤气余热预热饱和蒸汽生成过饱和蒸汽，将过饱 和蒸汽从气化炉风口喷入气化炉，替代部分纯氧，从而可以通过水煤气反应，调节气化炉产 生的还原煤气成分，提高还原煤气中的有效还原成分，进而提高坚炉矿物还原金属化率，减 少熔融还原生产使用焦炭比例，并充分利用坚炉炉顶煤气余热，降低熔融还原生产成本，减 少熔融还原过程C02排放。
[0006] 为达到上述目的，本发明的技术方案是：
[0007] -种部分替代纯氧的熔融还原炼铁方法，其特征是，将来自还原坚炉的温度在 250~300°C的炉顶煤气通入热旋风除尘器中，经过热旋风除尘后，粉尘经热旋风下部排 出，炉顶煤气进入换热装置中，与〇. 2~0. 25MPa的饱和蒸汽进行换热，换热后的饱和蒸汽 变为过饱和蒸汽，温度为150~180°C，将过饱和蒸汽从一风口喷入熔融气化炉中，喷入量 为20~40NM3/tHM，同时在其它风口中喷入纯氧，纯氧量为500~530NM3/tHM，过饱和蒸汽 和纯氧喷入熔融气化炉后，水蒸气的喷入会增加熔融气化炉产生还原煤气中的H2含量，同 时H2相对与C0还原速度更快、更容易，从而能够有效的提高还原坚炉中矿物的还原金属化 率，同时氢气还原以后的产物为H20,对环境没有任何影响，减少了 C02的排放量；在熔融气 化炉中产生的还原煤气经过与冷煤气混合后进入热旋风除尘器后，煤气分成两路，一路进 入还原坚炉，温度为800~830°C，另一路进入洗涤器洗涤后部分作为冷煤气添加，其余输 出使用；进入还原坚炉的还原煤气与还原坚炉中的矿石进行还原反应，最后还原尾气从炉 顶排出。
[0008] 进一步，由熔融气化炉出来的还原煤气中的H2含量达到25~30%，C0含量达到 57 ~62%〇
[0009] 另外,经过还原坚炉还原的矿石的金属化率达到65~75%，
[0010] 将来自还原坚炉的温度在250-300°C的炉顶煤气通入热旋风除尘器中，经过热 旋风除尘后，粉尘经热旋风下部排出，炉顶煤气进入换热装置中，与〇. 2-0. 25MPa的饱和 蒸汽进行换热，换热后的饱和蒸汽变为过饱和蒸汽，温度为150-180°C，将过饱和蒸汽从 风口喷入熔融气化炉中，喷入量为20-40NM3/tHM，同时在其它风口中喷入纯氧，纯氧量为 500-530NM3/tHM，过饱和蒸汽和纯氧喷入熔融气化炉后将会与碳发生如下反应：
[0011] C+02 = C02
[0012] 2C+02 = 2C0
[0013] C+H20 = C0+H2
[0014] 显然水蒸气的喷入会增加熔融气化炉产生煤气中的氢气含量，同时H2相对与CO 还原速度更快，更容易，从而能够有效的提高坚炉矿物的还原金属化率，同时氢气还原以后 的产物为H20,对环境没有任何影响，这样就减少了 C02的排放量。由气化炉出来的还原煤 气中的H2含量可以达到25-30%，C0含量可以达到57-62%。在气化炉中产生的还原煤 气经过与冷煤气混合后进入热旋风除尘器3后，煤气分成两路，一路进入还原坚炉，温度为 800-830°C，另一路进入洗涤器4洗涤后部分作为冷煤气添加，其余输出使用。进入坚炉的 还原煤气与坚炉中的矿石进行还原反应，最后还原尾气从炉顶排出，经过坚炉还原的矿石 的金属化率可以达到65-75%，从而进入气化炉后减少碳消耗，降低焦炭使用比例。
[0015] 本发明的有益效果：
[0016] 1、本发明通过将熔融还原坚炉炉顶煤气与饱和水蒸气进行换热，增加了饱和蒸汽 的热能，同时使炉顶煤气余热得到了有效利用，从而达到了技能降耗的效果。
[0017] 2、本发明将过饱和水蒸气部分代替纯氧从风口喷入熔融气化炉，使炉内发生了水 煤气反应，从而有效的增加了由熔融气化炉出来的还原煤气中的有效还原成分H2和C0的 含量，并且减少了纯氧的使用数量，减少了纯氧消耗成本。
[0018] 3、熔融气化炉出来还原煤气由于有效还原成分增加，使坚炉矿物的还原速度有所 提供，同时提高了坚炉矿物的还原金属化率，从而可以有效减少气化炉内矿物还原的C消 耗，从而可以降低焦比，达到降低生产成本的目的。
[0019] 4、由于还原煤气中的H2气含量增加，而H2气与矿物还原后的最终产物为水，从而 减少了坚炉炉顶煤气中的C02含量，有利于C02有效减排。