专利名称：专用于铁氧化物间接还原的还原性气体的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种专用于铁氧化物间接还原的还原性气体的制造方法，属于炼铁的 技术领域。
背景技术：
炼铁，是一种非常成熟的技术；常用的炼铁方法，包括高炉炼铁和生产海绵铁等， 都需要还原性气体的参与。在高炉炼铁的过程中，还原性气体主要是高炉冶炼过程的中间产物，它是一个平 衡量，与现有高炉中的间接还原的还原度相适应；为了提高高炉内部的间接还原度，有人提 出了向高炉内部加注还原气体的方法来提高其炉料的间接还原度。在海绵铁的生产过程中，还原性气体也是制造海绵铁的必要条件之一。现有的还原性气体的来源，在国内，主要依靠碳素的转化；在国外，也有利用天然 气的裂解生产的，但这种方法并不适合中国的国情。现有的生产还原性气体的方法，还存在 以下不足1.利用碳素来制取还原性气体的方法，增加了碳的消耗量，且该碳最终还要以二 氧化碳的形式排放掉，造成环境的污染。2.现有的利用碳素来制取还原性气体的方法，通常的产品气的温度较高，并不适 合直接使用，还需要一个适度降温的过程，不利于节约能源；当产品气温度较低时，产品气 中含有大量焦油、酚等有机物，使气体的后续处理成本高，污染大。
发明内容
本发明的目的，是要提供一种专用于铁氧化物间接还原的还原性气体的制造方 法，以生产出更环保、更经济的还原性气体。本发明要解决的技术问题，是寻找更合适的制造还原性气体的原料，并制造出所 需的还原性气体。本发明的基本构思是一种专用于铁氧化物间接还原的还原性气体的制造方法， 包括煤气发生炉的配备、碳素的供给、氧气的输入等步骤，其特征在于注入所述的煤气发 生炉的原料气包括焦炉煤气。为了增加对所述的煤气发生炉的热量供应，可以以高温热风的形式为所述的煤气 发生炉输入氧气。为了尽量减少不能够转化成还原性气体的气体的进入煤气发生炉，建议在喷吹碳 素时，以焦炉煤气作为碳素的携带载体。为了尽量延长煤气发生炉的炉衬寿命，和尽量消除发生炉成品气中的焦油、酚等 有机物含量，建议喷氧位置和喷煤位置在煤气发生炉指定位置的同一水平面上相向喷吹； 并特别建议将喷吹高温热风和喷吹炭素位置设置在煤气发生炉指定位置的同一平面上。为了提高碳素的有效利用率，建议所述的煤气发生炉采用液体排渣方式，且向煤气发生炉渣池中喷吹焦炉煤气和/或向煤气发生炉渣池中喷吹工业氧气。本发明的主要优点在于1.能够充分利用焦炉煤气的化学潜能。在目前的钢铁联合企业中，焦炉煤气大多 用于各种加热炉或加热设备，虽然与用其燃烧发电相比，这种方式的能量利用效率已经提 高了一个档次，但是，充分利用焦炉煤气的化学潜能才是其最佳的利用方式，才能够最大限 度地体现焦炉煤气的真实价值。2.能够降低碳素的消耗，充分应用焦炉煤气中所含氢气的还原能力，真正实现二 氧化碳的减排。
3.焦炉煤气的来源相对较广，成本相对较低。4.向煤气发生炉内通入焦炉煤气，不仅可以解决造气过程中产生的高温煤气的降 温问题，还可以解决所添加的焦炉煤气的升温问题，具有双重的节能效果。5.便于获得高浓度的还原性气体，对于铁氧化物具有较高的还原能力。6.由于是将原始状态的焦炉煤气注入煤气发生炉，能够在将焦炉煤气中的可转化 成份，例如甲烷等，转化成一氧化碳和氢气的同时，又可以去除许多中间环节，例如分离环 节等，使系统简化并降低投资成本和运行成本等。
本发明有附图2页，共2幅。其中图2是图1的A-A剖面图，它们共同组成本发明的实施例1的示意图。
具体实施例方式本发明的具体实施方式
将结合实施例及附图进行说明。实施例1，如图1和图2所示。本实施例是用于配合说明本发明所述的制造方法的。在图1中，1表示煤气发生炉。2表示氧气输送通道。3表示碳素(实际使用的是 煤粉，下同)的输送通道。4表示焦炉煤气的输送通道。5表示二次碳素的输入通道。6表 示成品还原性气体的外送通道。7是向渣池喷射焦炉煤气的通道。8是向渣池喷射氧气(也 可以是高温热风)的通道。9是渣池内的液态渣。在图1中所指示的位置Al和A2，表示通 道4和/或5的可选位置，这一位置的具体确定，需依据煤气发生炉内的燃烧条件、所输入 的焦炉煤气等的品质来进行。本实施例的工作过程是这样的氧以工业氧气的形式由通道2送入煤气发生炉1 ；碳素以喷吹煤粉的形式由通道3 也被送入煤气发生炉1，虽然可采用氮气或燃烧废气作为煤粉的喷吹载体，但是，为了尽量 减少不能形成还原气的成分进入造气系统，这里是采用焦炉煤气作为煤粉的喷吹载体；同 时喷入的煤粉的量是根据铁氧化物间接还原所需还原气体的数量精确计算的。在煤气化炉 的高温炉膛内，氧气和煤粉一经喷入炉膛便迅速燃烧并生成大量的热，这时煤粉和炉气均 处于高温状态，当焦炉煤气和二次碳素也经由通道4、5进入高温区并混合和共热，在炽热 的、游离碳颗粒存在的条件下，无论是燃烧产生的二氧化碳，还是在焦炉煤气中固有的甲烷 和二氧化碳，以及从各种渠道进入煤气发生炉的水分等，将被转化成一氧化碳和氢气；再通过温度调控手段，使产品气符合预期的温度要求，也就是完成了专用于所述方法的专用气 的制造任务。 在这里，建议精确控制煤粉喷入量、焦炉煤气输入量、焦炉煤气的预热温度，来保 证成品气的品质并实现温度控制，最重要的是选择合适的煤气化炉的炉膛高度、炉膛截面 面积，保证煤粉、焦炉煤气在炉膛内的停留时间，为甲烷、二氧化碳与碳素充分反应创造时 间条件。当所指定的产品气温度太低时，化学反应的速度将不能满足工艺要求，为保证产品 气二氧化碳的含量合乎要求，这就需要调整输入气化炉的焦炉煤气的预热温度，使之能够 与制造还原气工艺相协调；当所指定的产品气温度太高时，应优先选择降低输入气化炉的 氧气总量，并使与制造还原气工艺相协调。 在本实施例中，所述的煤气发生炉采用的是液体排渣方式。为了降低熔渣中的残碳，通过通道7向渣池内的渣9喷吹焦炉煤气和/或通过通道8向渣池内的渣9喷吹氧气， 主要利用焦炉煤气中的甲烷和/或利用氧气与熔渣中的高温残碳进行反应，以降低熔渣的 含碳量。当煤气化炉输出的产品气含有较多的煤粉时，应首先考虑延长煤粉、焦炉煤气在 炉膛内的停留时间，和提高炉膛内的反应温度，使碳素能够与甲烷、二氧化碳气体充分反应 掉；当炉渣中含有较多的煤粉时，应优先考虑向炉渣中喷吹高温焦炉煤气或氧气，以保证将 炉渣中的残余煤粉反应掉。至于该煤气发生炉的排渣问题，可由现有技术解决，它也不属于 本发明的内容，就不在此赘述了。另外需要注意的是上述实施例仅是本发明的个案，它的作用之一是对本发明起 解释的作用，而不应理解为对本发明做出的任何限制。
权利要求
一种专用于铁氧化物间接还原的还原性气体的制造方法，包括煤气发生炉的配备、碳素的供给、氧气的输入等步骤，其特征在于1.1注入所述的煤气发生炉的原料气包括焦炉煤气。
2.如权利要求1所述的专用于铁氧化物间接还原的还原性气体的制造方法，其特征在于2.1它是以高温热风的形式为所述的煤气发生炉输入氧气的。
3.如权利要求1所述的专用于铁氧化物间接还原的还原性气体的制造方法，其特征在于3.1在喷吹碳素时，它是以焦炉煤气作为碳素的携带载体。
4.如权利要求2所述的专用于铁氧化物间接还原的还原性气体的制造方法，其特征在于4.1在喷吹碳素时，它是以焦炉煤气作为碳素的携带载体。
5.如权利要求1、2、3或4所述的专用于铁氧化物间接还原的还原性气体的制造方法， 其特征在于5.1所述的煤气发生炉采用液体排渣方式，且向煤气发生炉渣池中喷吹焦炉煤气。
6.如权利要求1、2、3或4所述的专用于铁氧化物间接还原的还原性气体的制造方法， 其特征在于6.1所述的煤气发生炉采用液体排渣方式，且向煤气发生炉渣池中喷吹工业氧气。
7.如权利要求1、2、3或4所述的专用于铁氧化物间接还原的还原性气体的制造方法， 其特征在于7. 1喷吹高温热风和喷吹炭素位置在煤气发生炉指定位置的同一平面上。
全文摘要
一种专用于铁氧化物间接还原的还原性气体的制造方法，属于炼铁的技术领域。它包括煤气发生炉的配备、碳素的供给、氧气的输入等步骤，其特征在于注入所述的煤气发生炉的原料气包括焦炉煤气。本发明所述的造气方法，能够充分利用焦炉煤气的化学潜能，最大限度地体现焦炉煤气的真实价值；能够降低碳素的消耗，实现二氧化碳的减排等。适用于制造生产海绵铁和/或作为注入高炉以提高高炉炉内间接还原段的还原能力的还原性气体。
文档编号C10J3/46GK101812329SQ20101014720
公开日2010年8月25日 申请日期2010年4月15日 优先权日2010年4月15日
发明者于国华, 周传禄, 姚朝胜, 姜洪军, 肖燕鹏, 钱纲, 魏新民, 黄东生 申请人:山东省冶金设计院股份有限公司;莱芜市天铭冶金设备有限公司