一种利用小粒径烟煤进行高炉炼铁的系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种利用小粒径烟煤进行高炉炼铁的系统，包括热解炉、高炉、与热解炉半焦出口连通的将半焦分为细焦粉和大颗粒半焦烧结矿的半焦分选烧结系统；半焦分选烧结系统细焦粉出口与高炉的喷粉入口相连通，半焦分选烧结系统大颗粒半焦烧结矿出口与高炉的烧结矿入口相连通，高炉的烟气出口分为两路，一路与热解炉气体入口连通，另一路与热解炉烟气出口连通；解决煤炭开采产生的大量小粒径煤的利用问题；缓解喷吹用煤资源紧缺的问题，为煤热解半焦的利用提供了一条路径；将半焦粉末与铁矿石粉末混合成型并烧结使用，使资源得到充分利用；高炉炼铁的烟气用于烟煤的热解，回收烟气中的热量，减少能耗，提高利用效率。
【专利说明】一种利用小粒径烟煤进行高炉炼铁的系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于煤化工领域，涉及一种以小粒径烟煤作为原料，将高炉炼铁与热解耦合的工艺，尤其涉及一种利用小粒径烟煤进行高炉炼铁的系统。
【背景技术】
[0002]煤炭开采过程中会产生大量的小粒径煤，目前多用来燃烧，利用率不高。
[0003]炼铁高炉出来的烟气温度较高，其中含有可燃性气体成分，目前多经换热回收其部分热量，而对其中的可燃性成分利用率不高，多直接放空燃烧排掉。
[0004]我国是世界第一产铁大国，2012年钢铁产量已达6.6亿吨。现代高炉炼铁需用焦炭，它在高炉中的作用是提供冶炼过程需要的热量，还原铁矿石需要的还原剂，以及维持高炉料柱透气性的骨架。但是焦炭资源短缺，价格昂贵，已成为制约我国炼铁发展的重要因素之一。目前多采用高炉喷吹煤粉，替代焦炭提供热量和还原剂的作用，降低炼铁用焦，进而降低成本。但是，以煤粉作为原料提供热量及作为还原剂，喷吹用煤粉用量大，煤粉资源较为紧缺，而且炼铁产生的热量利用率低。
实用新型内容
[0005]本实用新型目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种利用小粒径烟煤进行高炉炼铁的系统，为小粒径烟煤的利用提供一条途径；扩大炼铁用原料，降低炼铁成本；充分利用炼铁系统中的能量，提高整体的经济效益。
[0006]为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0007]一种利用小粒径烟煤进行高炉炼铁的系统，包括热解炉、高炉、与热解炉半焦出口连通的将半焦分为细焦粉和大颗粒半焦烧结矿的半焦分选烧结系统；半焦分选烧结系统细焦粉出口与高炉的喷粉入口相连通，半焦分选烧结系统大颗粒半焦烧结矿出口与高炉的烧结矿入口相连通，高炉的烟气出口分为两路，一路与热解炉气体入口连通，另一路与热解炉烟气出口连通。
[0008]所述半焦分选烧结系统包括与热解炉半焦出口连通的破碎机，破碎机出口与振筛机入口连通，振筛机的细焦粉出口与高炉喷粉入口相连通，振筛机的大颗粒半焦出口与成型器入口相连通，成型器出口与烧结炉入口相连通，烧结炉出口与高炉的烧结矿入口相连通。
[0009]包括第一干法分选机，第一干法分选机精煤出口与所述热解炉入口连通。
[0010]所述第一干法分选机为复合式干法分选机。
[0011]所述热解炉半焦出口连接有第二干法分选机，第二干法分选机优质半焦出口与破碎机入口连通。
[0012]所述第二干法分选机为空气重介质流化床干法分选机。
[0013]本实用新型有益效果如下:
[0014]本实用新型提供了一种将小粒径烟煤加工处理，制成高炉炼铁用烧结矿和高炉喷吹用焦粉并同时应用于高炉炼铁的工艺以及将炼铁高炉烟气用于煤热解热载气的工艺，其主要优势和特点在于:
[0015](I)原料选用小粒径烟煤，有利于解决煤炭开采过程中大量产生的小粒径煤的利用问题；
[0016](2)用粉状半焦替代粉煤用于高炉喷吹，可以缓解喷吹用煤资源紧缺的问题，同时为煤热解产生的半焦的利用提供了一条路径；
[0017](3)将半焦粉末与铁矿石粉末混合成型并烧结，得到高炉炼铁所用的烧结矿，可以使资源得到充分利用，保证高炉的稳定运行，降低炼铁成本，解决部分半焦的利用问题；
[0018](4)高炉炼铁中产生的烟气送入热解炉中用于烟煤的热解，有利于回收烟气中的热量，减少能耗，利用效率提高，同时烟气中的氢气、一氧化碳、二氧化碳等气体成分对热解有富氢增油的作用，充分利用能量，提高经济效益。
[0019]进一步，原料小粒径烟煤及热解产生的半焦均采用干法分选机进行分选，避免了水分的引入，有利于节能降耗。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的系统结构示意图；
[0021 ] 图中:1-第一干法分选机2-热解炉3-第二干法分选机4-破碎机5-振筛机6_成型器7-烧结炉8-高炉11-原煤12-精煤13-初选沉煤14-热解油气15-半焦16-劣质半焦17-优质半焦18-粉碎后半焦19-喷吹用半焦20-烧结用半焦21-铁矿石粉末及添加剂粉末22-块状物23-烧结矿24-铁水26-高温烟气27-混合气A-热解系统B-半焦分选烧结系统C-高炉炼铁系统。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的描述:
[0023]如图1所示，本实用新型系统中包括3个系统，A为热解系统，B为半焦分选烧结系统，C为高炉炼铁系统。热解系统A中包括第一干法分选机I和热解炉2 ;半焦分选烧结系统B中包括第二干法分选机3、破碎机4、振筛机5、成型器6和烧结炉7 ;高炉炼铁系统C中包括高炉。
[0024]热解系统A中，第一干法分选机I优选复合式干法分选机，第一干法分选机I有两个出口，干法分选合格产物出口即精煤出口与热解炉2入口相连接，废弃物出口直接排出初选沉煤；热解炉2有两个出口，半焦出口与第二干法分选机3入口相连接，热解油气出口直接排出热解油气。
[0025]半焦分选烧结系统B中，第二干法分选机3优选空气重介质流化床干法分选机，第二干法分选机3有两个出口，优质半焦出口与破碎机4入口相连接，劣质半焦出口直接排出高灰半焦；破碎机4出口与振筛机5入口相连接；振筛机5有两个出口，烧结用半焦出口(即大颗粒半焦出口)与成型器6相连接，喷吹用半焦出口(即细焦粉出口)与高炉8入口相连接；成型器设有铁矿石及添加剂粉末添加入口，成型器6出口与烧结炉7入口相连接；烧结炉7出口与高炉8入口相连接。
[0026]高炉炼铁系统C中，高炉8底部出口直接排出产品铁水，炉顶烟气出口分为两路，一路与热解炉2入口相连接，另一路与热解炉2顶部出来的热解油气汇合，得到混合气，经处理用于下游化学品合成或供民用燃气等。
[0027]热解系统A中，热解炉2有两个出口，半焦出口与半焦分选烧结系统B中第二干法分选机3入口相连接。半焦分选烧结系统B中，振筛机5有两个出口，细焦粉出口与高炉炼铁系统C中高炉8喷粉入口相连接；烧结炉7出口与高炉炼铁系统C中高炉8的烧结矿入口相连接。高炉炼铁系统C中高炉8有两个出口，炉顶烟气出口与热解系统A中热解炉2的气体入口相连接。
[0028]一种利用小粒径烟煤进行高炉炼铁的方法，步骤如下:
[0029](I)本实用新型中原煤11首先进入第一干法分选机I中，经干法分选得到去除了灰分和矸石的精煤12，同时排出含有矸石和灰分等杂质的初选沉煤13 ;精煤12被送往热解炉2，在热解炉2中被由高炉8送来的炉顶高温烟气26加热，发生热解反应，生成热解油气14和半焦15，热解油气由炉顶排出，半焦从炉底排出送往第二干法分选机3进行分选；半焦15经分选后得到的劣质半焦16直接从分选机3中排出，优质半焦17被送往破碎机4进行破碎；
[0030](2)破碎后半焦18进入振筛机5中进行筛分，筛出的细焦粉即喷吹用半焦19被送往高炉8进行喷吹，筛出的大颗粒半焦即烧结用半焦20被送往成型器6与加入的铁矿石粉末及添加剂粉末21进行挤压成型，得到具有一定强度的块状产物22 ;块状物22经烧结炉7焙烧后得到烧结矿23 ;烧结矿23被送往高炉8用来炼铁；
[0031](3)高炉8底部出口产出铁水24，顶部烟气出口分为两路，一路高温烟气26用作热载气通往热解炉2，另一路高温烟气与热解油气14汇合得到混合气27，后经进一步处理用作民用燃气或下游化学品合成原料。
[0032]以下为利用小粒径烟煤进行高炉炼铁的方法的【具体实施方式】:
[0033]实施例1
[0034]将0-6_的粉煤送入复合式干法分选机中进行分选，去除煤中的灰分等杂质得到精煤。将精煤送入热解炉中，利用高炉送来的高温烟气作为热源，控制温度在500-800°C的条件下对热解炉中的精煤进行热解，得到热解气和热解半焦。高炉烟气热值较低，仅为3500KJ/m3，不适于直接用作民用燃气，而热解气热值较高，一般在16000-17000KJ/m3，将其与高炉烟气按比例混合，经进一步加工处理可以得到净化气，用来作为民用燃气或下游化学品合成原料气。将热解炉排出的半焦送往空气重介质干法分选机进行分选，除去其中的灰分，得到优质的低灰半焦，将这些半焦送入破碎机中破碎或与加入破碎机中的配煤一起进行破碎，得到粒度在0-3mm的细粉，将得到的细粉送入振筛机中进行筛分，筛分出的200目以上的细粉送往高炉用于喷吹，剩下的粗粉送入成型器中与加入成型器的铁矿石粉末(<5mm)和其他添加剂(主要是粒度在0-3mm的CaO粉末和白云石粉末等)一起在成型器中挤压成型，将成型块送往烧结炉进行焙烧，得到具有一定强度且富铁的烧结矿，将其送入高炉中用于炼铁，产物铁水从高炉底部排出。
[0035]实施例2
[0036]将6_20mm的颗粒煤送入复合式干法分选机中进行分选，去除煤中的灰分等杂质得到精煤。将精煤送入热解炉中，利用高炉送来的高温烟气，控制温度在500-800°C的条件下对热解炉中的精煤进行热解，不但充分利用了高炉烟气中的热量，而且高炉烟气中的一氧化碳(约占25%)、二氧化碳(约占15%)、氢气等成分还会对煤热解产生富氢增油的效果，使焦油的产率明显提高。将热解炉排出的热解粗油气进行处理除去其中的灰尘得到焦油和热解气，热解气经净化送往下游用于化学品合成等，焦油经进一步处理，可以用来提取其中的酚类、芳烃等，也可以用来加氢精制制备成品油。将热解炉排出的半焦送往空气重介质干法分选机进行分选，除去其中的灰分，得到优质的低灰半焦，将这些半焦送入破碎机中破碎，得到粒度在0-3mm的细粉，将得到的细粉送入振筛机中进行筛分，筛分出的200目以上的细粉送往高炉用于喷吹，剩下的粗粉送入成型器中与加入成型器的铁矿石粉末(<5_)和其他添加剂(主要是粒度在0-3mm的CaO粉末和白云石粉末等)一起在成型器中挤压成型，将成型块送往烧结炉进行焙烧，得到具有一定强度且富铁的烧结矿，将其送入高炉中用于炼铁，产物铁水从高炉底部排出。
[0037]本实用新型中对于高灰分和/高硫份的原料煤，在分选机可适当加入一定脱灰剂或脱硫剂进行脱灰和脱硫。
[0038]本实用新型将高炉炼铁工艺与热解耦合起到了节能减排，提高系统利用效率的作用，还具有以下优点:
[0039](I)小粒径煤通过热解，产生热解油气和热解半焦，利用率得到了提升。
[0040](2)高炉烟气做为热解的热源，其中的气体成分对热解产生富氢增油的效果，总体利用效率提闻。
[0041](3)以粉状半焦代替煤粉用于高炉喷吹，理论分析及实践检测均表明可行，且因其一般含有比煤低的硫含量、较高的热值，好的可磨性、反应性及燃烧性，被认为是一种高炉喷吹的理想燃料，此举还为粉焦的利用提供了 一条可行路径。
【权利要求】
1.一种利用小粒径烟煤进行高炉炼铁的系统，其特征在于:包括热解炉(2)、高炉(8)、与热解炉(2)半焦出口连通的将半焦分为细焦粉和大颗粒半焦烧结矿的半焦分选烧结系统(B);半焦分选烧结系统(B)细焦粉出口与高炉(8)的喷粉入口相连通，半焦分选烧结系统(B)大颗粒半焦烧结矿出口与高炉(8)的烧结矿入口相连通，高炉(8)的烟气出口分为两路，一路与热解炉(2)气体入口连通，另一路与热解炉(2)烟气出口连通。
2.根据权利要求1所述的利用小粒径烟煤进行高炉炼铁的系统，其特征在于:所述半焦分选烧结系统(B)包括与热解炉(2)半焦出口连通的破碎机(4)，破碎机(4)出口与振筛机(5)入口连通，振筛机(5)的细焦粉出口与高炉(8)喷粉入口相连通，振筛机(5)的大颗粒半焦出口与成型器(6)入口相连通，成型器(6)出口与烧结炉(7)入口相连通，烧结炉(7)出口与高炉(8)的烧结矿入口相连通。
3.根据权利要求1所述的利用小粒径烟煤进行高炉炼铁的系统，其特征在于:包括第一干法分选机(I )，第一干法分选机(I)精煤出口与所述热解炉(2 )入口连通。
4.根据权利要求3所述的利用小粒径烟煤进行高炉炼铁的系统，其特征在于:所述第一干法分选机(I)为复合式干法分选机。
5.根据权利要求2或3所述的利用小粒径烟煤进行高炉炼铁的系统，其特征在于:所述热解炉(2 )半焦出口连接有第二干法分选机(3 )，第二干法分选机(3 )优质半焦出口与破碎机(4)入口连通。
6.根据权利要求5所述的利用小粒径烟煤进行高炉炼铁的系统，其特征在于:所述第二干法分选机(3)为空气重介质流化床干法分选机。
【文档编号】C21B5/00GK203440386SQ201320539011
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】张生军, 郑化安, 徐婕, 赵奕程, 杨小彦, 侯文杰, 李鑫, 张栋博 申请人:陕西煤业化工技术研究院有限责任公司