本发明涉及高炉炼铁技术，更具体地说，涉及一种富氢碳循环氧气高炉的co2循环喷吹炼铁方法及系统。
背景技术：
1、现有的高炉流程的吨铁燃料消耗已接近理论极限，不做重大变化，继续降低燃料消耗、减少co2排放的空间十分有限。先进高炉碳的化学能利用率大约为65％，剩余约35％的化学能以co形式被副产煤气带走，副产煤气中还含有大量的n2和co2，因热力学和动力学条件限制难以被高炉继续利用，只能通过燃烧放热低质量使用。高炉炉顶煤气脱除co2后，返回高炉使用是一种高效利用炉顶煤气化学能的思路。而炉顶煤气co2经济性的脱除需要降低煤气中的氮含量，顶煤气循环需要结合高炉全氧来实现，同时还可避免煤气循环过程中n2的累积问题。新工艺的核心就是通过碳循环，实现碳化学能的完全利用，从而实现高炉大幅减碳。有了碳循环，大量使用富氢物质就不会浪费氢的化学能了，氢也可以在高炉循环，从而降低高炉流程化石能源消耗。
2、在持续多年大量研究工作的基础上，国内开发了一种基于高炉-转炉长流程的富氢碳循环氧气高炉(hycrof)新工艺，这个新工艺的主要特点采用全氧冶炼，炉顶煤气co2脱除，高还原势煤气高温加热，高温煤气循环喷吹，通过碳循环实现碳化学能的完全利用，从而大幅降低炼铁过程的碳排放。
3、hycrof已经实现较大幅度的碳减排，但是离理论减碳的极限存在较大差距，顶煤气中分离捕集的co2还没有有效利用，要最终实现高炉-转炉长流程碳中和的目标，需要对hycrof工艺进行迭代升级。从碳化学能极致利用的角度来看，当前循环煤气的碳素利用效率和循环量都有一定的改善空间。一方面循环煤气主要成分co在加热过程中容易发生析碳反应形成碳沉积，适当提高循环煤气中co2含量，可以消除在加热炉中析出的碳，减少碳素损失；另一方面顶煤气在脱碳之前有一部分用于热风炉烧炉加热循环煤气，并没有完全循环利用，需要将碳尽量用于铁矿石还原、减少用于加热的碳消耗，从而实现碳化学能的极致利用。等离子电加热技术可以快速将还原煤气加热到2500℃以上，能保证进入到风口回旋区的气体温度达到理论燃烧温度水平，冶炼所需的物理热全部改由清洁电能来提供，不使用碳来加热，顶煤气可实现100％循环喷吹。若不久的将来绿电的制取成本大大降低到可以完全支撑工业化应用的程度，完全可以使用绿电在炉外应用等离子加热等电加热技术将循环煤气加热到超高温度后喷入风口，使得超高温循环煤气携带的物理热满足冶炼加热升温所需的碳素消耗(理论计算约占全炉热支出2/3)。高炉将不再需要鼓入热风或氧气与焦炭或煤粉燃烧放热了，只需要满足还原用碳所需热量即可。冶金电气化的范围将得到极大拓展，高炉碳消耗将会显著下降，碳减排潜力巨大。
4、hycrof当前工艺条件下，要实现高炉长流程的碳中和，仍然有约40％左右的碳排放需要通过ccu/s来实现。但是高炉炼铁工序碳排放量巨大(约占钢铁全流程的70％)，且co2属极稳定的化学物质，大规模资源化利用能耗高，经济性差，目前还没有工业化应用的实绩。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种富氢碳循环氧气高炉的co2循环喷吹炼铁方法及系统，解决了富氢碳循环氧气高炉工艺碳减排潜力没有充分发挥，顶煤气中分离捕集的co2没有充分利用的问题。
2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、本发明第一方面提供了一种富氢碳循环氧气高炉的co2循环喷吹炼铁方法，包括以下步骤：
4、s1：将高炉的顶煤气中分离捕集的co2加热到2500℃以上，再从风口循环喷吹入所述高炉；
5、s2：再将所述高炉的顶煤气中剩余的co和h2进一步提纯净化，制成化工产品。
6、较佳的，将高炉的顶煤气中分离捕集的co2加热到2500℃以上，再从风口循环喷吹入所述高炉具体包括以下步骤：
7、s11、将含铁原料与焦炭及造渣溶剂从所述高炉的炉顶加入；
8、s12、启动捕集单元和co2加热装置，将所述高炉的顶煤气中的co2进行分离捕集并加热至2500℃以上；
9、s13、加热后的co2气体从所述风口喷吹入所述高炉，在所述高炉的炉内吹动各种炉料形成一个物理回旋空区，并与所述焦炭发生碳素熔损反应生成co，完成高温煤气的初次分布。co在上升过程中与炉料充分接触，并逐级还原铁氧化物；
10、s14、所述含铁原料还原为金属铁后与高温的所述焦炭完成渗碳，在所述高炉的炉内往下移动，在所述高炉的下部与所述风口的所述co2气体和所述焦炭反应生成的co发生传热，并逐渐融化和滴落，滴落的炉渣和铁水在所述高炉的炉内完成渣金界面反应和分离，从所述高炉的铁口排出。
11、较佳的，所述步骤s11中含铁原料与焦炭及造渣溶剂的加入具体包括：
12、按一层所述焦炭、一层所述含铁原料与所述造渣溶剂混合形成的矿石的布料顺序，填充至所述高炉的料线位置。
13、较佳的，所述步骤s12中由绿色能源单元为所述co2加热装置供电；
14、所述绿色能源单元包括依次连接的发电装置和储能电池，所述储能电池与所述co2加热装置相连。
15、较佳的，所述步骤s12中所述高炉的顶煤气中的co2分离捕集具体包括：
16、所述高炉的顶煤气中的co2依次经过煤气加压机、脱碳装置和co2加压机；
17、所述co2加压机通过喷吹阀站与所述co2加热装置连通。
18、较佳的，所述步骤s13中所述风口的喷吹速度为200～300m/s。
19、较佳的，再将所述高炉的顶煤气中剩余的co和h2进一步提纯净化，制成化工产品具体包括：
20、在所述脱碳装置上再连通制化产装置；
21、所述高炉的顶煤气中剩余的co和h2通过提纯净化，添加h2，调节温度、压力参数，并在催化剂的作用下进入所述制化产装置，制成化工产品。
22、较佳的，所述化工产品为甲醇及其衍生品。
23、本发明第二方面提供了一种富氢碳循环氧气高炉的co2循环喷吹炼铁系统，包括与高炉的顶煤气出口依次连接的煤气加压机、脱碳装置、co2加压机、喷吹阀站和co2加热装置；
24、所述co2加热装置通过风口与所述高炉连通；
25、所述脱碳装置上连有制化产装置；
26、所述co2加热装置上连有绿色能源单元；
27、所述富氢碳循环氧气高炉的co2循环喷吹炼铁系统实现本发明第一方面提供的所述的富氢碳循环氧气高炉的co2循环喷吹炼铁方法。
28、较佳的，所述绿色能源单元包括依次连接的发电装置和储能电池；
29、所述储能电池与所述co2加热装置相连。
30、本发明所提供的一种富氢碳循环氧气高炉的co2循环喷吹炼铁方法及系统，具有以下几点有益效果：
31、(1)高炉产生的co2全部循环喷吹，不外排任何co2气体。co和h2作为副产品与化工耦合合成乙醇等化工产品，固化剩余的碳，工艺本身不产生任何碳排放。结合绿电加热循环co2，可实现高炉流程碳中和；
32、(2)可再生能源发电系统与储能电池耦合，解决了光伏、风能等可再生能源发电存在的间歇性、随机性造成发电量波动大和能源浪费的问题，能够为co2加热系统提供持续稳定的绿电；
33、(3)冶炼过程无需鼓风鼓氧，不燃烧焦炭，加热后的超高温co2在风口与焦炭发生碳素溶损反应生成co还原铁矿石，保持高炉不间断生产。因此无需建设热风炉、制氧机、鼓风机及其附属管道等设施，工艺流程更加紧凑，占地面积更小。