阅读说明：本技术 欧冶炉与富氢碳循环高炉耦合的生产系统 (Production system of Ou metallurgical furnace and hydrogen-rich carbon circulation blast furnace coupling ) 是由 季书民 于 2021-10-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种富氢碳循环高炉与欧冶炉耦合的生产工艺,富氢碳循环高炉采用全氧燃烧,炉顶煤气主要为CO、H2、CO-(2)和H-(2)O,富氢碳循环高炉与欧冶炉耦合生产系统,它包括富氢碳循环高炉和欧冶炉造气系统；欧冶炉造气系统的炉顶欧冶炉煤气通过除尘、降压、降温通过脱CO-(2)装置和解析CO-(2)装置后,通过管道输送至喷煤系统,替代氮气做惰性气体使用；脱除CO-(2)的还原气一部分欧冶炉自用回配,另一部分通过还原气煤气管道,压缩机加压后利用加热系统将脱除CO-(2)的还原气加热至900℃左右,通过风口喷吹管道和富氢碳循环高炉炉身下部煤气管道,向富氢碳循环高炉喷吹欧冶炉的脱除CO-(2)的还原气,达到富氢碳循环高炉与欧冶炉耦合的目的。(The invention discloses a production process for coupling a hydrogen-carbon-rich circulating blast furnace and an Ou-Meta furnace, wherein the hydrogen-carbon-rich circulating blast furnace adopts oxy-fuel combustion, and furnace top gas mainly comprises CO, H2 and CO 2 And H 2 O, a hydrogen-carbon-rich circulating blast furnace and an Ou-Meta furnace coupling production system comprises the hydrogen-carbon-rich circulating blast furnace and an Ou-Meta furnace gas making system; furnace top Ou metallurgical furnace gas of Ou metallurgical furnace gas making system is passed through such processes of dust-removing, pressure-reducing and temp. -reducing, and removing CO 2 Apparatus and analysis of CO 2 After the device is arranged, the mixture is conveyed to a coal injection system through a pipeline to replace nitrogen to be used as inert gas; CO removal 2 One part of the reducing gas is recycled for use by the Europe metallurgical furnace, the other part of the reducing gas passes through a reducing gas pipeline, and CO is removed by using a heating system after the compressor is pressurized 2 The reducing gas is heated to about 900 ℃, and is circulated through a tuyere injection pipeline and hydrogen-rich carbonA gas pipeline at the lower part of the blast furnace body is used for blowing CO removal of the Ou-smelting furnace to the hydrogen-rich carbon circulating blast furnace 2 The purpose of coupling the hydrogen-rich carbon circulating blast furnace and the Europe and metallurgy furnace is achieved.)

欧冶炉与富氢碳循环高炉耦合的生产系统

技术领域

本发明属于低碳冶金领域，具体地，本发明涉及富氢碳循环高炉与欧冶炉耦合的生产系统。

背景技术

我国钢铁工业消耗大量资源，以焦炭为主要原料的传统高炉炼铁技术在生产效率、能量利用等方面已经得到了较大的发展。世界生铁产量的90%以上由传统高炉炼铁工艺生产，传统高炉炼铁工艺通过热风炉向高炉鼓入温度在1000-1300℃的热风，鼓风富氧率在10%以下，热风与风口回旋区内的焦炭和喷吹的煤粉燃烧，产生煤气向上运动，与下行的矿石进行复杂的热量交换和还原反应，得到生铁。焦比通常为300-400Kg/tHM，喷煤比约100-200Kg/tHM。但在全球焦煤资源匮乏和环境恶化等压力下，需要开发以煤为主要能源的新的炼铁工艺。

八钢富氢碳循环高炉是一种采用超高富氧鼓风（富氧率>40%）或全氧鼓风的一种冶炼方式。具有高生产率，高喷煤率，低焦比，炉顶煤气不含氮气等优点。目前全氧高炉通常采用常温纯氧代替热风，与煤粉一起从炉缸风口鼓入，喷吹煤粉量在300Kg/tHM，进一步提高喷煤量时，由于煤粉在风口区燃烧不充分，未燃煤粉未能有效的产生还原煤气，大量未燃煤粉被煤气带走，未燃煤粉在上升过程中堵塞煤气流通道，导致富氢碳循环高炉悬料，影响安全生产。同时全氧高炉由于取消热风，吨铁煤气量减少，高炉热量分布发生改变，导致煤气水当量减少,炉料加热不足, 严重阻碍了炉身还原, 富氢碳循环高炉全炉热量分布呈现为“上冷下热”的状态：“上冷”炉料加热不足，阻碍炉身的煤气还原，使间接还原度大幅度降低；“下热”风口使用全氧理论燃烧温度较高，Si及其他杂质元素被还原蒸发，导致炉况不顺，焦炭燃料消耗较高。炉腹还原煤气不足制约着富氢碳循环高炉的生产。八钢欧冶炉非高炉熔融还原炼铁工艺,具有生产规模大、生产成本低、生产操作方便灵活、环境友好等特点，在中国西部的八一钢铁被优化升级采用。欧冶炉（OY）投产后，煤气量大，煤气被迫大量放散，尤其夏季在无供暖需求使更甚。

发明内容

本发明的目的在于提供一种欧冶炉与富氢碳循环高炉耦合的生产系统，为了解决富氢碳循环高炉炉身热量不足的问题, 降低燃料消耗, 在风口及炉身喷吹了预热的欧冶炉脱CO₂煤气。 同时使用欧冶炉输出外网的煤气制取还原气来调控全厂的煤气总平衡，解决欧冶炉煤气大量放散造成能源浪费的问题，进一步降低碳排放。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种富氢碳循环高炉与欧冶炉耦合的生产工艺，富氢碳循环高炉采用全氧燃烧，炉顶煤气主要为CO、H2、CO₂和H₂O，富氢碳循环高炉与欧冶炉耦合生产系统，它包括富氢碳循环高炉和欧冶炉造气系统；欧冶炉造气系统的炉顶欧冶炉煤气通过除尘、降压、降温通过脱CO₂装置和解析CO₂装置后，通过管道输送至喷煤系统，替代氮气做惰性气体使用；脱除CO₂的还原气一部分欧冶炉自用回配，另一部分通过还原气煤气管道，压缩机加压后利用加热系统将脱除CO₂的还原气加热至900℃左右，通过风口喷吹管道和富氢碳循环高炉炉身下部煤气管道，向富氢碳循环高炉喷吹欧冶炉的脱除CO₂的还原气，达到富氢碳循环高炉与欧冶炉耦合的目的。

本发明首先采用循环煤气作为热载体，把下部多余热量带到上部，以缓解富氢碳循环高炉“上冷下热”的状况; 其次，循环煤气在高炉中上部作为还原剂参与到矿石的间接还原当中。作为热载体的一部分，循环煤气在高炉风口回旋区被加热后随煤气流上升，上升过程当中并不参与铁氧化物的还原反应，仅仅把下部过多的热量带到了高炉上部，增加了上部热交换区煤气的有效热量，因此在富氢碳循环高炉炉顶煤气中表现为CO和H2的相对含量增加，炉顶煤气利用率降低。

本发明的原理是：高炉全氧鼓风，使高炉炉缸中冶炼单位生铁的煤气量锐减，在保持高炉顺行的条件下，冶炼强度大幅度提高。采用全氧鼓风，加快了喷吹煤粉的燃烧速度，煤粉燃烧充分，同时为了维持适宜的理论燃烧温度还需要增加煤粉喷吹量，在保持高置换比的情况下，全氧鼓风冶炼可将喷煤率提高到450Kg/tHM以上，使高炉焦比大大降低，喷煤量显著提高，成为高炉冶炼的主要能源，改变高炉炼铁的能源结构。采用全氧鼓风后炉内煤气主要由CO和H2组成，炉内煤气N2量降低，还原性气体浓度由普通高炉的40%左右提高到接近90%，炉身的还原条件与还原竖炉相似，铁矿石的间接还原度大幅度提高，高温区产生的CO₂量减小，焦炭的熔损减少，使高炉有可能采用反应性高的焦炭或型焦。采用全氧燃烧，炉顶煤气主要是CO，H2，CO2和H2O，不含氮气，脱除CO₂后采用换热加热煤气，可用作优质的还原气。

本发明的有益效果是：高炉采用全氧燃烧，焦比降低到250Kg/tHM以下，喷煤量提高到400Kg/tHM以上，成为高炉冶炼的主要能源，改变了传统高炉炼铁的能源结构；采用全氧燃烧技术，高炉炉顶煤气无N2，炉顶煤气品质好；富氢碳循环高炉与欧冶炉耦合生产，提高了高炉煤气的利用价值，煤气循环使用，CO₂排放量显著降低。同时CO₂在喷煤系统替代氮气，降低了钢铁企业制氧的成本，节能环保，改变目前钢铁企业单一生产方式，实现钢铁企业低耗，低成本，节能减排和超低二氧化碳排放生产。

附图说明

图1为本发明富氢碳循环高炉与欧冶炉耦合生产工艺的流程图。

图中：1-富氢碳循环高炉，2-欧冶炉，3-脱除CO₂设备，4-解析CO₂装置，5- CO₂管道，6-喷煤系统，7-压缩机，8-加热系统，9-富氢碳循环高炉炉身下部煤气管道，10-风口喷吹管道，11-还原气煤气管道。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，本发明提出了一种富氢碳循环高炉与欧冶炉耦合的生产系统。

如图1所示，富氢碳循环高炉与欧冶炉耦合的生产系统包括：富氢碳循环高炉1，欧冶炉2，脱除CO₂设备3，解析CO₂装置4， CO₂管道5，喷煤系统6，压缩机7，加热系统8，富氢碳循环高炉炉身下部煤气管道9，风口喷吹管道10，还原气煤气管道11。其中，富氢碳循环高炉1用于炼铁，以便得到铁水，并产生炉渣和高炉炉顶气；欧冶炉2也用于炼铁，以便得到铁水，并产生炉渣和欧冶炉煤气；欧冶炉2产生的输出煤气，通过脱除CO₂设备3脱除煤气中的CO₂后，煤气中CO₂的含量达到1%以下，通过压缩机7加压至0.5MPa，利用加热系统8加热后分成两路，一路通过风口喷吹管道10喷入富氢碳循环高炉1，另一路通过富氢碳循环高炉炉身下部煤气管道9喷入富氢碳循环高炉增加了富氢碳循环高炉上部热交换区煤气的物理和化学有效能量的利用。脱除CO₂设备脱除的CO₂通过解析CO₂装置4、 CO₂管道5、喷煤系统6替代氮气使用。根据本发明的富氢碳循环高炉与欧冶炉耦合的生产系统将欧冶炉与富氢碳循环高炉联合生产，消除了高CO₂排放的弊端有效地解决了富氢碳循环高炉炉腹还原煤气量不足的问题，同时也解决了欧冶炉煤气放散浪费能源的问题，使富氢碳循环高炉及欧冶炉为我国高炉及非高炉炼铁提高竞争力创造了有利条件。