專利名稱：一種高效低co的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高爐煉鐵工藝，具體涉及一種高效低CO2排放富氫燃?xì)饧冄醺郀t煉鐵工藝。
背景技術(shù)：
CO2是造成溫室效應(yīng)的氣體之一，而鋼鐵企業(yè)是CO2排放的大戶，其中高爐是鋼鐵工業(yè)中CO2的主要發(fā)生地。在傳統(tǒng)高爐煉鐵工藝中，一般以焦炭為主要燃料(焦比400-500kg/噸鐵)，輔助噴吹煤粉以降低焦比(煤比0-150kg/噸鐵)，并在風(fēng)口鼓熱風(fēng)(風(fēng)溫1000-1200℃)，風(fēng)中少量富氧，富氧率一般為0-5％，排出的高爐煤氣具有一定的熱值(3000-4500kJ/m3)，但熱值不高，一般與焦?fàn)t煤氣混合用于燒熱風(fēng)爐。高爐加入的焦炭或煤粉最終都以CO2形式排放到大氣，排放量約為1400kg/噸鐵，占鋼鐵行業(yè)噸鋼CO2排放量的一半以上。目前國內(nèi)外的冶金工業(yè)，主要通過降低工序的總能耗來降低高爐CO2排放，但不改變高爐燃料結(jié)構(gòu)，僅靠工藝和設(shè)備的改進(jìn)以減少CO2的排放是非常有限度的。
受國內(nèi)、外冶金界關(guān)注的煉鐵工藝還有全氧高爐。高爐全氧鼓風(fēng)或用高濃度氧(用O2＞40％)鼓風(fēng)促進(jìn)大量煤粉燃燒，在高置換比下可提高噴煤量到300kg/噸鐵以上，使焦比大大降低，煤粉消耗量超過焦炭用量而成為高爐煉鐵的主要能源，它是介于熔融還原和傳統(tǒng)高爐工藝之間的冶煉工藝。全氧高爐在技術(shù)上有兩個(gè)問題需要解決——高爐上部的熱量不足與風(fēng)口溫度過高，解決的方法主要有采用風(fēng)口噴吹冷卻劑的方法來調(diào)整“下熱”，爐身噴吹煤氣解決“上涼”的問題，曾經(jīng)提出帶有煤氣脫二氧化碳、加熱和爐身噴吹的全氧高爐工藝，但工藝和設(shè)備復(fù)雜投資大成為開發(fā)氧煤爐工藝的障礙。90年代開展了無爐身噴吹凈化煤氣的全氧高爐工藝的研究，取消爐身噴吹煤氣后，先后出現(xiàn)了“高富氧”大噴吹高爐，爐頂煤氣循環(huán)噴吹全氧高爐，某些還伴有風(fēng)口噴吹水蒸氣或煤氣加熱噴吹等各種調(diào)節(jié)措施?？傊疅o論是富氧還是全氧高爐工藝都是一種以煤為主要能源的煉鐵工藝，都難以有效降低高爐的二氧化碳排放量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種高效低CO2排放富氫燃?xì)饧冄醺郀t煉鐵工藝。針對上述目的，本發(fā)明所述的高爐煉鐵工藝主要技術(shù)內(nèi)容包括在高爐風(fēng)口噴吹富氫燃?xì)?天然氣或焦?fàn)t煤氣)，噴吹量500-1000m3/噸鐵；采用常溫下純氧鼓風(fēng)；爐腹煤氣中H2含量可達(dá)到或高于30％-60％，其余為CO；高爐焦比降低到250kg/噸鐵以下；爐頂煤氣中CO+H2含量占85-95％；理論燃燒溫度控制在1800-2200℃；高爐CO2排放量降低400-600kg/噸鐵。
該煉鐵工藝示意圖見說明書附圖1所示。
將富氫燃?xì)?天然氣或焦?fàn)t煤氣)噴入高爐風(fēng)口，在高爐的風(fēng)口區(qū)，天然氣或焦?fàn)t煤氣首先裂解，并與氧發(fā)生燃燒反應(yīng)
如有水份，則有水煤氣反應(yīng)發(fā)生上述反應(yīng)生成還原性氣體CO和H2。因鼓入的是純氧，爐腹煤氣主要為CO和H2，其中H2含量可達(dá)到或高于30％-60％，爐腹煤氣量與傳統(tǒng)高爐相比體積增加不大；由于富氫燃?xì)庠陲L(fēng)口區(qū)的裂解需要吸收部分熱量，會導(dǎo)致理論燃燒溫度有所降低，但可以采用調(diào)整綜合焦比、富氫燃?xì)鈬姶盗考肮娘L(fēng)濕度等參數(shù)來控制理論燃燒溫度，使其在1800-2200℃的范圍。雖然比傳統(tǒng)高爐有所降低，但不會影響高爐生產(chǎn)和鐵水質(zhì)量。
高爐中由于還原性氣體濃度很高，礦石加入后，與CO和H2發(fā)生還原反應(yīng)CO還原
間接還原直接還原H2還原
高效低焦比富氫純氧高爐在高含氫量的煤氣條件下，氫氣會大量參與礦石的還原過程，高爐內(nèi)鐵礦石的還原得到極大的加強(qiáng)，礦石在爐內(nèi)很快得到較充分的還原。
本發(fā)明所提供的煉鐵工藝的優(yōu)點(diǎn)在于1、從冶煉效果比較可以明顯看出，該工藝有著鮮明的特點(diǎn)(1)焦比可以有較大幅度的降低；(2)與全氧高爐相比，由于采取噴吹天然氣的工藝，有效地解決了純氧高爐風(fēng)口理論燃燒溫度過高，同時(shí)高爐煤氣量偏少高爐上部熱量不足的矛盾。風(fēng)口理論燃燒溫度可以較靈活地調(diào)節(jié)，煤氣量充足，與傳統(tǒng)高爐相比在這方面沒有太大的差別。
(3)由于爐內(nèi)煤氣中含氫量超過30-60％，高爐的冶煉效率大大提高，高爐利用系數(shù)能進(jìn)一步提高。相同容積高爐其產(chǎn)量將大幅度提高。
2、高效低焦比富氫純氧高爐工藝可以減少CO2排放。
在本發(fā)明提供的工藝中，由于高濃度氫參與反應(yīng)，以及取消熱風(fēng)爐加熱，有效地降低了高爐冶煉過程的二氧化碳的排放量。
以實(shí)施例1(焦比220kg/噸鐵，煤比154kg/噸鐵)為例該工藝中氫參與還原替代碳量138kg/噸鐵；減少排放的CO2257m3/噸鐵(約為505kg/噸鐵)。
3、從經(jīng)濟(jì)競爭力角度來說，高效低焦比富氫純氧高爐工藝具有良好的資源利用相容性高效低焦比富氫純氧高爐產(chǎn)生的爐頂煤氣CO+H2含量占85-95％，H2含量占爐頂煤氣的50％左右，熱值達(dá)到10000kJ/m3以上。這種高熱值煤氣可作為二次能源或化工廠的原料。說明書附圖2就是將天然氣(焦?fàn)t煤氣)用于高效低焦比富氫純氧高爐煉鐵工藝與原有用途的流程比較示意圖，可以看出這一工藝實(shí)際上不僅僅從提高冶金工藝本身的效率的角度，而是從更大的范圍來考慮天然氣和焦?fàn)t煤氣等富氫燃?xì)獾某浞掷?，?jié)約焦煤資源提高高爐生產(chǎn)效率，使資源利用和溫室氣體排放的控制從源頭和更大范圍綜合考慮。
4、取消傳統(tǒng)的熱風(fēng)爐，簡化流程降低設(shè)備投資由于本工藝在常溫下鼓吹純氧，因此取消了傳統(tǒng)煉鐵流程中的熱風(fēng)爐，簡化了流程，降低了設(shè)備的投資。


圖1是富氫燃?xì)饧冄醺郀t煉鐵工藝示意圖。
圖2是富氫燃?xì)獾膫鹘y(tǒng)應(yīng)用模式與綜合利用模式比較示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1在某350m3高爐風(fēng)口噴吹天然氣和煤粉，并鼓入純氧，其生產(chǎn)指標(biāo)為天然氣噴吹量800m3/噸鐵(即574kg/噸鐵)焦比220kg/噸鐵煤比154kg/噸鐵消耗的純氧量612m3/噸鐵(即874kg/噸鐵)爐腹煤氣成分H257％；CO43％理論燃燒溫度2006℃爐頂煤氣成分CO37％；CO210.2％；H252.5％；N20.26％；S0.05％爐頂煤氣量2607m3/噸鐵(折合1869kg/噸鐵)實(shí)施例2在某350m3高爐風(fēng)口噴吹天然氣、焦?fàn)t煤氣和煤粉，并鼓入純氧，其生產(chǎn)指標(biāo)為天然氣噴吹量500m3/噸鐵(即359kg/噸鐵)焦?fàn)t煤氣噴吹量270m3/噸鐵(即103kg/噸鐵)焦比200kg/噸鐵煤比160kg/噸鐵消耗的純氧量500m3/噸鐵(即715kg/噸鐵)爐腹煤氣成分，H257.2％；CO42.8％理論燃燒溫度2149℃爐頂煤氣成分CO35.3％；CO212.7％；H251.6％；N20.33％；S0.06％爐頂煤氣量2130m3/噸鐵(折合1589kg/噸鐵)
權(quán)利要求
1.一種高效低CO2排放富氫燃?xì)饧冄醺郀t煉鐵工藝，其特征在于在高爐風(fēng)口噴吹富氫燃?xì)?天然氣或焦?fàn)t煤氣)，噴吹量500-1000m3/噸鐵；采用常溫純氧鼓風(fēng)；爐腹煤氣中H2含量可達(dá)到或高于30％-60％，其余為CO；理論燃燒溫度可靈活控制在1800-2200℃；高爐焦比降低到250kg/噸鐵以下。
2.根據(jù)權(quán)力要求1所述的高爐煉鐵工藝，其特征在于富氫燃?xì)鈬姶盗?00-1000m3。
3.根據(jù)權(quán)力要求1所述的高爐煉鐵工藝，其特征在于高爐爐腹煤氣中H2含量在40-60％。
4.根據(jù)權(quán)力要求1所述的高爐煉鐵工藝，其特征在于高爐采用常溫純氧鼓風(fēng)，不需要建熱風(fēng)爐。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高效低CO
文檔編號C21B5/00GK1487097SQ0313199
公開日2004年4月7日 申請日期2003年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月23日
發(fā)明者李家新, 周莉英 申請人:安徽工業(yè)大學(xué)