本發(fā)明涉及一種體現(xiàn)為用于海綿鐵和生鐵生產(chǎn)的Corex或Finex煉鋼設(shè)備的還原裝置和熔融氣化爐的操作方法。

背景技術(shù)：

Corex或Finex工藝是一種兩級熔融還原工藝，生鐵可以在非焦煤和鐵礦石的基礎(chǔ)上進(jìn)行生產(chǎn)。冶煉還原工藝的目的是，通過熔融工藝、煤的氣化和熔融鐵直接還原的工藝組合，使生產(chǎn)出來的生鐵具有高爐生鐵的質(zhì)量。熔融還原將直接還原工藝(氧化鐵預(yù)還原至海綿鐵)與熔融工藝(最終還原)相結(jié)合。這種工藝分為兩個階段運(yùn)行，生成單獨(dú)的團(tuán)粒。首先，礦石被還原為非焦化海綿鐵，并且隨后在第二步進(jìn)行最終還原、熔融以及成為生鐵。

目前，焦?fàn)t煤氣主要用于加熱和電力生產(chǎn)，很少用于制氫。然而近年來，除了制氫以外，也已開發(fā)了從焦?fàn)t煤氣中生產(chǎn)甲烷的方法。這種工藝的主要缺點是，需要付出巨大的代價進(jìn)行焦?fàn)t煤氣的凈化和制備與清潔產(chǎn)品的處理，以及解決各種有毒成分對環(huán)境的影響。此外，焦?fàn)t煤氣的清潔和進(jìn)一步處理以及生產(chǎn)氫氣或甲烷所需的能源是非常大的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是它創(chuàng)建一種能夠以特別有效的方式來實現(xiàn)一種方法和所述類型設(shè)備目的的基礎(chǔ)。

根據(jù)本發(fā)明，這個任務(wù)通過一種體現(xiàn)為Corex或Finex煉鋼設(shè)備用于在焦?fàn)t煤氣中制備熔解的海綿鐵和生鐵的生產(chǎn)以及在Corex或Finex煉鋼設(shè)備的操作中用作還原氣的還原裝置和熔融氣化爐的操作方法而完成。

此外，上述任務(wù)通過一種實施這種工藝的設(shè)備來實現(xiàn)，該設(shè)備設(shè)計作為Corex或Finex煉鋼設(shè)備和熔融氣化爐，并體現(xiàn)為上述熔融氣化爐或在配置有還原設(shè)施的熔融氣化爐的旁邊，該設(shè)施用于制備和使用焦?fàn)t煤氣的設(shè)備裝備，焦?fàn)t煤氣在Corex或Finex煉鋼設(shè)備的操作中用作還原氣。

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種新的簡單方法，通過這種方法，焦?fàn)t煤氣的制備無需進(jìn)行巨大的技術(shù)努力，因此它能夠在生產(chǎn)海綿鐵和生鐵的Corex或Finex煉鋼設(shè)備中用作還原氣。

在這種創(chuàng)新方法的開發(fā)中，來自Corex或Finex煉鋼設(shè)備加熱焦?fàn)t煤氣的氣化爐氣、還原氣、頂爐氣和/或多余氣體的余熱/廢熱用于還原氣的生產(chǎn)。因而在焦?fàn)t煤氣的處理中，有毒成分、甲烷和同樣更高碳的碳?xì)浠衔锉环纸鉃橐谎趸己蜌錃狻?/p>

在本發(fā)明的開發(fā)中，焦?fàn)t煤氣因此使其大部分在經(jīng)過氣化爐或還原氣的余熱和/或頂爐氣和/或多余氣體廢熱的加熱后，以及部分被冷卻至氣化爐氣后，供應(yīng)到Corex或Finex煉鋼設(shè)備的各種單元中，用于還原氣的處理，并且與氣化爐氣相混合，用作生鐵生產(chǎn)中的還原劑。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例的示意圖。

圖1a為本發(fā)明另一實施例的示意圖。

具體實施方式

下面，結(jié)合附圖以及具體實施方式，對本發(fā)明做進(jìn)一步描述：

如圖1所示，在焦?fàn)t煤氣的具體實例中，焦?fàn)t煤氣與氣體氣化爐氣混合，作為還原氣供應(yīng)到還原裝置。

在一種創(chuàng)造性方法的特定優(yōu)選實例中，Corex或Finex煉鋼設(shè)備通過第二還原裝置(尤其是DRI還原設(shè)施)來操作，用于海綿鐵的生產(chǎn)。在這種DRI(直接還原鐵)設(shè)備中生產(chǎn)海綿鐵的過程中，H2和CO在升高的溫度下直接反應(yīng)，無需熔融鐵礦石或顆粒。

這種創(chuàng)新方法的目的是，優(yōu)選地采用氣化爐或還原氣的余熱和頂爐氣以及清洗與冷卻系統(tǒng)的多余氣體的熱量，只要在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上可行，即可利用焦?fàn)t煤氣的加熱，以分解更高碳的碳?xì)浠衔锖图淄?，以及從焦?fàn)t煤氣中生產(chǎn)還原氣以用于海綿鐵的生產(chǎn)。通過這種創(chuàng)造性的解決方案，每噸海綿鐵和生鐵的二氧化碳具體排放量將大大減少。在工藝水回路中的用水量減少了大約50％，而單獨(dú)的團(tuán)粒相應(yīng)地變得更小、更便宜，并且消耗的能源減小了。

在Corex或Finex煉鋼設(shè)備中，從焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)的附加還原氣使得在Corex或Finex煉鋼設(shè)備中的海綿鐵產(chǎn)生更好的滲碳作用，并降低熔融氣化爐1中的焦炭消耗量。

通過在Corex或Finex工藝中使用焦?fàn)t煤氣并從中生產(chǎn)附加的還原氣，Corex或Finex煉鋼設(shè)備也能通過含有少量揮發(fā)性氣體的碳載體操作，而在Corex或Finex工藝中可以使用的碳支持的范圍得到大幅度的擴(kuò)展。

通過本發(fā)明的方法，焦?fàn)t煤氣由來自Corex或Finex煉鋼設(shè)備的余熱和大部分廢熱進(jìn)行加熱，在如此高的溫度下，甲烷和更高碳的碳?xì)浠衔锿ㄟ^整合后的原材料以及在設(shè)備中形成的水蒸氣和二氧化碳在新鮮還原的海綿鐵的催化作用下發(fā)生反應(yīng)并分解為一氧化碳和氫氣。到目前為止，甲烷和其他有機(jī)化合物分解，以這種方式處理的焦?fàn)t煤氣與氣化爐氣體混合，可以用作生產(chǎn)海綿鐵的還原氣。

通過使用來自Corex或Finex煉鋼設(shè)備的余熱和廢熱以及現(xiàn)有和形成的氣體、二氧化碳和水蒸汽以及新鮮還原的海綿鐵的催化特性，這種簡單的工藝被焦化廠還原氣的復(fù)雜清潔系統(tǒng)所代替，此清潔系統(tǒng)是進(jìn)一步處理焦化廠焦?fàn)t煤氣的前體以便可用于海綿鐵生產(chǎn)的工藝所需。

通過冷卻氣體的更換，為Corex或Finex煉鋼設(shè)備創(chuàng)造性地提供焦化廠焦?fàn)t煤氣，特別是打造精細(xì)的、高性能的內(nèi)部冷卻氣體回路，此處有大量熱能被耗費(fèi)。熱的氣化爐氣體取代冷卻氣體，在大約1050℃時被供應(yīng)到預(yù)加熱后或冷態(tài)的焦?fàn)t煤氣，以便將其冷卻到900℃以下，同時以相同的溫度加熱焦?fàn)t煤氣。在冷卻氣體回路中排放和耗費(fèi)的氣化爐氣體余熱的一部分被用于焦?fàn)t煤氣的加熱。氣化爐氣體剩下的余熱通過冷卻氣體回路被消散和耗費(fèi)，并且在還原氣的熱交換器中被用于加熱經(jīng)過預(yù)加熱的焦?fàn)t煤氣，在Corex或Finex煉鋼設(shè)備的不同區(qū)域(團(tuán)粒)得到進(jìn)一步加熱。

在頂爐氣的熱交換器中特別提供預(yù)加熱的焦?fàn)t煤氣，隨后在還原氣的熱交換器中加熱的焦?fàn)t煤氣通過管道被供應(yīng)到還原氣，通過管道和落管供應(yīng)到熔融氣化爐1的圓頂區(qū)域以及供應(yīng)到還原裝置或中間容器的下部，或通過另一條管道供應(yīng)到氣化爐，使得加熱后的焦?fàn)t煤氣被混合氣體加熱，混合氣越來越熱，在高溫下接觸固體顆粒，發(fā)生反應(yīng)而分解為二氧化碳和水蒸汽，高碳的碳?xì)浠衔?通常主要是甲烷)將分解為一氧化碳和氫氣。

通過本發(fā)明的方法，焦?fàn)t煤氣由Corex或Finex煉鋼設(shè)備的余熱和大部分的廢熱進(jìn)行加熱，在如此高的溫度下，甲烷和更高碳的碳?xì)浠衔锿ㄟ^整合的原材料以及在設(shè)備中形成的水蒸氣和二氧化碳在新鮮還原的海綿鐵的催化作用下發(fā)生反應(yīng)并分解為一氧化碳和氫氣。甲烷和其他有機(jī)化合物分解，使得以這種方式處理的焦?fàn)t煤氣與氣化爐氣體混合，可以用作生產(chǎn)海綿鐵的還原氣。

通過焦?fàn)t煤氣的供應(yīng)，還原氣體中的氫部分增大了，從而提高了還原裝置的性能，因為在鐵氧化物的還原反應(yīng)中，氫氣比一氧化碳反應(yīng)速度更快。此外，還原裝置的溫度上升，這是通過一氧化碳的放熱反應(yīng)而得到的，并導(dǎo)致結(jié)塊，氫與鐵氧化物的吸熱反應(yīng)受到強(qiáng)烈抑制。

在Corex或Finex煉鋼設(shè)備中，由焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)的附加還原氣使得在Corex或Finex還原設(shè)施中的海綿鐵產(chǎn)生更好的滲碳作用，并降低熔融氣化爐1中的焦炭消耗量。

本發(fā)明的進(jìn)一步目的是，用Corex或Finex煉鋼設(shè)備中的氮?dú)膺M(jìn)行熱粉塵的氣動生產(chǎn)，并作為冷卻和凈化氣體以替換焦?fàn)t煤氣，并減少頂爐氣和多余氣體中的氮?dú)獗壤?。這樣可提供多種優(yōu)勢，例如提高工廠的產(chǎn)能、減輕能源損失、減少氮的消耗量。

如圖1a所示，在另一種實例中，焦?fàn)t煤氣所產(chǎn)生的還原氣，部分用于Corex或Finex煉鋼設(shè)備，而第二還原裝置尤其是DRI還原裝置中產(chǎn)生的大部分還原氣，用于海綿鐵的生產(chǎn)。

此外，利用Corex或Finex工藝的相當(dāng)大的整體余熱，以及耗費(fèi)在系統(tǒng)使用中與來自爐頂氣和剩余氣體的大部分廢熱，通過創(chuàng)新的組合方法提供了巨大的程序效益，并顯著降低生鐵和海綿鐵的生產(chǎn)成本以及每噸生鐵或海綿鐵的二氧化碳排放量。除此之外，它還涉及一種制備焦?fàn)t煤氣為還原氣的非常簡單的工藝，可用于生產(chǎn)海綿鐵。因此，焦?fàn)t煤氣的有毒部分被分解成一氧化碳和氫氣，這些必須在其他流程進(jìn)行處理。此外，焦化設(shè)備以及Corex或Finex煉鋼設(shè)備中的煤炭將帶來用于生產(chǎn)生鐵和海綿鐵或鋼的幾乎所有化學(xué)能量。

對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。