氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng)和聯(lián)合生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng)和聯(lián)合生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)鋼鐵工業(yè)消耗大量資源，同時(shí)排放大量廢氣，其中以燒結(jié)球團(tuán)、焦化、高爐及熱風(fēng)爐所組成的高爐煉鐵系統(tǒng)能耗及⑶2排放所占鋼鐵行業(yè)的比例分別高達(dá)69%及73%。當(dāng)前，傳統(tǒng)高爐煉鐵技術(shù)在生產(chǎn)效率、能量利用等方面已發(fā)揮到極致，僅依靠操作手段的改進(jìn)難以實(shí)現(xiàn)高爐煉鐵較大幅度的節(jié)能減排。針對(duì)全球環(huán)保意識(shí)增強(qiáng)、資源日益枯竭的現(xiàn)狀，必須對(duì)現(xiàn)有的高爐煉鐵工藝加以改進(jìn)，使之在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上及環(huán)境上更加符合時(shí)代發(fā)展的需要。氧氣高爐煉鐵技術(shù)是最有可能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用的煉鐵新工藝之一，它具有高噴煤量、低焦比、生產(chǎn)率高、煤氣品質(zhì)高等優(yōu)點(diǎn)，有可能使煤粉取代焦炭成為主要的煉鐵能源物質(zhì)，從而大幅度降低成本。更為重要的是，可以大幅度減少CO2排放，大大減輕鋼鐵行業(yè)所面臨的減排壓力。
[0003]氣基豎爐直接還原以還原性氣體(CO及H2)為能源及還原劑，在低于天然礦石或人造團(tuán)塊軟化溫度條件下還原爐料以獲得固態(tài)金屬鐵，產(chǎn)品可替代廢鋼并優(yōu)于廢鋼，是冶煉純凈鋼、高等級(jí)鋼的最佳鐵原料。氣基豎爐直接還原具有生產(chǎn)規(guī)模大、成本低、操作靈活、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，在中東、印度等國(guó)家和地區(qū)得到廣泛應(yīng)用。由于我國(guó)煤炭資源儲(chǔ)量豐富而天然氣資源缺乏，使得這一煉鐵工藝的應(yīng)用受到限制，形成了單一的以煤炭為主要能源的鋼鐵冶金長(zhǎng)流程模式，造成了整個(gè)行業(yè)高能耗、高污染、高成本的不利局面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng)和聯(lián)合生產(chǎn)方法，該系統(tǒng)和方法通過(guò)設(shè)置和使用氣化爐，可有效解決氧氣高爐頂氣循環(huán)量不足的問(wèn)題，同時(shí)為氣基豎爐提供充足的氣源。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng)，包括:
[0006]氧氣高爐，所述氧氣高爐用于煉鐵，以便得到鐵水，并產(chǎn)生爐渣和高爐爐頂氣；
[0007]氣基豎爐，所述氣基豎爐用于煉鐵，以便得到海綿鐵，并產(chǎn)生豎爐爐頂氣；
[0008]除塵裝置，所述除塵裝置與所述氧氣高爐的高爐爐頂氣出口相連，且適于對(duì)所述高爐爐頂氣進(jìn)行除塵處理，并將經(jīng)過(guò)所述除塵處理后的高爐爐頂氣分為三部分；
[0009]加熱器，所述加熱器分別與所述除塵裝置和所述氣基豎爐的還原氣進(jìn)口相連，且適于對(duì)經(jīng)過(guò)所述除塵處理后的高爐爐頂氣進(jìn)行加熱處理，并通入所述氣基豎爐的還原氣進(jìn)口，其特征在于，進(jìn)一步包括:
[0010]第一加壓器，所述第一加壓器與所述除塵裝置相連，且適于對(duì)第一部分高爐爐頂氣進(jìn)行加壓處理；
[0011 ]氣化爐，所述氣化爐與所述第一加壓器和所述氧氣高爐的下進(jìn)風(fēng)口相連，且適于對(duì)經(jīng)過(guò)所述加壓處理后的第一部分高爐爐頂氣進(jìn)行重整和加熱，以便得到富含一氧化碳的高溫還原氣，并將所述富含一氧化碳的高溫還原氣通入所述氧氣高爐的下進(jìn)風(fēng)口；
[0012]水煤氣變換裝置，所述水煤氣變換裝置與所述除塵裝置相連，且適于對(duì)經(jīng)過(guò)第二部分高爐爐頂氣進(jìn)行重整，以便調(diào)節(jié)所述第二部分高爐爐頂氣中的氫氣和一氧化碳的體積比，以便得到富含氫氣的還原氣；
[0013]第一二氧化碳脫除裝置，所述第一二氧化碳脫除裝置的進(jìn)氣口分別與所述除塵裝置、水煤氣變換裝置和所述氣基豎爐的豎爐爐頂氣出口相連，且適于脫除第三部分高爐爐頂氣、富含氫氣的還原氣和豎爐爐頂氣的混合氣體中的0-100體積％的二氧化碳，獲得氣基豎爐用還原氣；以及
[0014]第二加壓器，所述第二加壓器分別與所述第一二氧化碳脫除裝置和所述加熱器相連，且適于對(duì)所述氣基豎爐用還原氣進(jìn)行加壓處理。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng)將氣基豎爐與氧氣高爐聯(lián)合生產(chǎn)，即將鋼鐵生產(chǎn)短流程與長(zhǎng)流程相結(jié)合，消除了部分長(zhǎng)流程高能耗、高CO2排放的弊端，同時(shí)生產(chǎn)出的DRI是生產(chǎn)高品質(zhì)鋼不可替代的優(yōu)質(zhì)鐵原料。另外，更加可有效地解決了氧氣高爐頂氣循環(huán)量不足的問(wèn)題，同時(shí)為氣基豎爐提供充足的氣源。
[0016]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0017]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述氧氣高爐具有上進(jìn)風(fēng)口，所述上進(jìn)風(fēng)口位于所述氧氣高爐的側(cè)壁上且高于所述氧氣高爐的爐腰，所述氣化爐與所述上進(jìn)風(fēng)口相連，以便利用所述高溫還原氣對(duì)所述氧氣高爐內(nèi)的上部爐料進(jìn)行預(yù)熱和還原。由此可以改善氧氣高爐內(nèi)部熱分布。
[0018]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)一步包括:第二二氧化碳脫除裝置，所述第二二氧化碳脫除裝置設(shè)置在所述除塵裝置和所述第一加壓器之間，且適于脫除第一部分高爐爐頂氣中的部分或者全部二氧化碳。由此將氣化爐與第二二氧化碳脫除裝置相配合，可使系統(tǒng)操作更加靈活，降低CO2脫除的成本。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還提出了一種氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)方法，包括:
[0020]利用氧氣高爐進(jìn)行煉鐵，以便得到鐵水，并產(chǎn)生爐頂煤氣和爐渣；
[0021]利用氣基豎爐進(jìn)行煉鐵，以便得到海綿鐵，并產(chǎn)生豎爐爐頂氣；
[0022]對(duì)所述高爐爐頂氣進(jìn)行除塵處理，并將經(jīng)過(guò)所述除塵處理后的高爐爐頂氣分為三部分；
[0023]對(duì)第一部分高爐爐頂氣進(jìn)行加壓處理；
[0024]利用氣化爐對(duì)經(jīng)過(guò)所述加壓處理后的第一部分高爐爐頂氣進(jìn)行重整和加熱，以便得到富含一氧化碳的高溫還原氣，并將所述富含一氧化碳的高溫還原氣通入所述氧氣高爐的下進(jìn)風(fēng)口；
[0025]利用水煤氣變換裝置對(duì)第二部分高爐爐頂氣進(jìn)行重整，以便調(diào)節(jié)所述第二部分高爐爐頂氣中的氫氣和一氧化碳的體積比，以便得到富含氫氣的還原氣；
[0026]將第三部分高爐爐頂氣、所述富含氫氣的還原氣和所述豎爐爐頂氣進(jìn)行混合，得到混合氣體，并脫除所述混合氣體中的0-100體積％的部分二氧化碳，獲得氣基豎爐用還原氣；
[0027]對(duì)所述氣基豎爐用還原氣進(jìn)行加壓處理；以及
[0028]對(duì)經(jīng)過(guò)所述加壓處理后的氣基豎爐用還原氣進(jìn)行加熱處理，并通入所述氣基豎爐的還原氣進(jìn)口。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)方法將氣基豎爐與氧氣高爐聯(lián)合生產(chǎn)，即將鋼鐵生產(chǎn)短流程與長(zhǎng)流程相結(jié)合，消除了部分長(zhǎng)流程高能耗、高CO2排放的弊端，同時(shí)生產(chǎn)出的DRI是生產(chǎn)高品質(zhì)鋼不可替代的優(yōu)質(zhì)鐵原料。另外，更加可有效地解決了氧氣高爐頂氣循環(huán)量不足的問(wèn)題，同時(shí)為氣基豎爐提供充足的氣源。
[0030]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0031 ]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述氧氣高爐具有上進(jìn)風(fēng)口，所述上進(jìn)風(fēng)口位于所述氧氣高爐的側(cè)壁上且高于所述氧氣高爐的爐腰，所述氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)方法進(jìn)一步包括:將所述富含一氧化碳的高溫還原氣的一部分通入所述上進(jìn)風(fēng)口，以便利用所述富含一氧化碳的高溫還原氣對(duì)所述氧氣高爐內(nèi)的上部爐料進(jìn)行預(yù)熱和還原。由此可以改善氧氣高爐內(nèi)部熱分布。
[0032]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在對(duì)第一部分高爐爐頂氣進(jìn)行加壓處理之前，進(jìn)一步包括:預(yù)先脫除所述第一部分高爐爐頂氣中的部分或者全部二氧化碳。由此在重整和加熱之前脫除第一部分高爐爐頂氣中的部分或者全部二氧化碳，可使操作更加靈活，降低0)2脫除的成本。
[0033]該氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)方法以及系統(tǒng)巧妙運(yùn)用氣化爐，首先，利用氣化爐作為整個(gè)系統(tǒng)的造氣中心(2C+02 = 2C0)，可有效避免氧氣高爐及氣基豎爐還原氣量不足的情況;其次，氣化爐可將氣體中的CO2轉(zhuǎn)化為CO，與傳統(tǒng)的CO2脫除裝置相配合，可使系統(tǒng)操作更加靈活，降低CO2脫除的成本;最后，氣化爐中煤燃燒放熱直接對(duì)通入的爐頂氣進(jìn)行加熱，在熱效率、防止析碳堵塞管道、操作壓力等方面均大大優(yōu)于傳統(tǒng)的利用管式加熱爐加熱煤氣的方式。
【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明還提出了一種氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng)。
[0038]如圖1所示，氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng)包括:氧氣高爐10、氣基豎爐20、除塵裝置30、第一加壓器40、氣化爐50、水煤氣變換裝置60、第一二氧化碳脫除裝置70、第二加壓器80和加熱器90。
[0039]其中，氧氣高爐10用于煉鐵，以便得到鐵水，并產(chǎn)生爐渣和高爐爐頂氣;氣基豎爐20用于煉鐵，以便得到海綿鐵，并產(chǎn)生豎爐爐頂氣;除塵裝置30與氧氣高爐10的高爐爐頂氣出口 11相連，且適于對(duì)高爐爐頂氣進(jìn)行除塵處理，并將經(jīng)過(guò)除塵處理后的高爐爐頂氣分為三部分;第一加壓器40與除塵裝置30相連，且適于對(duì)第一部分高爐爐頂氣進(jìn)行加壓處理;氣化爐50與除塵裝置30和氧氣高爐10的下進(jìn)風(fēng)口 12相連，且適于對(duì)經(jīng)過(guò)加壓處理后的第一部分高爐爐頂氣進(jìn)行重整和加熱，以便得到富含一氧化碳的高溫還原氣，