CN104946841A - 利用corex炉进行炼铁的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用COREX炉进行炼铁的工艺，所述COREX炉包括还原竖炉、熔融气化炉及洗涤塔，熔融气化炉具有多个风口以及多个氧气烧嘴，至少通过所述风口及氧气烧嘴向熔融气化炉内通入氧气，该工艺包括：步骤1，块煤与通入熔融气化炉的氧气燃烧，产生高温煤气；步骤2，收集块煤筛下的碎煤并将其破碎磨细成粉煤，使得所述粉煤在熔融气化炉的拱顶区域燃烧，产生高温煤气；步骤3，将高温煤气输送至还原竖炉，从而将装入所述还原竖炉的含铁原料还原成海绵铁；步骤4，将海绵铁输入至熔融气化炉，在熔融气化炉内还原成铁水。采用本发明的利用COREX炉进行炼铁的工艺，可以采用粉煤代替部分块煤，节约成本。

Description

利用COREX炉进行炼铁的工艺

技术领域

本发明涉及炼铁工艺领域，尤其涉及一种利用COREX炉进行炼铁的工艺。

背景技术

现有技术中，通常采用的炼铁工艺包括高炉炼铁工艺以及COREX熔融炼铁工艺。由于COREX炼铁工艺具有环境污染小、流程短等优势，因此，被广泛采用。

COREX熔融炼铁工艺是一种以非炼焦块煤和部分焦炭为燃料、纯氧鼓风的环境友好型的炼铁新工艺，它主要由还原竖炉和熔融气化炉两部分组成。如图1所示，块煤直接加入下部的熔融气化炉2在高温下与纯氧燃烧以提供热量并产生煤气，熔融气化炉2产生的煤气经旋风除尘器4除尘后输送至还原竖炉1用来还原含铁原料。含铁原料经上部还原竖炉1还原成具有一定金属化率的海绵铁以后，通过螺旋排料器3加入熔融气化炉2，在熔融气化炉2内，海绵铁被进一步还原、熔化、渣铁分离并进入炉缸形成铁水和炉渣。熔融气化炉2所产生的热煤气以及还原竖炉1的炉顶气需通过洗涤塔5洗涤，洗涤塔5产生的污泥排出至沉淀池6。

熔融气化炉2的氧气鼓入可以分为两大部分，其中一部分由熔融气化炉2下侧的风口201鼓入，该部分氧气的功能以及工作环境等与高炉风口一致；另外一部分由熔融气化炉2拱顶的氧气烧嘴203以及粉尘烧嘴202鼓入，其中，由氧气烧嘴203鼓入的氧气的功能为调整熔融气化炉2拱顶温度，使其保持在1050°左右以便块煤裂解产生煤气；由粉尘烧嘴202鼓入的氧气的功能主要是回收利用由旋风除尘器4返回的粉尘，其采用氮气作为流化载气。氧气烧嘴203工作前端与下方风口201完全不同，为自由空间，即邻近风口201的位置设置有填充床，因此自由燃烧区域小；相反地，邻近氧气烧嘴203的位置没有其他装置/设备，因此，其自由燃烧区域大。氧气烧嘴203鼓入的氧气与块煤燃烧主要的产物为CO。

已有的生产实践表明：COREX使用的焦炭质量较差的话，则需要用较高比例的焦炭来维持炉缸的透液性，因而块煤的比例相对会较低。块煤量的不足往往会导致煤气量的不足，进而影响COREX正常的生产，尤其是随着铁水产量的提升，煤气量不足将会更加凸显。以往，COREX生产中为了弥补煤气量的不足，往往添加过量的块煤，块煤裂解后成为半焦进入料柱，这样又会造成下部热量过剩，需要添加熔剂来平衡，由此导致铁水的生产成本提高。

另一方面，从熔融气化炉2加入的块煤，其粒度要求为8～50mm。块煤从矿山到堆场以及入炉的转运过程中，会产生大量的-8mm的碎煤。据生产经验，入炉1吨块煤产生约0.3吨的碎煤。对于一座年产150万吨的COREX生产装置而言，会带来约36万吨的碎煤。现有技术中，对块煤筛下的碎煤主要有以下几种处理方式：

1、作为燃料送往电厂发电。

COREX工艺筛下的碎煤是价格很高的冶炼煤种，作为燃料送往电厂充当价格便宜的电力煤发电，利用价值低。

2、用于高炉炼铁工艺。高炉工艺煤粉喷吹的技术较为成熟，与此相关的专利也比较多，例如，授权公告号为CN100424188C的专利文献公开了一种炼铁高炉煤粉喷吹工艺方法，该方法包括以下步骤：利用机械力将煤粉输送至混合器，在混合器中形成煤粉气流，通过输送管道、分配器及喷枪将煤粉喷入炼铁高炉。

该方式比较经济可行，但要求COREX工艺生产装置毗邻高炉，而实际生产中COREX工艺装置都是单独存在的，因此难以做到。

3、压块制成型煤替代块煤。公开号为CN1408824A的专利文献公开了一种型煤的生产方法，主要原料为沫煤、碎焦炭和煤泥，首先对原料进行机械破碎为煤粉，然后用压力机压制成型。

从技术方案本身考虑，压制成型煤加入熔融气化炉是可行的，但是型煤的加工成本太高，且型煤的质量也不稳定，粉率高。

4、参照高炉作为燃料和还原剂喷吹进入COREX气化炉风口。授权公告号为CN101397598B的专利文献公开了一种充填床熔融还原炉煤粉喷吹方法，该方法为：原煤经过破碎筛分成碎煤并装入原煤仓，之后，将其磨细至-200目60%以上，同时进行干燥；将煤粉装入2个或3个喷吹罐，经过加压流化用压力气体将煤粉输送到熔融还原炉顶部的分配器，通过该分配器将煤粉均匀地分配给通向熔融气化炉下部氧气风口的喷吹支管，然后，通过喷煤枪喷入熔融气化炉内。

由于熔融气化炉风口回旋区小、料柱透气透液性差、喷煤难度大且喷吹量低，因此，只能消化很少部分块煤转运过程产生的碎煤。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种利用COREX炉进行炼铁的工艺，其能够利用粉煤代替部分块煤，节约成本，同时，还能够保证粉煤的充分燃烧。

为实现上述目的，本发明公开了一种利用COREX炉进行炼铁的工艺，所述COREX炉包括还原竖炉、熔融气化炉及洗涤塔，所述熔融气化炉具有位于下侧的多个风口以及位于上侧的多个氧气烧嘴，至少通过所述多个风口及多个氧气烧嘴向熔融气化炉内通入氧气，其中，该工艺包括以下步骤：

步骤1，将块煤由熔融气化炉的顶部装入，使得块煤与通入熔融气化炉的氧气燃烧，产生高温煤气；

步骤2，收集块煤筛下的碎煤并将其破碎磨细成粉煤，装入粉煤仓，将粉煤仓中的粉煤与氧气一同由所述多个氧气烧嘴喷入所述熔融气化炉，使得所述粉煤在熔融气化炉的拱顶区域燃烧，产生高温煤气；

步骤3，将步骤1及步骤2所产生的高温煤气调温除尘后输送至所述还原竖炉，从而将装入所述还原竖炉的含铁原料还原成海绵铁；

步骤4，将海绵铁输入至熔融气化炉，在熔融气化炉内还原成铁水。

优选地，所述步骤2中，粉煤的粒度为-200目65%以上。

优选地，所述步骤2还包括，观察所述洗涤塔的污泥沉积情况，如污泥量超过允许值，则减少粉煤的喷入量。

优选地，所述步骤2中，粉煤由喷煤系统喷入至所述熔融气化炉。

优选地，所述喷煤系统包括加压罐、流化装置、补气器以及分配器，由粉煤仓输出的粉煤被加压罐加压、流化装置流化，之后，经补气器补气并通过分配器分配给所述多个氧气烧嘴。

本发明的利用COREX炉进行炼铁的工艺，将粉煤与氧气一同由位于熔融气化炉上侧的氧气烧嘴喷入熔融气化炉，以便为熔融气化炉的拱顶区域加热，保证其工作温度，这种方式可以减少块煤的使用量。同时，该工艺是由熔融气化炉的上侧喷入，能够保证粉煤的充分燃烧。此外，采用这种方式，粉煤无需堆积和外运，防止了扬尘污染。

附图说明

图1为现有技术中，COREX熔融还原炼铁工艺的流程示意图；

图2为本发明利用COREX炉进行炼铁的工艺的流程示意图；

图3为图2中喷煤系统的流程示意图。

具体实施方式

下面，结合附图，对本发明的结构以及工作原理等作进一步的说明。

需要说明的是，该附图为流程示意图，风口、粉尘烧嘴以及氧气烧嘴的数量没有按照实际画出，仅作示意。

参见图2及图3，本发明提供一种利用COREX炉进行炼铁的工艺。COREX炉包括还原竖炉1和熔融气化炉2，熔融气化炉2具有位于下侧的多个风口201、位于上侧的多个粉尘烧嘴202以及位于上侧的多个氧气烧嘴203，至少通过多个风口201及多个氧气烧嘴203向熔融气化炉2内通入氧气。此外，位于熔融气化炉2上侧的多个粉尘烧嘴202也向熔融气化炉2喷入氧气，粉尘烧嘴202主要是用于回收利用旋风除尘器4返回来的粉尘，使用氮气作为流化载气，同时通氧气，由于该部分不是本发明的关键保护点，故不对其详述。

本发明的工艺包括以下步骤：

步骤1，将块煤由熔融气化炉2的顶部装入至熔融气化炉2内，使得块煤与通入熔融气化炉2的氧气燃烧，产生高温煤气。

块煤由熔融气化炉2的顶部装入，在高温下与纯氧燃烧以提供热量并产生高温煤气。如图中箭头所示，熔融气化炉2产生的高温煤气经旋风除尘器4除尘之后部分输送至还原竖炉1用来还原含铁原料，剩余部分需经过洗涤塔5洗涤。

熔融气化炉2的氧气鼓入可以分为两大部分，其中一部分由熔融气化炉2下侧的多个风口201鼓入，该部分氧气的功能以及工作环境等与高炉风口一致；另外一部分由熔融气化炉2上侧的多个粉尘烧嘴202及多个氧气烧嘴203鼓入（现有技术中，氧气烧嘴203与粉尘烧嘴202大致处于同一高度，间隔排列；图2中为突出显示，故将其高度错开）。

步骤2，收集块煤筛下的碎煤并将其破碎磨细成粉煤，装入粉煤仓8，将粉煤仓8中的粉煤与氧气一同由多个氧气烧嘴203喷入所述熔融气化炉2，使得粉煤在熔融气化炉2的拱顶区域燃烧，产生高温煤气。

该碎煤主要为块煤运输过程中所产生的小碎块，其粒度小于8mm。将这些碎煤通过诸如磨煤机7等设备进行破碎磨细，最终形成粉煤，将该粉煤装入粉煤仓8。之后，将磨细后并存储于粉煤仓8中的粉煤由氧气烧嘴203喷入熔融气化炉2的上部，与由氧气烧嘴203喷入的氧气燃烧生成高温煤气，调整熔融气化炉2的拱顶温度，使其保持在1050°左右，以便块煤裂解产生高温煤气。粉煤的喷吹量应根据煤气量的缺口来确定，即粉煤喷吹量与块煤加入量应满足这样的关系：粉煤燃烧后所产生的煤气量与块煤燃烧后所产生的煤气量之和应满足于炼铁工艺需求。

作为优选，粉煤的粒度为-200目65%以上，即粒度小于200目（0.074mm）的粉煤占全部粉煤质量百分比的65%以上。这样，能够进一步保证粉煤的充分燃烧。

进一步地，该步骤还包括，观察用于COREX炉的洗涤塔5的污泥沉积情况，如污泥量超过允许值，则减少粉煤的喷入量。如图2中所示，COREX炉包括有洗涤塔5，用于净化熔融气化炉2所产生的部分高温煤气以及还原竖炉1所产生的炉顶气，洗涤塔5所产生的污泥排出至沉淀池6。为保证炼铁效果，使用时，应观察由洗涤塔5排出至沉淀池6的污泥的沉积情况，如果污泥量超过允许值或显著升高，则视情况相应减少粉煤的喷入量。具体的允许值的设定，可以在综合考虑铁水质量等因素后确定。

在步骤2中，粉煤需借助于外部设备将其喷入熔融气化炉2，以便燃烧。在本发明中，粉煤由喷煤系统9喷入至熔融气化炉2。该喷煤系统9可以援用高炉中所采用的喷煤系统，具体地，如图3所示，该喷煤系统9包括加压罐901、流化装置902、补气器903以及分配器904，由粉煤仓8输出的粉煤被加压罐901加压、流化装置902流化，之后，经补气器903补气并通过分配器904分配给位于熔融气化炉2上侧的多个氧气烧嘴203。

步骤3，将步骤1及步骤2所产生的高温煤气调温除尘后输送至还原竖炉1，从而将装入还原竖炉1的含铁原料还原成海绵铁。

该高温煤气需经过调温和除尘，如图2所示，经洗涤塔5洗涤的冷却煤气，部分地返还至旋风除尘器4前端，与高温煤气进行混合从而影响高温煤气的温度，通过调节该冷却煤气的输入流量可以获得不同的高温煤气温度，输入流量的控制可以采用调节阀等实现。调温后的煤气输送至旋风除尘器4，由旋风除尘器4完成除尘。旋风除尘后的高温煤气部分地输入至还原竖炉内，构成还原竖炉1的还原气，对含铁原料进行还原。

步骤4，将海绵铁输入至熔融气化炉2，在熔融气化炉2内还原成铁水。

含铁原料经上部还原竖炉1还原成具有一定金属化率的海绵铁以后，通过螺旋排料器3加入熔融气化炉2，在熔融气化炉2内通过进一步还原、熔化、渣铁分离并进入炉缸形成铁水和炉渣。

实施例

下表为金属化率60%，铁水小时产量150吨的条件下，不同状况下的物料消耗对照情况。

表1.COREX吨铁理论消耗情况

由表1可见，在未实施本技术方案前，即氧气烧嘴203不喷煤，根据物料平衡和热平衡计算可知，吨铁焦比为250kg，燃料比为966kg。但是由于过剩煤气量不足20000NM³/h，工厂压力难以稳定，生产操作难度大（为保证工厂压力的稳定，过剩煤气量每小时应不小于2万），不具备可行性，需要增加块煤的消耗来增加煤气量，同时需要添加熔剂平衡多余的热量。因此实际生产消耗情况应如表2。

表2.COREX吨铁实际消耗情况

若采用本专利技术，在拱顶氧气烧嘴203处实现喷煤，则COREX吨铁物料消耗情况如表3。

表3.氧气烧嘴喷吹粉煤后COREX吨铁消耗情况

比较表2和表3，显然表3的物料消耗更具有经济性。相当于用不到块煤价格1/4的粉煤60kg（表3中的“氧气烧嘴喷煤量”）取代了约55kg（表2中的“煤比”与表3中的“煤比”之差）块煤，因为过剩煤气量大，操作更具有可控性。而且，在同一个工艺条件下消耗掉了粉煤，减少了污染。

以上，仅为本发明的示意性描述，本领域技术人员应该知道，在不偏离本发明的工作原理的基础上，可以对本发明作出多种改进，这均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种利用COREX炉进行炼铁的工艺，所述COREX炉包括还原竖炉、熔融气化炉及洗涤塔，所述熔融气化炉具有位于下侧的多个风口以及位于上侧的多个氧气烧嘴，至少通过所述多个风口及多个氧气烧嘴向熔融气化炉内通入氧气，其特征在于，该工艺包括以下步骤：

步骤1，将块煤由熔融气化炉的顶部装入，使得块煤与通入熔融气化炉的氧气燃烧，产生高温煤气；

步骤2，收集块煤筛下的碎煤并将其破碎磨细成粉煤，装入粉煤仓，将粉煤仓中的粉煤与氧气一同由所述多个氧气烧嘴喷入所述熔融气化炉，使得所述粉煤在熔融气化炉的拱顶区域燃烧，产生高温煤气；

步骤3，将步骤1及步骤2所产生的高温煤气调温除尘后输送至所述还原竖炉，从而将装入所述还原竖炉的含铁原料还原成海绵铁；

步骤4，将海绵铁输入至熔融气化炉，在熔融气化炉内还原成铁水。

2.如权利要求1所述的利用COREX炉进行炼铁的工艺，其特征在于，所述步骤2中，粉煤的粒度为-200目65%以上。

3.如权利要求1所述的利用COREX炉进行炼铁的工艺，其特征在于，所述步骤2还包括，观察所述洗涤塔的污泥沉积情况，如污泥量超过允许值，则减少粉煤的喷入量。

4.如权利要求1所述的利用COREX炉进行炼铁的工艺，其特征在于，所述步骤2中，粉煤由喷煤系统喷入至所述熔融气化炉。

5.如权利要求4所述的利用COREX炉进行炼铁的工艺，其特征在于，所述喷煤系统包括加压罐、流化装置、补气器以及分配器，由粉煤仓输出的粉煤被加压罐加压、流化装置流化，之后，经补气器补气并通过分配器分配给所述多个氧气烧嘴。