申请/专利权人：新疆八一钢铁股份有限公司

申请日：2024-04-01

公开（公告）日：2024-06-14

公开（公告）号：CN118186170A

主分类号：C21B5/00

分类号：C21B5/00

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.14#公开

摘要：本发明公开了一种富氢碳循环氧气高炉优化掺混多种还原性气体的方法，将天然气包括焦炉煤气不经过煤气加热炉，用于富氢碳循环氧气高炉的脱碳煤气加热后的混合煤气使用，本发明改变了掺混的配入方式，使焦炉煤气、天然气由煤气低温端的配入升级为高温段的配入，从而实现富氢气体不经过煤气加热炉也可提高温度喷入炉内参与还原的作用，同时也避免了天然气通过脱碳系统引起溶液发泡以及焦炉煤气中富氢气体H2通过煤气加热炉后与耐材中的SiO2反应，降解耐材的性能的弊端。

主权项：1.一种富氢碳循环氧气高炉优化掺混多种还原性气体的方法，其特征在于实施步骤如下：1）、该方法依托富氢碳循环氧气高炉，并且作为其调整煤气喷吹温度及调整喷吹煤气成分的主要手段，所述的富氢碳循环氧气高炉作为冶金设备，炉料的燃料结构主要是固体燃料和气体燃料，所述的固体燃料主要包括焦炭和喷吹煤，所述的气体燃料主要包括炉顶的煤气经过脱除CO2和H2S的具有还原性的CO和H2的冷脱碳煤气，焦炉煤气，天然气，炉料的配矿结构采用碱性矿，酸性矿，天然块矿；其中固体燃料焦炭250-280kgtHM，喷吹煤40-80kgtHM；其中气体燃料的脱碳煤气喷吹循环量为450-750Nm3tHM，焦炉煤气喷吹消耗为50-150Nm3tHM，天然气喷吹消耗为20-150Nm3t；2）、该方法所述的冷脱碳煤气通过煤气加热炉加热，在煤气加热炉的出口，掺混配加天然气和焦炉煤气，掺混配加后的介质温度为1100-1250℃，其主要成分的体积分数为：CO:55-60％，H2:12-20％，N2:3-5％，CO2:0-3％，CH4:8-15%，此步序的脱碳煤气掺混配加天然气及焦炉煤气的高温煤气由复合喷吹装置喷入炉缸，脱碳煤气压力控制在0.35-0.4Mpa；具体为：A、由煤气加热炉之后的热煤气管道掺混配加常温天然气，脱碳煤气温度40℃,平均比热容1.371kJNm3.℃，天然气25℃,平均比热容1.599kJNm3.℃；掺混配加常温天然气与脱碳煤气混合，喷吹混合介质温度需要达到1200℃的喷吹温度时，脱碳煤气流量由20000Nm3h增加190000Nm3h，温度由40℃加热至1200℃所需热量由30.3GJ增加至288GJ；天然气流量由500Nm3h增加5600Nm3h时，温度由25℃加热至1200℃所需热量由0.9GJ增加至10.5GJ；掺混配加常温天然气与脱碳煤气的总热量由31.3GJ增加至298.5GJ；为了维持掺混后喷吹混合介质温度1200℃，煤气加热炉实际的出口温度1235.93℃增加至1242.37℃；富氢碳循环氧气高炉的炉顶煤气经过除尘、脱水装置，加压机加压至0.45-1.6MPa后，进入脱碳装置脱除CO2,形成65-85%的体积分数的还原性组分CO和H2的煤气介质，通过压力、温度、流量检测后进入煤气加热炉加热至1200℃以上之后利用复合喷吹装置喷吹入富氢碳循环氧气高炉的下部炉缸；A1为了维持喷吹煤气温度的稳定性，温度波动为±5-10℃，由入煤气加热炉前引入40℃的掺混冷脱碳煤气，掺混配入加热后的热煤气管道系统，使喷吹入炉的温度稳定在1200℃；A2为了提高喷吹煤气中的还原性组分CO和H2，天然气中CH4分解或裂解成CO和H2，同时维持喷吹煤气温度的稳定性，温度波动为±5-10℃，优化后的天然气掺混配入加热后的热煤气管道系统，使喷吹入炉的温度稳定在1200℃，天然气的压力大于热脱碳煤气压力50-100kPa；A3采取固定天然气的流量500-5600Nm3h，调节入煤气加热炉前引入40℃的掺混冷脱碳煤的流量调节装置，使喷吹入炉的温度稳定在1200℃；A4采取调节流量调节装置，使天然气的掺混流量在500-5600Nm3h，若调节天然气的掺混流量达到5600Nm3h时，喷吹入炉的温度高于1200℃，则调节入煤气加热炉前引入40℃的掺混冷脱碳煤气的流量调节装置，使喷吹入炉的温度稳定在1200℃；B、由煤气加热炉之后的热煤气管道掺混配加常温焦炉煤气COG，掺混配加常温焦炉煤气，脱碳煤气温度40℃,平均比热容1.371kJNm3.℃，焦炉煤气25℃,平均比热容1.371kJNm3.℃；掺混配加常温焦炉煤气与脱碳煤气混合，喷吹混合介质温度需要达到1200℃的喷吹温度时，脱碳煤气流量由20000Nm3h增加190000Nm3h，温度由40℃加热至1200℃所需热量由30.3GJ增加至288GJ；焦炉煤气流量由1000Nm3h增加14600Nm3h时，温度由25℃加热至1200℃所需热量由1.6GJ增加至23.5GJ；掺混配加常温焦炉煤气与脱碳煤气的总热量由31.9GJ增加至311.5GJ；为了维持掺混后喷吹混合介质温度1200℃，煤气加热炉实际的出口温度1261.7℃增加至1294.8℃；富氢碳循环氧气高炉的炉顶煤气经过除尘、脱水装置，加压机加压至0.45-1.6MPa后，进入脱碳装置脱除CO2,形成65-85%的体积分数的还原性组分CO和H2的煤气介质，通过压力、温度、流量检测后进入煤气加热炉加热至1200℃以上之后利用复合喷吹装置喷吹入富氢碳循环氧气高炉的下部炉缸；B1为了维持喷吹煤气温度的稳定性，温度波动为±5-10℃，由入煤气加热炉前引入40℃的掺混冷脱碳煤气，掺混配入加热后的热煤气管道系统，使喷吹入炉的温度稳定在1200℃；B2为了提高喷吹煤气中的还原性组分CO和H2，焦炉煤气中体积分数22-24%的CH4分解或裂解成CO和H2，同时还具有体积分数55-60%的CO+H2，同时维持喷吹煤气温度的稳定性，温度波动为±5-10℃，优化后的焦炉煤气掺混配入加热后的热煤气管道系统，使喷吹入炉的温度稳定在1200℃，焦炉煤气的压力大于热脱碳煤气压力50-100kPa；B3采取固定焦炉煤气的流量1000-14600Nm3h，调节入煤气加热炉前引入40℃的掺混冷脱碳煤的流量调节装置，使喷吹入炉的温度稳定在1200℃；B4采取调节流量调节装置，使焦炉煤气的掺混流量在1000-14600Nm3h，若调节焦炉煤气的掺混流量达到14600Nm3h时，喷吹入炉的温度高于1200℃，可调节入煤气加热炉前引入40℃的掺混冷脱碳煤气的流量调节装置，使喷吹入炉的温度稳定在1200℃；C、本方法还具有混合掺混天然气和焦炉煤气的功能，具体的掺混配加常温天然气、焦炉煤气，喷吹混合介质温度需要达到1200℃的喷吹温度时，混合介质流量由21500Nm3h增加210200Nm3h，加热至1200℃所需热量由32.9GJ增加至322.1GJ；为了维持掺混后喷吹混合介质温度1200℃，煤气加热炉实际的出口温度1297.6℃增加至1337.1℃，掺混配加的连锁要求，天然气、焦炉煤气的压力低于热脱碳煤气压力30-40kPa，具有2道流量切断装置自动关闭，切断掺混配加，所述的安保装置是在天然气气源、焦炉煤气气源的切断的同时向流量切断装置之间注入N2；3）、富氢碳循环氧气高炉的原料和焦炭为通过配加装置完成称量，核算过批铁量、理论焦比、炉渣碱度的原燃料，所述的原料的配矿质量分数包括碱性矿40-55％，酸性矿40-50％，天然块矿5-10％；焦炭250-280kgtHM；原燃料碱性矿、酸性矿、天然块矿与焦炭自炉顶的配加装置分层加入，喷吹煤、脱碳煤气、焦炉煤气、天然气由炉缸下部的复合喷吹装置喷入炉缸，同时复合喷吹装置喷入炉缸的还包括工业氧气，所述的氧气含氧量为90-99.9％的常温冷氧，氧气量控制在160-230Nm3tHM，富氢碳循环氧气高炉最终得到合格的铁水与副产煤气及炉渣。

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