專利名稱：一種綜合利用能源的短流程轉(zhuǎn)底爐連續(xù)煉鋼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼及鋼材生產(chǎn)的短流程轉(zhuǎn)底爐連續(xù)煉鋼方法，尤其涉及一種以非焦煤
為主、綜合利用能源的完整的短流程工廠化鋼的生產(chǎn)方法，屬于鋼鐵冶金技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著世界鋼鐵工業(yè)的飛速發(fā)展和國(guó)際社會(huì)對(duì)環(huán)保、節(jié)能減排的日益重視，鐵礦石、焦煤等資源的短缺，人們不斷尋找一種不用焦煤的煉鐵或煉鋼方法，尋求一種把各種含鐵粉塵有效利用、過程產(chǎn)生的二次能源再有效利用、產(chǎn)生的余熱再利用的完整的短流程工廠化方法。 目前鋼材生產(chǎn)主要有短流程和長(zhǎng)流程兩種形式。傳統(tǒng)長(zhǎng)流程是從鐵礦石、燒結(jié)(或球團(tuán))、煉焦、高爐煉鐵、轉(zhuǎn)爐吹煉成粗鋼水，再經(jīng)精煉爐煉鋼，再軋鋼成材。焦煤資源匱乏、規(guī)模龐大、投資高、占用土地面積大、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、噸鋼能耗高、環(huán)境污染嚴(yán)重是傳統(tǒng)長(zhǎng)流程無法克服的弊端。 短流程即以廢鋼、直接還原鐵(DRI、海綿鐵)等為原料，通過電爐熔化、氧化成粗鋼水，經(jīng)精煉、連鑄、軋材生產(chǎn)出成品鋼材，不需要焦炭，采用最普遍的是以天然氣為還原劑的MIDREX、 HYL法以及煤為還原劑的回轉(zhuǎn)窯法、豎爐法、轉(zhuǎn)底爐法等。但目前的短流程并未達(dá)到由礦石直接煉鋼到成材各工序過程產(chǎn)生的能源高效利用、二次能源高效再利用、余熱高效利用、含鐵粉塵綜合利用的完整的短流程工廠化效果，綜合能耗高，生產(chǎn)成本高。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種綜合利用能源的短流程轉(zhuǎn)底爐連續(xù)煉鋼方
法，本發(fā)明還提供用于該方法的設(shè)備。 發(fā)明概述 本發(fā)明以非焦煤為主能源，以轉(zhuǎn)底爐連續(xù)煉鋼方法和設(shè)備為核心，充分利用連續(xù)煉鋼方法和設(shè)備產(chǎn)生的二次能源高溫煤氣改質(zhì)為轉(zhuǎn)底爐或/和軋鋼加熱爐用的高溫煤氣，轉(zhuǎn)底爐高溫余熱廢氣用于預(yù)熱轉(zhuǎn)底爐用富氧空氣和球團(tuán)預(yù)熱，采用鑄軋一體化設(shè)備或傳統(tǒng)連鑄軋鋼設(shè)備直接生產(chǎn)出合格鋼材，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的低壓水蒸汽或低溫水加壓后用于煤氣改質(zhì)，含鐵除塵灰和軋鋼氧化鐵皮返回球團(tuán)造球，鋼渣和塵灰用于制造水泥，實(shí)現(xiàn)了從鐵礦石到鋼材生產(chǎn)全套完整的超短流程轉(zhuǎn)底爐連續(xù)煉鋼生產(chǎn)，依據(jù)本發(fā)明方法可建設(shè)成投資少、占地面積小、運(yùn)行成本低、能源消耗小、能源利用率高、物料全部綜合利用、排放少的環(huán)保型工廠。 本發(fā)明中的原料為轉(zhuǎn)底爐連續(xù)煉鋼的常規(guī)原料鐵礦粉、含鐵除塵灰、氧化鐵皮等，在本申請(qǐng)中統(tǒng)一稱為含鐵物料。 由于本發(fā)明涉及從鐵礦原料開始直至成品鋼材的生產(chǎn)方法，其中所涉及的工藝步驟較多，除明確限定的工藝條件外，本發(fā)明未特別說明的工藝部分均按本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)。
發(fā)明詳述
—種綜合利用能源的短流程轉(zhuǎn)底爐連續(xù)煉鋼方法，包括物料球磨、配料、造球，球 團(tuán)豎爐預(yù)熱、轉(zhuǎn)底爐預(yù)還原、連續(xù)煉鋼，鋼水精煉，連鑄、軋制成材，步驟如下
1)含鐵物料經(jīng)球磨、配料后造球加工成球團(tuán)， 2)步驟l)得到的球團(tuán)在預(yù)熱裝置中由轉(zhuǎn)底爐富氧空氣預(yù)熱器排出的850 95(TC廢氣預(yù)熱到3500 45(TC送往轉(zhuǎn)底爐， 3)在轉(zhuǎn)底爐中，球團(tuán)經(jīng)800 85(TC高溫改質(zhì)煤氣燃燒加熱，制得金屬化率85 95%、出爐溫度1000 120(TC的預(yù)還原金屬化球團(tuán)，供連續(xù)煉鋼爐；同時(shí)轉(zhuǎn)底爐產(chǎn)生的 1100°C 120(TC的高溫廢氣輸入富氧空氣預(yù)熱器，在富氧空氣預(yù)熱器中對(duì)富氧空氣進(jìn)行預(yù) 熱至600 70(TC供轉(zhuǎn)底爐燃燒高溫改質(zhì)煤氣使用； 4)將轉(zhuǎn)底爐提供的預(yù)還原金屬化球團(tuán)裝入連續(xù)煉鋼爐，噴入含碳物料和氧氣進(jìn)行 連續(xù)煉鋼；連續(xù)煉鋼爐產(chǎn)生的1450 155(TC高溫煤氣改質(zhì)后，得到的高溫改質(zhì)煤氣供轉(zhuǎn)底 爐或/和軋鋼加熱爐使用； 5)連續(xù)煉鋼爐制得的C含量0. 01 0. 40wt^、溫度1580 168(TC鋼水，經(jīng)初步 脫氧、合金化后供LF精煉爐或RH精煉爐，精煉爐制得的鋼水鑄軋成鋼材。
步驟4)所述的預(yù)還原金屬化球團(tuán)裝入連續(xù)煉鋼爐的溫度為900 IIO(TC 。
所述的高溫改質(zhì)煤氣是將連續(xù)煉鋼爐產(chǎn)生的1450 155(TC高溫煤氣流過煤氣改 質(zhì)爐中懸浮的煤粉，C02與煤粉反應(yīng)產(chǎn)成CO，同時(shí)吸收熱量；水蒸汽與煤粉反應(yīng)生成H2和 CO，同時(shí)吸收熱量；改質(zhì)后煤氣中的C02含量小于15%，水蒸汽含量小于5. 0%，溫度800 850°C ，直接供轉(zhuǎn)底爐或/和軋鋼加熱爐使用。 所述高溫煤氣中C02含量29 31體積％ ，水蒸汽含量11 13體積％ 。高溫煤
氣中的其余成分為0)、112、(^4和^，其含量范圍對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員是公知的。 生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含鐵除塵灰和軋鋼氧化鐵皮作為步驟1)的原料再利用， 生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的鋼渣和其它粉塵作為摻合料用于制造水泥。 生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的低壓蒸汽或低溫水用于高溫煤氣改質(zhì)。 步驟1)中豎爐廢氣排放溫度控制不高于150°C。 優(yōu)選的，步驟1)所述球團(tuán)是造球盤制備的①8 28mm圓型球團(tuán)，或者是壓球機(jī)制
備的壓塊。造球加工時(shí)含鐵物料中需加入煤粉、粘結(jié)劑常規(guī)造球用輔料。 優(yōu)選的，步驟1)所述含鐵物料球磨至50 200 ii m的微粉供造球使用。 優(yōu)選的，步驟2)所述含碳物料選自非焦煤煤粉、天然氣或可燃冰?？扇急翘烊?br> 氣水合物，是在一定條件(合適的溫度、壓力、氣體飽和度、水的鹽度、ra值等)下，由氣體
或揮發(fā)性液體與水相互作用過程中形成的白色固態(tài)結(jié)晶物質(zhì)，外觀像冰。
步驟2)中所述連續(xù)煉鋼爐可通過調(diào)整含碳物料噴入量和氧氣噴入量來控制煤 氧比例，進(jìn)而控制高溫煤氣的產(chǎn)生量，以滿足其他工序的需求?？砂凑粘Ｒ?guī)工藝進(jìn)行，優(yōu) 選使用專利申請(qǐng)200810238696. 6、200810249806. 9、200810139695. 6、200810139696. 0和 200810140082. 4所述的方法和設(shè)備。 步驟2)所述預(yù)熱富氧空氣的富氧空氣預(yù)熱器可以是管式換熱器，或其它形式的 高效換熱器。 用于本發(fā)明綜合利用能源的短流程轉(zhuǎn)底爐連續(xù)煉鋼的專用設(shè)備，包括球磨機(jī)(2)、 配料倉(cāng)(3)、造球設(shè)備(4)、球團(tuán)預(yù)熱裝置、轉(zhuǎn)底爐(6)、富氧空氣預(yù)熱器(7)、噴煤塔(8)或可燃?xì)鈨?chǔ)備柜(23)、連續(xù)煉鋼爐(9)、制氧設(shè)備(10)、煤氣改質(zhì)設(shè)備(11)、精煉爐(12)、鑄軋 設(shè)備、除塵設(shè)備(19)。其特征是，球磨機(jī)(2)、造球設(shè)備(4)、球團(tuán)預(yù)熱裝置、轉(zhuǎn)底爐(6)、連 續(xù)煉鋼爐(9)、精煉爐(12)和鑄軋?jiān)O(shè)備依次相連，噴煤塔(8)與連續(xù)煉鋼爐(9)相連，用于 向連續(xù)煉鋼爐(9)提供非焦煤煤粉，制氧設(shè)備(10)與連續(xù)煉鋼爐(9)相連，用于向連續(xù)煉 鋼爐(9)提供氧氣；煤氣改質(zhì)設(shè)備(11)用于對(duì)連續(xù)煉鋼爐(9)產(chǎn)生的煤氣進(jìn)行改性；煤氣 改質(zhì)設(shè)備(11)產(chǎn)生的改性煤氣輸送到轉(zhuǎn)底爐(6);除塵設(shè)備(19)與轉(zhuǎn)底爐(6)相連，用于 對(duì)轉(zhuǎn)底爐(6)產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行除塵。 優(yōu)選的，球磨機(jī)(2)經(jīng)配料倉(cāng)(3)與造球設(shè)備(4)相連。
優(yōu)選的，除塵設(shè)備產(chǎn)生的煙塵經(jīng)煙囪(18)排出。 優(yōu)選的，還包括鋼渣處理裝置(20)，鋼渣處理裝置(20)與連續(xù)煉鋼爐(9)相連，用 于處理連續(xù)煉鋼爐(9)產(chǎn)生的鋼渣。 上述球團(tuán)預(yù)熱裝置是豎爐(5)，或者是鏈篦式預(yù)熱爐。
上述噴煤塔(8)由燃?xì)鈨?chǔ)備柜(23)代替。 上述制氧設(shè)備可以采用變壓吸附技術(shù)設(shè)備(生產(chǎn)工廠用氧氣)，或者采用深冷技 術(shù)設(shè)備(生產(chǎn)工廠用氧氣和氬氣)。 上述鑄軋?jiān)O(shè)備主要由連鑄機(jī)(13)、軋鋼加熱爐(14)、軋鋼設(shè)備(15)、加熱爐空氣 預(yù)熱器(17)組成。如圖l所示。 上述鑄軋?jiān)O(shè)備也可以是鑄軋一體化設(shè)備(22)。如圖2所示。所述鑄軋一體設(shè)備選
自鋼帶鑄軋一體設(shè)備、型鋼鑄軋一體設(shè)備，或棒材鑄軋一體設(shè)備。 使用本發(fā)明方法及設(shè)備所生產(chǎn)的鋼材可以是鋼板、鋼帶、型鋼或棒材。 本發(fā)明從鐵礦石等含鐵物料連續(xù)得到鋼水的具體工藝路線是以非焦煤為主能
源，以轉(zhuǎn)底爐和連續(xù)煉鋼設(shè)備為核心，實(shí)現(xiàn)工序自身產(chǎn)生的二次能源再利用、廢氣熱量串級(jí)
利用、物理熱量充分利用、含鐵粉塵循環(huán)利用等能源和資源高效利用，生產(chǎn)出合格鋼材的超
短工藝流程，鋼渣和其它粉塵用于制造水泥的節(jié)能環(huán)保型工廠。工廠實(shí)現(xiàn)了能源綜合利用
效率高，能耗低、生產(chǎn)成本低、排放少、總投資少、節(jié)約土地等，是超短流程實(shí)現(xiàn)礦石到鋼材
節(jié)能環(huán)保型工廠的典范，是傳統(tǒng)鋼鐵冶金工藝流程的革命性變革。 本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)良效果如下 本發(fā)明由原料場(chǎng)、球磨機(jī)、造球設(shè)備、豎爐或鏈篦式預(yù)熱爐、轉(zhuǎn)底爐、富氧空氣預(yù)熱 器、連續(xù)煉鋼爐、制氧設(shè)備、煤氣改質(zhì)設(shè)備、精煉爐、鑄軋一體化設(shè)備或傳統(tǒng)連鑄軋鋼設(shè)備為 主體設(shè)備組成的短流程鋼材生產(chǎn)工廠生產(chǎn)出合格鋼材；所生產(chǎn)的鋼材可以是鋼板、鋼帶、型 鋼或棒材。 (1)本發(fā)明以轉(zhuǎn)底爐和連續(xù)煉鋼設(shè)備為核心進(jìn)行鋼材生產(chǎn)，與傳統(tǒng)長(zhǎng)流程相比不 需要焦化、燒結(jié)、高爐、轉(zhuǎn)爐設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了全連續(xù)煉鋼，與鑄軋一體化設(shè)備結(jié)合，是目前已知 的由礦石到鋼材的能耗最低、派放最少、最短工藝流程，是鋼鐵冶金的一個(gè)革命性工藝變革。 (2)本發(fā)明還采用傳統(tǒng)連鑄和軋鋼設(shè)備替代鑄軋一體化設(shè)備，生產(chǎn)出各種質(zhì)量要 求的鋼材。 (3)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了以非焦煤為主能源，以轉(zhuǎn)底爐和連續(xù)煉鋼設(shè)備為核心，產(chǎn)生的二 次能源再利用、廢氣熱量串級(jí)利用、物理熱量充分利用的目標(biāo)，采用鑄軋一體化設(shè)備生產(chǎn)鋼
6時(shí)噸鋼綜合能耗達(dá)到551公斤標(biāo)煤，采用傳統(tǒng)連鑄、鑄坯熱送熱裝、加熱爐、軋鋼設(shè)備生產(chǎn) 鋼時(shí)噸鋼綜合能耗達(dá)到585公斤標(biāo)煤，是目前已知的鋼鐵工藝流程中能源利用率最高、能 耗最低的工藝流程。 (4)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了含鐵粉塵循環(huán)利用、鋼渣和其它粉塵用于制造水泥的環(huán)保型鋼 材生產(chǎn)，減排效果顯著。 (5)本發(fā)明能耗低、生產(chǎn)成本低、排放少、總投資少、節(jié)約土地、節(jié)約用水，是節(jié)能減 排最有效的工廠流程，具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。


圖l是本發(fā)明的流程示意圖。其中1原料場(chǎng)，2球磨機(jī)，3配料倉(cāng)，4造球設(shè)備，5 豎爐，6轉(zhuǎn)底爐，7富氧空氣預(yù)熱器，8噴煤塔，9連續(xù)煉鋼爐，10制氧設(shè)備，11煤氣改質(zhì)設(shè)備， 12精煉爐，13傳統(tǒng)的連鑄機(jī)，14軋鋼加熱爐，15軋鋼設(shè)備，16鋼材，17加熱爐空氣預(yù)熱器， 18煙囪，19除塵設(shè)備，20鋼渣處理，21水泥廠。 圖2是本發(fā)明的另一種鑄軋成材示意流程圖。其中，22鑄軋一體化設(shè)備，鑄軋一體 化設(shè)備替代了傳統(tǒng)的連鑄、軋鋼加熱爐和軋鋼設(shè)備，其它同圖1。 圖3是本發(fā)明的另一種流程示意圖?？扇?xì)鈨?chǔ)備柜(23)代替了噴煤塔(8)，非焦 煤煤粉用天然氣替代，其它同圖2。
具體實(shí)施例方式
以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不局限于此。
實(shí)施例1 : 原料含鐵物料包括鐵礦粉，含鐵除塵灰，氧化鐵皮；含碳物料選自煤粉；其他原 料包括石灰，熒石，白云石。 本發(fā)明工廠的設(shè)備，包括原料場(chǎng)1、球磨機(jī)2、配料倉(cāng)3、造球設(shè)備4、豎爐5、轉(zhuǎn)底 爐6、富氧空氣預(yù)熱器7、噴煤塔8、連續(xù)煉鋼爐9、制氧設(shè)備10、煤氣改質(zhì)設(shè)備11、精煉爐12、 傳統(tǒng)的連鑄機(jī)13、軋鋼加熱爐14、軋鋼設(shè)備15、鋼材16、加熱爐空氣預(yù)熱器17、煙囪18、除 塵設(shè)備19、鋼渣處理20、水泥廠21。如圖1所示。 球磨機(jī)2、造球設(shè)備4、豎爐5、轉(zhuǎn)底爐6、連續(xù)煉鋼爐9、精煉爐12和鑄軋?jiān)O(shè)備依次 相連，鑄軋?jiān)O(shè)備主要由連鑄機(jī)13、軋鋼加熱爐14、軋鋼設(shè)備15、加熱爐空氣預(yù)熱器17依次組 成；噴煤塔8與連續(xù)煉鋼爐9相連，用于向連續(xù)煉鋼爐9提供非焦煤煤粉，制氧設(shè)備10與連 續(xù)煉鋼爐9相連，用于向連續(xù)煉鋼爐9提供氧氣；煤氣改質(zhì)設(shè)備11用于對(duì)連續(xù)煉鋼爐9產(chǎn) 生的煤氣進(jìn)行改性；煤氣改質(zhì)設(shè)備11產(chǎn)生的改性煤氣輸送到轉(zhuǎn)底爐6 ;除塵設(shè)備19與轉(zhuǎn)底 爐6相連，用于對(duì)轉(zhuǎn)底爐6產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行除塵。還包括鋼渣處理裝置20，鋼渣處理裝置 20與連續(xù)煉鋼爐9相連，用于處理連續(xù)煉鋼爐9產(chǎn)生的鋼渣。
球磨機(jī)2經(jīng)配料倉(cāng)3與造球設(shè)備4相連。
除塵設(shè)備產(chǎn)生的煙塵經(jīng)煙囪18排出。 預(yù)熱球團(tuán)豎爐5，可以用鏈篦式預(yù)熱爐或其它更高效的球團(tuán)預(yù)熱設(shè)備替換。
原料場(chǎng)1鐵礦粉或/和含鐵粉塵、氧化鐵皮等含鐵物料經(jīng)球磨機(jī)2細(xì)磨到要求粒 度后送配料倉(cāng)3，經(jīng)造球設(shè)備4產(chǎn)出的生球送豎爐5進(jìn)行預(yù)熱，然后送轉(zhuǎn)底爐6預(yù)還原，預(yù)還原后的金屬化球團(tuán)送連續(xù)煉鋼爐9冶煉出合格鋼水，鋼水經(jīng)初步合金化后進(jìn)精煉爐12精 煉，精煉鋼水由傳統(tǒng)的連鑄機(jī)13鑄坯、軋鋼加熱爐14加熱后，由軋鋼設(shè)備15軋制成合格鋼 材16。 非焦煤經(jīng)噴煤塔8與制氧設(shè)備10生產(chǎn)的氧氣用煤氧槍噴入連續(xù)煉鋼爐9，連續(xù)煉 鋼爐9產(chǎn)生的煤氣(1450 1550°C )經(jīng)煤氣改質(zhì)設(shè)備11生產(chǎn)出溫度800 85(TC的高溫 煤氣供轉(zhuǎn)底爐，或/和軋鋼加熱爐，煤氣的高溫得到了最高效的利用。工廠產(chǎn)生的低壓蒸汽 或低溫水用于煤氣改質(zhì)，低品質(zhì)熱能得到有效利用； 轉(zhuǎn)底爐6應(yīng)用自身產(chǎn)生的1100°C 120(TC的高溫廢氣經(jīng)富氧空氣預(yù)熱器7加 熱富氧空氣到600 70(TC供轉(zhuǎn)底爐6與煤氣改質(zhì)設(shè)備11送來的高溫改質(zhì)煤氣(800 850°C )燃燒加熱預(yù)還原球團(tuán)，生產(chǎn)出金屬化率85 95%、出爐溫度1000 1200°C的預(yù)還 原金屬化球團(tuán)直接供連續(xù)煉鋼爐；同時(shí)富氧空氣預(yù)熱器7排出的850 95(TC廢氣通過豎5 預(yù)熱球團(tuán)到350 45(TC供轉(zhuǎn)底爐，豎爐5最終廢氣經(jīng)除塵設(shè)備19除塵后由煙囪18排放， 排放溫度小于150°C。高溫廢氣熱量得到串級(jí)高效充分利用。 軋鋼加熱爐14應(yīng)用自身尾煙700°C 90(TC的高溫廢氣經(jīng)加熱爐空氣預(yù)熱器17 加熱空氣到400 50(TC供軋鋼加熱爐14與煤氣改質(zhì)設(shè)備11送來的高溫改質(zhì)煤氣(800 850°C )燃燒加熱連鑄鋼坯，供軋鋼設(shè)備15生產(chǎn)出鋼材16。加熱爐空氣預(yù)熱器17排出的 200 26(TC廢氣由煙囪18排放，高溫廢氣熱量得到了充分利用。 工廠產(chǎn)生的含鐵除塵灰和軋鋼氧化鐵皮返回原料場(chǎng)1再利用，鋼渣經(jīng)鋼渣處理20 和其它粉塵一起送水泥廠21制造水泥，固體廢棄物得到了充分利用。 該工廠噸鋼材綜合耗標(biāo)煤585Kg標(biāo)煤，低于目前長(zhǎng)流程鋼鐵工藝平均噸材620Kg 標(biāo)煤的指標(biāo)，也低于COREX、 FINEX、 AUSIRON、 HISMELT、 DIOS、 ROMELT、 CCF、 AISI、 CLEANMELT 等熔融還原工藝900Kg的指標(biāo)。HISMELT工藝已經(jīng)開發(fā)成熟，噸鐵綜合耗標(biāo)煤750Kg。
實(shí)施例2 : 原料含鐵物料包括鐵礦粉，含鐵除塵灰，氧化鐵皮；含碳物料選自煤粉；其他原 料包括石灰，熒石，白云石。 本發(fā)明工廠的設(shè)備，包括原料場(chǎng)1、球磨機(jī)2、配料倉(cāng)3、造球設(shè)備4、豎爐5、轉(zhuǎn)底 爐6、富氧空氣預(yù)熱器7、噴煤塔8、連續(xù)煉鋼爐9、制氧設(shè)備10、煤氣改質(zhì)設(shè)備11、精煉爐12、 鑄軋一體化設(shè)備22、鋼材16、煙囪18、除塵設(shè)備19、鋼渣處理20、水泥廠21。如圖2所示。 球磨機(jī)2、造球設(shè)備4、豎爐5、轉(zhuǎn)底爐6、連續(xù)煉鋼爐9、精煉爐12和鑄軋一體化設(shè)備22依 次相連，噴煤塔8與連續(xù)煉鋼爐9相連，用于向連續(xù)煉鋼爐9提供非焦煤煤粉，制氧設(shè)備10 與連續(xù)煉鋼爐9相連，用于向連續(xù)煉鋼爐9提供氧氣；煤氣改質(zhì)設(shè)備11用于對(duì)連續(xù)煉鋼爐 9產(chǎn)生的煤氣進(jìn)行改性；煤氣改質(zhì)設(shè)備11產(chǎn)生的改性煤氣輸送到轉(zhuǎn)底爐6 ;除塵設(shè)備19與 轉(zhuǎn)底爐6相連，用于對(duì)轉(zhuǎn)底爐6產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行除塵。還包括鋼渣處理裝置20，鋼渣處理裝 置20與連續(xù)煉鋼爐9相連，用于處理連續(xù)煉鋼爐9產(chǎn)生的鋼渣。
球磨機(jī)2經(jīng)配料倉(cāng)3與造球設(shè)備4相連。
除塵設(shè)備產(chǎn)生的煙塵經(jīng)煙囪18排出。 預(yù)熱球團(tuán)豎爐5，可以用鏈篦式預(yù)熱爐或其它更高效的球團(tuán)預(yù)熱設(shè)備替換。
原料場(chǎng)1鐵礦粉或/和含鐵粉塵、氧化鐵皮等含鐵物料經(jīng)球磨機(jī)2細(xì)磨到要求粒 度后送配料倉(cāng)3，經(jīng)造球設(shè)備4產(chǎn)出的生球送豎爐5進(jìn)行預(yù)熱，然后送轉(zhuǎn)底爐6預(yù)還原，預(yù)
8還原后的金屬化球團(tuán)送連續(xù)煉鋼爐9冶煉出合格鋼水，鋼水經(jīng)初步合金化后進(jìn)精煉爐12精 煉，精煉鋼水由鑄軋一體化設(shè)備22直接生產(chǎn)出鋼材16。 非焦煤經(jīng)噴煤塔8與制氧設(shè)備10生產(chǎn)的氧氣用煤氧槍噴入連續(xù)煉鋼爐9，連續(xù)煉 鋼爐9產(chǎn)生的煤氣(1450 1550°C )經(jīng)煤氣改質(zhì)設(shè)備11生產(chǎn)出溫度800 85(TC的高溫 煤氣供轉(zhuǎn)底爐，煤氣的高溫得到了最高效的利用。工廠產(chǎn)生的低壓蒸汽或低溫水用于煤氣 改質(zhì)，低品質(zhì)熱能得到有效利用； 轉(zhuǎn)底爐6應(yīng)用自身產(chǎn)生的1100°C 120(TC的高溫廢氣經(jīng)富氧空氣預(yù)熱器7加 熱富氧空氣到600 70(TC供轉(zhuǎn)底爐6與煤氣改質(zhì)設(shè)備11送來的高溫改質(zhì)煤氣(800 850°C )燃燒加熱預(yù)還原球團(tuán)，生產(chǎn)出金屬化率85 95%、出爐溫度1000 1200°C的預(yù)還 原金屬化球團(tuán)直接供連續(xù)煉鋼爐；同時(shí)富氧空氣預(yù)熱器7排出的850 95(TC廢氣通過豎 爐5預(yù)熱球團(tuán)到350 45(TC供轉(zhuǎn)底爐，豎爐5最終廢氣經(jīng)除塵設(shè)備19除塵后由煙囪18排 放，排放溫度小于150°C。高溫廢氣熱量得到串級(jí)高效充分利用。 工廠產(chǎn)生的含鐵除塵灰和軋鋼氧化鐵皮返回原料場(chǎng)1再利用，鋼渣經(jīng)鋼渣處理20 和其它粉塵一起送水泥廠21制造水泥，固體廢棄物得到了充分利用。 該工廠噸鋼綜合耗標(biāo)煤551Kg，是目前已知鋼鐵廠中綜合能耗最低、排放最少、生
產(chǎn)成本最低的鋼材生產(chǎn)工藝流程。
實(shí)施例3 : 原料含鐵物料包括鐵礦粉，含鐵除塵灰，氧化鐵皮；含碳物料選自天然氣；其他 原料包括石灰，熒石，白云石。 本發(fā)明工廠的設(shè)備，包括原料場(chǎng)1、球磨機(jī)2、配料倉(cāng)3、造球設(shè)備4、豎爐5、轉(zhuǎn)底 爐6、富氧空氣預(yù)熱器7、連續(xù)煉鋼爐9、制氧設(shè)備10、煤氣改質(zhì)設(shè)備11、精煉爐12、鑄軋一體 化設(shè)備22、鋼材16、煙囪18、除塵設(shè)備19、鋼渣處理20、水泥廠21、可燃?xì)鈨?chǔ)備柜23。如圖 3所示。球磨機(jī)2、造球設(shè)備4、豎爐5、轉(zhuǎn)底爐6、連續(xù)煉鋼爐9、精煉爐12和鑄軋一體化設(shè) 備22依次相連，可燃?xì)鈨?chǔ)備柜23與連續(xù)煉鋼爐9相連，用于向連續(xù)煉鋼爐9提供天然氣或 其他可燃?xì)怏w，制氧設(shè)備10與連續(xù)煉鋼爐9相連，用于向連續(xù)煉鋼爐9提供氧氣；煤氣改質(zhì) 設(shè)備11用于對(duì)連續(xù)煉鋼爐9產(chǎn)生的煤氣進(jìn)行改性；煤氣改質(zhì)設(shè)備11產(chǎn)生的改性煤氣輸送 到轉(zhuǎn)底爐6 ;除塵設(shè)備19與轉(zhuǎn)底爐6相連，用于對(duì)轉(zhuǎn)底爐6產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行除塵。還包括 鋼渣處理裝置20，鋼渣處理裝置20與連續(xù)煉鋼爐9相連，用于處理連續(xù)煉鋼爐9產(chǎn)生的鋼 渣。 球磨機(jī)2經(jīng)配料倉(cāng)3與造球設(shè)備4相連。
除塵設(shè)備產(chǎn)生的煙塵經(jīng)煙囪18排出。 預(yù)熱球團(tuán)豎爐5，可以用鏈篦式預(yù)熱爐或其它更高效的球團(tuán)預(yù)熱設(shè)備替換。天然氣 也可以是可燃冰等其它可燃?xì)怏w。 原料場(chǎng)1鐵礦粉或/和含鐵粉塵、氧化鐵皮等含鐵物料經(jīng)球磨機(jī)2細(xì)磨到要求粒 度后送配料倉(cāng)3，經(jīng)造球設(shè)備4產(chǎn)出的生球送豎爐5進(jìn)行預(yù)熱，然后送轉(zhuǎn)底爐6預(yù)還原，預(yù) 還原后的金屬化球團(tuán)送連續(xù)煉鋼爐9冶煉出合格鋼水，鋼水經(jīng)初步合金化后進(jìn)精煉爐12精 煉，精煉鋼水由鑄軋一體化設(shè)備22直接生產(chǎn)出鋼材16。 制氧設(shè)備10生產(chǎn)的氧氣與天然氣分別噴入連續(xù)煉鋼爐9，連續(xù)煉鋼爐9產(chǎn)生的煤 氣(1450 1550°C )經(jīng)煤氣改質(zhì)設(shè)備11生產(chǎn)出溫度800 850°C的高溫改質(zhì)煤氣與天然氣混合后供轉(zhuǎn)底爐。連續(xù)煉鋼爐9煤氣的高溫得到了最高效的利用，工廠產(chǎn)生的低壓蒸汽 或低溫水用于煤氣改質(zhì)，低品質(zhì)熱能得到有效利用； 轉(zhuǎn)底爐6應(yīng)用自身產(chǎn)生的1100°C 120(TC的高溫廢氣經(jīng)富氧空氣預(yù)熱器7加 熱富氧空氣到600 70(TC供轉(zhuǎn)底爐6與煤氣改質(zhì)設(shè)備11送來的高溫改質(zhì)煤氣(800 850°C )燃燒加熱預(yù)還原球團(tuán)，生產(chǎn)出金屬化率85 95%、出爐溫度1000 IIO(TC的預(yù)還 原金屬化球團(tuán)直接供連續(xù)煉鋼爐；同時(shí)富氧空氣預(yù)熱器7排出的850 95(TC廢氣通過豎 爐5預(yù)熱球團(tuán)到350 45(TC供轉(zhuǎn)底爐，豎爐5最終廢氣經(jīng)除塵設(shè)備19除塵后由煙囪18排 放，排放溫度小于150°C。高溫廢氣熱量得到串級(jí)高效充分利用。 工廠產(chǎn)生的含鐵除塵灰和軋鋼氧化鐵皮返回原料場(chǎng)1再利用，鋼渣經(jīng)鋼渣處理20 和其它粉塵一起送水泥廠21制造水泥，固體廢棄物得到了充分利用。 該工廠噸鋼綜合耗天然氣485Nm 折和標(biāo)煤555Kg，該流程是目前已知的設(shè)備最 少、占地最少、投資最少、流程最短、能耗最少、成本最低的鋼材生產(chǎn)工廠之一。
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權(quán)利要求
一種綜合利用能源的短流程轉(zhuǎn)底爐連續(xù)煉鋼方法，包括物料球磨、配料、造球，球團(tuán)豎爐預(yù)熱、轉(zhuǎn)底爐預(yù)還原、連續(xù)煉鋼，鋼水精煉，連鑄、軋制成材，步驟如下1)含鐵物料經(jīng)球磨、配料后造球加工成球團(tuán)，2)步驟1)得到的球團(tuán)在預(yù)熱裝置中由轉(zhuǎn)底爐富氧空氣預(yù)熱器排出的850～950℃廢氣預(yù)熱到3500～450℃送往轉(zhuǎn)底爐，3)在轉(zhuǎn)底爐中，球團(tuán)經(jīng)800～850℃高溫改質(zhì)煤氣燃燒加熱，制得金屬化率85～95％、出爐溫度1000～1200℃的預(yù)還原金屬化球團(tuán)，供連續(xù)煉鋼爐；同時(shí)轉(zhuǎn)底爐產(chǎn)生的1100℃～1200℃的高溫廢氣輸入富氧空氣預(yù)熱器，在富氧空氣預(yù)熱器中對(duì)富氧空氣進(jìn)行預(yù)熱至600～700℃供轉(zhuǎn)底爐燃燒高溫改質(zhì)煤氣使用；4)將轉(zhuǎn)底爐提供的預(yù)還原金屬化球團(tuán)裝入連續(xù)煉鋼爐，噴入含碳物料和氧氣進(jìn)行連續(xù)煉鋼；連續(xù)煉鋼爐產(chǎn)生的1450～1550℃高溫煤氣改質(zhì)后，得到的高溫改質(zhì)煤氣供轉(zhuǎn)底爐或/和軋鋼加熱爐使用；5)連續(xù)煉鋼爐制得的C含量0.01～0.40wt％、溫度1580～1680℃鋼水，經(jīng)初步脫氧、合金化后供LF精煉爐或RH精煉爐，精煉爐制得的鋼水鑄軋成鋼材。
2. 如權(quán)利要求1所述的綜合利用能源的短流程轉(zhuǎn)底爐連續(xù)煉鋼方法，其特征在于，步驟4)所述的預(yù)還原金屬化球團(tuán)裝入連續(xù)煉鋼爐的溫度為900 IIO(TC。
3. 如權(quán)利要求1所述的綜合利用能源的短流程轉(zhuǎn)底爐連續(xù)煉鋼方法，其特征在于，所述的高溫改質(zhì)煤氣是將連續(xù)煉鋼爐產(chǎn)生的1450 155(TC高溫煤氣流過煤氣改質(zhì)爐中懸浮的煤粉，C02與煤粉反應(yīng)產(chǎn)成CO，同時(shí)吸收熱量；水蒸汽與煤粉反應(yīng)生成H2和CO，同時(shí)吸收熱量；改質(zhì)后煤氣中的C02含量小于15%，水蒸汽含量小于5. 0%，溫度800 85(TC，直接供轉(zhuǎn)底爐或/和軋鋼加熱爐使用。
4. 如權(quán)利要求1所述的綜合利用能源的短流程轉(zhuǎn)底爐連續(xù)煉鋼方法，其特征在于，步驟1)所述球團(tuán)是造球盤制備的①8 28mm圓型球團(tuán)，或者是壓球機(jī)制備的壓塊。
5. 如權(quán)利要求1所述的綜合利用能源的短流程轉(zhuǎn)底爐連續(xù)煉鋼方法，其特征在于，步驟1)所述含鐵物料球磨至50 200 ii m的微粉供造球使用。
6. 如權(quán)利要求1所述的綜合利用能源的短流程轉(zhuǎn)底爐連續(xù)煉鋼方法，其特征在于，步驟2)所述含碳物料選自非焦煤煤粉、天然氣或可燃冰。步驟2)中所述連續(xù)煉鋼爐可通過調(diào)整含碳物料噴入量和氧氣噴入量來控制煤氧比例。
7. —種綜合利用能源的短流程轉(zhuǎn)底爐連續(xù)煉鋼的專用設(shè)備，包括球磨機(jī)(2)、配料倉(cāng)(3)、造球設(shè)備(4)、球團(tuán)預(yù)熱裝置、轉(zhuǎn)底爐(6)、富氧空氣預(yù)熱器(7)、噴煤塔(8)或可燃?xì)鈨?chǔ)備柜(23)、連續(xù)煉鋼爐(9)、制氧設(shè)備(10)、煤氣改質(zhì)設(shè)備(11)、精煉爐(12)、鑄軋?jiān)O(shè)備、除塵設(shè)備(19)。其特征是，球磨機(jī)(2)、造球設(shè)備(4)、球團(tuán)預(yù)熱裝置、轉(zhuǎn)底爐(6)、連續(xù)煉鋼爐(9)、精煉爐(12)和鑄軋?jiān)O(shè)備依次相連，噴煤塔(8)與連續(xù)煉鋼爐(9)相連，用于向連續(xù)煉鋼爐(9)提供非焦煤煤粉，制氧設(shè)備(10)與連續(xù)煉鋼爐(9)相連，用于向連續(xù)煉鋼爐(9)提供氧氣；煤氣改質(zhì)設(shè)備(11)用于對(duì)連續(xù)煉鋼爐(9)產(chǎn)生的煤氣進(jìn)行改性；煤氣改質(zhì)設(shè)備(11)產(chǎn)生的改性煤氣輸送到轉(zhuǎn)底爐(6);除塵設(shè)備(19)與轉(zhuǎn)底爐(6)相連，用于對(duì)轉(zhuǎn)底爐(6)產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行除塵。
8. 權(quán)利要求7所述的綜合利用能源的短流程轉(zhuǎn)底爐連續(xù)煉鋼的專用設(shè)備，其特征在于，球磨機(jī)(2)經(jīng)配料倉(cāng)(3)與造球設(shè)備(4)相連^除塵設(shè)備產(chǎn)生的煙塵經(jīng)煙囪(18)排出。
9. 權(quán)利要求7所述的綜合利用能源的短流程轉(zhuǎn)底爐連續(xù)煉鋼的專用設(shè)備，其特征在于，上述球團(tuán)預(yù)熱裝置是豎爐(5)，或者是鏈篦式預(yù)熱爐。
10. 權(quán)利要求7所述的綜合利用能源的短流程轉(zhuǎn)底爐連續(xù)煉鋼的專用設(shè)備，其特征在于，上述噴煤塔(8)由燃?xì)鈨?chǔ)備柜(23)代替。
11. 權(quán)利要求7所述的綜合利用能源的短流程轉(zhuǎn)底爐連續(xù)煉鋼的專用設(shè)備，其特征在于，上述鑄軋?jiān)O(shè)備主要由連鑄機(jī)(13)、軋鋼加熱爐(14)、軋鋼設(shè)備(15)、加熱爐空氣預(yù)熱器(17)組成。
12. 權(quán)利要求7所述的綜合利用能源的短流程轉(zhuǎn)底爐連續(xù)煉鋼的專用設(shè)備，其特征在于，上述鑄軋?jiān)O(shè)備選自鑄軋一體化設(shè)備(22);所述鑄軋一體設(shè)備選自鋼帶鑄軋一體設(shè)備、型鋼鑄軋一體設(shè)備或棒材鑄軋一體設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)底爐連續(xù)煉鋼方法和設(shè)備為核心的鋼材生產(chǎn)短流程環(huán)保型工廠，以非焦煤或天然氣等為主能源，煤粉(天然氣等)和氧氣噴入連續(xù)煉鋼爐熔化轉(zhuǎn)底爐提供的高溫預(yù)還原金屬化球團(tuán)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)煉鋼，鋼水經(jīng)精煉后由鑄軋一體化設(shè)備直接成材，或由傳統(tǒng)連鑄軋鋼成材。同時(shí)連續(xù)煉鋼爐產(chǎn)生的高溫煤氣經(jīng)改質(zhì)后用于轉(zhuǎn)底爐預(yù)還原球團(tuán)，另一部分高溫改質(zhì)煤氣可用于傳統(tǒng)連鑄軋鋼加熱爐，轉(zhuǎn)底爐高溫廢氣熱量串級(jí)利用預(yù)熱轉(zhuǎn)底爐用富氧空氣和球團(tuán)，軋鋼加熱爐高溫廢氣預(yù)熱加熱爐用空氣，含鐵粉塵循環(huán)利用，鋼渣和其它粉塵用于制造水泥，工廠能源綜合利用效率高，能耗低、生產(chǎn)成本低、排放少、總投資少、節(jié)約土地。
文檔編號(hào)C21B13/14GK101724727SQ20091001844
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日
發(fā)明者曾暉, 李豐功, 李強(qiáng), 王博, 王學(xué)斌, 王楠, 董杰, 鄒仲樹, 陳敏, 魏國(guó) 申請(qǐng)人:萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司;東北大學(xué)