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]我國鋼鐵工業(yè)消耗大量資源，同時排放大量廢氣，其中以燒結(jié)球團、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難以實現(xiàn)高爐煉鐵較大幅度的節(jié)能減排。針對全球環(huán)保意識增強、資源日益枯竭的現(xiàn)狀，必須對現(xiàn)有的高爐煉鐵工藝加以改進，使之在技術(shù)上、經(jīng)濟上及環(huán)境上更加符合時代發(fā)展的需要。氧氣高爐煉鐵技術(shù)是最有可能實現(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，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，在中東、印度等國家和地區(qū)得到廣泛應(yīng)用。由于我國煤炭資源儲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流程模式，造成了整個行業(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)問題之一。為此，本發(fā)明的一個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)量不足的問題，同時為氣基豎爐提供充足的氣源。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，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，以便得到鐵水，并產(chǎn)生爐渣和豎爐爐頂氣；
[0008]除塵裝置，所述除塵裝置分別與所述氧氣高爐的高爐爐頂氣出口和位于所述氣基豎爐底部的冷卻氣進口相連，且適于對所述高爐爐頂氣進行除塵處理，并將經(jīng)過所述除塵處理后的一部分高爐爐頂氣通入所述冷卻氣進口 ；
[0009]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，且適于對另一部分高爐爐頂氣進行重整，以便提高氫氣含量，得到富含氫氣的還原氣；
[0010]第一二氧化碳脫除裝置，所述第一二氧化碳脫除裝置的進氣口與所述水煤氣變換裝置相連，且適于脫除所述富含氫氣的還原氣中的0-100%體積的二氧化碳，獲得預(yù)處理還原氣；
[0011 ] 加壓器，所述加壓器與所述第一二氧化碳脫除裝置相連，且適于對所述預(yù)處理還原氣進行加壓處理；以及
[0012]氣化爐，所述氣化爐的進氣口與所述加壓器相連，所述氣化爐的出氣口與所述氧氣高爐的下進風(fēng)口和所述氣基豎爐的還原氣進口相連，所述氣化爐適于對經(jīng)過所述加壓處理后的預(yù)處理還原氣進行重整和加熱，以便提高一氧化碳含量，得到高溫還原氣，并將所述高溫還原氣通入所述氧氣高爐的下進風(fēng)口和所述氣基豎爐的還原氣進口。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的具體實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)短流程與長流程相結(jié)合，消除了部分長流程高能耗、高CO2排放的弊端，同時生產(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)量不足的問題，同時為氣基豎爐提供充足的氣源。
[0014]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實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:
[0015]在本發(fā)明的一些實施例中，所述氧氣高爐具有上進風(fēng)口，所述上進風(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，所述氣化爐的出氣口與所述上進風(fēng)口相連，以便利用所述高溫還原氣對所述氧氣高爐內(nèi)的上部爐料進行預(yù)熱和還原。
[0016]在本發(fā)明的一些實施例中，上述實施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng)進一步包括:
[0017]第二二氧化碳脫除裝置，所述第二二氧化碳脫除裝置與所述除塵裝置和所述氣基豎爐的冷卻氣進口相連，且適于預(yù)先脫除所述一部分高爐爐頂氣中的部分或者全部二氧化碳。
[0018]在本發(fā)明的一些實施例中，所述第二二氧化碳脫除裝置的二氧化碳出口與所述氣化爐的進氣口相連。
[0019]在本發(fā)明的一些實施例中，所述氣基豎爐的豎爐爐頂氣出口與所述氣化爐的進氣口相連。
[0020]在本發(fā)明的一些實施例中，所述第一二氧化碳脫除裝置的二氧化碳出口與所述氣化爐相連，以便將脫除的二氧化碳的一部分通入氣化爐內(nèi)并轉(zhuǎn)化為一氧化碳。由此避免了脫除的二氧化碳直接排放，造成溫室氣體排放量增加，同時通入氣化爐內(nèi)，可與C反應(yīng)生成CO，可以進一步作為氧氣高爐和氣基豎爐生產(chǎn)所需的原料氣，進而對C進行了循環(huán)利用，從而減少了 C排放。
[0021]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)明的實施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)方法，包括:
[0022]利用氧氣高爐進行煉鐵，以便得到鐵水，并產(chǎn)生爐頂煤氣和爐渣；
[0023]利用氣基豎爐進行煉鐵，以便得到鐵水，并產(chǎn)生爐渣和豎爐爐頂氣；
[0024]對所述高爐爐頂氣進行除塵處理，并將經(jīng)過所述除塵處理后的高爐爐頂氣分為二部分；
[0025]將一部分高爐爐頂氣從所述氣基豎爐冷卻氣進口通入；
[0026]利用水煤氣變換裝置對另一部分高爐爐頂氣進行重整，以便提高氫氣含量，得到富含氫氣的還原氣；
[0027]脫除所述富含氫氣的還原氣中的0-100%體積的二氧化碳，獲得預(yù)處理還原氣；
[0028]對所述預(yù)處理還原氣進行加壓處理；以及
[0029]利用氣化爐對經(jīng)過所述加壓處理后的預(yù)處理還原氣進行重整和加熱，以便提高一氧化碳含量，得到高溫還原氣，并將所述高溫還原氣通入所述氧氣高爐的下進風(fēng)口和所述氣基豎爐的還原氣進口。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的具體實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)短流程與長流程相結(jié)合，消除了部分長流程高能耗、高CO2排放的弊端，同時生產(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)量不足的問題，同時為氣基豎爐提供充足的氣源。
[0031]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實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:
[0032]在本發(fā)明的一些實施例中，所述氧氣高爐具有上進風(fēng)口，所述上進風(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)的方法進一步包括:
[0033]將所述高溫還原氣的一部分通入所述上進風(fēng)口，以便利用所述高溫還原氣對所述氧氣高爐內(nèi)的上部爐料進行預(yù)熱和還原。
[0034]在本發(fā)明的一些實施例中，上述實施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)方法進一步包括:將一部分高爐爐頂氣從所述氣基豎爐冷卻氣進口通入之前，預(yù)先脫除所述一部分高爐爐頂氣中的部分或者全部二氧化碳。
[0035]在本發(fā)明的一些實施例中，上述實施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)方法進一步包括:將從所述一部分高爐爐頂氣中脫除的二氧化碳的至少一部分通入所述氣化爐。
[0036]在本發(fā)明的一些實施例中，上述實施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)方法進一步包括:將所述豎爐爐頂氣通入所述氣化爐內(nèi)進行所述重整和加熱。
[0037]在本發(fā)明的一些實施例中，上述實施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)方法進一步包括:將從所述富含氫氣的還原氣中脫除的二氧化碳的至少一部分通入所述氣化爐。由此避免了脫除的二氧化碳直接排放，造成溫室氣體排放量增加，同時通入氣化爐內(nèi)，可與C反應(yīng)生成CO，可以進一步作為氧氣高爐和氣基豎爐生產(chǎn)所需的原料氣，進而對C進行了循環(huán)利用，從而減少了 C排放。
【附圖說明】
[0038]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實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。
[0039]圖2是根據(jù)本發(fā)明另一個實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。
[0040]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)方法的流程圖。
[0041]圖4是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)方法的流程圖。