一种利用高炉渣余热的富氢冶炼系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种利用高炉渣余热的富氢冶炼系统和方法，该富氢冶炼系统包括用于将高温炉渣和煤粉混合粒化的高温炉渣粒化单元，用于将粒化后煤粉与水发生气化反应生成高温富氢煤气的冷却单元，对生成高温富氢煤气脱水处理的气体处理单元，以及高炉富氢冶炼单元；所述冷却单元与高温炉渣粒化单元相连通，冷却单元上设有喷水管，所述高温炉渣粒化单元上部设有还原气体出口，所述气体处理单元与该还原气体出口相连，气体处理单元的出气口与高炉富氢冶炼单元相连。该发明专利技术通过高温炉渣的显热为煤气化提供热源，生产洁净的富氢还原气体，并将该气体作为高炉冶炼的还原剂以替代高炉的焦炭或煤粉，不仅可帮助钢铁企业降低能耗，还能帮助钢铁企业实现减排。帮助钢铁企业实现减排。帮助钢铁企业实现减排。

【技术实现步骤摘要】
一种利用高炉渣余热的富氢冶炼系统及方法


[0001]本专利技术属于高炉炼铁
，具体涉及一种利用高炉渣余热的富氢冶炼系统及方法。

技术介绍

[0002]中国钢铁工业规模巨大，其中约90%的粗钢由高炉
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转炉长流程生产，能源结构中约90%为煤炭。而高炉工序的能耗占长流程钢铁生产的70%，面临十分艰巨的挑战。
[0003]以当前的情况来看，现有的高炉技术已经十分成熟，减碳能力已经接近极限，想要继续大幅减碳就需要寻求新的技术突破。在新技术中，以氢代碳作为高炉的还原剂不仅能提高高炉的效率，实现高炉的平稳运行，而且由于其还原产物为H2O，可以显著减少高炉的CO2排放，因此高炉富氢冶炼是实现高炉炼铁绿色低碳发展的主要技术之一。
[0004]但如前所述，由于我国的能源结构特点，我国约90%的能源为煤炭，如何为高炉提供氢还原剂成为高炉富氢冶炼必须要解决的一个问题。
[0005]目前，国内已经进行了很多关于煤气化的研究，即以煤炭为原料，以空气、氧气、水蒸气、氢气或者二氧化碳为气化剂，在一定的温度和压力条件下，通过不完全燃烧将煤炭中的挥发分和固定碳转化成可燃气体（CO、H2、CH4等）。特别是以水蒸气作为煤气化的气化剂时，不仅可以为气化反应提供更多热量，还可以显著增加产物中的H2含量，适合作为高炉的富氢冶炼还原剂。但煤的气化反应需要大量的热作为条件，如果没有合适的热源，以煤气化生产用于高炉冶炼的富氢还原气体，不仅不能降低整个工序的CO2排放，还会增加整个工序的能耗。
[0006]另一方面，在整个钢铁企业中，虽然各种废气的显热已经得到有效的回收利用，但冷却介质的余热、高温产品以及高温炉渣的显热并未得到有效利用，特别是高温炉渣。从高炉排出的高温炉渣约1600℃，每吨渣所含热量约1770MJ，相当于64kg标煤所含热量，相当于高炉生产1t生铁所消耗能量的13%，是钢铁企业不可多得的高品质热源，实现高温炉渣余热的有效利用不仅可以有效降低钢铁企业的能源消耗，还能帮助企业实现节能减排的目标。而目前常见的高温炉渣处理方法为水淬法，该方法不仅浪费大量的水资源，造成污染环境，还不能有效利用高温炉渣的高品质显热。因此，开发新技术以提高高温炉渣的余热回收利用是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种利用高炉渣余热的富氢冶炼系统，至少可以解决现有技术中存在的部分缺陷。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种利用高炉渣余热的富氢冶炼系统，包括用于将高温炉渣和煤粉混合粒化的高温炉渣粒化单元，用于将粒化后煤粉与水发生气化反应生成高温富氢煤气的冷却单元，对生成高温富氢煤气脱水处理的气体处理单元，以及高炉富氢冶炼单元；所述冷却单元的物
料进口与高温炉渣粒化单元的物料出口相连通，所述冷却单元上设有向其内部物料喷水的喷水管，所述高温炉渣粒化单元上部设有还原气体出口，所述气体处理单元的进气口与该还原气体出口相连，所述气体处理单元的出气口与所述高炉富氢冶炼单元相连。
[0009]进一步的，所述高温炉渣粒化单元包括用于通入高温炉渣的导渣槽，用于通入煤粉的煤粉导入装置，粒化器和渣粒收集器；所述粒化器置于渣粒收集器内，所述导渣槽和煤粉导入装置均与粒化器的进料口连接，所述渣粒收集器底部为物料出口，所述冷却单元置于渣粒收集器的下方，且冷却单元的物料进口与该物料出口相连通，所述还原气体出口设置于渣粒收集器的上部。
[0010]进一步的，所述煤粉导入装置为煤粉喷枪。
[0011]进一步的，所述冷却单元包括冷却器，所述冷却器上部与高温炉渣粒化单元的物料出口相连通，所述喷水管连通至冷却器内部。
[0012]进一步的，所述喷水管有多个，且沿冷却器周向均匀布置。
[0013]进一步的，所述气体处理单元包括脱湿器，所述脱湿器的进口端与高温炉渣粒化单元上部的还原气体出口相连，脱湿器的出口端与高炉富氢冶炼单元的进气口连接。
[0014]进一步的，所述高炉富氢冶炼单元包括高炉本体和煤气喷入装置，所述煤气喷入装置的的进口端与气体处理单元连接，煤气喷入装置的出口端与高炉本体的风口和/或炉身下部连接。
[0015]进一步的，上述利用高炉渣余热的富氢冶炼系统还包括炉渣二次冷却处理单元，所述炉渣二次冷却处理单元包括储渣器、鼓风装置和余热锅炉，所述冷却单元的物料出口通过排料装置与储渣器的进料端连接，所述鼓风装置的出风口与储渣器内部连通，所述储渣器通过换热气体输送管线与余热锅炉连接。
[0016]另外，本专利技术还提供了采用上述利用高炉渣余热的富氢冶炼系统的富氢冶炼方法，包括如下过程：高温炉渣和煤粉进入高温炉渣粒化单元中混合粒化，煤粉被高温炉渣加热后进入冷却单元，在冷却单元内，被加热的煤粉与通过喷水管进入的水发生气化反应，生成高温的富氢煤气，同时由于气化反应大量吸热，高温炉渣被冷却，形成玻璃渣；生成的富氢煤气从高温炉渣粒化单元上部的还原气体出口导出，经过气体处理单元脱水后喷入高炉富氢冶炼单元内进行冶炼。
[0017]进一步的，上述富氢冶炼方法还包括如下过程：冷却单元中形成的玻璃渣在炉渣二次冷却处理单元内被鼓风装置吹入的冷风二次冷却处理至300℃左右，同时被加热的冷风进入余热锅炉内进行余热利用。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术提供的这种利用高炉渣余热的富氢冶炼系统通过高温炉渣的显热为煤气化提供热源，生产洁净的富氢还原气体，并将该气体作为高炉冶炼的还原剂以替代高炉的焦炭或煤粉，不仅可以帮助钢铁企业降低能耗，还能帮助钢铁企业实现减排。
[0019]以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0020]图1是本专利技术利用高炉渣余热的富氢冶炼系统的结构示意图。
[0021]附图标记说明：1、高温炉渣粒化单元；2、气体处理单元；3、高炉富氢冶炼单元；4、冷却单元；5、炉渣二次冷却处理单元；6、皮带；7、喷水管；11、导渣槽；12、渣粒收集器；13、粒化器；14、煤粉导入装置；21、脱湿器；31、煤气喷入装置；32、高炉本体；51、储渣器；52、鼓风装置；53、换热气体输送管线；54、余热锅炉；55、蒸汽发电机。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0024]术语“第一”、“第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用高炉渣余热的富氢冶炼系统，其特征在于：包括用于将高温炉渣和煤粉混合粒化的高温炉渣粒化单元，用于将粒化后煤粉与水发生气化反应生成高温富氢煤气的冷却单元，对生成高温富氢煤气脱水处理的气体处理单元，以及高炉富氢冶炼单元；所述冷却单元的物料进口与高温炉渣粒化单元的物料出口相连通，所述冷却单元上设有向其内部物料喷水的喷水管，所述高温炉渣粒化单元上部设有还原气体出口，所述气体处理单元的进气口与该还原气体出口相连，所述气体处理单元的出气口与所述高炉富氢冶炼单元相连。2.如权利要求1所述的一种利用高炉渣余热的富氢冶炼系统，其特征在于：所述高温炉渣粒化单元包括用于通入高温炉渣的导渣槽，用于通入煤粉的煤粉导入装置，粒化器和渣粒收集器；所述粒化器置于渣粒收集器内，所述导渣槽和煤粉导入装置均与粒化器的进料口连接，所述渣粒收集器底部为物料出口，所述冷却单元置于渣粒收集器的下方，且冷却单元的物料进口与该物料出口相连通，所述还原气体出口设置于渣粒收集器的上部。3.如权利要求2所述的一种利用高炉渣余热的富氢冶炼系统，其特征在于：所述煤粉导入装置为煤粉喷枪。4.如权利要求1所述的一种利用高炉渣余热的富氢冶炼系统，其特征在于：所述冷却单元包括冷却器，所述冷却器上部与高温炉渣粒化单元的物料出口相连通，所述喷水管连通至冷却器内部。5.如权利要求4所述的一种利用高炉渣余热的富氢冶炼系统，其特征在于：所述喷水管有多个，且沿冷却器周向均匀布置。6.如权利要求1所述的一种利用高炉渣余热的富氢冶炼系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，石祥，徐永斌，
申请(专利权)人：中冶南方工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：