將低熱值高爐煤氣直接用于還原高溫物料無氧冷卻的工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開將低熱值高爐煤氣直接用于還原高溫物料無氧冷卻的工藝：將回轉(zhuǎn)窯排出的1000～1100℃高溫物料從豎式冷卻器上部加入，以低熱值高爐煤氣作為冷卻介質(zhì)從豎式冷卻器下部加入，在冷卻器內(nèi)下流過程中與下部逆流而來的常溫高爐煤氣進(jìn)行熱交換，將高溫物料冷卻到300℃以下從冷卻器下部排出，同時(shí)將低熱值高爐煤氣預(yù)熱到900～1000℃，高溫物料在冷卻過程中與空氣隔絕。高爐煤氣冷卻高溫還原物料時(shí)，煤氣中的CO2與高溫還原物料中過剩碳進(jìn)行氣化反應(yīng)，使高爐煤氣當(dāng)中CO含量增加，熱值得到提高，同時(shí)使過剩碳得到有效回收。本發(fā)明拓展了常溫高爐煤氣的使用范圍，解決了回轉(zhuǎn)窯不能直接使用高爐煤氣的問題。
【專利說明】將低熱值高爐煤氣直接用于還原高溫物料無氧冷卻的工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利涉及冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，屬于將低熱值高爐煤氣直接用于還原高溫物料無氧冷卻的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]目前對(duì)于固體物料(如氧化球團(tuán)和磁化焙燒)的余熱回收一般應(yīng)用的主要技術(shù)有:(I)氧化球團(tuán)余熱回收方面，通過在焙燒爐的出料端設(shè)置環(huán)式冷卻器，在環(huán)式冷卻器中冷卻氣體與物料進(jìn)行逆流換熱，可在高溫物料溫度降低的同時(shí)，冷卻氣體溫度得到提高，但這種冷卻方式由于受到冷卻器本體及物料入出口的密封性限制，不能做到高溫物料的無氧冷卻。(2)磁化焙燒物料余熱回收方面，通過在磁化焙燒爐的出料端設(shè)置豎式冷卻器，利用高溫物料的顯熱來預(yù)熱還原爐的煤氣，可將煤氣從常溫預(yù)熱到較高的溫度，也將高溫焙燒物料冷卻到300°C以下，可達(dá)到防止高溫焙燒物料無氧冷卻的目的，但這種方法不能提高高爐煤氣自身的熱值。
[0003]在傳統(tǒng)的鐵礦石直接還原工藝中，還原后的高溫物料為避免在空氣中的二次氧化，一般采取高溫物料直接入水或霧化噴水的方式，使其溫度迅速下降到300°C以下。這種高溫物料的冷卻方式不僅造成熱量的損失和水耗的增加，而且還原物料在冷卻中會(huì)產(chǎn)生含塵蒸汽而造成一定的環(huán)境污染。同時(shí)，在鐵礦石直接還原爐中，為強(qiáng)化爐內(nèi)的輻射和對(duì)流傳熱，一般采用高熱值煤氣來加熱物料，低熱值煤氣很難應(yīng)用到鐵礦石直接還原中來。而我國的能源結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀是低熱值煤氣產(chǎn)出量較大和高熱值煤氣產(chǎn)出量較小，并在煤氣利用中存在著因低熱值煤氣燃燒溫度較低，不能滿足許多冶金生產(chǎn)的物料加熱需要，而出現(xiàn)利用率較低的富裕現(xiàn)象，同時(shí)高熱值煤氣因其利用率較高出現(xiàn)供不應(yīng)求的現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于`提供將低熱值高爐煤氣直接用于還原高溫物料無氧冷卻的工藝，使用低熱值高爐煤氣直接還原高溫物料，使高溫物料在無氧冷卻的條件下進(jìn)行降溫，同時(shí)回收高溫物料的余熱。
[0005]為達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案，將低熱值高爐煤氣直接用于還原高溫物料無氧冷卻的工藝:將回轉(zhuǎn)窯排出的1000~1100°C高溫還原物料從豎式冷卻器上部加入，以低熱值高爐煤氣作為冷卻介質(zhì)從豎式冷卻器下部加入，高溫還原物料在冷卻器內(nèi)下流過程中與下部逆流而來的低熱值高爐煤氣進(jìn)行熱交換，將高溫物料冷卻到300°C以下從冷卻器下部排出，同時(shí)將低熱值高爐煤氣預(yù)熱到900~1000°C，高溫物料在冷卻過程中與空氣隔絕。
[0006]優(yōu)選的，所述高溫還原物料粒度范圍為5~25mm。
[0007]優(yōu)選的，所述低熱值高爐煤氣含氧量小于1%。
[0008]優(yōu)選的,所述低熱值高爐煤氣氣流流速控制為0.9~1.6m/so
[0009]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明利用高爐煤氣和高溫物料直接還原換熱，改變了低熱值煤氣燃燒溫度較低，不能滿足許多冶金生產(chǎn)的物料加熱需要，而出現(xiàn)利用率較低的富?，F(xiàn)象，同時(shí)高熱值煤氣因其利用率較高出現(xiàn)供不應(yīng)求的現(xiàn)象。
[0010]在鐵礦物中配加過量的還原劑(碳)來提高還原物料中還原介質(zhì)的濃度，強(qiáng)化還原氣氛，但直接還原物料中存在碳過?，F(xiàn)象。本工藝采用高爐煤氣冷卻高溫還原物料時(shí)，煤氣中含有10~20%的CO2與高溫還原物料中過剩碳進(jìn)行氣化反應(yīng)，使高爐煤氣當(dāng)中CO含量增加，熱值得到提高，同時(shí)使過剩碳得到有效回收。將溫度和熱值提升后的高爐煤氣，接入回轉(zhuǎn)窯燃燒系統(tǒng)直接使用。
[0011]而國內(nèi)在直接還原工藝中為了能使用低熱值煤氣，一般需把低熱值煤氣預(yù)熱到900~1000°C，而采用一般的換熱器其耐熱溫度為600°C以下，不能滿足直接還原工藝的加熱溫度要求，其加熱過程不僅需要額外的熱源和加熱成本，其工藝也要求比較繁瑣。本發(fā)明利用高爐煤氣和高溫還原物料直接換熱使常溫高爐煤氣預(yù)熱到900~1000°C，就能滿足回轉(zhuǎn)窯直接使用低熱值煤氣的要求。
【具體實(shí)施方式】
[0012]在回轉(zhuǎn)窯的物料出口處加設(shè)豎式冷卻裝置，將回轉(zhuǎn)窯排出的1100°C高溫還原物料從豎式冷卻器上部加入，以低熱值高爐煤氣作為冷卻介質(zhì)從豎式冷卻器下部加入，在冷卻器內(nèi)下流過程中與下部逆流而來的常溫高爐煤氣進(jìn)行熱交換，將高溫物料冷卻到300°C以下從冷卻器下部排出，同時(shí)將低熱值高爐煤氣預(yù)熱到990°C。
[0013]為提高鐵礦物直接還原的金屬化率，通常在鐵礦物中配加過量的還原劑(碳)來提高還原物料中還原介質(zhì)的濃度，強(qiáng)化還原氣氛，但直接還原物料中存在碳過?，F(xiàn)象。本實(shí)施例使用低熱值高爐煤氣冷卻高溫還原物料時(shí)，煤氣中含有10~20%的CO2與高溫還原物料中過剩碳進(jìn)行氣化反應(yīng)(C02+C—2C0)，使高爐煤氣當(dāng)中CO含量增加，熱值得到提高，同時(shí)使過剩碳得到有效回收。
[0014]為了更好的達(dá)到穩(wěn)定、高效`的生產(chǎn)過程，對(duì)過程中的一些物料參數(shù)進(jìn)行了測(cè)試，選定了一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的范圍，其中低熱值高爐煤氣含氧量小于1%。低熱值高爐煤氣氣流流速控制為0.9~1.6m/s。高溫還原物料粒度范圍為5~25mm。高溫還原物料從回轉(zhuǎn)窯的出窯溫度為1000~1100°C，低熱值高爐煤氣從冷卻器上部排出時(shí)溫度為900~1000°C。
[0015]本發(fā)明利用高爐煤氣和高溫物料直接還原換熱，改變了低熱值煤氣燃燒溫度較低，不能滿足許多冶金生產(chǎn)的物料加熱需要，而出現(xiàn)利用率較低的富裕現(xiàn)象，同時(shí)高熱值煤氣因其利用率較高出現(xiàn)供不應(yīng)求的現(xiàn)象。
[0016]在鐵礦物中配加過量的還原劑(碳)來提高還原物料中還原介質(zhì)的濃度，強(qiáng)化還原氣氛，但直接還原物料中存在碳過?，F(xiàn)象。本工藝采用高爐煤氣冷卻高溫還原物料時(shí)，煤氣中含有10~20%的CO2與高溫還原物料中過剩碳進(jìn)行氣化反應(yīng)，使高爐煤氣當(dāng)中CO含量增加，熱值得到提高，同時(shí)使過剩碳得到有效回收。將溫度和熱值提升后的高爐煤氣，接入回轉(zhuǎn)窯燃燒系統(tǒng)直接使用。
[0017]而國內(nèi)在直接還原工藝中為了能使用低熱值煤氣，一般需把低熱值煤氣預(yù)熱到900~1000°C，而采用一般的換熱器其耐熱溫度為600°C以下，不能滿足直接還原工藝的加熱溫度要求，其加熱過程不僅需要額外的熱源和加熱成本，其工藝也要求比較繁瑣。本發(fā)明利用高爐煤氣和高溫還原物料直接換熱使常溫高爐煤氣預(yù)熱到900~1000°C，就能滿足回轉(zhuǎn)窯直接使用低熱值煤氣的要求。
[0018]以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)例。應(yīng)當(dāng)指出對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在本發(fā)明所提供的技術(shù)啟示下，作為本領(lǐng)域的公知常識(shí)，還可以做出其它等同變型和改進(jìn)，也應(yīng)視為 本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.將低熱值高爐煤氣直接用于還原高溫物料無氧冷卻的工藝，其特征在于:將回轉(zhuǎn)窯排出的1000~1100°C高溫還原物料從豎式冷卻器上部加入，以低熱值高爐煤氣作為冷卻介質(zhì)從豎式冷卻器下部加入，高溫還原物料在冷卻器內(nèi)下流過程中與下部逆流而來的低熱值高爐煤氣進(jìn)行熱交換，將高溫物料冷卻到300°c以下從冷卻器下部排出，同時(shí)將低熱值高爐煤氣預(yù)熱到900~1000°C，高溫物料在冷卻過程中與空氣隔絕。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述將低熱值高爐煤氣直接用于還原高溫物料無氧冷卻的工藝，其特征在于:所述高溫還原物料粒度范圍為5~25_。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述將低熱值高爐煤氣直接用于還原高溫物料無氧冷卻的工藝，其特征在于:所述低熱值高爐煤氣含氧量小于1%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述將低熱值高爐煤氣直接用于還原高溫物料無氧冷卻的工藝，其特征在于:所述低熱值 高爐煤氣氣流流速控制為0.9~1.6m/s。
【文檔編號(hào)】C21B5/06GK103820592SQ201410042567
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月28日
【發(fā)明者】王明華, 權(quán)芳民, 展仁禮, 雷鵬飛, 張志剛, 魯逢霖, 胡明, 張頌堯 申請(qǐng)人:酒泉鋼鐵(集團(tuán))有限責(zé)任公司