本實用新型屬于冶金領域，具體地，本實用新型涉及氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng)。

背景技術：

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、高爐及熱風爐所組成的高爐煉鐵系統(tǒng)能耗及CO₂排放所占鋼鐵行業(yè)的比例分別高達69％及73％。當前，傳統(tǒng)高爐煉鐵技術在生產(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。氧氣高爐煉鐵技術是最有可能實現(xiàn)規(guī)模化應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。

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。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本實用新型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)，該系統(tǒng)通過設置和使用氣化爐， 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。

根據(jù)本實用新型的一個方面，本實用新型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)本實用新型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：

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；

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；

除塵裝置，所述除塵裝置與所述氧氣高爐的高爐爐頂氣出口相連，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高爐爐頂氣分為二部分；

其特征在于，進一步包括：

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，且適于對第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；

二氧化碳脫除裝置，所述二氧化碳脫除裝置的進氣口分別與所述除塵裝置、水煤氣變換裝置和所述氣基豎爐的豎爐爐頂氣出口相連，且適于脫除第二部分高爐爐頂氣、富含氫氣的還原氣和豎爐爐頂氣的混合氣體中的0-100體積％的二氧化碳，獲得預處理還原氣；

加壓器，所述加壓器與所述二氧化碳脫除裝置相連，且適于對所述預處理還原氣進行加壓處理；以及

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口和所述氣基豎爐的還原氣進口。

根據(jù)本實用新型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。

另外，根據(jù)本實用新型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特征：

在本實用新型中，所述氧氣高爐具有上進風口，所述上進風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)的上部爐料進行預熱和還原。

在本實用新型中，所述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

圖1是根據(jù)本實用新型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。

圖2是利用本實用新型一個實施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng)進行聯(lián)合生產(chǎn)的方法的流程圖。

具體實施方式

下面詳細描述本實用新型的實施例，實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。

根據(jù)本實用新型的另一個面，本實用新型還提出了一種氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng)。

如圖1所示，氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng)包括：氧氣高爐10、氣基豎爐20、除塵裝置30、水煤氣變換裝置40、二氧化碳脫除裝置50、加壓器60、氣化爐70。

其中，氧氣高爐10用于煉鐵，以便得到鐵水，并產(chǎn)生爐渣和高爐爐頂氣；氣基豎爐20用于煉鐵，以便得到鐵水，并產(chǎn)生爐渣和豎爐爐頂氣；除塵裝置30與氧氣高爐10的高爐爐頂氣出口11相連，且適于對高爐爐頂氣進行除塵處理，并將經(jīng)過除塵處理后的高爐爐頂氣分為二部分；水煤氣變換裝置40與除塵裝置30相連，且適于對第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；二氧化碳脫除裝置50的進氣口分別與除塵裝置30、水煤氣變換裝置40和氣基豎爐20的豎爐爐頂氣出口21相連，且適于脫除第二部分高爐爐頂氣、富含氫氣的還原氣和豎爐爐頂氣的混合氣體中的0-100體積％的二氧化碳，獲得預處理還原氣；加壓器60與二氧化碳脫除裝置50相連，且適于對預處理還原氣進行加壓處理；以及氣化爐70的進氣口與加壓器60相連，氣化爐70的出氣口與氧氣高爐10的下進風口和氣基豎爐20的還原氣進口相連，氣化爐70適于對經(jīng)過加壓處理后的預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，并將高溫還原氣通入氧氣高爐10的下進風口12和氣基豎爐20的還原氣進口22。

通過采用氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng)，具體地，將氧氣高爐內(nèi)煉鐵后產(chǎn)生的高爐爐頂氣再除塵裝置內(nèi)進行除塵處理后分為二部分，第一部分高爐爐頂氣在水煤氣變換裝置內(nèi)進行重整，以便提高氫氣含量，得到富含氫氣的還原氣；第二部分高爐爐頂氣與水煤氣變換裝置內(nèi)進行重整得到的富含氫氣的還原氣以及豎爐爐頂氣進行混合，并在二氧化碳脫除裝置內(nèi)脫除0-100體積％的二氧化碳，獲得預處理還原氣；預處理還原氣經(jīng)加壓后在氣化爐進行重整和加熱，以便提高一氧化碳含量，得到高溫還原氣，并分別通入氧氣高爐的下進風口和氣基豎爐的還原氣進口。

根據(jù)本實用新型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。

下面參詳細描述本實用新型具體實施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng)。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，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；氣基豎爐用于煉鐵，以便得到海綿鐵，并產(chǎn)生豎爐爐頂氣。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，進一步地除塵裝置與氧氣高爐的高爐爐頂氣出口相連，對高爐爐頂氣進行除塵處理，并將經(jīng)過除塵處理后的高爐爐頂氣分為二部分。

下面分別對二部分高爐爐頂氣進行處理，具體地：

(1)水煤氣變換裝置與除塵裝置相連，水煤氣變換裝置且適于對第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。

由此，第一部分高爐爐頂氣首選在水煤氣變換裝置內(nèi)進行重整，以便調(diào)節(jié)第一部分高爐爐頂氣中的氫氣和一氧化碳的體積比，得到富含氫氣的還原氣。

(2)二氧化碳脫除裝置的進氣口分別與除塵裝置、水煤氣變換裝置和氣基豎爐的豎爐爐頂氣出口相連，二氧化碳脫除裝置且適于脫除第二部分高爐爐頂氣、富含氫氣的還原氣和豎爐爐頂氣的混合氣體中的0-100體積％的二氧化碳，獲得預處理還原氣。

由此，第二部分高爐爐頂氣與經(jīng)過重整的第一部分高爐爐頂氣以及豎爐爐頂氣三部分氣體共在二氧化碳脫除裝置脫除0-100體積％的二氧化碳，獲得預處理還原氣。

(3)二氧化碳脫除裝置依次與加壓器、氣化爐相連，依次對預處理還原氣進行加壓處理和重整、加熱以便提高一氧化碳含量，得到高溫還原氣，并將高溫還原氣通入氧氣高爐的下進風口和氣基豎爐的還原氣進口。

(4)二氧化碳脫除裝置50的二氧化碳出口與氣化爐70相連，由此將脫除的二氧化碳的一部分通入氣化爐進行重整和加熱。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。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，第一部分高爐爐頂氣在水煤氣變換裝置內(nèi)經(jīng)水煤氣變換反應(CO+H₂O＝CO₂+H₂)，可以調(diào)節(jié)使高爐爐頂氣中H₂/CO在1～2:1范圍內(nèi)，接著同第二部分的高爐爐頂氣以及豎爐爐頂氣一起在二氧化碳脫除裝置內(nèi)進行混合，并選擇性地不脫除、脫除部分或者全部的CO₂，使有效還原氣體成分含量高于90體積％，再進入加壓器內(nèi)經(jīng)加壓后直接從還原氣進口進入氣基豎爐內(nèi)，還原球團礦生產(chǎn)海綿鐵。根據(jù)本實用新型的具體實施例，經(jīng)過氣化爐重整和加熱后的高溫還原氣的溫度為900-1200攝氏度。由此可以有效地用于氣基豎爐生產(chǎn)海綿鐵。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，氧氣高爐普遍存在爐缸內(nèi)產(chǎn)生的煤氣量少，對高爐上部爐料的加熱能力不足，導致高爐上部還原能力變差，煉鐵效率低的缺陷。為此，本實用新型的氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng)將氧氣高爐與氣基豎爐進行結(jié)合，首先，通過水煤氣變換裝置將第一部分高爐爐頂氣進行重整，調(diào)節(jié)使高爐爐頂氣中H₂與CO比值，得到富含氫氣的還原氣。其次，引入氣化爐，并將重整后的第一部分的高爐爐頂氣與第二部分的高爐爐頂氣以及豎爐爐頂氣一起在氣化爐內(nèi)進行重整和加熱。具體地，將第一部分的高爐爐頂氣與氧氣和煤粉一同通入氣化爐內(nèi)，氣化爐內(nèi)發(fā)生反應為：2C+O₂＝2CO、CO₂+C＝2CO，由此生成的一氧化碳對的高爐爐頂氣進行了重整，提高了其還原能力，同時對高爐爐頂氣進行了加熱，提高了其溫度，經(jīng)過重整和加熱后的高溫還原氣的溫度可以達到900-1200攝氏度。進而可以直接通入氧氣高爐的下進風口，進而將該重整和加熱后的高爐爐頂氣循環(huán)返回氧氣高爐內(nèi)。由此可以為氧氣高爐提供足夠多的還原煤氣，使高爐上部區(qū)域間接還原程度大大增加，同時減少高爐下部區(qū)域直接還原，減少爐缸高溫區(qū)的熱耗。

另外，經(jīng)過氣化爐重整和加熱后得到的高溫還原氣可以直接通入氣基豎爐內(nèi)。無需額外提供加熱器，因此直接利用氣化爐加熱，較管式加熱爐熱效率更高，并且使氣基豎爐還原工藝減少了一套管式加熱爐裝置，進而降低了設備成本。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，將高爐爐頂氣和豎爐爐頂氣進行一系列的處理后返回氧氣高爐?？梢允寡鯕飧郀t輸出大量富余爐的高爐爐頂氣，富余的高爐爐頂氣中不含CH₄，進而可避免將高爐爐頂氣用于氣基豎爐時，出現(xiàn)殘留CH₄在氣基豎爐高溫段裂解產(chǎn)生C而逐漸堵塞還原氣噴嘴的問題。

根據(jù)本實用新型的具體示例的氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng)中巧妙運用了氣化爐，從而有效地解決了高爐爐頂氣還原能力弱、溫度低的問題，進而有效增加了氧氣高爐 系統(tǒng)的造氣能力，避免了循環(huán)煤氣量不足。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，將上述在氣化爐內(nèi)經(jīng)過重整和加熱后得到的高溫還原氣通入氧氣高爐的下進風口的同時，向下進風口內(nèi)鼓入100～400Nm³/tHM常溫氧氣及噴吹150-300kg/tHM煤粉，優(yōu)選地鼓入100～250Nm³/tHM常溫氧氣及噴吹200kg/tHM煤粉。根據(jù)本實用新型的具體實施例，粉煤的通入量高于普通氧氣高爐粉煤的通入量，由此，通入的高溫還原氣可以促進煤粉燃燒，同時降低風口回旋區(qū)理論燃燒溫度。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，氧氣高爐10還具有上進風口13，上進風口13位于氧氣高爐10的側(cè)壁上且高于氧氣高爐的爐腰。根據(jù)本實用新型的具體示例，氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng)進一步包括：氣化爐70的出氣口與上進風口13相連，進而可以將高溫還原氣的一部分通入上進風口13，以便利用高溫還原氣對氧氣高爐內(nèi)的上部爐料進行預熱和還原。

由此，通過上述系統(tǒng)將氣化爐內(nèi)重整和加熱后得到的高溫還原氣從上進風口和下進風口通入氧氣高爐內(nèi)。首先，從位于爐缸處的下進風口通入的高溫還原氣可以促進煤粉燃燒，同時降低風口回旋區(qū)理論燃燒溫度；其次，從位于爐身處的上進風口通入的熱還原氣可以對高爐上部爐料預熱，改善氧氣高爐內(nèi)部熱分布。氧氣高爐以純氧代替?zhèn)鹘y(tǒng)高爐熱風，即排除了空氣中占79％體積的N2，爐腹處煤氣量相比傳統(tǒng)高爐顯著減少，因此降低了爐料透氣性要求，連同氧氣高爐內(nèi)煤氣還原勢大幅提高，可使冶煉強度及生產(chǎn)效率大幅提高。

本實用新型上述實施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng)巧妙運用氣化爐，首先，利用氣化爐作為整個系統(tǒng)的造氣中心(2C+O2＝2CO)，可有效避免氧氣高爐及氣基豎爐還原氣量不足的情況；其次，氣化爐可將氣體中的CO₂轉(zhuǎn)化為CO，與傳統(tǒng)的CO₂脫除裝置相配合，可使系統(tǒng)操作更加靈活，降低CO₂脫除的成本；最后，氣化爐中煤燃燒放熱直接對通入的爐頂氣進行加熱，在熱效率、防止析碳堵塞管道、操作壓力等方面均大大優(yōu)于傳統(tǒng)的利用管式加熱爐加熱煤氣的方式。

由此，通過采用本實用新型上述實施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng)可以有效地將鋼鐵生產(chǎn)短流程與長流程相結(jié)合，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。

為了方便理解本實用新型上述實施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng)，下面詳細描述利用本實用新型具體實施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)方法，該方法包括：

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；

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；

對高爐爐頂氣進行除塵處理，并將經(jīng)過除塵處理后的高爐爐頂氣分為二部分；

利用水煤氣變換裝置對第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；

將第二部分高爐爐頂氣、富含氫氣的還原氣和豎爐爐頂氣進行混合，得到混合氣體，并脫除混合氣體中的0-100體積％的二氧化碳，獲得預處理還原氣；

對預處理還原氣進行加壓處理；以及

利用氣化爐對經(jīng)過加壓處理后的預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，并將高溫還原氣通入氧氣高爐的下進風口和氣基豎爐的還原氣進口。

通過采用氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng)，具體地，將氧氣高爐內(nèi)煉鐵后產(chǎn)生的高爐爐頂氣再除塵裝置內(nèi)進行除塵處理后分為二部分，第一部分高爐爐頂氣在水煤氣變換裝置內(nèi)進行重整，以便提高氫氣含量，得到富含氫氣的還原氣；第二部分高爐爐頂氣與水煤氣變換裝置內(nèi)進行重整得到的富含氫氣的還原氣以及豎爐爐頂氣進行混合，并在二氧化碳脫除裝置內(nèi)脫除0-100體積％的二氧化碳，獲得預處理還原氣；預處理還原氣經(jīng)加壓后在氣化爐進行重整和加熱，以便提高一氧化碳含量，得到高溫還原氣，并分別通入氧氣高爐的下進風口和氣基豎爐的還原氣進口。

根據(jù)本實用新型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。

下面參考附圖2詳細描述利用本實用新型具體實施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng)進行聯(lián)合生產(chǎn)的方法。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，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；利用氣基豎爐進行煉鐵，以便得到海綿鐵，并產(chǎn)生豎爐爐頂氣。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，進一步地對高爐爐頂氣進行除塵處理，并將經(jīng)過除塵處理后的高爐爐頂氣分為二部分。

下面分別對二部分高爐爐頂氣進行處理，具體地：

(1)利用水煤氣變換裝置對第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。

由此，第一部分高爐爐頂氣首選在水煤氣變換裝置內(nèi)進行重整，以便調(diào)節(jié)第一部分高爐爐頂氣中的氫氣和一氧化碳的體積比，得到富含氫氣的還原氣。

(2)將第二部分高爐爐頂氣、富含氫氣的還原氣和豎爐爐頂氣進行混合，得到混合氣體，并脫除混合氣體中的0-100體積％的二氧化碳，獲得預處理還原氣。

由此，第二部分高爐爐頂氣與經(jīng)過重整的第一部分高爐爐頂氣以及豎爐爐頂氣三部分氣體共在二氧化碳脫除裝置脫除0-100體積％的二氧化碳，獲得預處理還原氣。

(3)對預處理還原氣進行加壓處理；以及利用氣化爐對經(jīng)過加壓處理后的預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，并將高溫還原氣通入氧氣高爐的下進風口和氣基豎爐的還原氣進口。

(4)根據(jù)本實用新型的具體實施例，上述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混合氣體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。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，第一部分高爐爐頂氣在水煤氣變換裝置內(nèi)經(jīng)水煤氣變換反應(CO+H₂O＝CO₂+H₂)，可以調(diào)節(jié)使高爐爐頂氣中H₂/CO在1～2:1范圍內(nèi)，接著同第二部分的高爐爐頂氣以及豎爐爐頂氣一起在二氧化碳脫除裝置內(nèi)進行混合，并選擇性地不脫除、脫除部分或者全部的CO₂，使有效還原氣體成分含量高于90體積％，再進入加壓器內(nèi)經(jīng)加壓后直接從還原氣進口進入氣基豎爐內(nèi)，還原球團礦生產(chǎn)海綿鐵。根據(jù)本實用新型的具體實施例，經(jīng)過氣化爐重整和加熱后的高溫還原氣的溫度為900-1200攝氏度。由此可以有效地用于氣基豎爐生產(chǎn)海綿鐵。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，氧氣高爐普遍存在爐缸內(nèi)產(chǎn)生的煤氣量少，對高爐上部爐料的加熱能力不足，導致高爐上部還原能力變差，煉鐵效率低的缺陷。為此，本實用新型的氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)方法將氧氣高爐與氣基豎爐進行結(jié)合，首先，通過水煤氣變換裝置將第一部分高爐爐頂氣進行重整，調(diào)節(jié)使高爐爐頂氣中H₂與CO比值，得到富含氫氣的還原氣。其次，引入氣化爐，并將重整后的第一部分的高爐爐頂氣與第二部分的高爐爐頂氣以及豎爐爐頂氣一起在氣化爐內(nèi)進行重整和加熱。具體地，將第一部分的高爐爐頂氣與氧氣和煤粉一同通入氣化爐內(nèi)，氣化爐內(nèi)發(fā)生反應為：2C+O₂＝2CO、CO₂+C＝2CO，由此生成的一氧化碳對的高爐爐頂氣進行了重整，提高了其還原能力，同時對高爐爐頂氣進行了加熱，提高了其溫度，經(jīng)過重整和加熱后的高溫還原氣的溫度可以達到900-1200攝氏度。進而可以直接通入氧氣高爐的下進風口，進而將該重整和加熱后的高爐爐頂氣循環(huán)返回氧氣高爐內(nèi)。由此可以為氧氣高爐提供足夠多的還原煤氣，使高爐上部區(qū)域間接還原程度大大增加，同時減少高爐下部區(qū)域直接還原，減少爐缸高溫區(qū)的熱耗。

另外，經(jīng)過氣化爐重整和加熱后得到的高溫還原氣可以直接通入氣基豎爐內(nèi)。無需額外提供加熱器，因此直接利用氣化爐加熱，較管式加熱爐熱效率更高，并且使氣基豎爐還原工藝減少了一套管式加熱爐裝置，進而降低了設備成本。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，將高爐爐頂氣和豎爐爐頂氣進行一系列的處理后返回氧氣高爐。可以使氧氣高爐輸出大量富余爐的高爐爐頂氣，富余的高爐爐頂氣中不含CH₄，進而可避免將高爐爐頂氣用于氣基豎爐時，出現(xiàn)殘留CH₄在氣基豎爐高溫段裂解產(chǎn)生C而逐漸堵塞還原氣噴嘴的問題。

根據(jù)本實用新型的具體示例的氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)方法中巧妙運用了氣化爐，從而有效地解決了高爐爐頂氣還原能力弱、溫度低的問題，進而有效增加了氧氣高爐系統(tǒng)的造氣能力，避免了循環(huán)煤氣量不足。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，將上述在氣化爐內(nèi)經(jīng)過重整和加熱后得到的高溫還原氣通入氧氣高爐的下進風口的同時，向下進風口內(nèi)鼓入100～400Nm³/tHM常溫氧氣及噴吹150-300kg/tHM煤粉，優(yōu)選地鼓入100～250Nm³/tHM常溫氧氣及噴吹200kg/tHM煤粉。根據(jù)本實用新型的具體實施例，粉煤的通入量高于普通氧氣高爐粉煤的通入量，由此，通入的高溫還原氣可以促進煤粉燃燒，同時降低風口回旋區(qū)理論燃燒溫度。

根據(jù)本實用新型的具體實施例，氧氣高爐還具有上進風口，上進風口位于氧氣高爐的側(cè)壁上且高于氧氣高爐的爐腰。根據(jù)本實用新型的具體示例，氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)方法進一步包括：氣化爐的出氣口與上進風口相連，進而可以將高溫還原氣的一部分通入上進風口，以便利用高溫還原氣對氧氣高爐內(nèi)的上部爐料進行預熱和還原。

由此，通過上述系統(tǒng)將氣化爐內(nèi)重整和加熱后得到的高溫還原氣從上進風口和下進風口通入氧氣高爐內(nèi)。首先，從位于爐缸處的下進風口通入的高溫還原氣可以促進煤粉燃燒，同時降低風口回旋區(qū)理論燃燒溫度；其次，從位于爐身處的上進風口通入的熱還原氣可以對高爐上部爐料預熱，改善氧氣高爐內(nèi)部熱分布。氧氣高爐以純氧代替?zhèn)鹘y(tǒng)高爐熱風，即排除了空氣中占79％體積的N2，爐腹處煤氣量相比傳統(tǒng)高爐顯著減少，因此降低了爐料透氣性要求，連同氧氣高爐內(nèi)煤氣還原勢大幅提高，可使冶煉強度及生產(chǎn)效率大幅提高。

本實用新型上述實施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)方法巧妙運用氣化爐，首先，利用氣化爐作為整個系統(tǒng)的造氣中心(2C+O2＝2CO)，可有效避免氧氣高爐及氣基豎爐還原氣量不足的情況；其次，氣化爐可將氣體中的CO₂轉(zhuǎn)化為CO，與傳統(tǒng)的CO₂脫除裝置相配合，可使系統(tǒng)操作更加靈活，降低CO₂脫除的成本；最后，氣化爐中煤燃燒放熱直接對通入的爐頂氣進行加熱，在熱效率、防止析碳堵塞管道、操作壓力等方面均大大優(yōu)于傳統(tǒng)的利用管式加熱爐加熱煤氣的方式。

由此，通過采用本實用新型上述實施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)方法可以有效地將鋼鐵生產(chǎn)短流程與長流程相結(jié)合，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。

實施例1

參考圖1和2，氧氣高爐與氣基豎爐聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng)和方法的具體為：

1)氧氣高爐10的高爐爐頂氣經(jīng)除塵裝置30除塵處理后氣體分為兩部分。第一部分氣體進入水煤氣變換裝置40產(chǎn)生H₂，再進入CO₂脫除裝置50，第二部分氣體直接進入CO₂脫除裝置50，兩部分煤氣與氣基豎爐爐頂煤氣混合后脫除部分CO₂，經(jīng)過加壓器60加壓后進入氣化爐70與氧氣及煤粉一同反應，得到H₂/CO＝1～2:1的高溫還原性氣體，一部分從氧氣高爐的上進風口和下進風口鼓入氧氣高爐10內(nèi)，另一部分進入氣基豎爐20，還原氧化球團生產(chǎn)海綿鐵。

2)氧氣高爐10下排風口鼓入常溫氧氣(氧氣純度≥90％)及噴吹煤粉，上下兩排風口均鼓入熱循環(huán)煤氣。

3)氣化爐鼓入常溫氧氣(氧氣純度≥90％)及噴吹煤粉。

4)氧氣高爐爐頂煤氣脫除部分CO₂后其成分主要為CO、CO₂、H₂、H₂O及N₂，一部分經(jīng)水煤氣變換(CO+H₂O＝CO₂+H₂)產(chǎn)生H₂，與未經(jīng)水煤氣變換的部分爐頂煤氣混合，制成H₂/CO＝1～2:1的還原氣，經(jīng)加壓、加熱進入氣基豎爐還原球團礦生產(chǎn)DRI。

經(jīng)理論計算，1000m³氧氣高爐生產(chǎn)技術指標如下：

氧氣高爐氧氣消耗量(90％純度)：245Nm³/tHM

氧氣高爐煤比：200kg/tHM

氧氣高爐焦比：205kg/tHM

爐頂煤氣量：1381Nm³/tHM

爐頂煤氣成分：CO:50.8％，CO₂：36.6％，H₂：6.2％，H₂O：2.6％，N₂：3.8％

氧氣高爐產(chǎn)量：4200tHM/d

氣化爐氧氣消耗量(90％純度)：135Nm³/tHM

氣化爐煤粉消耗量：190kg/tHM

循環(huán)煤氣成分：CO:45.5％，H₂：48.4％，N₂：6.1％

循環(huán)煤氣溫度：900℃

上排風口循環(huán)煤氣量：358Nm³/tHM

下排風口循環(huán)煤氣量：400Nm³/tHM

氣基豎爐產(chǎn)量：2600tDRI/d

實施例2

與實施例1基本相同，不同之處在于：

經(jīng)理論計算，3000m³氧氣高爐生產(chǎn)技術指標如下：

氧氣高爐氧氣消耗量(90％純度)：245Nm³/tHM

氧氣高爐煤比：200kg/tHM

氧氣高爐焦比：178kg/tHM

爐頂煤氣量：1357Nm³/tHM

爐頂煤氣成分：CO:50.4％，CO₂：36.9％，H₂：6.3％，H₂O：2.6％，N₂：3.8％

氧氣高爐產(chǎn)量：12600tHM/d

氣化爐氧氣消耗量(90％純度)：162Nm³/tHM

氣化爐煤粉消耗量：225kg/tHM

循環(huán)煤氣成分：CO:45.8％，H₂：48.4％，N₂：5.8％

循環(huán)煤氣溫度：1100℃

上排風口循環(huán)煤氣量：382Nm³/tHM

下排風口循環(huán)煤氣量：400Nm³/tHM

氣基豎爐產(chǎn)量：7900tDRI/d

實施例3

與實施例1基本相同，不同之處在于：

經(jīng)理論計算，5000m³氧氣高爐生產(chǎn)技術指標如下：

氧氣高爐氧氣消耗量(95％純度)：225Nm³/tHM

氧氣高爐煤比：200kg/tHM

氧氣高爐焦比：191kg/tHM

爐頂煤氣量：1368Nm³/tHM

爐頂煤氣成分：CO:51.8％，CO₂：37.5％，H₂：6.6％，H₂O：2.6％，N₂：1.5％氧氣高爐產(chǎn)量：21000tHM/d

氣化爐氧氣消耗量(95％純度)：133Nm³/tHM

氣化爐煤粉消耗量：200kg/tHM

循環(huán)煤氣成分：CO:47.8％，H₂：49.0％，N₂：3.2％

循環(huán)煤氣溫度：900℃

上排風口循環(huán)煤氣量：382Nm³/tHM

下排風口循環(huán)煤氣量：400Nm³/tHM

氣基豎爐產(chǎn)量：12400tDRI/d

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本實用新型的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、 或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領域的普通技術人員在本實用新型的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。