氧氣高爐與氣基豎爐聯合生產系統和聯合生產方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于冶金領域，具體地，本發明涉及氧氣高爐與氣基豎爐聯合生產系統和聯合生產方法。
【背景技術】
[0002]我國鋼鐵工業消耗大量資源，同時排放大量廢氣，其中以燒結球團、焦化、高爐及熱風爐所組成的高爐煉鐵系統能耗及⑶2排放所占鋼鐵行業的比例分別高達69%及73%。當前，傳統高爐煉鐵技術在生產效率、能量利用等方面已發揮到極致，僅依靠操作手段的改進難以實現高爐煉鐵較大幅度的節能減排。針對全球環保意識增強、資源日益枯竭的現狀，必須對現有的高爐煉鐵工藝加以改進，使之在技術上、經濟上及環境上更加符合時代發展的需要。氧氣高爐煉鐵技術是最有可能實現規模化應用的煉鐵新工藝之一，它具有高噴煤量、低焦比、生產率高、煤氣品質高等優點，有可能使煤粉取代焦炭成為主要的煉鐵能源物質，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金屬鐵，產品可替代廢鋼并優于廢鋼，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規模大、成本低、操作靈活、環境友好等優點，在中東、印度等國家和地區得到廣泛應用。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，造成了整個行業高能耗、高污染、高成本的不利局面。
【發明內容】
[0004]本發明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，本發明的一個目的在于提出氧氣高爐與氣基豎爐聯合生產系統和聯合生產方法，該系統和方法通過設置和使用氣化爐，可有效解決氧氣高爐頂氣循環量不足的問題，同時為氣基豎爐提供充足的氣源。
[0005]根據本發明的一個方面，本發明提出了一種氧氣高爐與氣基豎爐聯合生產系統。根據本發明的實施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯合生產系統，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，并產生爐渣和豎爐爐頂氣；
[0008]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，并將經過所述除塵處理后的高爐爐頂氣分為二部分；
[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；
[0010]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；
[0011 ] 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
[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。
[0013]根據本發明的具體實施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯合生產系統將氣基豎爐與氧氣高爐聯合生產，即將鋼鐵生產短流程與長流程相結合，消除了部分長流程高能耗、高CO2排放的弊端，同時生產出的DRI是生產高品質鋼不可替代的優質鐵原料。另外，更加可有效地解決了氧氣高爐頂氣循環量不足的問題，同時為氣基豎爐提供充足的氣源。
[0014]另外，根據本發明上述實施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯合生產系統還可以具有如下附加的技術特征:
[0015]在本發明的一些實施例中，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的上部爐料進行預熱和還原。
[0016]在本發明的一些實施例中，所述二氧化碳脫除裝置與位于所述氣基豎爐底部的冷卻氣進口相連，且適于將所述預處理還原氣從所述氣基豎爐的底部通入。
[0017]在本發明的一些實施例中，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并轉化為一氧化碳。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，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所需的原料氣，進而對C進行了循環利用，從而減少了 C排放。
[0018]根據本發明的另一方面，本發明還提出了一種氧氣高爐與氣基豎爐聯合生產方法。根據本發明的實施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯合生產方法，包括:
[0019]利用氧氣高爐進行煉鐵，以便得到鐵水，并產生爐頂煤氣和爐渣；
[0020]利用氣基豎爐進行煉鐵，以便得到鐵水，并產生爐渣和豎爐爐頂氣；
[0021]對所述高爐爐頂氣進行除塵處理，并將經過所述除塵處理后的高爐爐頂氣分為二部分；
[0022]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；
[0023]將第二部分高爐爐頂氣、所述富含氫氣的還原氣和所述豎爐爐頂氣進行混合，得到混合氣體，并脫除所述混合氣體中的0-100 %體積的二氧化碳，獲得預處理還原氣；
[0024]對所述預處理還原氣進行加壓處理；以及
[0025]利用氣化爐對經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。
[0026]根據本發明的具體實施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯合生產方法將氣基豎爐與氧氣高爐聯合生產，即將鋼鐵生產短流程與長流程相結合，消除了部分長流程高能耗、高CO2排放的弊端，同時生產出的DRI是生產高品質鋼不可替代的優質鐵原料。另外，更加可有效地解決了氧氣高爐頂氣循環量不足的問題，同時為氣基豎爐提供充足的氣源。
[0027]另外，根據本發明上述實施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯合生產方法還可以具有如下附加的技術特征:
[0028]在本發明的一些實施例中，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合生產方法進一步包括:
[0029]將所述高溫還原氣的一部分通入所述上進風口，以便利用所述高溫還原氣對所述氧氣高爐內的上部爐料進行預熱和還原。
[0030]在本發明的一些實施例中，上述實施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯合生產方法進一步包括:將所述預處理還原氣從位于所述氣基豎爐底部的冷卻氣進口通入。
[0031]在本發明的一些實施例中，上述實施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯合生產方法進一步包括: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，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所需的原料氣，進而對C進行了循環利用，從而減少了 C排放。
【附圖說明】
[0032]圖1是根據本發明一個實施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯合生產系統的結構示意圖。
[0033]圖2是根據本發明另一個實施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯合生產系統的結構示意圖。
[0034]圖3是根據本發明一個實施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯合生產方法的流程圖。
[0035]圖4是根據本發明另一個實施例的氧氣高爐與氣基豎爐聯合生產方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0036]下面詳細描述本發明的實施例，所述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