一種利用小粒徑煙煤進行高爐煉鐵的系統及方法
2023-05-13 05:13:06 1
一種利用小粒徑煙煤進行高爐煉鐵的系統及方法
【專利摘要】本發明公開一種利用小粒徑煙煤進行高爐煉鐵的系統及方法，該系統包括熱解爐，熱解爐半焦出口與破碎機入口連通，破碎機出口與振篩機入口連通，振篩機的細焦粉出口與高爐噴粉入口相連通，振篩機的大顆粒半焦出口與成型器入口相連通，成型器出口與燒結爐入口相連通，燒結爐出口與高爐的燒結礦入口相連通，高爐的煙氣出口分為兩路，一路與熱解爐氣體入口連通，另一路與熱解爐煙氣出口連通；解決煤炭開採產生的大量小粒徑煤的利用問題；緩解噴吹用煤資源緊缺的問題，為煤熱解半焦的利用提供了一條路徑；將半焦粉末與鐵礦石粉末混合成型並燒結使用，使資源得到充分利用；高爐煉鐵的煙氣用於煙煤的熱解，回收煙氣中的熱量，減少能耗，提高利用效率。
【專利說明】一種利用小粒徑煙煤進行高爐煉鐵的系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於煤化工領域，涉及一種以小粒徑煙煤作為原料，將高爐煉鐵與熱解耦合的工藝，尤其涉及一種利用小粒徑煙煤進行高爐煉鐵的系統及方法。
【背景技術】
[0002]煤炭開採過程中會產生大量的小粒徑煤，目前多用來燃燒，利用率不高。
[0003]煉鐵高爐出來的煙氣溫度較高，其中含有可燃性氣體成分，目前多經換熱回收其部分熱量，而對其中的可燃性成分利用率不高，多直接放空燃燒排掉。
[0004]我國是世界第一產鐵大國，2012年鋼鐵產量已達6.6億噸。現代高爐煉鐵需用焦炭，它在高爐中的作用是提 供冶煉過程需要的熱量，還原鐵礦石需要的還原劑，以及維持高爐料柱透氣性的骨架。但是焦炭資源短缺，價格昂貴，已成為制約我國煉鐵發展的重要因素之一。目前多採用高爐噴吹煤粉，替代焦炭提供熱量和還原劑的作用，降低煉鐵用焦，進而降低成本。但是，以煤粉作為原料提供熱量及作為還原劑，噴吹用煤粉用量大，煤粉資源較為緊缺，而且煉鐵產生的熱量利用率低。
【發明內容】
[0005]本發明目的在於克服現有技術的缺陷，提供一種利用小粒徑煙煤進行高爐煉鐵的系統及方法，為小粒徑煙煤的利用提供一條途徑；擴大煉鐵用原料，降低煉鐵成本；充分利用煉鐵系統中的能量，提高整體的經濟效益。
[0006]為實現上述目的，本發明採用以下技術方案:
[0007]—種利用小粒徑煙煤進行高爐煉鐵的系統，包括熱解爐，熱解爐半焦出口與破碎機入口連通，破碎機出口與振篩機入口連通，振篩機的細焦粉出口與高爐噴粉入口相連通，振篩機的大顆粒半焦出口與成型器入口相連通，成型器出口與燒結爐入口相連通，燒結爐出口與高爐的燒結礦入口相連通，高爐的煙氣出口分為兩路，一路與熱解爐氣體入口連通，另一路與熱解爐煙氣出口連通。
[0008]包括第一幹法分選機，第一幹法分選機精煤出口與所述熱解爐入口連通。
[0009]所述第一幹法分選機為複合式幹法分選機。
[0010]所述熱解爐半焦出口連接有第二幹法分選機，第二幹法分選機優質半焦出口與破碎機入口連通。
[0011]所述第二幹法分選機為空氣重介質流化床幹法分選機。
[0012]一種利用小粒徑煙煤進行高爐煉鐵的方法，包括以下步驟:
[0013]( I)、小粒徑煙煤被送往熱解爐，在熱解爐中被由高爐送來的高溫煙氣加熱，發生熱解反應，生成熱解油氣和半焦，熱解油氣排出，半焦送往破碎機進行破碎；
[0014]( 2)、破碎後的半焦進入振篩機中進行篩分，篩出的細焦粉被送往高爐進行噴吹，篩出的大顆粒半焦被送往成型器與加入的鐵礦石粉末及添加劑粉末進行擠壓成型，得到塊狀產物；塊狀產物經燒結爐焙燒後得到燒結礦；燒結礦被送往高爐用來煉鐵；[0015]( 3)、高爐出口產出鐵水，高爐煙氣出口分為兩路，一路用作熱載氣通往熱解爐，另一路與熱解爐排出的熱解油氣匯合得到混合氣。
[0016]所述步驟(I)中小粒徑煙煤首先進入第一幹法分選機中，經幹法分選得到去除了灰分和矸石的精煤，排出矸石和灰分等雜質，然後精煤被送往熱解爐。
[0017]對於高灰分或高硫份的小粒徑煙煤，在第一幹法分選機(I)中加入脫灰劑或脫硫劑進行脫灰或脫硫。
[0018]所述步驟(I)熱解生成的半焦被送往第二幹法分選機進行分選；半焦經分選後得到的劣質半焦排出，優質半焦被送往破碎機進行破碎。
[0019]本發明有益效果如下:
[0020]本發明提供了一種將小粒徑煙煤加工處理，製成高爐煉鐵用燒結礦和高爐噴吹用焦粉並同時應用於高爐煉鐵的工藝以及將煉鐵高爐煙氣用於煤熱解熱載氣的工藝，其主要優勢和特點在於: [0021](I)原料選用小粒徑煙煤，有利於解決煤炭開採過程中大量產生的小粒徑煤的利用問題；
[0022](2)用粉狀半焦替代粉煤用於高爐噴吹，可以緩解噴吹用煤資源緊缺的問題，同時為煤熱解產生的半焦的利用提供了一條路徑；
[0023](3)將半焦粉末與鐵礦石粉末混合成型並燒結，得到高爐煉鐵所用的燒結礦，可以使資源得到充分利用，保證高爐的穩定運行，降低煉鐵成本，解決部分半焦的利用問題；
[0024](4)高爐煉鐵中產生的煙氣送入熱解爐中用於煙煤的熱解，有利於回收煙氣中的熱量，減少能耗，利用效率提高，同時煙氣中的氫氣、一氧化碳、二氧化碳等氣體成分對熱解有富氫增油的作用，充分利用能量，提高經濟效益。
[0025]進一步，原料小粒徑煙煤及熱解產生的半焦均採用幹法分選機進行分選，避免了水分的引入，有利於節能降耗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1為本發明的系統結構示意圖；
[0027]圖中:1_第一幹法分選機2-熱解爐3-第二幹法分選機4-破碎機5-振篩機6-成型器7-燒結爐8-高爐11-原煤12-精煤13-初選沉煤14-熱解油氣15-半焦16-劣質半焦17-優質半焦18-粉碎後半焦19-噴吹用半焦20-燒結用半焦21-鐵礦石粉末及添加劑粉末22-塊狀物23-燒結礦24-鐵水26-高溫煙氣27-混合氣A-熱解系統B-半焦分選系統C-高爐煉鐵系統。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步的描述:
[0029]如圖1所示,本發明系統中包括3個系統，A為熱解系統，B為半焦分選系統，C為高爐煉鐵系統。熱解系統A中包括第一幹法分選機I和熱解爐2 ;半焦分選系統B中包括第二幹法分選機3、破碎機4、振篩機5、成型器6和燒結爐7 ;高爐煉鐵系統C中包括高爐。
[0030]熱解系統A中，第一幹法分選機I優選複合式幹法分選機，第一幹法分選機I有兩個出口，幹法分選合格產物出口即精煤出口與熱解爐2入口相連接，廢棄物出口直接排出初選沉煤；熱解爐2有兩個出口，半焦出口與第二幹法分選機3入口相連接，熱解油氣出口直接排出熱解油氣。
[0031 ] 半焦分選系統B中，第二幹法分選機3優選空氣重介質流化床幹法分選機，第二幹法分選機3有兩個出口，優質半焦出口與破碎機4入口相連接，劣質半焦出口直接排出高灰半焦；破碎機4出口與振篩機5入口相連接；振篩機5有兩個出口，燒結用半焦出口(即大顆粒半焦出口)與成型器6相連接，噴吹用半焦出口(即細焦粉出口)與高爐8入口相連接；成型器6出口與燒結爐7入口相連接；燒結爐7出口與高爐8入口相連接。
[0032]高爐煉鐵系統C中，高爐8底部出口直接排出產品鐵水，爐頂煙氣出口分為兩路，一路與熱解爐2入口相連接，另一路與熱解爐2頂部出來的熱解油氣匯合，得到混合氣，經處理用於下遊化學品合成或供民用燃氣等。
[0033]熱解系統A中，熱解爐2有兩個出口，半焦出口與半焦分選系統B中第二幹法分選機3入口相連接。半焦分選系統B中，振篩機5有兩個出口，細焦粉出口與高爐煉鐵系統C中高爐8噴粉入口相連接；燒結爐7出口與高爐煉鐵系統C中高爐8的燒結礦入口相連接。高爐煉鐵系統C中高爐8有兩個出口，爐頂煙氣出口與熱解系統A中熱解爐2的氣體入口相連接。
[0034]一種利用小粒徑煙煤進行高爐煉鐵的方法，步驟如下:
[0035](I)本發明中原煤11首先進入第一幹法分選機I中，經幹法分選得到去除了灰分和矸石的精煤12，同時排出含有矸石和灰分等雜質的初選沉煤13 ;精煤12被送往熱解爐2，在熱解爐2中被由高爐8送來的爐頂高溫煙氣26加熱，發生熱解反應，生成熱解油氣14和半焦15，熱解油氣由爐頂排出，半焦從爐底排出送往第二幹法分選機3進行分選；半焦15經分選後得到的劣質半焦16直接從分選機3中排出，優質半焦17被送往破碎機4進行破碎；
[0036](2)破碎後半焦18進入振篩機5中進行篩分，篩出的細焦粉即噴吹用半焦19被送往高爐8進行噴吹，篩出的大顆粒半焦即燒結用半焦20被送往成型器6與加入的鐵礦石粉末及添加劑粉末21進行擠壓成型，得到具有一定強度的塊狀產物22 ;塊狀物22經燒結爐7焙燒後得到燒結礦23 ;燒結礦23被送往高爐8用來煉鐵；
[0037](3)高爐8底部出口產出鐵水24，頂部煙氣出口分為兩路，一路高溫煙氣26用作熱載氣通往熱解爐2，另一路高溫煙氣與熱解油氣14匯合得到混合氣27，後經進一步處理用作民用燃氣或下遊化學品合成原料。
[0038]以下為利用小粒徑煙煤進行高爐煉鐵的方法的【具體實施方式】:
[0039]實施例1
[0040]將0-6_的粉煤送入複合式幹法分選機中進行分選，去除煤中的灰分等雜質得到精煤。將精煤送入熱解爐中，利用高爐送來的高溫煙氣作為熱源，控制溫度在500-800°C的條件下對熱解爐中的精煤進行熱解，得到熱解氣和熱解半焦。高爐煙氣熱值較低，僅為3500KJ/m3，不適於直接用作民用燃氣，而熱解氣熱值較高，一般在16000-17000KJ/m3，將其與高爐煙氣按比例混合，經進一步加工處理可以得到淨化氣，用來作為民用燃氣或下遊化學品合成原料氣。將熱解爐排出的半焦送往空氣重介質幹法分選機進行分選，除去其中的灰分，得到優質的低灰半焦，將這些半焦送入破碎機中破碎或與加入破碎機中的配煤一起進行破碎，得到粒度在0-3mm的細粉，將得到的細粉送入振篩機中進行篩分，篩分出的200目以上的細粉送往高爐用於噴吹，剩下的粗粉送入成型器中與加入成型器的鐵礦石粉末(<5mm)和其他添加劑(主要是粒度在0-3mm的CaO粉末和白雲石粉末等)一起在成型器中擠壓成型，將成型塊送往燒結爐進行焙燒，得到具有一定強度且富鐵的燒結礦，將其送入高爐中用於煉鐵，產物鐵水從高爐底部排出。
[0041]實施例2
[0042]將6_20mm的顆粒煤送入複合式幹法分選機中進行分選，去除煤中的灰分等雜質得到精煤。將精煤送入熱解爐中，利用高爐送來的高溫煙氣，控制溫度在500-800°C的條件下對熱解爐中的精煤進行熱解，不但充分利用了高爐煙氣中的熱量，而且高爐煙氣中的一氧化碳(約佔25%)、二氧化碳(約佔15%)、氫氣等成分還會對煤熱解產生富氫增油的效果，使焦油的產率明顯提高。將熱解爐排出的熱解粗油氣進行處理除去其中的灰塵得到焦油和熱解氣，熱解氣經淨化送往下遊用於化學品合成等，焦油經進一步處理，可以用來提取其中的酚類、芳烴等，也可以用來加氫精制製備成品油。將熱解爐排出的半焦送往空氣重介質幹法分選機進行分選，除去其中的灰分，得到優質的低灰半焦，將這些半焦送入破碎機中破碎，得到粒度在0-3mm的細粉，將得到的細粉送入振篩機中進行篩分，篩分出的200目以上的細粉送往高爐用於噴吹，剩下的粗粉送入成型器中與加入成型器的鐵礦石粉末(<5_)和其他添加劑(主要是粒度在0-3mm的CaO粉末和白雲石粉末等)一起在成型器中擠壓成型，將成型塊送往燒結爐 進行焙燒，得到具有一定強度且富鐵的燒結礦，將其送入高爐中用於煉鐵，產物鐵水從高爐底部排出。
[0043]本發明中對於高灰分和/高硫份的原料煤，在分選機可適當加入一定脫灰劑或脫硫劑進行脫灰和脫硫。
[0044]本發明將高爐煉鐵工藝與熱解耦合起到了節能減排，提高系統利用效率的作用，還具有以下優點:
[0045](I)小粒徑煤通過熱解，產生熱解油氣和熱解半焦，利用率得到了提升。
[0046](2)高爐煙氣做為熱解的熱源，其中的氣體成分對熱解產生富氫增油的效果，總體利用效率提聞。
[0047](3)以粉狀半焦代替煤粉用於高爐噴吹，理論分析及實踐檢測均表明可行，且因其一般含有比煤低的硫含量、較高的熱值，好的可磨性、反應性及燃燒性，被認為是一種高爐噴吹的理想燃料，此舉還為粉焦的利用提供了一條可行路徑。
【權利要求】
1.一種利用小粒徑煙煤進行高爐煉鐵的系統，其特徵在於:包括熱解爐(2)，熱解爐(2 )半焦出口與破碎機(4 )入口連通，破碎機(4 )出口與振篩機(5 )入口連通，振篩機(5 )的細焦粉出口與高爐(8 )噴粉入口相連通，振篩機(5 )的大顆粒半焦出口與成型器(6 )入口相連通，成型器(6)出口與燒結爐(7)入口相連通，燒結爐(7)出口與高爐(8)的燒結礦入口相連通，高爐(8)的煙氣出口分為兩路，一路與熱解爐(2)氣體入口連通，另一路與熱解爐煙氣出口連通。
2.根據權利要求1所述的利用小粒徑煙煤進行高爐煉鐵的系統，其特徵在於:包括第一幹法分選機(I )，第一幹法分選機(I)精煤出口與所述熱解爐(2 )入口連通。
3.根據權利要求2所述的利用小粒徑煙煤進行高爐煉鐵的系統，其特徵在於:所述第一幹法分選機(I)為複合式幹法分選機。
4.根據權利要求1或2所述的利用小粒徑煙煤進行高爐煉鐵的系統，其特徵在於:所述熱解爐(2 )半焦出口連接有第二幹法分選機(3 )，第二幹法分選機(3 )優質半焦出口與破碎機(4)入口連通。
5.根據權利要求4所述的利用小粒徑煙煤進行高爐煉鐵的系統，其特徵在於:所述第二幹法分選機(3)為空氣重介質流化床幹法分選機。
6.一種基於權利要求1系統的利用小粒徑煙煤進行高爐煉鐵的方法，其特徵在於包括以下步驟: (1)、小粒徑煙煤被送往熱解爐(2)，在熱解爐(2)中被由高爐(8)送來的高溫煙氣加熱，發生熱解反應，生成熱解油氣(14)和半焦(15)，熱解油氣排出，半焦送往破碎機(4)進行破碎； (2)、破碎後的半焦(18)進入振篩機(5)中進行篩分，篩出的細焦粉被送往高爐(8)進行噴吹，篩出的大顆粒半 焦被送往成型器(6)與加入的鐵礦石粉末及添加劑粉末進行擠壓成型，得到塊狀產物；塊狀產物經燒結爐(7)焙燒後得到燒結礦(23);燒結礦(23)被送往高爐(8)用來煉鐵； (3 )、高爐(8 )出口產出鐵水，高爐(8 )煙氣出口分為兩路，一路用作熱載氣通往熱解爐(2)，另一路與熱解爐(2)排出的熱解油氣匯合得到混合氣。
7.根據權利要求6所述的利用小粒徑煙煤進行高爐煉鐵的方法，其特徵在於:所述步驟(I)中小粒徑煙煤首先進入第一幹法分選機(I)中，經幹法分選得到去除了灰分和矸石的精煤，排出矸石和灰分等雜質，然後精煤被送往熱解爐。
8.根據權利要求7所述的利用小粒徑煙煤進行高爐煉鐵的方法，其特徵在於:對於高灰分或高硫份的小粒徑煙煤，在第一幹法分選機(I)中加入脫灰劑或脫硫劑進行脫灰或脫硫O
9.根據權利要求6或7所述的利用小粒徑煙煤進行高爐煉鐵的方法，其特徵在於:所述步驟(I)熱解生成的半焦被送往第二幹法分選機(3)進行分選；半焦經分選後得到的劣質半焦排出，優質半焦被送往破碎機(4)進行破碎。
【文檔編號】C22B1/16GK103451332SQ201310389275
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月30日 優先權日:2013年8月30日
【發明者】張生軍, 鄭化安, 徐婕, 趙奕程, 楊小彥, 侯文杰, 李鑫, 張棟博 申請人:陝西煤業化工技術研究院有限責任公司