将低热值高炉煤气直接用于还原高温物料无氧冷却的工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开将低热值高炉煤气直接用于还原高温物料无氧冷却的工艺：将回转窑排出的1000～1100℃高温物料从竖式冷却器上部加入，以低热值高炉煤气作为冷却介质从竖式冷却器下部加入，在冷却器内下流过程中与下部逆流而来的常温高炉煤气进行热交换，将高温物料冷却到300℃以下从冷却器下部排出，同时将低热值高炉煤气预热到900～1000℃，高温物料在冷却过程中与空气隔绝。高炉煤气冷却高温还原物料时，煤气中的CO2与高温还原物料中过剩碳进行气化反应，使高炉煤气当中CO含量增加，热值得到提高，同时使过剩碳得到有效回收。本发明拓展了常温高炉煤气的使用范围，解决了回转窑不能直接使用高炉煤气的问题。
【专利说明】将低热值高炉煤气直接用于还原高温物料无氧冷却的工艺
【技术领域】
[0001]本专利涉及冶金【技术领域】，属于将低热值高炉煤气直接用于还原高温物料无氧冷却的工艺。
【背景技术】
[0002]目前对于固体物料(如氧化球团和磁化焙烧)的余热回收一般应用的主要技术有:(I)氧化球团余热回收方面，通过在焙烧炉的出料端设置环式冷却器，在环式冷却器中冷却气体与物料进行逆流换热，可在高温物料温度降低的同时，冷却气体温度得到提高，但这种冷却方式由于受到冷却器本体及物料入出口的密封性限制，不能做到高温物料的无氧冷却。(2)磁化焙烧物料余热回收方面，通过在磁化焙烧炉的出料端设置竖式冷却器，利用高温物料的显热来预热还原炉的煤气，可将煤气从常温预热到较高的温度，也将高温焙烧物料冷却到300°C以下，可达到防止高温焙烧物料无氧冷却的目的，但这种方法不能提高高炉煤气自身的热值。
[0003]在传统的铁矿石直接还原工艺中，还原后的高温物料为避免在空气中的二次氧化，一般采取高温物料直接入水或雾化喷水的方式，使其温度迅速下降到300°C以下。这种高温物料的冷却方式不仅造成热量的损失和水耗的增加，而且还原物料在冷却中会产生含尘蒸汽而造成一定的环境污染。同时，在铁矿石直接还原炉中，为强化炉内的辐射和对流传热，一般采用高热值煤气来加热物料，低热值煤气很难应用到铁矿石直接还原中来。而我国的能源结构现状是低热值煤气产出量较大和高热值煤气产出量较小，并在煤气利用中存在着因低热值煤气燃烧温度较低，不能满足许多冶金生产的物料加热需要，而出现利用率较低的富裕现象，同时高热值煤气因其利用率较高出现供不应求的现象。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于`提供将低热值高炉煤气直接用于还原高温物料无氧冷却的工艺，使用低热值高炉煤气直接还原高温物料，使高温物料在无氧冷却的条件下进行降温，同时回收高温物料的余热。
[0005]为达到上述技术效果，本发明采用如下的技术方案，将低热值高炉煤气直接用于还原高温物料无氧冷却的工艺:将回转窑排出的1000~1100°C高温还原物料从竖式冷却器上部加入，以低热值高炉煤气作为冷却介质从竖式冷却器下部加入，高温还原物料在冷却器内下流过程中与下部逆流而来的低热值高炉煤气进行热交换，将高温物料冷却到300°C以下从冷却器下部排出，同时将低热值高炉煤气预热到900~1000°C，高温物料在冷却过程中与空气隔绝。
[0006]优选的，所述高温还原物料粒度范围为5~25mm。
[0007]优选的，所述低热值高炉煤气含氧量小于1%。
[0008]优选的,所述低热值高炉煤气气流流速控制为0.9~1.6m/so
[0009]本发明的有益效果:本发明利用高炉煤气和高温物料直接还原换热，改变了低热值煤气燃烧温度较低，不能满足许多冶金生产的物料加热需要，而出现利用率较低的富裕现象，同时高热值煤气因其利用率较高出现供不应求的现象。
[0010]在铁矿物中配加过量的还原剂(碳)来提高还原物料中还原介质的浓度，强化还原气氛，但直接还原物料中存在碳过剩现象。本工艺采用高炉煤气冷却高温还原物料时，煤气中含有10~20%的CO2与高温还原物料中过剩碳进行气化反应，使高炉煤气当中CO含量增加，热值得到提高，同时使过剩碳得到有效回收。将温度和热值提升后的高炉煤气，接入回转窑燃烧系统直接使用。
[0011]而国内在直接还原工艺中为了能使用低热值煤气，一般需把低热值煤气预热到900~1000°C，而采用一般的换热器其耐热温度为600°C以下，不能满足直接还原工艺的加热温度要求，其加热过程不仅需要额外的热源和加热成本，其工艺也要求比较繁琐。本发明利用高炉煤气和高温还原物料直接换热使常温高炉煤气预热到900~1000°C，就能满足回转窑直接使用低热值煤气的要求。
【具体实施方式】
[0012]在回转窑的物料出口处加设竖式冷却装置，将回转窑排出的1100°C高温还原物料从竖式冷却器上部加入，以低热值高炉煤气作为冷却介质从竖式冷却器下部加入，在冷却器内下流过程中与下部逆流而来的常温高炉煤气进行热交换，将高温物料冷却到300°C以下从冷却器下部排出，同时将低热值高炉煤气预热到990°C。
[0013]为提高铁矿物直接还原的金属化率，通常在铁矿物中配加过量的还原剂(碳)来提高还原物料中还原介质的浓度，强化还原气氛，但直接还原物料中存在碳过剩现象。本实施例使用低热值高炉煤气冷却高温还原物料时，煤气中含有10~20%的CO2与高温还原物料中过剩碳进行气化反应(C02+C—2C0)，使高炉煤气当中CO含量增加，热值得到提高，同时使过剩碳得到有效回收。
[0014]为了更好的达到稳定、高效`的生产过程，对过程中的一些物料参数进行了测试，选定了一个经济合理的范围，其中低热值高炉煤气含氧量小于1%。低热值高炉煤气气流流速控制为0.9~1.6m/s。高温还原物料粒度范围为5~25mm。高温还原物料从回转窑的出窑温度为1000~1100°C，低热值高炉煤气从冷却器上部排出时温度为900~1000°C。
[0015]本发明利用高炉煤气和高温物料直接还原换热，改变了低热值煤气燃烧温度较低，不能满足许多冶金生产的物料加热需要，而出现利用率较低的富裕现象，同时高热值煤气因其利用率较高出现供不应求的现象。
[0016]在铁矿物中配加过量的还原剂(碳)来提高还原物料中还原介质的浓度，强化还原气氛，但直接还原物料中存在碳过剩现象。本工艺采用高炉煤气冷却高温还原物料时，煤气中含有10~20%的CO2与高温还原物料中过剩碳进行气化反应，使高炉煤气当中CO含量增加，热值得到提高，同时使过剩碳得到有效回收。将温度和热值提升后的高炉煤气，接入回转窑燃烧系统直接使用。
[0017]而国内在直接还原工艺中为了能使用低热值煤气，一般需把低热值煤气预热到900~1000°C，而采用一般的换热器其耐热温度为600°C以下，不能满足直接还原工艺的加热温度要求，其加热过程不仅需要额外的热源和加热成本，其工艺也要求比较繁琐。本发明利用高炉煤气和高温还原物料直接换热使常温高炉煤气预热到900~1000°C，就能满足回转窑直接使用低热值煤气的要求。
[0018]以上所述的仅是本发明的优选实例。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，作为本领域的公知常识，还可以做出其它等同变型和改进，也应视为 本发明的保护范围。
【权利要求】
1.将低热值高炉煤气直接用于还原高温物料无氧冷却的工艺，其特征在于:将回转窑排出的1000~1100°C高温还原物料从竖式冷却器上部加入，以低热值高炉煤气作为冷却介质从竖式冷却器下部加入，高温还原物料在冷却器内下流过程中与下部逆流而来的低热值高炉煤气进行热交换，将高温物料冷却到300°c以下从冷却器下部排出，同时将低热值高炉煤气预热到900~1000°C，高温物料在冷却过程中与空气隔绝。
2.根据权利要求1所述将低热值高炉煤气直接用于还原高温物料无氧冷却的工艺，其特征在于:所述高温还原物料粒度范围为5~25_。
3.根据权利要求1所述将低热值高炉煤气直接用于还原高温物料无氧冷却的工艺，其特征在于:所述低热值高炉煤气含氧量小于1%。
4.根据权利要求1所述将低热值高炉煤气直接用于还原高温物料无氧冷却的工艺，其特征在于:所述低热值 高炉煤气气流流速控制为0.9~1.6m/s。
【文档编号】C21B5/06GK103820592SQ201410042567
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年1月28日 优先权日:2014年1月28日
【发明者】王明华, 权芳民, 展仁礼, 雷鹏飞, 张志刚, 鲁逢霖, 胡明, 张颂尧 申请人:酒泉钢铁(集团)有限责任公司