專利名稱:高爐的操作方法
本發(fā)明涉及一種高爐操作方法，采用這種方法產(chǎn)生的高爐煤氣含有適于作合成化學工業(yè)用氣的成分。
在傳統(tǒng)的高爐中所產(chǎn)生的絕大部分高爐煤氣一般都用于煉鋼廠。雖然由于生鐵產(chǎn)量的增加和鋼鐵廠操作的改進使高爐煤氣量增加，但是在這種鋼鐵廠中高爐煤氣的消耗量近年來卻減少了。因此，有效地利用過量高爐煤氣便成了一個大問題。
因此，人們設(shè)想可以把高爐煤氣中所含的大量CO氣作為例如燃料甲醇氣之類的合成化學工業(yè)用氣。
但是傳統(tǒng)的高爐煤氣含有大量N2氣。為了使用高爐煤氣作為合成化學工業(yè)用氣，必須從高爐煤氣中分離出N2氣，這樣一來成本增加。因此，難于在工業(yè)規(guī)模上使用高爐煤氣作為合成化學工業(yè)用氣。
日本專利特公昭37-3356記載的高爐操作法中，從高爐風口鼓入含有適量CO2氣和水蒸汽的氧氣代替空氣，同時鼓入從高爐煤氣中分離出的基本上由CO和H2組成的還原氣，待以使高爐爐頂煤氣中的還原氣含量達到70％。
這項技術(shù)旨在降低焦比，而不是為了生產(chǎn)合成化學工業(yè)用氣。這件現(xiàn)有技術(shù)中的專利既未記載從高爐爐身中部吹入預熱氣體，也未記載從風口吹入煤粉。
日本專利特公昭52-32323中記載了從風口吹入礦物燃料和富氧鼓風時產(chǎn)生爐頂煤氣的方法和從爐身中部吹入產(chǎn)生爐頂煤氣的方法。
這項技術(shù)的目的也是降低焦比，而不是生產(chǎn)合成化學工業(yè)用氣。按照這項技術(shù)，吹入富氧氣體而不是純氧。除非從所產(chǎn)生的高爐煤氣中除去氮，否則不能夠用來作為合成化學工業(yè)用氣。
日本專利特公昭50-22966中，描述了一種吹入無氧化性氣體的方法，這種方法使用初步還原的爐料進行高爐操作，在800℃溫度下或者在比爐料高的溫度下，從鼓風位置向爐料溫度為700℃或更高的區(qū)域吹入無氧化性氣體，以便預熱初步還原的爐料或廢鋼。
這項技術(shù)同樣旨在降低焦比，而不是生產(chǎn)合成化學工業(yè)用氣。由于不吹入純氧，所以不從高爐煤氣中除去氮就不能用這種高爐煤氣作為合成化學工業(yè)用氣。
日本專利特公昭51-8091中，描述了一種從風口吹入富氧和還原氣體，以控制氧和還原性氣含量的高爐操作技術(shù)。
但是，這項技術(shù)旨在提高高爐的生產(chǎn)能力，而不是生產(chǎn)合成化學工業(yè)用氣。按照這項技術(shù)，預熱氣體不是從爐身中部吹入的。由于在高爐中不吹入純氧，因而若以高爐煤氣作為合成化學工業(yè)用氣使用，必須從中除去氮。
本發(fā)明的首要目的在于提供一種高爐的操作方法，采用此法可以產(chǎn)生作為合成化學工業(yè)用氣的無氮高爐煤氣，同時高爐的生鐵產(chǎn)量仍然保持穩(wěn)定。
本發(fā)明的第二個目的在于提供一種高爐操作方法，內(nèi)容包括即使從風口吹入純氧，風口噴嘴處的理論火焰溫度也不會過分增高。
本發(fā)明的第三個目的在于提供一種高爐操作方法，其中甚至于從風口吹入純氧，也可以補償高爐上部的氣體缺乏現(xiàn)象。
本發(fā)明的第四個目的在于提供一種高爐操作方法，該方法能夠減少焦羰的用量。
為了達到上述發(fā)明目的，從風口吹入純氧。高爐爐頂煤氣變成基本不含氮的煤氣。采取從風口吹入控溫氣體(例如水蒸汽、水、二氧化碳和高爐爐頂煤氣)的方法，可以防止從風口吹入純氧時，風口前端理論火焰溫度的升高。此外，利用從爐身中部吹入預熱氣體的方法，可以防止從風口吹入純氧時高爐上部缺乏氣體的現(xiàn)象；所說的預熱氣體，例如燃燒高爐爐頂煤氣所得到的基本上不含氮的氣體，用來預熱高爐的爐料。面且吹入純氧后，便可以從風口吹入煤粉，從而減少了爐料中的焦炭用量。
“基本上不含氮的高爐煤氣”一詞的含意是這種高爐煤氣含氮量通?！?0％，若使用這種氣體作為化學氣體并不妨礙操作?！盎旧喜缓念A熱氣體”一詞意指含氮量少到足以產(chǎn)生上述成分的高爐煤氣?！凹冄酢币辉~是指高純度的氧只含極少量的氮從而足以產(chǎn)生上述成分的高爐煤氣。
圖1是本發(fā)明的高爐操作法實施例示意圖；圖2是從風口吹入氧氣的濃度與煤粉量之間關(guān)系的曲線圖；圖3是從風口吹入氧氣的濃度與預熱氣體量之間關(guān)系的曲線圖。
實施例1圖1是本發(fā)明的高爐操作法的一個實施例的示意圖。從爐頂或受料漏斗向高爐1內(nèi)加入以鐵礦石和焦碳為主要成分的爐料。從風口2吹入純氧3、煤粉11、水(水或水蒸汽)12和控制高爐煤氣溫度的控溫氣體4′。為了預熱爐料，從高爐爐身的中部吹入基本上不含氮的預熱氣體5。焦碳和煤粉與純氧一起燃燒，鐵礦石被還原和熔化后產(chǎn)生生鐵和爐渣，而高爐爐頂則產(chǎn)生基本上不含氮的高爐煤氣4。
用集塵器7除去高爐煤氣4中的灰塵。得到的無塵高爐煤氣分流到不同的目的地。一部分供給燃燒爐9，另一部分供風口2作為控溫氣體4′，還有一部分用于煉鋼，其余部分供給CO2分離裝置8。分離出CO2后再利用得到的CO和H2作為合成化學工業(yè)用氣。來自CO2分離裝置8的CO2氣體可以作為控溫氣體供給產(chǎn)生預熱氣體的燃燒爐9或風口2。
在上述的操作中，為了防止風口前端因吹入純氧造成的升溫，要從風口2吹入HO12和控溫氣體4′。適當控制鼓風量，使風口前端的理論火焰溫度為2000～2600℃。利用從風口2吹入的煤粉可取代部分焦碳。因為按照本發(fā)明要從風口2吹入純氧，所以可以吹入大量煤粉。
尤其是從風口2吹入氧氣的濃度增加時，煤粉用量按圖2所示的方式增加，但是增加的數(shù)量還要隨著例如煤粉種類等各種條件而變化。當從風口吹入氧的濃度增加時，爐內(nèi)的氣流量減少。由于這個原因，必須補充一定量氣體來補償如圖3中所示的氣體缺少現(xiàn)象。按照本發(fā)明，在從風口吹入純氧的同時，從爐身中部吹入預熱氣體，這樣就可以吹入大量煤粉，例如吹入煤粉400公斤/噸生鐵，優(yōu)選值為100～400公斤/噸生鐵。換句話說，可以大幅度減少煉鐵所用的焦碳量。
為了控制高爐中的潛熱，需控制從風口吹入的O2、爐頂煤氣和H2O的吹入量，以改變?nèi)剂媳壤?br>使用預熱氣體5以增加高爐中的氣體流量并預熱高爐中爐料。利用高爐煤氣與氧3′在燃爐9中燃燒的方法可以產(chǎn)生預熱氣體5。通過估計鼓風位置之下所產(chǎn)生的氣體量，確定預熱氣體5的吹入量，以及使熱流化(固體/氣體)最好在0.8～1.0范圍內(nèi)。如果熱流比過低，則必須吹入大量氣體，耗掉其中的熱量。但是如果熱流比過高，則高爐內(nèi)出現(xiàn)熱短缺現(xiàn)象。因此高爐內(nèi)的溫度會降得過低，不能完成令人滿意的氣體還原。結(jié)果高爐操作變得不穩(wěn)定。預熱氣體溫度最好在500～1200℃范圍內(nèi)。如果溫度過低，化學還原不完全。但是如果溫度過高，則熔煉損失增加。因此高爐底部的熱平衡被破壞，而且高爐操作也不穩(wěn)定。此外，若鐵礦石還原率高，則可以將預熱氣體溫度調(diào)低。但是若鐵礦石還原率低，則可以將預熱氣體溫度調(diào)高。因此，在不延誤還原反應(yīng)的條件下可以有效地利用這些熱量。通過改變高爐爐頂煤氣循環(huán)量與鼓入O2量的比例，可以控制預熱氣體溫度。
按照上述操作方法吹入純氧，在所說的系統(tǒng)中基本上不引入外部N2氣。因此高爐煤氣基本上不含N2氣，所以不必從高爐煤氣中分離N2。需要時，只需從高爐煤氣中分離出CO2氣，便可用作合成化學工業(yè)用氣。這樣可以顯著降低合成化學工業(yè)用的成本。
吹入純氧時在風口前端或其附近的溫度升高，可以用吹入從爐頂循環(huán)的高爐煤氣的方法加以防止。此外，從爐身中部吹入的預熱氣體可防止爐內(nèi)氣流減少，借以穩(wěn)定高爐的操作。而且由于噴入煤粉，可以大幅度減少高爐的焦碳，從而降低了操作成本。當使用高爐煤氣作為合成化學工業(yè)用氣時，只需將所需的高爐煤氣中的CO2分離出去即可，因而還降低了化工用煤氣的成本。
以下參照附圖1說明按照本發(fā)明進行的高爐操作。
將鐵礦石和焦碳(焦比為350公斤/噸熱金屬)裝入高爐中(5000噸熱金屬/天)，而且為了防止高爐煤氣成分波動，向爐內(nèi)吹入純氧(349標準立方米/噸)、爐頂煤氣(165標準立方米/噸)、煤粉(300公斤/噸熱金屬-21噸/小時)和水蒸汽(3公斤/噸)。從高爐爐身的中部吹入預熱氣體(1000℃，105標準立方米/噸)。在本例中，所說的預熱氣體是用氧(10標準立方米/噸)和爐頂煤氣(105標準立方米/噸)在燃燒爐內(nèi)燃燒的方法制造的。
用上述高爐操作法生產(chǎn)的爐頂煤氣的成分為49％ CO、33.5％ CO2、9.2％ H2、0.73％ H2O和0.8％ N2。由此可見這種爐頂煤氣基本上不含N2氣。使所說的高爐煤氣通過集塵器，然后使此無塵的高爐煤氣分流到不同的目的地。一部分(105標準立方米/噸)送入燃燒爐，另一部分(165標準立方米/噸)從風口吹入高爐，還有一部分(1080標準立方米/噸，1726千卡/標準立方米)用于煉鋼，剩余部分經(jīng)CO2分離裝置處理后，使用最后得到的CO和H2氣作為合成化學工業(yè)用氣。
權(quán)利要求
1.一種高爐的操作方法，其中包括的步驟有——從爐頂向高爐內(nèi)裝入以鐵礦石和焦碳作為主要成分的爐料，——從風口鼓入純氧、煤粉和控溫氣體，采用所說的控溫氣體來防止風口前端溫度升高，——從爐身中部吹入基本上不含氮的預熱氣體，以預熱高爐中的爐料，以及——用純氧燃燒焦碳，以便熔化鐵礦石和產(chǎn)生基本上不含氮的高爐煤氣。
2.按照權(quán)利要求
1的方法，其特點在于所說的控溫氣體來自高爐爐頂產(chǎn)生的氣體，將其吹入以便使風口前端的理論火焰溫度在2000～2600℃范圍之內(nèi)。
3.按照權(quán)利要求
1的方法，其特點在于所說的預熱氣體溫度在500～1200℃范圍內(nèi)，以使固一氣之熱流比調(diào)至0.8～1.0來控制預熱氣體量。
4.按照權(quán)利要求
1的方法，其特點在于噴入的煤粉量不高于400公斤/噸生鐵。
專利摘要
按照本發(fā)明的高爐操作方法，從風口(2)吹入純氧(3)、煤粉(11)和基本上不含氮的控溫氣體(4)。從爐身中部吹入基本上不含氮的預熱氣體。從高爐爐頂能夠產(chǎn)生基本上不含氮的高爐煤氣。
文檔編號C21B5/00GK86105560SQ86105560
公開日1987年2月4日 申請日期1986年7月26日
發(fā)明者齋藤汎, 大野陽太郎, 堀田裕久, 松浦正博 申請人:日本綱管株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan