一種閃速煉鐵與煤制氣的一體化裝置及方法
【專利摘要】一種閃速煉鐵與煤制氣的一體化裝置及方法，裝置包括爐體及上、中、下層噴槍；爐體內(nèi)的自由空間設(shè)有爐料入口和煤氣出口；上層噴槍、中層噴槍和下層噴槍的出口分別位于自由空間、渣層空間和渣層空間與鐵水層空間的交界處；渣層空間設(shè)有出渣口，鐵水層空間連通出鐵口。方法為：正常生產(chǎn)時，加入粉礦和熔劑；排出熔渣和鐵水；上層噴槍向自由空間吹氧；中層噴槍向渣層同時噴吹粉煤和氧氣；下層噴槍向爐內(nèi)渣鐵界面處同時噴吹粉煤和氧氣，爐頂煤氣從煤氣出口排出并進入除塵凈化系統(tǒng)。粉礦在自由空間發(fā)生閃速間接還原，在熔池內(nèi)發(fā)生直接還原，生產(chǎn)鐵水的同時產(chǎn)生高熱值煤氣外供。本發(fā)明的裝置及方法充分利用粉煤、粉礦資源、靈活性強，生產(chǎn)效率高。
【專利說明】
一種閃速煉鐵與煤制氣的一體化裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種閃速煉鐵與煤制氣的一體化裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]資源的合理利用和清潔生產(chǎn)已然成為全球鋼鐵行業(yè)發(fā)展的主旋律，高爐煉鐵技術(shù)發(fā)展至今已有約600年的歷史，目前仍然是最主要的煉鐵方法。但因其自身固有的特性，具有以下幾個缺點:生產(chǎn)流程長、投資大；系統(tǒng)熱能利用不合理;必須使用高價的焦炭、塊礦、球團和燒結(jié)礦為原燃料;對環(huán)境污染嚴(yán)重;高爐煤氣的熱值較低，僅約為3.5MJ/Nm3，不宜被直接應(yīng)用。針對這種情況，世界各國的冶金工作者們在近幾十年的時間里研發(fā)了多種熔融還原煉鐵技術(shù)如COREX工藝、FINEX工藝和HIsarna工藝等等，其發(fā)展的主要目標(biāo)是使鐵水的生產(chǎn)擺脫對焦炭、塊礦、球團、燒結(jié)礦的依賴。目前為止，雖然在熔融還原煉鐵技術(shù)的研發(fā)中已經(jīng)獲得了很多制造和生產(chǎn)經(jīng)驗，但距離最終目標(biāo)還有很長的路要走。COREX技術(shù)是第一個實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的熔融還原煉鐵工藝，并取得了突破性的進展。但在其生產(chǎn)過程中仍需依靠塊礦、球團礦、燒結(jié)礦和部分焦炭來維持爐況順行。與現(xiàn)有先進的高爐煉鐵技術(shù)相比，仍缺乏競爭力。韓國浦項公司引進年產(chǎn)鐵水60萬t/年的⑶REX C-2000于1995年投產(chǎn)，鑒于⑶REX缺點和問題，浦項將⑶REX C-2000改造成年產(chǎn)鐵水60萬t/年的FINEX示范裝置并于2007年實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。FINEX工藝實現(xiàn)了以粉礦為原料，采用流化床進預(yù)還原，但是此工藝必須配有CO2脫除裝置。另外，粉煤和流化床得到的直接還原鐵都需要壓塊入爐，使得整個工藝流程復(fù)雜，投資、維護成本過大并且操作難度加大。FINEX熔融還原煉鐵技術(shù)能否穩(wěn)定生產(chǎn)有待于進一步研究探討。
[0003]閃速煉鐵是熔融還原煉鐵技術(shù)的一種，是以粉礦為主要原料，具有高溫、高強度、生產(chǎn)效率高等特點，通常粉礦顆粒在飛行的過程中完成部分或全部還原；目前，正在被研發(fā)的閃速煉鐵技術(shù)有歐洲ULC0S(Ultra low CO2 Steelmaking)項目中的HIsarna工藝和美國Utah大學(xué)研究的懸浮熔煉技術(shù)。與傳統(tǒng)的高爐煉鐵工藝相比，HIsarna工藝本身可降低⑶2排放量20%，結(jié)合CCS(Carbon Capture and Storage)技術(shù)預(yù)計可降低CO2排放量80%;除此之外，完全采用粉礦和粉煤作為原燃料，年產(chǎn)60萬t/年的試驗廠已經(jīng)取得了階段性成果；因此，在鋼鐵行業(yè)內(nèi)非常具有競爭力和吸引力。HIsarna采用旋風(fēng)熔化爐對粉礦進行閃速熔煉，粉礦、熔劑以氧氣為載體沿爐體切線方向噴吹到旋風(fēng)熔化爐內(nèi)，在爐內(nèi)形成復(fù)雜的漩渦流，粉礦在飛行過程中被還原熔化，最終接觸到水冷爐壁，進而沿著爐壁流淌下來，滴落到熔融還原爐內(nèi)被進一步還原。其缺點在于預(yù)還原得到的含鐵熔融物質(zhì)直接與水冷爐壁接觸，之間有強烈的熱交換使得熱損失較大;鐵水對爐壁的沖刷嚴(yán)重，不利于爐子的長壽并且維護成本高;此外，粉礦在旋風(fēng)熔化爐內(nèi)經(jīng)過閃速還原獲得的預(yù)還原度只有20%左右，因此閃速還原對整個工藝效率提高程度有限。Utah大學(xué)的懸浮熔煉工藝采用一種閃速煉鐵爐對粉礦進行預(yù)還原和熔化，粉礦和熔劑以氧氣為載體從閃速煉鐵爐爐頂吹入到高溫爐內(nèi)，迅速的發(fā)生還原、熔化。具有一定還原度的熔融產(chǎn)物最終滴落到熔池內(nèi)，進行下一步還原。還原氣體采用出或天然氣，其中一部分直接從爐頂吹入，一部分(或為粉煤)從熔池底部吹入，該工藝有可能直接用于煉鋼;其缺點在于H2成本高而天然氣有很強的地域性；閃速煉鐵爐內(nèi)還原氣體與粉礦同向流動，所需煤氣量非常大。
[0004]目前，煤制氣產(chǎn)業(yè)在我國發(fā)展并不順利。我國是一個“富煤、貧油、少氣”的國家，原油和天然氣對外依存度不斷攀升;并且近年來，我國經(jīng)濟逐漸放緩，而我國原煤生產(chǎn)能力卻不斷增加，煤炭市場開始步入整體供大于求的局面；因此，發(fā)展煤制氣產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟性強，且能有效的突破我國“富煤少氣”的能源稟賦限制，具有一定的發(fā)展優(yōu)勢。然而，在我國空氣煤氣和水煤氣的生產(chǎn)技術(shù)相對比較成熟，但產(chǎn)生的煤氣熱值較低，分別為5-6MJ/Nm3和10-1IMJ/Nm3。先進的煤制氣技術(shù)均掌握在國外公司手中，我國煤制氣技術(shù)的發(fā)展正處于初期階段，就引進國外技術(shù)、設(shè)備來說就是一項非常大的投資;此外，從長期來看，現(xiàn)有煤制氣技術(shù)在實際應(yīng)用過程中會對環(huán)境造成重大的影響，首當(dāng)其沖的是水資源即水消耗量非常大，其次還包括二氧化碳排放量高、三廢污染嚴(yán)重和煤炭上游開采收到破壞等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有熔融還原煉鐵技術(shù)的上述不足，提供一種閃速煉鐵與煤制氣的一體化裝置及方法，將熔融還原煉鐵技術(shù)與煤制氣技術(shù)相融合，獲得鐵水和煤氣兩種產(chǎn)品，降低生產(chǎn)成本并達到充分利用資源的目的。
[0006]本發(fā)明的閃速煉鐵與煤制氣的一體化裝置包括爐體以及穿過爐體側(cè)壁插入爐體內(nèi)部上層噴槍，中層噴槍和下層噴槍;爐體內(nèi)部分從上倒下依次為自由空間、渣層空間和鐵水層空間；自由空間的頂部設(shè)有爐料入口，上部設(shè)有煤氣出口；上層噴槍的出口位于自由空間內(nèi)，中層噴槍的出口位于渣層空間，下層噴槍的出口位于渣層空間和鐵水層空間的交界處;渣層空間的下部設(shè)有出渣口，鐵水層空間的底部與鐵水排出通道連通，鐵水排出通道的末端為出鐵口。
[0007]上述裝置中，爐料入口同時與粉礦料斗和溶劑料斗連通。
[0008]上述裝置中，煤氣出口與除塵凈化系統(tǒng)連通。
[0009]上述裝置中，上層噴槍的進口與氧氣存儲罐連通，中層噴槍的進口同時與氧氣存儲罐、粉煤料斗和除塵凈化系統(tǒng)連通，下層噴槍的進口同時與氧氣存儲罐和粉煤料斗連通。
[0010]上述裝置中，上層噴槍，中層噴槍和下層噴槍與水平面之間的角度為30°?60°，且向下傾斜。
[0011]上述裝置中，上層噴槍，中層噴槍和下層噴槍的數(shù)量分別為4?8個。
[0012]上述裝置中，上層噴槍的出口與渣層空間上表面的垂直距離為自由空間高度的I/4-3/4ο
[0013]上述裝置中，中層噴槍的出口與渣層空間上表面的垂直距離為渣層空間高度的I/5?1/2。
[0014]本發(fā)明的閃速煉鐵與煤制氣的一體化方法是采用上述裝置，按以下步驟進行:
閃速煉鐵進行正常生產(chǎn)時，通過進料口向爐內(nèi)加入粉礦和熔劑；同時通過出渣口排出熔渣，通過出鐵口排出鐵水;上層噴槍向自由空間吹氧；中層噴槍向渣層同時噴吹粉煤和氧氣；下層噴槍向爐內(nèi)渣鐵界面處同時噴吹粉煤和氧氣;熔池中還原反應(yīng)與燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的煤氣從下向上運動，爐頂進料口加入的粉礦從上向下運動，煤氣上升過程中在自由空間與下落的粉礦接觸發(fā)生還原反應(yīng)、與上層噴槍吹入的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)形成爐頂煤氣，最終爐頂煤氣從煤氣出口排出并進入除塵凈化系統(tǒng)。
[0015]上述方法中，總耗氧量為上、中、下三層噴槍的吹氧量之和；上層噴槍的吹氧量稱之為“閃速段氧耗”；中層噴槍和下層噴槍所噴吹的總氧量稱之為“恪池段氧耗”。
[0016]上述方法中，粉礦粒度< ΙΟΟΟμπι，全鐵含量TFe在30?70%；熔劑粒度< 1001M；粉煤粒度< 2mm;氧氣純度彡95%。
[0017]上述方法中，熔劑加入量的根據(jù)是:使熔渣內(nèi)的二元堿度(Si02/Ca0)在0.9?1.3。
[0018]上述方法中，通過控制總的噴煤量和吹氧量使?fàn)t頂煤氣溫度在1400?1700°C。
[0019]上述方法中，通過下層噴槍噴入的粉煤與通過中層噴槍噴入的粉煤的流量比為(I?9):1。
[0020]上述方法中，粉礦在自由空間的還原度在20?90%。
[0021 ] 上述方法中，熔池的溫度控制在1400?1600°C。
[0022]上述方法中，爐頂煤氣的二次燃燒率在10?100%。
[0023]上述方法中，爐頂煤氣的熱值在4?14MJ/Nm3。
[0024]上述方法中，爐頂煤氣經(jīng)除塵凈化系統(tǒng)后，得到除塵后的煤氣和含鐵爐塵，含鐵爐塵進入中部噴槍返回爐體。
[0025]上述方法根據(jù)市場供需調(diào)整操作參數(shù)，或以煉鐵為主并最大限度的利用自身產(chǎn)生的熱量或煉鐵的同時生產(chǎn)高熱值煤氣;在不同的操作條件下，此方法獲得的爐頂煤氣的熱值或高于高爐煤氣，或高于空氣煤氣，或高于水煤氣;除塵后的煤氣可作為二次資源外供。
[0026]本發(fā)明的方法將閃速煉鐵工藝與煤制氣工藝有機結(jié)合，以粉煤、粉礦為原燃料、高純度氧氣為助燃劑，采用一種一體化反應(yīng)爐進行煉鐵，同時產(chǎn)生高熱值的煤氣外供;鐵水的生產(chǎn)經(jīng)過閃速間接還原和熔池直接還原兩個階段:閃速間接還原發(fā)生在爐內(nèi)上部的自由空間(熔池以上的空間)，粉礦與煤氣形成逆流，從而使煤氣的利用率達到最大;熔池直接還原發(fā)生在下部的熔池內(nèi)，同時熔池也是形成渣鐵及產(chǎn)生高溫煤氣的區(qū)域。
[0027]粉礦和熔劑從爐料入口進入爐體，首先經(jīng)過爐內(nèi)的自由空間即閃速間接還原段；熔池產(chǎn)生的高溫煤氣自下而上通過自由空間，在上升的過程中與上層噴槍吹入的氧發(fā)生劇烈的燃燒反應(yīng)釋放出大量的熱，此熱量一部分用于加熱粉礦與煤氣，另一部分傳遞給熔池。上層噴槍的設(shè)置主要是調(diào)整自由空間的溫度和煤氣的還原勢，為粉礦在閃速間接還原段的分解和還原反應(yīng)提供合適的條件;爐頂加入的粉礦在自由空間與煤氣逆向流動接觸的同時迅速的發(fā)生熱分解及還原反應(yīng)，并被融化成液滴，液滴繼續(xù)被還原直至落入熔池;在此段發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)如下:
2C0/H2+02=2C02/H20；
6Fe203=4Fe304+02 ；
2Fe304=6Fe0+〇2;
3Fe203+C0/H2=2Fe304+C02/H20 ；
Fe304+C0/H2=3Fe0+C02/H20 ；
Fe0+C0/H2=Fe+C02/H20o
[0028]粉煤以氧氣為載氣分別從中層噴槍和下層噴槍吹入熔池內(nèi)，中層噴槍的設(shè)置還可攪拌熔池，熔渣在回落的過程中帶走自由空間的熱量，從而加速了自由空間與熔池之間的熱傳遞;進入渣層中的粉煤一部分與氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)，釋放出的熱量為熔池及整個反應(yīng)爐爐體提供熱量，其余粉煤與熔池中的鐵氧化物發(fā)生還原反應(yīng);熔池內(nèi)粉礦以直接還原為主，在此段發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)如下:
2C/H2+02=2C0/H20；
2C0+02=2C02 ；
2Fe3〇4+C =6FeO+C〇2;
2Fe0+C=2Fe+C02。
[0029]通過上述反應(yīng)得到液態(tài)鐵水和熔渣，由于比重不同而在熔池內(nèi)自然分層，熔渣從出渣口排出，鐵水經(jīng)由鐵水排出通道從出鐵口排出；高熱值的爐頂煤氣經(jīng)除塵凈化后外供；由于采取全氧燃燒技術(shù)，爐頂煤氣不含犯氣，其主要成分是CO和CO2及少量的HdPH2O，可作為二次能源供余熱(余壓)發(fā)電、民用、鋼鐵企業(yè)內(nèi)部和其它所有需要煤氣的行業(yè)使用，最終尾氣中CO2含量可在95%以上，此氣體經(jīng)過除塵凈化后可直接采用二氧化碳捕集存儲設(shè)備封存?zhèn)溆茫源藴p少CO2的排放量。
[0030]本發(fā)明的方法靈活性強，可根據(jù)市場供需情況或以煉鐵為主并最大限度的利用自身產(chǎn)生的熱量或煉鐵的同時生產(chǎn)高熱值煤氣，閃速間接還原段與熔池直接還原段對粉礦的還原比例、噸鐵煤氣產(chǎn)量及成分可通過各噴槍的噴煤比例、吹氧比例以及總的噴煤量和吹氧量進行調(diào)節(jié)。本發(fā)明的裝置及方法充分利用粉礦與粉煤資源、縮短工藝流程:低品級的粉礦、粉煤同樣適用于本煉鐵工藝，省去了煉焦廠、燒結(jié)廠及造球廠；提高生產(chǎn)效率:粉礦在閃速間接還原段與高溫煤氣逆向流動，充分利用了煤氣的還原勢并且反應(yīng)速率非?？?；實現(xiàn)資源的高效利用和清潔生產(chǎn):煉鐵的同時生產(chǎn)高熱值煤氣外供，最終產(chǎn)生的尾氣可直接采用CO2捕集存儲技術(shù)收集CO2氣體，鋼鐵流程以鋼鐵產(chǎn)品為中心向以資源和能源高效利用及清潔生產(chǎn)為中心轉(zhuǎn)移；操作靈活:閃速煉鐵與煤制氣一體化裝置將煉鐵與煤制氣有機結(jié)合，可根據(jù)市場供需情況，通過調(diào)整噴煤量與吹氧量來調(diào)節(jié)噸鐵煤氣產(chǎn)量。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明的閃速煉鐵與煤制氣的一體化裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:1、爐體，2、自由空間，3、渣層空間(熔渣)，4、鐵水層空間(鐵水)，5、爐料入口，6、煤氣出口，7、上層噴槍，8、中層噴槍，9、下層噴槍，10、出渣口，11、鐵水排出通道，12、出鐵口，13、除塵凈化系統(tǒng)，14、除塵后的煤氣二次利用裝置，15、粉礦料斗，16、熔劑料斗，17、粉煤料斗，18、氧氣存儲罐。
【具體實施方式】
[0032]本發(fā)明實施例中采用的熔劑為石灰石、白云石或石英。
[0033]本發(fā)明實施例中的爐體由爐殼、冷卻壁和耐火磚構(gòu)成。
[0034]本發(fā)明實施例中，總耗氧量為上、中、下三層噴槍的吹氧量之和；上層噴槍的吹氧量稱之為“閃速段氧耗”；中層噴槍和下層噴槍所噴吹的總氧量稱之為“恪池段氧耗”。
[0035]本發(fā)明實施例中，粉礦粒度彡1001M，全鐵含量TFe在30?70%；熔劑粒度彡lOOOym；粉煤粒度< 2mm;氧氣純度多95%。
[0036]實施例1 閃速煉鐵與煤制氣的一體化裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括爐體I以及穿過爐體側(cè)壁插入爐體內(nèi)部上層噴槍7，中層噴槍8和下層噴槍9;爐體I內(nèi)部分從上倒下依次為自由空間2、渣層空間3和鐵水層空間4;自由空間2的頂部設(shè)有爐料入口 5，上部設(shè)有煤氣出口 6;上層噴槍7的出口位于自由空間2內(nèi)，中層噴槍8的出口位于渣層空間3，下層噴槍9的出口位于渣層空間3和鐵水層空間4的交界處;渣層空間3的下部設(shè)有出渣口 10，鐵水層空間4的底部與鐵水排出通道11連通，鐵水排出通道11的末端為出鐵口 12;
爐料入口 5同時與粉礦料斗15和溶劑料斗16連通；
煤氣出口 6與除塵凈化系統(tǒng)13連通;除塵凈化系統(tǒng)13與除塵后的煤氣二次利用裝置14裝配在一起；
上層噴槍7的進口與氧氣存儲罐18連通，中層噴槍8的進口同時與氧氣存儲罐18、粉煤料斗17和除塵凈化系統(tǒng)13連通，下層噴槍9的進口同時與氧氣存儲罐18和粉煤料斗17連通；上層噴槍7，中層噴槍8和下層噴槍9與水平面之間的角度Θ為45°，且向下傾斜；
上層噴槍7，中層噴槍8和下層噴槍9的數(shù)量均為6個；
上層噴槍7的出口與渣層空間3上表面的垂直距離為自由空間2高度的1/2;
中層噴槍8的出口與渣層空間3上表面的垂直距離為渣層空間3高度的1/3;
閃速煉鐵與煤制氣的一體化方法是采用上述裝置，按以下步驟進行:
開爐時，通過出鐵口向爐內(nèi)鐵水層空間注入液態(tài)鐵水至鐵水液面高于下層噴槍的出口，然后通過出渣口向渣層空間注入熔渣至渣層上表面高于中層噴槍的出口，再通過下層噴槍噴吹粉煤、造渣劑和氧氣，通過上層噴槍和中層噴槍噴吹氧氣進行燃燒，熔化造渣劑形成包括渣層和鐵水層的最初熔池；
正常生產(chǎn)時，通過進料口向爐內(nèi)加入粉礦和熔劑;同時通過出渣口排出熔渣，通過出鐵口排出鐵水;上層噴槍向自由空間吹氧；中層噴槍向渣層同時噴吹粉煤和氧氣;下層噴槍向爐內(nèi)渣鐵界面處同時噴吹粉煤和氧氣;熔池中還原反應(yīng)與燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的煤氣從下向上運動，爐頂進料口加入的粉礦從上向下運動，煤氣上升過程中在自由空間與下落的粉礦接觸發(fā)生還原反應(yīng)、與上層噴槍吹入的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)形成爐頂煤氣，最終爐頂煤氣從煤氣出口排出并進入除塵凈化系統(tǒng)；
通過控制熔劑的加入量和配比使熔渣中的二元堿度(Si02/Ca0)為0.9;通過控制總的吹氧量和噴煤量使?fàn)t頂煤氣的溫度為1700 °C、二次燃燒率為10%;通過下層噴槍噴入的粉煤與通過中層噴槍噴入的粉煤的流量比為5:1;;
粉礦在自由空間的還原度在90%;熔池的溫度控制在16000C ;爐頂煤氣的熱值在14MJ/Nm3;爐頂煤氣除塵凈化系統(tǒng)回收后，得到除塵后的煤氣和含鐵爐塵，含鐵爐塵進入中部噴槍返回爐體;除塵后的煤氣作為二次資源進行余熱發(fā)電。
[0037] 實施例2
閃速煉鐵與煤制氣的一體化裝置結(jié)構(gòu)同實施例1，不同點在于:
上層噴槍7，中層噴槍8和下層噴槍9與水平面之間的角度Θ為30°;
上層噴槍7，中層噴槍8和下層噴槍9的數(shù)量均為4個；
上層噴槍7的出口與渣層空間3上表面的垂直距離為自由空間2高度的3/4;
中層噴槍8的出口與渣層空間3上表面的垂直距離為渣層空間3高度的1/2;
閃速煉鐵與煤制氣的一體化方法同實施例1，不同點在于: 通過控制熔劑的加入量和配比使熔渣中的二元堿度(Si02/Ca0)為1.1;通過控制總的吹氧量和噴煤量使?fàn)t頂煤氣的溫度為1600 °C、二次燃燒率為30%;通過下層噴槍噴入的粉煤與通過中層噴槍噴入的粉煤的流量比為I: I;
粉礦在自由空間的還原度在50%;熔池的溫度控制在15000C ;爐頂煤氣的熱值在1MJ/
Nm30
[0038]實施例3
閃速煉鐵與煤制氣的一體化裝置結(jié)構(gòu)同實施例1，不同點在于:
上層噴槍7，中層噴槍8和下層噴槍9與水平面之間的角度Θ為60°;
上層噴槍7，中層噴槍8和下層噴槍9的數(shù)量均為8個；
上層噴槍7的出口與渣層空間3上表面的垂直距離為自由空間2高度的1/4;
中層噴槍8的出口與渣層空間3上表面的垂直距離為渣層空間3高度的1/5;
閃速煉鐵與煤制氣的一體化方法同實施例1，不同點在于:
通過控制熔劑的加入量和配比使熔渣中的二元堿度(Si02/Ca0)為1.3;通過控制總的吹氧量和噴煤量使?fàn)t頂煤氣的溫度為1400°C、二次燃燒率為100%;通過下層噴槍噴入的粉煤與通過中層噴槍噴入的粉煤的流量比為9:1;
粉礦在自由空間的還原度在20%;熔池的溫度控制在1400 0C ;爐頂煤氣的熱值在4MJ/
Nm30
【主權(quán)項】
1.一種閃速煉鐵與煤制氣的一體化裝置，包括爐體以及穿過爐體側(cè)壁插入爐體內(nèi)部上層噴槍，中層噴槍和下層噴槍;其特征在于:爐體內(nèi)部分從上倒下依次為自由空間、渣層空間和鐵水層空間；自由空間的頂部設(shè)有爐料入口，上部設(shè)有煤氣出口 ；上層噴槍的出口位于自由空間內(nèi)，中層噴槍的出口位于渣層空間，下層噴槍的出口位于渣層空間和鐵水層空間的交界處;渣層空間的下部設(shè)有出渣口，鐵水層空間的底部與鐵水排出通道連通，鐵水排出通道的末端為出鐵口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閃速煉鐵與煤制氣的一體化裝置，其特征在于所述的爐料入口同時與粉礦料斗和溶劑料斗連通。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閃速煉鐵與煤制氣的一體化裝置，其特征在于所述的煤氣出口與除塵凈化系統(tǒng)連通。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閃速煉鐵與煤制氣的一體化裝置，其特征在于所述的上層噴槍的進口與氧氣存儲罐連通，中層噴槍的進口同時與氧氣存儲罐、粉煤料斗和除塵凈化系統(tǒng)連通，下層噴槍的進口同時與氧氣存儲罐和粉煤料斗連通。5.—種閃速煉鐵與煤制氣的一體化方法，其特征在于采用權(quán)利要求1所述的裝置，按以下步驟進行:閃速煉鐵進行正常生產(chǎn)時，通過進料口向爐內(nèi)加入粉礦和熔劑；同時通過出渣口排出熔渣，通過出鐵口排出鐵水;上層噴槍向自由空間吹氧；中層噴槍向渣層同時噴吹粉煤和氧氣；下層噴槍向爐內(nèi)渣鐵界面處同時噴吹粉煤和氧氣;熔池中還原反應(yīng)與燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的煤氣從下向上運動，爐頂進料口加入的粉礦從上向下運動，煤氣上升過程中在自由空間與下落的粉礦接觸發(fā)生還原反應(yīng)、與上層噴槍吹入的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)形成爐頂煤氣，最終爐頂煤氣從煤氣出口排出并進入除塵凈化系統(tǒng)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的閃速煉鐵與煤制氣的一體化方法，其特征在于所述的粉礦粒度彡1001M，全鐵含量TFe在30?70% ；熔劑粒度彡1001M;粉煤粒度彡2mm;氧氣純度彡95%。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的閃速煉鐵與煤制氣的一體化方法，其特征在于熔劑加入量的根據(jù)是:使熔渣內(nèi)的二元堿度.在0.9?1.3。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的閃速煉鐵與煤制氣的一體化方法，其特征在于通過控制總的噴煤量和吹氧量使?fàn)t頂煤氣的溫度在1400?1700°C。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的閃速煉鐵與煤制氣的一體化方法，其特征在于通過下層噴槍噴入的粉煤與通過中層噴槍噴入的粉煤的流量比為(I?9):1。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的閃速煉鐵與煤制氣的一體化方法，其特征在于所述的爐頂煤氣的熱值在4?14MJ/Nm3。
【文檔編號】C10J3/50GK106086281SQ201610487514
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月29日
【發(fā)明人】曲迎霞, 邢力勇, 張立, 鄒宗樹
【申請人】東北大學(xué)