一种降低全氧碳循环高炉煤气中氮气含量的方法及系统

技术领域

本发明属于高炉炼铁技术领域，具体涉及一种降低全氧碳循环高炉煤气中氮气含量的方法及系统。

背景技术

全氧碳循环高炉鼓风流程与常规高炉不同，常规高炉的鼓风为富氧空气(一般富氧率小于10％)，而全氧碳循环高炉的鼓风为纯氧气加脱除CO

研究表明，全氧碳循环高炉煤气中N

现有技术中高炉煤气用于电厂发电和热风炉烧炉能量回收率均不够高，因此，随着绿电的逐渐普及，加热方式逐渐由绿电取代，未来全氧碳循环高炉最理想情况是高炉煤气在高炉内接近100％循环。目前，扣除风中的氮气带入，高炉氮气带入量为15.5m

经检索，关于全氧碳循环高炉的研究已有相关专利公开。

如，中国专利申请号为202111199104.6，申请日为2021年10月14日，发明创造名称为：一种富氢碳循环高炉与欧冶炉耦合的生产工艺。该申请案中的富氢碳循环高炉采用全氧燃烧，炉顶煤气主要为CO、H

上述申请案在一定程度上解决了富氢碳循环高炉炉身热量不足的问题，并通过在风口及炉身喷吹了预热的欧冶炉脱CO

发明内容

1.要解决的问题

针对现有技术中进行富氧或全氧碳循环高炉冶炼时，高炉中存在N

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种降低全氧碳循环高炉煤气中氮气含量的方法，在煤粉喷吹系统和炉顶均压系统中分别增加一个CO

在进行全氧碳循环高炉冶炼时，喷粉喷吹载气和炉顶二次均压气体均采用CO

采用上述设计，有效降低了高炉中氮气的带入量，从而用于保证循环喷吹的脱碳高炉煤气中N

作为本发明进一步的改进，煤粉喷吹系统和炉顶均压系统中使用的CO

作为本发明进一步的改进，在高炉冶炼过程中，持续进行煤粉喷吹，煤粉载气使用CO

作为本发明进一步的改进，在高炉下料前启动均压系统，一次均压过程持续5～10秒，一次均压时通入荒煤气，二次均压过程持续40～50秒，二次均压时通入CO

本发明中降低全氧碳循环高炉煤气中氮气含量的方法中所使用的系统，包括高炉、煤粉喷吹系统和炉顶均压系统，所述煤粉喷吹系统和炉顶均压系统中分别增加的CO

作为本发明进一步的改进，增设的CO

作为本发明进一步的改进，所述的煤粉喷吹系统包括煤粉罐、并联的CO

作为本发明进一步的改进，所述炉顶均压系统包括总管道，总管道上设有均压管道和排压管道，且总管道出口与下料罐相连；

所述均压管道包括一次均压管道和二次均压管道，一次均压管道与煤气出口相连，一次均压管道上设有一次均压阀，二次均压管道分别与CO

所述排压管道包括主排压管道和副排压管道，且主排压管道上设有主排压阀，副排压管道上设有副排压阀。

作为本发明进一步的改进，下料罐设于高炉顶部，并与高炉进料口连通。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的一种降低全氧碳循环高炉煤气中氮气含量的方法，通过在煤粉喷吹系统和炉顶均压系统中分别增加一个CO

(2)本发明的一种降低全氧碳循环高炉煤气中氮气含量的方法，使用的二氧化碳气罐直接与高炉煤气二氧化碳分离系统，可以回收利用现有高炉生产中产生的二氧化碳气体即可，无需另外单独设置二氧化碳供气设备，没有使用生产成本，同时也为废气的回收利用提供了较好思路，降低了二氧化碳的排放量。

(3)本发明的一种降低全氧碳循环高炉煤气中氮气含量的方法，增设的CO

附图说明

图1为本发明的高炉煤粉喷吹系统、炉顶均压系统与高炉的连接结构示意图；

图中：

1、CO

具体实施方式

本发明的一种降低全氧碳循环高炉煤气中氮气含量的方法，通过在煤粉喷吹系统和炉顶均压系统中分别增加一个CO

本发明通过增设CO

同时，本发明的一种降低全氧碳循环高炉煤气中氮气含量的方法中所使用的系统，其包括高炉、煤粉喷吹系统和炉顶均压系统，所述煤粉喷吹系统和炉顶均压系统中增加的CO

需要说明的是，受限于现有技术的发展，虽然全氧/高富氧碳循环冶炼的技术难点已攻克，但工业上大面积推广应用全氧碳循环高炉冶炼技术仍具有难度，申请人在设计本发明时，对全氧碳循环高炉存在的氮气富集问题进行了深入研究分析，确定此种类型冶炼条件下高炉N

申请人对四大部分的氮气带入量进行深入研究，焦炭作为高炉燃料和骨架，不能缺少，其带入的N

煤粉载气带入的N

炉顶二次均压带入的N

因此，在不改变现有燃料结构的情况下，采用CO

此外，如图1所示，本发明的所述煤粉喷吹系统包括煤粉罐6、并联的CO

煤粉罐6顶部与炉体14相连的管道上依次设有充压阀5和载气阀8，煤粉罐6底部与炉体14相连的管道上设有出料阀。所述CO

所述炉顶均压系统包括总管道，总管道上设有均压管道和排压管道，且总管道出口与下料罐13相连，下料罐13设于高炉顶部，并与高炉进料口连通，用于下料。

具体的，所述均压管道包括一次均压管道和二次均压管道，一次均压管道与煤气出口相连，一次均压管道上设有一次均压阀9，二次均压管道分别与CO

所述排压管道包括主排压管道和副排压管道，且主排压管道上设有主排压阀11，副排压管道上设有副排压阀12。

所述的二次均压系统主要用于下料前对炉体14内压力进行调控，便于进行下料。

下面结合具体实施例来对本发明进行进一步的说明。

实施例1～2

实施例1～2中以马钢1000m

1)热损失吨铁1GJ，顶温150℃，风口喷吹、炉身喷吹温度均为1000℃；

2)顶煤气提质后组分参醇胺法工艺CO

3)理论燃烧温度下限2000℃。

其中，实施例1和2中，控制风口喷吹量、炉身喷吹量、焦比、煤比等如表1所示，测量得到高炉炉顶煤气组分及其占比、炉顶煤气量等如表1所示，计算出的CO利用率及循环比也如表1所示。

对比例1～2

对比例1～2与实施例1～2的最显著的区别在于，实施例1～2中采用本发明的技术方案，即，在全氧碳循环时，煤粉喷吹及炉顶二次均压时均通过使用CO

表1实施例1～2及对比例1～2的相关指标数据

注：喷吹气为炉顶煤气脱除CO

从表1可以看出，结合对比例1和实施例1的数据可知，当高炉煤气循环比例为80％时，高炉煤气中氮气含量由6.08％下降至1.10％。结合对比例2和实施例2的数据可知，当高炉煤气循环比例为90％时，高炉煤气中氮气含量由14.38％下降到2.88％，因此，本发明提供的方法对降低全氧碳循环高炉煤气中氮气含量有非常明显的效果。

而如果不采用本发明提供的方法，根据对比例1和对比例2中数据可知，当高炉煤气循环比例由80％提高到90％，高炉煤气中氮气含量由6.08％升高到14.38％，氮气的富集大大增加了煤气产生量，降低了高炉煤气(脱除CO

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。