一种提高氢冶金高炉热量的方法与流程

1.本发明属于氢冶金技术领域，具体属于一种提高氢冶金高炉热量的方法。


背景技术：

2.氢冶金是钢铁工业提升基材品质、减少污染物排放的全新前沿技术。氢冶金就是在还原冶炼过程中主要使用氢气作还原剂。氢是最活泼的还原剂，在铁氧化物的气
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固还原反应过程中，提高气体还原剂中氢气的比例，可以明显提高其还原速率和还原效率。与一氧化碳的还原潜能相比，氢气的还原潜能大大高于一氧化碳。用氢气还原氧化铁时，其主要产物是金属铁和水蒸气。还原后的尾气对环境没有任何不利的影响，可以明显减轻对环境的负荷。
3.以氢代替碳是当前低碳发展、能源变革的重要方向，也是钢铁行业绿色化的主要出路。氢冶金技术的开发推广，可以从根本上实现钢铁生产的近零排放，解决我国高精尖钢材性能低、质量不稳定等问题，并对我国化工冶金产业升级发展具有重要实践意义。
4.但是由于氢还原是吸热反应，如果高炉里氢含量增加，高炉内就会出现热量不足，因此，如何防止高炉热量不足是氢冶金技术的关键。


技术实现要素：

5.针对上述问题本发明提供了一种提高氢冶金高炉热量的方法。
6.为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
7.本发明提供一种提高氢冶金高炉热量的方法，包括以下步骤：
8.步骤1，将氢气通过加热器进行加热处理；
9.步骤2，加热后的氢气进入裂解炉，通过二次补氧燃烧调整氢气成分、进一步提高氢气温度；
10.步骤3，将步骤2的氢气从高炉炉缸风口喷入高炉进行冶金。
11.进一步，所述步骤1中的加热器为高温多管式换热器，换热器的热源为烟气发生炉产生的高温烟气。
12.更进一步，所述烟气发生炉的燃料为高炉煤气，所述高温烟气温度为1050～1150℃。
13.进一步，所述步骤1中的加热方式分段式加热，加热温度由常温
→
250℃
→
500℃
→
650～750℃；最终加热到650～750℃。
14.进一步，所述步骤2中补氧量为2417nm3/h，裂解后氢气温度达到950℃。
15.进一步，所述步骤3中高炉炉身设置一根煤气围管，高炉炉身第9段共有44块冷却壁，在每两块冷却壁的缝隙间设置一个氢气喷吹口，共设置喷吹风口8个，高炉冷却壁插入喷枪，内径36mm，外径80mm。
16.温度850℃以上，铁氧化物的还原反应是按fe2o3
→
fe3o4
→
feo
→
fe的步骤逐级进行的。按铁氧化物还原对气氛的要求：
17.温度570℃以下，feo不存在fe3o4化直接还原为金属铁；570℃以上，高价铁还原则经过feo区。
18.温度570℃以上：还原的第一阶段fe2o3
→
fe3o4，此阶段还原对气氛要求极低，可视为不可逆反应；
19.还原的第二阶段fe3o4
→
feo，还原反应都是吸热反应；
20.还原的第三阶段feo
→
fe，为放热反应。
21.810℃以下，h2还原曲线位于co上部，此区间co还原能力高于h2；而810℃以上则反之。因此本发明确定喷吹温度950℃。
22.与现有技术相比本发明具有以下优点：
23.1、由于氢还原是吸热反应，如果高炉里氢含量增加，高炉内就会出现热量不足，因此本发明将氢气温度提高为950℃进行高炉喷吹，不仅弥补由于氢还原造成的高炉热量损失，还使h2的还原能力高于co。
24.2、本发明将加热到950℃的氢气通过高炉炉身风口喷吹，可以提高炉身炉料间接还原度，降低炉缸直接还原，从而能降低高炉焦炭消耗和减少污染物排放。
附图说明
25.图1为本发明方法流程图。其中1
‑
烟气发生炉，2
‑
多管式换热器，3
‑
裂解炉，4
‑
高炉。
具体实施方式
26.下面结合本发明实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行具体、详细的说明。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。
27.实施例1
28.将钢化联产乙二醇副产氢气通过高温多管式换热器(psd
‑
lghrq)以分段加热的方式(常温
→
250℃
→
500℃
→
750℃)加热至750℃；高温多管式换热器的热源为烟气发生炉(yql
‑
21.0)产生的1150℃的高温烟气；
29.将加热至750℃的氢气送入裂解炉(diict6)，以2417nm3/h补充氧进行燃烧，从而调整氢气成分、并将氢气温度进一步提高至950℃；
30.将950℃的氢气从高炉炉缸风口喷入高炉进行炼铁。高炉炉身设置一根煤气围管，高炉炉身第9段共有44块冷却壁，在每两块冷却壁的缝隙间设置一个氢气喷吹口，共设置喷吹风口8个，高炉冷却壁插入喷枪，内径36mm，外径80mm。
31.实施例2
32.将钢化联产乙二醇副产氢气通过高温多管式换热器以分段加热的方式(常温
→
250℃
→
500℃
→
650℃)加热至650℃；高温多管式换热器的热源为烟气发生炉产生的1050℃的高温烟气；
33.将加热至700℃的氢气送入裂解炉，以2417nm3/h补充氧进行燃烧，从而调整氢气成分、并将氢气温度进一步提高至950℃；
34.将950℃的氢气从高炉炉缸风口喷入高炉进行炼铁。高炉炉身设置一根煤气围管，
高炉炉身第9段共有44块冷却壁，在每两块冷却壁的缝隙间设置一个氢气喷吹口，共设置喷吹风口8个，高炉冷却壁插入喷枪，内径36mm，外径80mm。
35.实施例3
36.将钢化联产乙二醇副产氢气通过高温多管式换热器以分段加热的方式(常温
→
250℃
→
500℃
→
720℃)加热至720℃；高温多管式换热器的热源为烟气发生炉产生的1100℃的高温烟气；
37.将加热至720℃的氢气送入裂解炉，以2417nm3/h补充氧进行燃烧，从而调整氢气成分、并将氢气温度进一步提高至950℃；
38.将950℃的氢气从高炉炉缸风口喷入高炉进行炼铁。高炉炉身设置一根煤气围管，高炉炉身第9段共有44块冷却壁，在每两块冷却壁的缝隙间设置一个氢气喷吹口，共设置喷吹风口8个，高炉冷却壁插入喷枪，内径36mm，外径80mm。


技术特征：
1.一种提高氢冶金高炉热量的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将氢气通过加热器进行加热处理；步骤2，加热后的氢气进入裂解炉，通过二次补氧燃烧调整氢气成分、进一步提高氢气温度；步骤3，将步骤2的氢气从高炉炉缸风口喷入高炉进行冶金。2.根据权利要求1所述的提高氢冶金高炉热量的方法，其特征在于：所述步骤1中的加热器为高温多管式换热器，换热器的热源为烟气发生炉产生的高温烟气。3.根据权利要求1所述的提高氢冶金高炉热量的方法，其特征在于：所述步骤1中的加热方式分段式加热，加热温度由常温
→
250℃
→
500℃
→
650～750℃；最终加热到650～750℃。4.根据权利要求2所述的提高氢冶金高炉热量的方法，其特征在于：所述烟气发生炉的燃料为高炉煤气，所述高温烟气温度为1050～1150℃。5.根据权利要求1所述的提高氢冶金高炉热量的方法，其特征在于：所述步骤2中补氧量为2417nm3/h，裂解后氢气温度达到950℃。6.根据权利要求1所述的提高氢冶金高炉热量的方法，其特征在于：所述步骤3中高炉炉身设置一根煤气围管，高炉炉身第9段共有44块冷却壁，在每两块冷却壁的缝隙间设置一个氢气喷吹口，共设置喷吹风口8个，高炉冷却壁插入喷枪，内径36mm，外径80mm。

技术总结
本发明属于氢冶金技术领域，公开了一种提高氢冶金高炉热量的方法。具体为，先将氢气通过高温多管式换热器以分段加热的方式加热至750℃；将加热至750℃的氢气送入裂解炉，以2417Nm3/h补充氧进行燃烧，从而调整氢气成分、并将氢气温度进一步提高至950℃；将950℃的氢气喷入高炉进行冶金。由于氢还原是吸热反应，如果高炉里氢含量增加，高炉内就会出现热量不足，因此本发明将氢气温度提高为950℃进行高炉喷吹，不仅弥补由于氢还原造成的高炉热量损失，还使H2的还原能力高于CO。此外，本发明将加热到950℃的氢气通过高炉炉身风口喷吹，可以提高炉身炉料间接还原度，降低炉缸直接还原，从而能降低高炉焦炭消耗和减少污染物排放。从而能降低高炉焦炭消耗和减少污染物排放。从而能降低高炉焦炭消耗和减少污染物排放。


技术研发人员：赵雷 赵会坡
受保护的技术使用者：山西晋南钢铁集团有限公司
技术研发日：2021.07.07
技术公布日：2021/10/15