炼焦过程煤气返回焦炭脱硫的工艺研究

Abstract

焦炭是冶金工业的重要原料。焦炭的硫含量显著地影响着高炉炼铁的能耗、生产能力和铁水质量。焦炭中的硫每增加0.1%，高炉炼铁焦比增加1.5%左右，同时高炉的生产能力降低5%左右。在传统炼焦工艺中，焦炭硫含量主要取决于焦煤的硫含量。由于我国缺少低硫炼焦煤资源，因此研究开发焦炭脱硫技术具有重要意义。 本论文在前人研究结果的基础上，结合工业炼焦过程的特点，进一步阐述炼焦过程中焦炉煤气返回焦炭脱硫的工程实施可行性以及探索新的脱硫工艺条件，研究内容与结果主要包括： (1) 研究了Fe2O3在煤热解过程中对硫形态转变的影响以及加入Fe2O3对在炼焦结焦期加氢脱硫的影响，结果表明： Fe2O3在450～650 ℃之间能抑制无机硫、有机硫及气态中的H2S向噻吩硫的转化；当Fe/S摩尔比为1时，加入Fe2O3可使焦炭中的有机硫含量降低0.05%，无机硫含量升高0.18%。但是， Fe2O3对炼焦结焦期加氢脱硫不利，在Fe/S摩尔比为1时，使焦炭中的硫含量增加了0.1%。 (2) 研究了炼焦过程中半焦/焦炭的收缩规律，结果表明：中心温度约300 ℃时煤柱开始收缩，约900 ℃时收缩结束，收缩率范围7%～12%；加热速度和堆密度增大，煤柱横向温度梯度增大，横向收缩值减小；加热速度增大，开始收缩时的中心温度降低，第二收缩高峰逐渐减弱，各梯度温度降低，煤柱收缩系数减小；堆密度增大，开始收缩时的中心温度和各梯度温度均较高，对收缩系数及收缩高峰无明显影响。 (3) 研究了焦炭中硫的空间分布规律以及在炼焦过程中全程通气对焦炭脱硫的影响。结果表明：焦炭柱同一高度的有机硫、无机硫含量均是从中心到边缘逐渐升高，硫含量的差异主要由金属硫化物及噻吩硫含量不同造成的；对于600 g硫含量为0.82%的炼焦煤，在炼焦过程全程分别通入500 mL/min的N2、CH4、H2O(g)-N2和H2能将焦炭中的硫含量分别降低0.08%、0.09%、0.11%和0.16%，H2的脱硫效果最显著，其中，在260～600 ℃之间的脱硫量分别占整个炼焦过程总脱硫量的88%、76%、65%和62%，因而炼焦过程前期通气脱硫的效果比后期显著