科创中国

      硅系、锰系、铬系等铁合金产品的生产中，一般采用碳质还原剂，在矿热炉冶炼过程中，会生成大量含有CO、CO2、H2等成分的烟气，炉口烟气温度一般为270-550℃，含有大量的显热。其中可回收的余热资源为余热总资源的60％以上。烟气余热的回收利用主要有三种方式：方式一为热交换技术，主要采用间壁式换热器、蓄热换热器、热管换热器或余热锅炉作为主要设备，其回收的烟气余热用于预热原料、空气或产生蒸汽用于冶炼过程；方式二为热功转换技术，主要利用高温烟气产生高参数蒸汽，继而用于高温余热发电，其中中低温烟气用于产生低参数蒸汽拖动动力机械做功或用于有机工作循环，进行低温烟气余热发电；方式三是利用回收的烟气余热用于制冷或制热，主要利用吸收式制冷制热技术，回收低温烟气余热给环境提供冷量或热量。但是这三种烟气余热回收利用的方法，利用率最高只有30％，大量的余热资源被浪费。 

       本发明的特点是能够将矿热炉产生的烟气通过合适的位置重新通入矿热炉中参与反应，从而达到更高效的利用烟气，降低矿热炉能耗的目的。

       本发明的向矿热炉中通入气体降低能耗的装置可以利用矿热炉自身产生的烟气，烟气中含有大量的显热，可以大大降低矿热炉的电耗。

      通过物料平衡计算的矿热炉烟气理论值按体积百分比组成为CO：48％，CO2:44％，H2:4％，其他4％，但是通过对矿热炉尾气进行实际测定得到其中CO的含量基本都在80％左右，这是由于反应产生的二氧化碳在上升的过程中会继续与碳反应生成一氧化碳。通过本发明合理设置回用气体通入的位置，可以减小二氧化碳的分压，减小二氧化碳与碳接触的几率，从而大大减少碳的使用量，也就是说通过合理确定本发明风口固定部件在矿热炉上的位置，不仅可以使得气体热量重新得到利用，更为重要的是可以大大减少碳的使用量。通过将风口固定部件设置在焦炭层上部的位置后，焦炭的入炉量较之前减少了5-8％。

      通过对矿热炉进风装置进行具体设置，设置风口大套、风口中套、风口小套实现多级的对热风进行热量保护，避免在鼓风的过程中对热量造成损失，同时通过设置风口小套内的冷却水管对风口进行保护，从而也延长了部件使用年限。

最近几十年间，钢铁行业迅速地发展，铁合金的需求量也与日俱增。在铁合金的生产过程中，不断地降低冶炼电耗，提高副产品使用效率已经成为有效降低铁合金生产成本的重要途径。

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种向矿热炉中通入气体降低能耗的装置，包括气体缓冲装置、气体供应装置、矿热炉进风装置和烟气处理系统。气体缓冲装置包的作用是缓冲被烟气处理系统处理后的高流速的烟气，使其能够为矿热炉提供相对稳定的气源和压力并且可以在气体缓冲装置中与外界通入的气体混合。气体供应装置为高压气体瓶或其它可以提供气体的装置，所述气体供应装置设置有两个，其中一个气体供应装置的出气口与气体缓冲装置的其中一个入气气体接头连通，另一个气体供应装置的出气口与所述矿热炉进风装置连通。述矿热炉进风装置包括弯管、风口大套、风口中套、风口小套、风口、直吹管、冷却水水管和风口固定部件。烟气处理系统可实现对矿热炉烟气的净化，使烟气中的含尘量降到5mg/m3以下。采用三级(粗、半精和精)除尘和多种除尘设备组合的方法循序渐进进行除尘。由于要使矿热炉烟气保持一定温度，避免热量过度损失，所以采用干式除尘的方法，对现有布袋除尘器进行改造可以实现。

王海娟，副教授，于2011年6月加入北京科技大学冶金与生态工程学院钢铁冶金系，从事不锈钢、合金钢精炼，及铁合金工艺、精炼等方向的研究工作。主持“高硅镍硅铁合金沉淀脱磷和还原脱磷渣磷容量的研究”；主持“引入二氧化碳转炉一步法冶炼中低碳铬铁”；参与国家科技支撑计划项目“CO2-O2混合喷吹炼钢工艺技术及装备”；参与自然科学基金重点基金“CO2应用于炼钢的基础理论研究”。迄今为止共发表文章23篇，包括英文17篇，中文6篇，其中SCI, EI收录13篇，参与申请专利5项，参加国际会议7次，并作大会报告。

通过对各个部件和装置进行具体设定，实现了充分利用矿热炉产生的废烟气，将处理之后的烟气重新通入到矿热炉内，合理的利用了矿热炉烟气的能量。

通过对矿热炉进风装置进行具体设置，设置风口大套、风口中套、风口小套实现多级的对热风进行热量保护，避免在鼓风的过程中对热量造成损失，同时通过设置风口小套内的冷却水管对风口进行保护，从而也延长了部件使用年限。

本技术还通过向矿热炉中通入气体降低能耗的装置可以利用矿热炉自身产生的烟气，烟气中含有大量的显热，对余热的重新利用可以大大降低矿热炉的电耗，理论上能耗降低在11～15％左右；同时还可以通过将风口固定部件设置在焦炭层上部的位置后，使焦炭的入炉量较之前减少了6％。

合作方式： 技术许可

目前处于何种研发阶段：小批量生产、产业化

推广应用情况：已在企业应用

期望技术转移成交价格（大概金额）：面议。