本发明专利技术提出了反应设备、制备气基竖炉用还原气的系统和制备气基竖炉用还原气的方法，其中，反应设备包括：外壳，所述外壳内具有腔室；隔墙，所述隔墙设在所述腔室内，所述隔墙将所述腔室分隔成多个子腔，所述多个子腔分为多个气化腔室和多个燃烧腔室，所述气化腔室和所述燃烧腔室在第一方向上交替布置且所述气化腔室和所述燃烧腔室在与所述第一方向正交的第二方向上交替布置。利用上述反应设备进行气化反应，可以将气化反应和燃烧反应单独进行，可以省去制备纯氧或者富氧的设备投资以及对气化原料煤选料限制，由此可以显著降低气化反应的成本。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提出了，其中，反应设备包括：外壳，所述外壳内具有腔室；隔墙，所述隔墙设在所述腔室内，所述隔墙将所述腔室分隔成多个子腔，所述多个子腔分为多个气化腔室和多个燃烧腔室，所述气化腔室和所述燃烧腔室在第一方向上交替布置且所述气化腔室和所述燃烧腔室在与所述第一方向正交的第二方向上交替布置。利用上述反应设备进行气化反应，可以将气化反应和燃烧反应单独进行，可以省去制备纯氧或者富氧的设备投资以及对气化原料煤选料限制，由此可以显著降低气化反应的成本。【专利说明】反应设备、制备气基竖炉用还原气的系统和制备气基竖炉 用还原气的方法
本专利技术涉及还原气生产领域，具体而言，本专利技术涉及反应设备、制备气基坚炉用还 原气的系统和制备气基坚炉用还原气的方法。
技术介绍
气基坚炉直接还原工艺是采用4和〇)气体作为还原剂，在坚炉内将铁矿石还原 成海绵铁的非焦煤炼铁工艺。目前主要以天然气裂解产生还原气为主，代表性的工艺有 Midrex法、HYL法等，其还原气的成分因坚炉工艺不同而具有差异。采用Midrex工艺的还 原气成分：C0(23. 25% )、C02(3. 00% )、Η2(69· 75% )、CH4(0· 50% );采用 HYL 工艺的还原 气成分：C0(36. 40% )、C02 (2 . 00% )、H2(54. 60% )、CH4(0. 10% )。总体上，气基坚炉直接 还原工艺原料气要求H2+C0>90%，（H2+C0V(H 20+C02)>10，H2/C0在0.5?4.0。由于工艺所 需上述要求还原气的生产主要是通过天然气热转化技术制备，这就使得该工艺只在天然气 资源丰富的国家和地区得以工业化应用，限制了其推广应用。为此，近年来，许多公司和研 究部门开发了不使用天然气热转化技术，使用鲁奇法（Lurgi)、德士古法（Texaco)、恩德法 (Undok)等煤气化技术生产的煤气作为气基坚炉还原气的直接还原工艺，并已逐步实现工 业化。但这三种煤气化技术-Lurgi炉、Texaco炉和Undok炉气化属于纯氧/富氧气化， 气化所需热量均主要由煤在气化炉内燃烧所释放的化学热提供，且Lurgi炉和Texaco炉气 化属于加压高温气化，气化工艺中空分和高温高压设备等的投入势必增加气化设备投资和 运行成本，导致气基直接还原工艺生产成本提高。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的 一个目的在于提出了一种反应设备，以及具有该设备的制备气基坚炉用还原气的系统和利 用具有该设备的制备气基坚炉用还原气的系统制备气基坚炉用还原气的方法。利用该反应 设备制备气基坚炉用还原气可有效解决目前应用于气基坚炉直接还原工艺的煤气化技术 采用纯氧/富氧加压气化而造成空分和高温高压设备等投资和运行成本高的缺点；同时也 克服了气化炉内同时进行气化和燃烧反应对工艺操作与安全控制要求高的缺陷。 根据本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种反应设备，包括： 外壳，所述外壳内具有腔室； 隔墙，所述隔墙设在所述腔室内，所述隔墙将所述腔室分隔成多个子腔，所述多个 子腔分为多个气化腔室和多个燃烧腔室，所述气化腔室和所述燃烧腔室在第一方向上交替 布置且所述气化腔室和所述燃烧腔室在与所述第一方向正交的第二方向上交替布置。 利用上述反应装置进行气化反应，将气化反应和燃烧反应单独进行，可以省去制 备纯氧或者富氧的设备投资以及对气化原料煤选料限制，由此可以显著降低气化反应的成 本。 在本专利技术实施例的一些实施例中，所述外壳由内至外包括耐火砖层、娃酸错纤维 层和碳钢层，所述隔墙由硅砖、耐火砖或者合金钢形成。由此可以显著提高反应设备的保温 效果和燃烧腔室向气化腔室传递热量的效果。 在本专利技术实施例的一些实施例中，所述腔室为矩形，所述多个子腔排列成多排和 多列，所述多排和多列为三排六列。由此可以进一步提高制备还原气的效率。 在本专利技术实施例的一些实施例中，每个所述气化腔室均具有原料煤进口、水蒸气 进口和还原气出口，每个所述燃烧腔室具有进煤口、空气进口和烟气出口，每个所述气化腔 室为流化床或者为固定床。 根据本专利技术的第二方面，本专利技术提出了一种制备气基坚炉用还原气的系统，包 括： 还原气生成设备，所述还原气生成设备为前面所述的反应设备，所述气化腔室为 气化腔室，所述燃烧腔室为燃烧腔室； 除尘器，所述除尘器与每个所述气化腔室的还原气出口相连； 水洗装置，所述水洗装置与所述除尘器相连，以便对所述还原气进行水洗处理； 脱硫脱碳装置，所述脱硫脱碳装置与所述水洗装置相连，以便对所述还原气进行 脱硫脱碳处理。 利用上述制备气基坚炉用还原气的系统将气化反应和燃烧反应单独进行，可以省 去制备纯氧或者富氧的设备投资以及对气化原料煤选料限制，由此可以显著降低制备气基 坚炉用还原气的成本。 在本专利技术的一些实施例中，上述制备气基坚炉用还原气的系统进一步包括： 第一换热器，所述第一换热器设置在所述除尘器和所述水洗装置之间，以便利用 冷水对粗还原气进行降温处理并得到水蒸气； 第二换热器，所述第二换热器与每个所述燃烧腔室的烟气出口和第一换热器的水 蒸气出口相连，以便利用高温烟气对通入所述气化腔室内的水蒸气进行加热； 第三换热器，所述第三换热器与每个所述燃烧腔室的烟气出口和空气供给装置相 连，以便利用高温烟气对空气进行加热， 第四换热器，所述第四换热器与每个所述燃烧腔室的烟气出口和每个所述燃烧腔 室的进煤口相连，以便利用高温烟气预先对通入所述燃烧腔室内的煤进行热解处理得到热 解气、焦油和半焦，以及将所述半焦从所述进煤口输送至所述燃烧腔室内。 根据本专利技术的第三方面，本专利技术提出了一种利用前面所述的制备气基坚炉用还原 气的系统制备气基坚炉用还原气的方法，包括： 从所述进煤口和空气进口分别向所述燃烧腔室内输送煤和空气，并使所述煤燃烧 为所述气化腔室提供热量； 从所述原料煤进口和水蒸气进口分别向受热的所述气化腔室内输送气化原料煤 和水蒸气，并使所述气化原料煤和水蒸气发生气化反应，得到粗还原气； 将所述粗还原气依次在所述除尘器、水洗装置和脱硫脱碳装置内进行除尘处理、 水洗处理和脱硫脱碳处理，以便得到精制还原气。 由此，通过采用本专利技术上述实施例的制备气基坚炉用还原气的方法将燃烧和气化 分别在独立的腔室中进行。进而较传统的制备还原气的方法省去了采用块煤、纯氧或者富 氧制备还原气，由此降低了原料成本，同时克服了纯氧/富氧气化工艺操作与安全控制要 求高的缺陷。 在本专利技术的一些实施例中，所述燃烧腔室内的燃烧温度为900?1050摄氏度，所 述气化反应的温度为800?950摄氏度。由此较传统的制备还原气的方法显著节省能耗。 在本专利技术的一些实施例中，在将所述粗还原气在所述除尘器内进行除尘处理之 后、以及在水洗装置和脱硫脱碳装置内进行水洗处理和脱硫脱碳处理之前，进一步包括： 利用冷水在第一换热器内对所述粗还原气进行降温处理，以便得到水蒸气。 在本专利技术的一些实施例中，上述制备气基坚炉用还原气的方法进一步包括： 将所述水蒸气输送至所述气化腔本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种反应设备，其特征在于，包括：外壳，所述外壳内具有腔室；隔墙，所述隔墙设在所述腔室内，所述隔墙将所述腔室分隔成多个子腔，所述多个子腔分为多个气化腔室和多个燃烧腔室，所述气化腔室和所述燃烧腔室在第一方向上交替布置且所述气化腔室和所述燃烧腔室在与所述第一方向正交的第二方向上交替布置。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴道洪，王东方，宋敏洁，
申请(专利权)人：北京神雾环境能源科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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