一种高效利用熔融还原炉输出煤气的方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种高效利用熔融还原炉输出煤气的方法及装置，针对熔融还原炉输出煤气中含有较高的CO和H2，同时含有很少的杂质气体，以及高炉生产过程中进一步减少焦炭使用，利用将熔融还原煤气通过化学吸附的方法，进一步提高煤气中的还原气的含量，将制备的煤气喷入高炉中，达到高价值利用熔融还原煤气，降低熔融还原生产成本，降低高炉生产使用焦炭比例，并且循环利用脱除的CO2气体，从而降低高炉生产成本，减少高炉CO2排放，利于环境经营，具有较大的环境效益。

【技术实现步骤摘要】
一种高效利用熔融还原炉输出煤气的方法及其装置
本专利技术属于煤气高效利用及CO2节能减排
，具体涉及一种高效利用熔融还原炉输出煤气的方法及其装置。
技术介绍
熔融还原工艺是目前唯一工业化的熔融还原炼铁新工艺，它采用非焦煤为主要燃料，仅仅使用少量的焦炭，能生产出与高炉相当的优质铁水，略去了传统高炉不可缺少的炼焦及烧结工序，大大降低了对环境的污染，符合可持续发展的战略。熔融还原工艺在宝钢运行4年多来的实践表明熔融还原工艺在很多方面还需要改进，技术上还有很大的提升空间，与相同规模的高炉相比熔融还原工艺的生产成本要高于高炉炼铁生产，成本的下降是需要攻克的难题。其中熔融还原炉输出煤气的高价值利用就是一个可以降低生产成本的方面。熔融还原炉输出煤气（COREX输出煤气）中含有非常丰富的CO和H2，含有非常少的其他杂质气体，其煤气热值在7500kJ/m3左右，属于中热值煤气。目前熔融还原炉输出煤气主要用于CCPP发电，在煤气利用上属于低价值利用。据报道目前中国科学院正与宝钢积极合作，开发出利用熔融还原煤气制甲醇的新工艺，工艺成功就为熔融还原煤气的利用提供了一条新路。另外据文献报道也有利用熔融还原煤气通过转换制直接还原铁，如南非萨尔达那钢厂的COREX-MIDREX联合流程，也有利用熔融还原煤气作为加热剂。近年来，世界钢铁工业得到了迅猛发展，由矿石到生铁的金属提取过程也取得了巨大的发展。但就生产炼钢原料的炼铁工艺来说，高炉仍然是占绝对优势的主要流程。如果从使用焦炭算起，现代炼铁高炉已有300多年的历史。高炉主要以焦炭和人造块铁矿为主要原料，在其内部通过燃料燃烧、气化、传热、还原、熔化、分离等物理化学过程冶炼铁水，是效率非常高的高温多相反应器。现代大型高炉生产技术装备不断完善，通过采取精料、富氧鼓风、喷吹粉煤等手段，使高炉实现了大型化和高产低耗。但高炉的高效率和大型化对矿石和焦炭质量（尤其是焦炭的强度）提出了更严格的要求，全世界大多数高炉的入炉焦比仍然高于400kg/t铁。同时CO2减排，环境经营是钢铁企业的永恒主题。从目前的炼铁原料资源状况和技术发展来看，以焦炭为主要燃料的高炉仍是炼铁的主要流程，对于高炉生产来讲，进一步提高高炉的生产效率和节约焦炭以及清洁生产仍是我们努力的主要方向。焦比的高低直接决定了炼铁生产成本的高低，直接影响高炉生产的竞争力。在降低焦比方面，专利CN101519703提出了一种低焦比高炉炼铁工艺，利用煤造气技术产生煤气喷入高炉以降低焦比。专利CN201437540U提出了一种高炉喷吹焦炉煤气系统，喷吹焦炉煤气以期降低焦比。这些研究与本专利技术提出的方法不同，本专利技术提出利用COREX输出煤气通过化学方法处理变换用于高炉喷吹以降低高炉用焦炭比例的全新方法，同时能够减少CO2排放。
技术实现思路
为克服现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的是提出一种高效利用熔融还原炉输出煤气的方法，针对熔融还原炉输出煤气中含有较高的CO和H2，同时含有很少的杂质气体，以及高炉生产过程中进一步减少焦炭使用，利用将熔融还原煤气通过化学吸附的方法，进一步提高煤气中的还原气的含量，将制备的煤气喷入高炉中，达到高价值利用熔融还原煤气，降低熔融还原生产成本，降低高炉生产使用焦炭比例，并且循环利用脱除的CO2气体，从而降低高炉生产成本，减少高炉CO2排放，利于环境经营，具有较大的环境效益。本专利技术目的是通过如下技术方案实现的：一种高效利用熔融还原炉输出煤气的方法，其包括如下步骤：（a）将熔融还原炉输出煤气从吸收塔的下部进入，吸收液从吸收塔的顶部喷淋而下，熔融还原炉输出煤气和吸收液逆流接触，使煤气中的CO2能够得到充分吸收；（b）与吸收液接触后的熔融还原炉输出煤气通过加压器进行加压，得到加压煤气；（c）加压煤气进入加热器，同时将步骤（a）未被吸收的熔融还原炉输出煤气，和由高炉顶部排出的经过除尘的高炉煤气导入加热器，用于加热加压煤气，得到加热煤气；（d）加热煤气从位于高炉的炉身下部的软熔带喷入高炉；（e）将步骤（a）中逆流接触熔融还原炉输出煤气后的吸收液依次进入CO2再生塔和气液分离器，分离后的液体配加部分新鲜碱液进入吸收塔作为吸收液循环使用，分离后的气体进入高炉作为喷吹固体燃料的载气。优选的，步骤（a）中所述的熔融还原炉输出煤气的压力为0.15-0.18MPa。步骤（a）中所述吸收塔由两个或两个以上的单塔组成，吸收塔可以单塔运行，也可以多塔串联或多塔并联运行。所述吸收塔为鼓泡塔，横截面直径为3m，塔高15m，塔内有分布板12块，分布板直径为2.8m。步骤（a）中所述吸收液为碱液，进一步优选为NaOH或KOH。步骤（b）中所述的加压器为D800型煤气加压器。步骤（b）中所述的加压煤气的压力为0.3-0.6MPa。步骤（c）中所述加热器为JDK型煤气加热器。步骤（c）中所述加热煤气的温度为950-1050℃。步骤（c）所述的除尘可以用旋风除尘器进行。步骤（d），将加热煤气从高炉炉身下部软熔带上部喷入高炉，由于喷入的是高含量CO和H2的高热值煤气，从而能够极大的促进高炉内矿石的间接还原反应，由于H2气与矿石的反应后的气体为水蒸汽，从而就大大减少了炉顶煤气中的CO2含量，另外由于是高热值的煤气，同时高炉内的间接还原反应得到加强，并且高温下氢气的还原反应大大优于CO的还原反应，从而能够降低高炉使用焦炭的比例。步骤（e）中所述再生塔利用饱和蒸汽进行再生，饱和蒸汽从塔底进入，吸收液从塔顶进入，逆流接触。再生塔的底部还可以设置内置式煮沸器，可以大大降低蒸汽的消耗。所述再生塔为泡沫塔，再生塔的横截面直径为3米，高17米，塔内有分布板13块，分布板的直径为2.8米。步骤（e）所述的气液分离器为QF型气液分离器。从气液分离器分离出气体以CO2为主，经过压缩后可作为高炉喷吹燃料系统的载气用于高炉的炼铁过程，实现CO2气体的进一步循环利用。由CO2再生塔流出的液体和气液分离器分离出的液体加入新鲜碱液后均可进入吸收塔循环利用，用作二氧化碳吸收液。从气液分离器分离出的气体以CO2为主，作为载气喷入高炉后能够与焦炭发生布多尔反应，提高高炉内还原气CO的含量，从而提高高炉内矿石的还原反应。通过喷吹熔融还原炉输出煤气，同时将气液分离器分离出的CO2作为喷吹固体燃料的载气，高炉炉料在到达软熔带时的金属化率达到80-92%。本专利技术还提供了一种高效利用熔融还原炉输出煤气的装置，其包括：吸收塔2，所述吸收塔2的下部入口端接收熔融还原炉输出煤气；所述吸收塔2的第一出口端顺次连接加压器3和加热器4；所述吸收塔2的第二出口端顺次连接CO2再生塔8和气液分离器9；高炉7，位于所述高炉7的炉身下部的软熔带6与加热器4相连通；所述高炉7的顶部出口通过除尘器5与加热器4相连。优选的，所述CO2再生塔内设置有一个内置式煮沸器。本专利技术的技术方案具有如下的技术效果：1、通过将熔融还原煤气经过化学吸附处理后，喷入高炉，为熔融还原煤气的高价值利用提供了一条新路，为熔融还原生产成本的降低提供了有力依据。2、将处理后含有较高含量的CO和H2气的熔融还原煤气从炉身下部软熔带上部喷入高炉，有效的增加了高炉内的间接还原反应，提高了矿石的还原金属化率，降低了能耗。3、喷入的煤气中由于含有大量的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效利用熔融还原炉输出煤气的方法，其包括如下步骤：（a）将熔融还原炉输出煤气从吸收塔的下部进入，吸收液从吸收塔的顶部喷淋而下，熔融还原炉输出煤气和吸收液逆流接触；（b）通过加压得到加压煤气；（c）加压煤气进入加热器，同时将步骤（a）中未被吸收的熔融还原炉输出煤气，和由高炉顶部排出的经过除尘的高炉煤气导入加热器，用于加热加压煤气，得到加热煤气；（d）加热煤气从位于高炉的炉身下部的软熔带喷入高炉；（e）将步骤（a）中逆流接触熔融还原炉输出煤气后的吸收液依次进入CO2再生塔和气液分离器，分离后的液体配加碱液进入吸收塔循环使用，分离后的气体进入高炉作为喷吹固体燃料的载气。

【技术特征摘要】
1.一种高效利用熔融还原炉输出煤气的方法，其包括如下步骤：（a）将熔融还原炉输出煤气从吸收塔的下部进入，吸收液从吸收塔的顶部喷淋而下，熔融还原炉输出煤气和吸收液逆流接触；（b）通过加压得到加压煤气；（c）加压煤气进入加热器，同时将步骤（a）中未被吸收的熔融还原炉输出煤气，和由高炉顶部排出的经过除尘的高炉煤气导入加热器，用于加热加压煤气，得到加热煤气；（d）加热煤气从位于高炉的炉身下部的软熔带喷入高炉；（e）将步骤（a）中逆流接触熔融还原炉输出煤气后的吸收液依次进入CO2再生塔和气液分离器，分离后的液体配加碱液进入吸收塔循环使用，分离后的气体进入高炉作为喷吹固体燃料的载气。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（a）所述吸收塔为鼓泡塔，横截面直径为3m，塔高15m，塔内有分布板12块，分布板直径为2.8m；所述吸收塔由两个串联或并联的单塔组成，单塔运行、双塔串联运行或并联运行。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（a）中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉明，胡德生，彭新，徐万仁，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31