一种气基竖炉及生产直接还原铁的方法技术

本发明专利技术公开一种气基竖炉及生产直接还原铁的方法。气基竖炉包括炉体、进料通道、第一气体密封器、第二气体密封器和去除混合气中CO

【技术实现步骤摘要】
一种气基竖炉及生产直接还原铁的方法
本专利技术属于密封设备
，尤其涉及一种将两种气体同时用于密封的气基竖炉及生产直接还原铁的方法。
技术介绍
直接还原铁(DRI)又称海绵铁，是铁矿石在低于熔化温度下直接还原得到的含铁产品。海绵铁是一种废钢的代用品，是电炉炼纯净钢、优质钢不可缺少的杂质稀释剂，是转炉炼钢优质的冷却剂，是发展钢铁冶金短流程不可或缺的原料。2014年，全世界直接还原铁的年产量达7450万吨，创历史新高。我国将直接还原工艺列为钢铁工业发展的主要方向之一。生产直接还原铁的工艺称为直接还原法，属于非高炉炼铁工艺，分为气基法和煤基法两大类。目前世界范围内，76％的直接还原铁是通过气基竖炉法生产，气基法目前的代表工艺包括MIDREX工艺、HYL工艺和PERED工艺。这三种工艺生产直接还原铁的主体设备均为气基竖炉，其中HYL工艺进料系统与出料系统采用缓冲料罐的上、下双阀进行密封；而MIDREX工艺和PERED工艺的进料系统与出料系统均采用气封系统，即为防止炉内的煤气泄漏到炉外，在炉顶进料处和炉底出料处均设置有采用气体动态密封的气封系统，密封气的主要成分为氮气。气封系统存在的主要问题是，若密封气压力高，则容易导致密封气大量进入竖炉内，降低竖炉内炉顶气和还原气品质；若密封气压力低，则容易导致竖炉内煤气大量逸出，危害人身安全。实际生产中，气基竖炉进料系统可采用富含N2的转化炉尾气进行动态密封，会导致10-20Nm3/DRI的N2富集到竖炉炉顶气中，从而导致炉顶气循环比例不能太高，仅约67％，否则还原气中的无效成分N2含量过高，而降低竖炉生产效率且浪费热量。专利
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出一种气基竖炉及生产直接还原铁的方法，利用第一密封气防止气基竖炉内的炉顶气逸出，利用第二密封气防止第一密封气中的N2混入气基竖炉内，进而使得炉顶气作为还原介质的循环利用比例可以显著提高。本专利技术的目的之一是提供一种气基竖炉，包括炉体、进料通道、第一气体密封器、第二气体密封器和去除混合气中CO2的气体处理装置；所述炉体包括进料口、混合气出口和还原气进口；所述气体处理装置包括混合气进口和还原气出口；由所述进料通道的进料口到出料口，依次设置第一气体密封器和第二气体密封器，所述第一气体密封器与所述进料通道连通，所述第二气体密封器与所述进料通道连通，所述第二气体密封器到进料通道的出料口的距离为4～6m，所述第一气体密封器到第二气体密封器的距离为0.5～3.0m；所述进料通道的出料口连接所述炉体的进料口，所述炉体的混合气出口连接所述气体处理装置的混合气进口，所述气体处理装置的还原气出口连接所述炉体的还原气进口。本专利技术中，第一气体密封器的压力略高于第二气体密封器的压力，第二气体密封器的压力高于炉体内的压力。第一密封气的主要成分为N2，第二密封气的主要成分为CO2。利用第二密封气，可以阻止第一密封气进入炉体，少部分第二密封气进入炉体后与炉顶气混合为混合气体，排出炉体，混合气体经气体处理装置处理后，可获得还原气，将还原气通入炉体内，用于直接还原铁的生产。作为本法优选的方案，所述气体处理装置为脱碳器，所述脱碳器包括混合气进口和还原气出口，所述炉体的混合气出口连接所述脱碳器的混合气进口，所述脱碳器的还原气出口连接所述炉体的还原气进口。脱碳器可以去除混合气体中的CO2，获得还原气。另一种方案为，所述气体处理装置为重整转化炉，所述重整转化炉包括混合气进口和还原气出口，所述炉体的混合气出口连接所述重整转化炉的混合气进口，所述重整转化炉的还原气出口连接所述炉体的还原气进口。重整转化炉可将CO2转化为CO和H2，CO和H2均为还原气的组成成分。进一步的，所述气基竖炉还包括还原铁出口，所述还原铁出口位于所述炉体的底部。更进一步的，所述气基竖炉还包括料斗，所述料斗连通所述进料通道的进料口。本专利技术的另一目的是提供一种利用上述气基竖炉生产直接还原铁的方法，包括以下步骤：A、在所述第一气体密封器中通入第一密封气，所述第一密封气中N2的体积百分比≥85％；B、在所述第二气体密封器中通入第二密封气，所述第二密封气中CO2的体积百分比≥80％；C、使所述第一密封气的压力高于所述第二密封气的压力20～100Pa，所述第二密封气的压力高于所述炉体内的气体压力400～600Pa；D、将原料由所述进料通道送入气基竖炉，生成直接还原铁和炉顶气，所述炉顶气与进入炉体的第二密封气混合为混合气体；E、将所述混合气体送入所述气体处理装置，去除其中的CO2，获得还原气；F、将所述还原气送入所述炉体。作为本专利技术优选的方案，所述第一密封气为燃烧烟气或纯氮气。作为本专利技术优选的方案，所述第二密封气为CO2驰放气或纯CO2。具体的，在所述步骤E中，利用脱碳器，脱除混合气体中的CO2。另一种方案，在所述步骤E中，利用重整转化炉，将混合气体中的CO2转化为CO和H2。本专利技术提供的气基竖炉及生产直接还原铁的方法，利用第一密封气防止气基竖炉内的炉顶气逸出，利用第二密封气防止第一密封气中的N2混入气基竖炉内，可以显著降低密封气混入到炉顶气中的N2含量；利用气体处理装置去除混合气体中的CO2，从而使竖炉的炉顶气和还原气的品质都得到大大提高，进而使得炉顶气作为还原介质的循环利用比例可以显著提高，达到80％以上，提高了气基竖炉的生产效率和能量利用率。附图说明图1是本专利技术实施例的气基竖炉示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本专利技术的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本专利技术的限制。本专利技术实施例中，单位Nm3/DRI是指每吨直接还原铁消耗的气体的标准状态下的体积。如图1所示，本专利技术实施例提供一种气基竖炉，其包括炉体1、料斗2、进料通道3、第一气体密封器4、第二气体密封器5和气体处理装置6。气基竖炉的原料为富含铁的氧化球团或块矿。炉体1的内部为空腔，是直接还原铁的生产容器，炉体1包括进料口、混合气出口和还原气进口。料斗2为气基竖炉储存原料的装置。料斗2连通进料通道3的进料口，可控制原料的进入量。进料通道3为细长的原料由料斗2进入炉体1的管道，进料通道3的出料口连接炉体1的进料口。由进料通道3的进料口到出料口，依次设置第一气体密封器4和第二气体密封器5，第一气体密封器4和第二气体密封器5均安装在进料通道3上。第一气体密封器4与进料通道3连通，第二气体密封器5与进料通道3连通，第二气体密封器5到进料通道3的出料口的距离为4～6m，第一气体密封器4到第二密封器5的距离为0.5～3.0m。第二气体密封器5到进料通道3的出料口的距离以及第一气体密封器4到第二密封器5的距离，根据设备的实际状况确定。第一气体密封器4和第二气体密封器5配合，防止气基竖炉中炉顶气逸出，同时防止第一密封气进入炉体1内。气体处理装置6用于去除混合气体中的CO2，提高还原气的品质。气体处理装置6包括混合气进口和还原气出口。炉体1的混合气出口连接气体处理装置6的混合气进口，气体处理装置6的还原气出口连接炉体1的还原气进口。本专利技术实施例中，气体处理装置6可以是脱碳器，脱碳器可以去除混合气体中的CO2，获得还原气。脱碳器包括混合气进口和还原本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气基竖炉，包括炉体，其特征在于，还包括进料通道、第一气体密封器、第二气体密封器和去除混合气中CO

【技术特征摘要】
1.一种气基竖炉，包括炉体，其特征在于，还包括进料通道、第一气体密封器、第二气体密封器和去除混合气中CO2的气体处理装置；所述炉体包括进料口、混合气出口和还原气进口；所述气体处理装置包括混合气进口和还原气出口；由所述进料通道的进料口到出料口，依次设置第一气体密封器和第二气体密封器，所述第一气体密封器与所述进料通道连通，所述第二气体密封器与所述进料通道连通，所述第二气体密封器到进料通道的出料口的距离为4～6m，所述第一气体密封器到第二气体密封器的距离为0.5～3.0m；所述进料通道的出料口连接所述炉体的进料口，所述炉体的混合气出口连接所述气体处理装置的混合气进口，所述气体处理装置的还原气出口连接所述炉体的还原气进口。2.根据权利要求1所述的气基竖炉，其特征在于，所述气体处理装置为脱碳器，所述脱碳器包括混合气进口和还原气出口，所述炉体的混合气出口连接所述脱碳器的混合气进口，所述脱碳器的还原气出口连接所述炉体的还原气进口。3.根据权利要求1所述的气基竖炉，其特征在于，所述气体处理装置为重整转化炉，所述重整转化炉包括混合气进口和还原气出口，所述炉体的混合气出口连接所述重整转化炉的混合气进口，所述重整转化炉的还原气出口连接所述炉体的还原气进口。4.根据权利要求1所述的气基竖炉，其特征在于，进一步包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：范志辉，员晓，刘亮，曹志成，吴道洪，
申请(专利权)人：江苏省冶金设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32