制备海绵铁的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种制备海绵铁的系统和方法，该系统包括：热解装置，所述热解装置具有低阶煤入口、热解油气出口和半焦出口；气基竖炉，所述气基竖炉具有铁矿石入口、还原气入口、炉顶气出口和海绵铁出口，所述还原气入口与所述热解油气出口相连；气化装置，所述气化装置具有半焦入口、低阶煤进口、气化剂入口和煤制气出口，所述半焦入口与所述半焦出口相连，所述煤制气出口与所述热解装置相连。该系统可充分利用价格低廉的低阶煤生产还原铁矿石用的还原气，得到金属化率不低于90％的海绵铁，同时可显著降低整个系统的能耗，提高系统的经济性。

【技术实现步骤摘要】
制备海绵铁的系统和方法
本专利技术属于直接还原炼铁
，具体而言，本专利技术涉及制备海绵铁的系统和方法。
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。2015年，全世界直接还原铁的年产量达7520万吨，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。其中气基法具有能耗低、污染小、产品质量稳定等特点。目前世界范围内，76％的直接还原铁是通过气基法生产，主要以天然气为制气原料以制备高品质的还原气，还原气中一氧化碳和氢气的总含量大于85％。目前这类工艺工业化生产装置主要集中在中东、南美等天然气储量丰富、价格低廉的地区，而对于天然气比较稀缺、价格昂贵的地区，则无法采用该工艺技术进行建设生产以获得良好的经济效益。中国的能源禀赋特点是“富煤少气缺油”，难以采用天然气重整—气基竖炉直接还原工艺。因此，现有制备海绵铁的技术有待进一步改进。
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一种制备海绵铁的系统和方法。该系统可充分利用价格低廉的低阶煤生产还原铁矿石用的还原气，得到金属化率不低于90％的海绵铁，同时可显著降低整个系统的能耗，提高系统的经济性。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种制备海绵体的系统，根据本专利技术的实施例，该系统包括：热解装置，所述热解装置具有低阶煤入口、热解油气出口和半焦出口；气基竖炉，所述气基竖炉具有铁矿石入口、还原气入口、炉顶气出口和海绵铁出口，所述还原气入口与所述热解油气出口相连；气化装置，所述气化装置具有半焦入口、低阶煤进口、气化剂入口和煤制气出口，所述半焦入口与所述半焦出口相连，所述煤制气出口与所述热解装置相连。根据本专利技术实施例的制备海绵铁的系统通过将低阶煤热解产生的热解油气供给至气基竖炉中作为还原气使用，可充分高效地利用热解油气的显热，从而提高工艺的能源利用率，同时可显著降低系统的维护成本，使得气基竖炉的生产能耗降低0.1-0.3Gcal/DRI，并得到金属化率不低于90％的海绵铁；与现有技术相比，本申请中无需使用大量的天然气，使得天然气稀缺的地区可建立气基竖炉生产线，生产优质的海绵铁，另外本申请中通过将热解所得的半焦气化生产煤制气，所得的煤制气可供给至热解装置作为燃料使用，进一步提高了整个系统的经济性。另外，根据本专利技术上述实施例的制备海绵铁的系统还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，上述制备海绵铁的系统进一步包括：炉顶气净化单元，所述炉顶气净化单元具有炉顶气入口、热解油出口、燃料出口和净化炉顶气出口，所述炉顶气入口与所述炉顶气出口相连，所述燃料出口与所述热解装置相连；加热装置，所述加热装置具有燃料入口、净化炉顶气入口和预热后净化炉顶气出口，所述燃料入口分别与所述燃料出口和所述煤制气出口相连，所述净化炉顶气入口与所述净化炉顶气出口相连，所述预热后净化炉顶气出口与所述还原气入口相连。由此，有利于提高海绵铁的品质，同时可进一步降低整个系统的能耗，提高整个系统的经济性。在本专利技术的一些实施例中，所述炉顶气净化单元包括依次相连的洗涤净化装置、加压装置和脱硫脱碳塔。由此，可进一步提高海绵体的品质。在本专利技术的再一个专利技术，本专利技术提出了一种采用上述制备海绵铁的系统制备海绵铁的方法，根据本专利技术的实施例，该方法包括：(1)将低阶煤供给至所述热解装置中进行热解处理，以便得到热解油气和半焦；(2)将所述热解油气和铁矿石供给至所述气基竖炉中进行还原处理，以便得到炉顶气和海绵铁；(3)将低阶煤和所述半焦、气化剂供给至所述气化装置中进行气化处理，以便得到煤制气，并将所述煤制气的一部分供给至热解装置中作为燃料使用。根据本专利技术实施例的制备海绵铁的方法将低阶煤热解产生的热解油气供给至气基竖炉中作为还原气使用，可充分高效地利用热解油气的显热，从而提高工艺的能源利用率，同时可显著降低系统的维护成本，使得气基竖炉的生产能耗降低0.1-0.3Gcal/DRI，并得到金属化率不低于90％的海绵铁；与现有技术相比，本申请中无需使用大量的天然气，使得天然气稀缺的地区可建立气基竖炉生产线，生产优质的海绵铁，另外本申请中通过将热解所得的半焦气化生产煤制气，所得的煤制气可供给至热解装置作为燃料使用，进一步提高了整个系统的经济性。另外，根据本专利技术上述实施例的制备海绵铁的方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，上述制备海绵铁的方法进一步包括：(4)将所述炉顶气供给至所述炉顶气净化单元中进行净化处理，以便得到热解油、燃料和净化炉顶气；(5)将所述煤制气、所述燃料和所述净化炉顶气供给至所述加热装置中以便对所述净化炉顶气进行加热，得到预热后净化炉顶气，并将所述预热后净化炉顶气供给至所述气基竖炉中作为还原气使用。由此，有利于提高海绵铁的品质，同时可进一步降低整个系统的能耗，提高整个系统的经济性。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(3)中，所述半焦与所述低阶煤的混合质量比例为(0.7-0.9)：(0.1-0.3)。由此，可得到热值较高的煤制气，进而进一步提高该方法的经济性。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(4)中，所述净化处理依次包括洗涤净化处理、加压处理和脱硫脱碳处理。由此，可进一步提高海绵体的品质。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术一个实施例的制备海绵铁的系统结构示意图；图2是根据本专利技术再一个实施例的制备海绵铁的系统结构示意图；图3是根据本专利技术一个实施例的制备海绵铁的方法流程示意图；图4是根据本专利技术再一个实施例的制备海绵铁的方法流程示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种制备海绵体的系统，根据本专利技术的实施例，参考图1，该系统包括：热解装置100、气基竖炉200和气化装置300。根据本专利技术的实施例，热解装置100具有低阶煤入口101、热解油气出口102和半焦出口103，且适于将低阶煤进行热解处理，以便得到热解油气和半焦。具体的，将价格低廉的且粒径小于3mm的低阶煤从热解装置的顶部供给至热解装置中，进行热解，得到温度为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备海绵铁的系统，其特征在于，包括：热解装置，所述热解装置具有低阶煤入口、热解油气出口和半焦出口；气基竖炉，所述气基竖炉具有铁矿石入口、还原气入口、炉顶气出口和海绵铁出口，所述还原气入口与所述热解油气出口相连；气化装置，所述气化装置具有半焦入口、低阶煤进口、气化剂入口和煤制气出口，所述半焦入口与所述半焦出口相连，所述煤制气出口与所述热解装置相连。

【技术特征摘要】
1.一种制备海绵铁的系统，其特征在于，包括：热解装置，所述热解装置具有低阶煤入口、热解油气出口和半焦出口；气基竖炉，所述气基竖炉具有铁矿石入口、还原气入口、炉顶气出口和海绵铁出口，所述还原气入口与所述热解油气出口相连；气化装置，所述气化装置具有半焦入口、低阶煤进口、气化剂入口和煤制气出口，所述半焦入口与所述半焦出口相连，所述煤制气出口与所述热解装置相连。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：炉顶气净化单元，所述炉顶气净化单元具有炉顶气入口、热解油出口、燃料出口和净化炉顶气出口，所述炉顶气入口与所述炉顶气出口相连，所述燃料出口与所述热解装置相连；加热装置，所述加热装置具有燃料入口、净化炉顶气入口和预热后净化炉顶气出口，所述燃料入口分别与所述燃料出口和所述煤制气出口相连，所述净化炉顶气入口与所述净化炉顶气出口相连，所述预热后净化炉顶气出口与所述还原气入口相连。3.根据权利要求2所述的系统，所述炉顶气净化单元包括依次相连的洗涤净化装置、加压装置和脱硫脱碳塔。4.一种根据权利要求1-3中任一项所述的系统制备海绵铁的方法，其特征在于，包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：范志辉，邓君，刘亮，员晓，李志远，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