一种生产直接还原铁的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种生产直接还原铁的系统及方法。该系统包括气基竖炉、洗涤器、压缩机、脱硫脱碳塔、换热器、逆变换炉、间冷器和加热炉。洗涤器分别与气基竖炉和压缩机相连，脱硫脱碳塔分别与压缩机、换热器和加热炉相连，换热器还分别与逆变换炉和间冷器相连，加热炉还分别与洗涤器、间冷器和气基竖炉相连。本发明专利技术采用炉顶气作为原料，制备气基竖炉用还原气，炉顶气的循环利用率在80％以上，提高了炉顶气的利用价值，降低了还原气的制备成本，且减少了对环境的污染，由其制得的直接还原铁的品质高。

【技术实现步骤摘要】
一种生产直接还原铁的系统及方法
本专利技术属于直接还原炼铁
，具体涉及一种生产直接还原铁的系统及方法。
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。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，76％的直接还原铁是通过气基法生产的。气基法采用还原气(其主要成分为CO和H2)还原铁矿石，制备直接还原铁。目前，还原气主要以天然气为原料制得。现有的采用天然气制备还原气的工艺所需热量多、设备昂贵，导致所得的直接还原铁的成本也很高。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术首先提供了一种生产直接还原铁的系统，所述系统包括：气基竖炉，具有氧化物料入口、高温还原气入口、第一CO2入口、炉顶气出口和直接还原铁出口；洗涤器，具有炉顶气入口和净炉顶气出口，所述炉顶气入口与所述气基竖炉的炉顶气出口相连；压缩机，具有净炉顶气入口和压缩炉顶气出口，所述净炉顶气入口与所述洗涤器的净炉顶气出口相连；脱硫脱碳塔，具有压缩炉顶气入口、第一还原气出口和CO2出口，所述压缩炉顶气入口与所述压缩机的压缩炉顶气出口相连；换热器，具有H2入口、第二CO2入口、高温逆变换气体入口、预热混合气体出口和低温逆变换气体出口，所述第二CO2入口与所述脱硫脱碳塔的CO2出口相连；逆变换炉，具有预热混合气体入口、高温逆变换气体出口和燃料气入口，所述预热混合气体入口与所述换热器的预热混合气体出口相连，所述高温逆变换气体出口与所述换热器的高温逆变换气体入口相连；间冷器，具有低温逆变换气体入口、第二还原气出口和冷凝水出口，所述低温逆变换气体入口与所述换热器的低温逆变换气体出口相连；加热炉，具有低温还原气入口、燃料气入口和高温还原气出口，所述低温还原气入口分别与所述脱硫脱碳塔的第一还原气出口、所述间冷器的第二还原气出口相连，所述燃料气入口与所述洗涤器的净炉顶气出口相连，所述高温还原气出口与所述气基竖炉的高温还原气入口相连。进一步地，所述脱硫脱碳塔的第一还原气出口还与所述加热炉的燃料气入口相连。进一步地，所述逆变换炉的燃料气入口与所述洗涤器的净炉顶气出口或所述脱硫脱碳塔的第一还原气出口相连。进一步地，所述系统还包括CO2驰放车间，所述CO2驰放车间与所述气基竖炉的第一CO2入口相连。进一步地，所述换热器还包括第三CO2入口，所述第三CO2入口与所述CO2驰放车间相连。本专利技术还提供了一种利用上述系统生产直接还原铁的方法，所述方法包括如下步骤：准备氧化物料、第一CO2和H2；将从所述气基竖炉中排出的炉顶气送入所述洗涤器中除尘、脱水，获得净炉顶气；将80％-90％的所述净化炉顶气送入所述压缩机进行压缩，获得压缩炉顶气；将剩下的10％-20％的所述净化炉顶气送入所述加热炉中作为燃料使用；将所述压缩炉顶气送入所述脱硫脱碳塔中，脱除炉顶气中的硫化氢和二氧化碳，获得第一还原气和第二CO2；将所述第二CO2送入所述换热器中，并往所述换热器中加入所述H2，所述第二CO2和所述H2在所述换热器中混合后被预热为预热混合气体；将所述预热混合气体送入所述逆变换炉中在催化剂的作用下进行反应，获得高温逆变换气体；将所述高温逆变换气体送回所述换热器中与所述第二CO2和所述H2形成的混合气体换热，所述混合气体被预热，所述高温逆变换气体变为低温逆变换气体；将所述低温逆变换气体送入所述间冷器中冷却，除去所述低温逆变换气体中的水蒸气，获得第二还原气；将所述第一还原气、所述第二还原气送入所述加热炉中进行加热，获得高温还原气；将所述高温还原气送入所述气基竖炉中，用于还原所述氧化物料，获得直接还原铁；所述气基竖炉采用所述第一CO2进行动态密封。进一步地，将1％-20％的所述第一还原气作为燃料气送入所述加热炉中进行燃烧，提供热量；将剩下的80％-99％的所述第一还原气送入所述加热炉中进行加热，制备高温还原气。进一步地，所述逆变换炉使用的燃料气为所述净化炉顶气或所述第一还原气。进一步地，所述第一CO2的泄入量为10-20标立/DRI。进一步地，所述催化剂为铜基催化剂或铁基催化剂。本专利技术采用炉顶气作为原料，制备气基竖炉用还原气，炉顶气的循环利用率在80％以上，提高了炉顶气的利用价值，降低了还原气的制备成本，且减少了对环境的污染。其次，本专利技术的气基竖炉采用CO2进行动态密封，不仅能起到良好的密封作用，同时降低了炉顶气中N2的富集，因此可提高炉顶气的循环利用率，且泄漏进炉顶气中的CO2可作为后续逆变换工序的反应原料。进一步地，本专利技术采用逆变换炉制备还原气，所用的逆变换炉只需装填廉价催化剂即可获得高品质的还原气，既减少了投资，又降低了能耗。本专利技术制得的还原气的还原能力强，还原气中CO和H2的含量高于85％，由其制得的直接还原铁的品质高。此外，本专利技术的炉顶气经过脱硫脱碳处理后再循环利用，因此本专利技术提供的工艺可用于还原高硫氧化物球团。本专利技术可用于工业化生产装置，特别是大中型工业试验装置。附图说明图1为本专利技术实施例中的一种直接还原铁的制备系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例中的一种利用上述系统制备直接还原铁的工艺流程图。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以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。如图1所示，本专利技术提供的生产直接还原铁的系统包括：气基竖炉1、洗涤器2、压缩机3、脱硫脱碳塔4、换热器5、逆变换炉6、间冷器7、加热炉8和CO2驰放车间9。气基竖炉1具有氧化物料入口、高温还原气入口、第一CO2入口、炉顶气出口和直接还原铁出口。洗涤器2具有炉顶气入口和净炉顶气出口，炉顶气入口与气基竖炉1的炉顶气出口相连。压缩机3具有净炉顶气入口和压缩炉顶气出口，净炉顶气入口与洗涤器2的净炉顶气出口相连。脱硫脱碳塔4具有压缩炉顶气入口、第一还原气出口和CO2出口，压缩炉顶气入口与压缩机3的压缩炉顶气出口相连。换热器5具有H2入口、第二CO2入口、第三CO2入口、高温逆变换气体入口、预热混合气体出口和低温逆变换气体出口，第二CO2入口与脱硫脱碳塔4的CO2出口相连。逆变换炉6具有预热混合气体入口、高温逆变换气体出口和燃料气入口，预热混合气体入口与换热器5的预热混合气体出口相连，高温逆变换气体出口与换热器5的高温逆变换气体入口相连，燃料气入口分别与洗涤器2的净炉顶气出口和脱硫脱碳塔4的第一还原气出口相连。间冷器7具有低温逆变换气体入口、第二还原气出口和冷凝水出口，低温逆变换气体入口与换热器5的低温逆变换气体出口相连。加热炉8具有低温还原气入口、燃料气入口和高温还原气出口，低温还原气入口分别与脱硫脱碳塔4的第一还原气出口、间冷器7的第二还原气出口相连，燃料气入口分别与洗涤器2的净炉顶气出口和脱硫脱碳塔4的第一还原气出口相连，高温还原气出口与气基竖炉1的高温还原气入口相连。CO2驰放车间9分别与气基竖炉1的第一CO2入口和换热器5的第三CO2入口相连。炉顶气中含有N2，为了防止N2无限制循环，因此需要本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产直接还原铁的系统，其特征在于，所述系统包括：气基竖炉，具有氧化物料入口、高温还原气入口、第一CO2入口、炉顶气出口和直接还原铁出口；洗涤器，具有炉顶气入口和净炉顶气出口，所述炉顶气入口与所述气基竖炉的炉顶气出口相连；压缩机，具有净炉顶气入口和压缩炉顶气出口，所述净炉顶气入口与所述洗涤器的净炉顶气出口相连；脱硫脱碳塔，具有压缩炉顶气入口、第一还原气出口和CO2出口，所述压缩炉顶气入口与所述压缩机的压缩炉顶气出口相连；换热器，具有H2入口、第二CO2入口、高温逆变换气体入口、预热混合气体出口和低温逆变换气体出口，所述第二CO2入口与所述脱硫脱碳塔的CO2出口相连；逆变换炉，具有预热混合气体入口、高温逆变换气体出口和燃料气入口，所述预热混合气体入口与所述换热器的预热混合气体出口相连，所述高温逆变换气体出口与所述换热器的高温逆变换气体入口相连；间冷器，具有低温逆变换气体入口、第二还原气出口和冷凝水出口，所述低温逆变换气体入口与所述换热器的低温逆变换气体出口相连；加热炉，具有低温还原气入口、燃料气入口和高温还原气出口，所述低温还原气入口分别与所述脱硫脱碳塔的第一还原气出口、所述间冷器的第二还原气出口相连，所述燃料气入口与所述洗涤器的净炉顶气出口相连，所述高温还原气出口与所述气基竖炉的高温还原气入口相连。...

【技术特征摘要】
1.一种生产直接还原铁的系统，其特征在于，所述系统包括：气基竖炉，具有氧化物料入口、高温还原气入口、第一CO2入口、炉顶气出口和直接还原铁出口；洗涤器，具有炉顶气入口和净炉顶气出口，所述炉顶气入口与所述气基竖炉的炉顶气出口相连；压缩机，具有净炉顶气入口和压缩炉顶气出口，所述净炉顶气入口与所述洗涤器的净炉顶气出口相连；脱硫脱碳塔，具有压缩炉顶气入口、第一还原气出口和CO2出口，所述压缩炉顶气入口与所述压缩机的压缩炉顶气出口相连；换热器，具有H2入口、第二CO2入口、高温逆变换气体入口、预热混合气体出口和低温逆变换气体出口，所述第二CO2入口与所述脱硫脱碳塔的CO2出口相连；逆变换炉，具有预热混合气体入口、高温逆变换气体出口和燃料气入口，所述预热混合气体入口与所述换热器的预热混合气体出口相连，所述高温逆变换气体出口与所述换热器的高温逆变换气体入口相连；间冷器，具有低温逆变换气体入口、第二还原气出口和冷凝水出口，所述低温逆变换气体入口与所述换热器的低温逆变换气体出口相连；加热炉，具有低温还原气入口、燃料气入口和高温还原气出口，所述低温还原气入口分别与所述脱硫脱碳塔的第一还原气出口、所述间冷器的第二还原气出口相连，所述燃料气入口与所述洗涤器的净炉顶气出口相连，所述高温还原气出口与所述气基竖炉的高温还原气入口相连。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述加热炉的燃料气入口还与所述脱硫脱碳塔的第一还原气出口相连。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述逆变换炉的燃料气入口与所述洗涤器的净炉顶气出口和/或所述脱硫脱碳塔的第一还原气出口相连。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括CO2驰放车间，所述CO2驰放车间与所述气基竖炉的第一CO2入口相连。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述换热器还包括第三CO2入口，所述第三CO2入...

【专利技术属性】
技术研发人员：范志辉，员晓，刘亮，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