热解耦合气基竖炉及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种热解耦合气基竖炉及其控制方法，热解耦合气基竖炉包括：热解反应组件、气化炉、半焦收集组件、除尘组件、分离净化系统、甲烷重整变化系统、气基竖炉和灰尘收集组件。气化炉具有气化进口、合成气出口、料渣出口和进气口，气化进口与半焦出口连通。根据本发明专利技术实施例的热解耦合气基竖炉，通过设置连通于热解反应组件的气化炉，原料经过热解得到的半焦产物可以进入气化炉中进行气化反应得到气化气。使半焦产物的自身显热得到充分利用，节能减耗。气化反应得到的气化气中还原气体的含量较高，提高了热解气的品质。热解气和气化气的混合物经过除尘组件进行除尘处理，解决了金属冶炼过程中还原气体中杂质含量较高造成管路堵塞的问题。

Pyrolysis coupling gas base shaft furnace and control method thereof

The invention discloses a pyrolysis coupled with gas based shaft furnace and its control method, pyrolysis coupled with gas based shaft furnace comprises a pyrolysis reaction component, gasification furnace, semi coke dust collection component, component separation, purification system, methane reforming system, change of gas based shaft furnace and dust collecting assembly. The gasification furnace has a gasification inlet, a synthetic gas outlet, a slag outlet and an air inlet, wherein, the gasification inlet is communicated with the semi coke outlet. According to the pyrolysis coupled with gas based shaft furnace of the embodiment of the invention, by setting the gasification furnace communicated with the pyrolysis reaction components, raw material after semi coke pyrolysis products can be obtained for the gasification reaction of gasification gas into the gasification furnace. Therefore, the self sensible heat of the semi coke product is fully utilized, and the energy consumption and the consumption are reduced. The content of reducing gas in gasification gas is higher, and the quality of pyrolysis gas is improved. The mixture of the thermal gas and the gasification gas is dedusting by the dust removing component, thereby solving the problem that the impurity content in the reducing gas is high and the pipeline is blocked during the smelting process.

【技术实现步骤摘要】
热解耦合气基竖炉及其控制方法
本专利技术涉及金属冶炼
，具体而言，尤其涉及一种热解耦合气基竖炉及其控制方法。
技术介绍
炼铁工艺的主体流程是高炉炼铁工艺。虽然高炉炼铁技术成熟、生产能力大、生产效率高，但在粗钢产能严重过剩以及钢铁企业节能环保的压力下，工艺面临空前的压力。气基竖炉直接还原炼铁是非高炉炼铁领域技术相对成熟、环境友好的生产工艺，不需要焦炭，省去了煤焦转化环节的能源消耗及废气排放，节能环保，能满足现代化钢铁生产企业日益增长的环境保护需要。典型的气基竖炉直接还原炼铁技术依赖于丰富廉价的天然气资源，然而，对于中国“多煤少气”的能源结构，并不适合发展该技术，煤制气－竖炉直接还原技术是未来发展的重要方向，进一步降低煤制气工艺的投资和运行成本是该技术发展的关键。相关技术中，煤制气－竖炉直接还原技术存在如下缺陷：焦炉煤气中含有少量的BTX(苯、甲苯、二甲苯混合物)、焦油和萘等杂质，而BTX在还原气体通过加热器时会产生析碳，造成管道堵塞；竖炉内的工作压力约为0.6MPa，而焦化厂输出的煤气压力约为5MPa，因此需要对焦炉煤气进行加压，煤气中焦油和萘在增压过程中会大量析出，会堵塞设备和管道；系统设备复杂，不易操作。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种热解耦合气基竖炉，所述热解耦合气基竖炉具有结构简单、节能减耗的优点。本专利技术还提出一种热解耦合气基竖炉的控制方法，所述热解耦合气基竖炉的控制方法具有操作方便、节能减耗的优点。根据本专利技术实施例的热解耦合气基竖炉，包括：热解反应组件，所述热解反应组件包括反应器，所述反应器具有进料口、油气导出口和半焦出口；气化炉，所述气化炉具有气化进口、合成气出口、料渣出口和进气口，所述气化进口与所述半焦出口连通；半焦收集组件，所述半焦收集组件与所述料渣出口连通；除尘组件，所述除尘组件具有气体进口、气体出口和粉尘出口，所述气体进口与所述油气导出口、所述合成气出口连通；分离净化系统，所述分离净化系统与所述气体出口连通；甲烷重整变化系统，所述甲烷重整变化系统与所述分离净化系统连通；气基竖炉，所述气基竖炉与所述甲烷重整变化系统连通；和灰尘收集组件，所述灰尘收集组件与所述粉尘出口连通。根据本专利技术实施例的热解耦合气基竖炉，通过设置连通热解反应组件的气化炉，原料经过热解反应组件热解得到的半焦产物可以进入气化炉中进行气化反应得到气化气。充分利用了半焦产物的自身显热，节能减耗。气化反应得到的气化气中还原气体的含量较高，提高了热解气的品质。热解气和气化气的混合物经过除尘组件、分离净化系统和甲烷重整变化系统进行除尘、净化、重整处理，降低了热解气和气化气中的杂质含量，有效解决了金属冶炼过程中还原气体中杂质含量较高造成管路堵塞的问题。而且提高了还原气的含量，最后得到的还原气可以直接进入气基竖炉中进行金属的冶炼还原。根据本专利技术的一些实施例，所述反应器包括：壳体，所述壳体内具有反应腔；挡板组件，所述挡板组件位于所述反应腔内且将所述反应腔划分为上段和下段，所述油气导出口位于所述上段且与所述上段连通，所述半焦出口位于所述下段且与所述下段连通，所述挡板组件限定出固料下行通道以将所述上段内的固态物料导引至所述下段内；和热辐射管，所述热辐射管位于所述上段。由此，热辐射管可以为上段反应腔内的原料提供热量，以供热解反应的进行。而且，高温热解产物可以进入到下段反应腔内，并将热量传递给下段反应腔内的原料，下段反应腔内的原料可以利用高温热解产物自身的显热进行热解反应，无需外加热源，大大降低系统的能耗。进一步地，所述挡板组件为沿上下方向间隔开的多组，每组所述挡板组件包括第一挡板和第二挡板，所述第一挡板的自由端位于所述第二挡板的上方，从所述第一挡板滑落的物料落入所述第二挡板上且沿所述第二挡板下落。由此，可以使原料和反应产物的混合物在第一档板和第二挡板间蛇形迂回流动，从而可以使原料和反应产物混合更加均匀，便于原料与热解产物之间的热量交换。可选地，所述第一挡板的长度L1，所述第二挡板的长度为L2，L2/L1的比值范围为1.2-1.5。由此，可以延长原料和热解产物的流动距离，从而可以使原料与热解产物混合更加均匀，使传热更加充分，以利于热解反应的顺利进行。在本专利技术的一些实施例中，所述第一挡板的自由端的端面为平面m，所述平面m到所述第二挡板的自由端的距离为H，所述第二挡板的长度为L2，所述H为0.1L2≤H≤0.2L2。经过试验验证，通过设置上述尺寸范围，可以使原料与热解产物流动顺畅，而且，可以使原料与热解产物混合更加均匀，以利于原料与热解产物之间进行热量交换。根据本专利技术的一些实施例，所述第一挡板为平板且所述第一挡板与所述反应腔的内壁之间的夹角为α1，所述α1为15°-60°；所述第二挡板为平板且所述第二挡板与所述反应腔的内壁之间的夹角为α2，所述α2为15°-60°。经过试验验证，通过将第一挡板和第二挡板与反应腔内周壁的夹角设置为上述范围内，可以使原料与热解产物的混合物流动更加顺畅。可选地，所述反应器还包括：振动组件，所述振动组件与所述挡板组件连接以驱动所述振动组件振动。由此，可以防止原料与热解产物的混合物的流动过程中发生堵塞，而且可以使原料与热解产物的混合更加均匀。根据本专利技术实施例的热解耦合气基竖炉的控制方法，所述热解耦合气基竖炉为上述所述的热解耦合气基竖炉，所述控制方法包括：(1)将粒度≤3mm的褐煤颗粒经干燥处理后,加入所述热解反应组件的所述反应器内,所述反应器的上段反应腔的温度在950-1000℃，进行热解反应，得到热解气；(2)所述反应器上段反应腔的褐煤颗粒落到所述反应器的下段反应腔，并对所述反应器下段反应腔内的褐煤颗粒进行热解，得到热解气；(3)褐煤颗粒热解产生的固体热解产物进入所述气化炉内，所述气化炉的温度在1100-1300℃，进行气化反应，得到气化气；(4)将步骤(1)和步骤(2)中得到的热解气进行混合，得到总热解气，将步骤(3)中得到的气化气和所述总热解气，经所述除尘组件内进行除尘处理；(5)将经过所述除尘组件除尘处理后的混合气体，通入所述分离净化系统进行净化处理，得到预重整的还原气；(6)将预重整的还原气通入甲烷重整变化系统进行重整处理，得到还原气；(7)将经过甲烷重整变化系统重整处理后的还原气通入所述气基竖炉中，进行还原冶炼。根据本专利技术实施例的热解耦合气基竖炉的控制方法，利用原料在热解反应组件内热解分解产生热解气和高温半焦产物。高温半焦产物进入到气化炉中进行气化反应产生气化气，从而使高温半焦产物的自身显热得到充分利用，节能减耗。除尘组件和分离净化系统可以对总热解气和气化气进行除尘净化，从而降低了预重整还原气中杂质的含量，防止了金属还原冶炼过程中因还原气中杂质含量较高造成管路堵塞的问题。而且，经过除尘净化后的预重整还原气在甲烷重整变化系统内进一步净化重整，使还原气纯度进一步提高，并显著提高了还原气中还原气体的含量，从而提高了金属冶炼还原的效率。而且该热解耦合气基竖炉的控制方法，操作简单，生产成本低，提高了生产效益。根据本专利技术的一些实施例，步骤(4)的总热解气中H2和CO体积分数为30～60％，H2与CO的体积比为0.5-2。在本专利技术的一些实施例中，步骤(3)的气化气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热解耦合气基竖炉，其特征在于，包括：热解反应组件，所述热解反应组件包括反应器，所述反应器具有进料口、油气导出口和半焦出口；气化炉，所述气化炉具有气化进口、合成气出口、料渣出口和进气口，所述气化进口与所述半焦出口连通；半焦收集组件，所述半焦收集组件与所述料渣出口连通；除尘组件，所述除尘组件具有气体进口、气体出口和粉尘出口，所述气体进口与所述油气导出口、所述合成气出口连通；分离净化系统，所述分离净化系统与所述气体出口连通；甲烷重整变化系统，所述甲烷重整变化系统与所述分离净化系统连通；气基竖炉，所述气基竖炉与所述甲烷重整变化系统连通；和灰尘收集组件，所述灰尘收集组件与所述粉尘出口连通。

【技术特征摘要】
1.一种热解耦合气基竖炉，其特征在于，包括：热解反应组件，所述热解反应组件包括反应器，所述反应器具有进料口、油气导出口和半焦出口；气化炉，所述气化炉具有气化进口、合成气出口、料渣出口和进气口，所述气化进口与所述半焦出口连通；半焦收集组件，所述半焦收集组件与所述料渣出口连通；除尘组件，所述除尘组件具有气体进口、气体出口和粉尘出口，所述气体进口与所述油气导出口、所述合成气出口连通；分离净化系统，所述分离净化系统与所述气体出口连通；甲烷重整变化系统，所述甲烷重整变化系统与所述分离净化系统连通；气基竖炉，所述气基竖炉与所述甲烷重整变化系统连通；和灰尘收集组件，所述灰尘收集组件与所述粉尘出口连通。2.根据权利要求1所述的热解耦合气基竖炉，其特征在于，所述反应器包括：壳体，所述壳体内具有反应腔；挡板组件，所述挡板组件位于所述反应腔内且将所述反应腔划分为上段和下段，所述油气导出口位于所述上段且与所述上段连通，所述半焦出口位于所述下段且与所述下段连通，所述挡板组件限定出固料下行通道以将所述上段内的固态物料导引至所述下段内；和热辐射管，所述热辐射管位于所述上段。3.根据权利要求2所述的热解耦合气基竖炉，其特征在于，所述挡板组件为沿上下方向间隔开的多组，每组所述挡板组件包括第一挡板和第二挡板，所述第一挡板的自由端位于所述第二挡板的上方，从所述第一挡板滑落的物料落入所述第二挡板上且沿所述第二挡板下落。4.根据权利要求3所述的热解耦合气基竖炉，其特征在于，所述第一挡板的长度L1，所述第二挡板的长度为L2，L2/L1的比值范围为1.2-1.5。5.根据权利要求3所述的热解耦合气基竖炉，其特征在于，所述第一挡板的自由端的端面为平面m，所述平面m到所述第二挡板的自由端的距离为H，所述第二挡板的长度为L2，所述H为0.1L2≤H≤0.2L2。6.根据权利要求3所述的热解耦合...

【专利技术属性】
技术研发人员：石晓莉，陈水渺，赵延兵，姜朝兴，肖磊，耿层层，孙宝林，吴道洪，
申请(专利权)人：神雾科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11