一种氢气进入气基还原竖炉制备直接还原铁的系统技术方案

本实用新型专利技术涉及氢气进入气基还原竖炉制备直接还原铁的系统。所述系统中，气基还原竖炉上部为还原段，下部为冷却段，具有热态还原气入口、热态氢气入口，热态氢气入口位于热态还原气入口的下方，均设置在还原段；洗涤冷却装置的炉顶气入口与气基还原竖炉的炉顶气出口连接；压缩装置的冷却炉顶气入口与洗涤冷却装置的冷却炉顶气出口连接；提氢装置的压缩炉顶气入口与压缩装置的压缩炉顶气出口连接；加热装置的氢气入口与提氢装置的氢气出口连接，热态氢气出口、热态还原气出口分别与气基还原竖炉的热态氢气入口、热态还原气入口连接。本实用新型专利技术中，热态氢气入口和热态还原气入口的设置，可使气体和温度分布更加均匀，并消除积碳，避免堵塞。

A system of hydrogen into the gas based reduction shaft furnace direct reduction iron preparation

The utility model relates to a system of hydrogen into the gas based reduction shaft furnace direct reduction iron preparation. In the system, the gas based reduction shaft upper reduction section, for the lower part of the cooling section, with the reduction of hot gas and hot gas entrance entrance, under the hot hydrogen reduction of hot gas at the entrance of the entrance, are arranged in the reduction section; washing cooling device of blast furnace gas entrance and gas based reduction shaft furnace the gas outlet connection; compression device cooling top gas entrance and washing cooling device for cooling furnace gas outlet connection; top gas entrance compression and compression device compression top gas outlet is connected with a hydrogen extraction device; hydrogen entrance heating device is connected with the outlet of hydrogen hydrogen extraction device, hot hydrogen reduction of hot gas exports, export with hot hydrogen gas based reduction, entrance shaft reduction of hot gas entrance connection. In the utility model, the setting of the hot hydrogen inlet and the hot reduction gas inlet can make the gas and temperature distribution more uniform, eliminate carbon deposition and avoid clogging.

【技术实现步骤摘要】
一种氢气进入气基还原竖炉制备直接还原铁的系统
本技术涉及冶金
，具体涉及一种氢气进入气基还原竖炉制备直接还原铁的系统。
技术介绍
直接还原铁又称海绵铁，是一种重要的可代替废钢且优于废钢的炼钢原料，可稀释废钢中的杂质元素成分，为电炉炼钢提供必不可少的纯净铁原料。钢铁企业发展直接还原铁技术，能更好地适应时代对企业向紧凑化、高效化、洁净化方向发展的要求。2014年，全世界直接还原铁产量为7455万吨。其中，由气基竖炉法生产的约占80％。现有技术中，利用气基还原竖炉制备直接还原铁过程存在下述问题：①一氧化碳气体作为还原气还原氧化球团时，会发生歧化反应，产生大量的碳粉，阻碍还原气进入竖炉中，影响反应的进行。②冷却气在气基还原竖炉冷却段使用后，排出气基还原竖炉进行降温、除尘、加压处理后，回用到气基还原竖炉中再次作为冷却气使用，其配套设备相对复杂，且换热后的高温冷却气热量被浪费，没有得到有效的利用。
技术实现思路
本技术旨在提供一种氢气进入气基还原竖炉制备直接还原铁的系统，通过将还原气和氢气分别通入气基还原竖炉中，使得气流和温度的分布比较均匀，有效解决了还原气入口积碳阻塞的问题，生产效率较高。本技术提供了一种氢气进入气基还原竖炉制备直接还原铁的系统，包括依次连接的气基还原竖炉、洗涤冷却装置、压缩装置、提氢装置、加热装置；所述气基还原竖炉包括上部的还原段和下部的冷却段，具有热态还原气入口、热态氢气入口、铁氧化球团入口、直接还原铁出口、炉顶气出口；其中，所述热态氢气入口和所述热态还原气入口设置在所述还原段，所述热态氢气入口位于所述热态还原气入口的下方；所述洗涤冷却装置具有炉顶气入口、冷却炉顶气出口；所述炉顶气入口与所述气基还原竖炉的炉顶气出口连接；所述压缩装置具有冷却炉顶气入口、压缩炉顶气出口；所述冷却炉顶气入口与所述洗涤冷却装置的冷却炉顶气出口连接；所述提氢装置具有压缩炉顶气入口、氢气出口、富一氧化碳气体出口；所述压缩炉顶气入口与所述压缩装置的压缩炉顶气出口连接；所述加热装置具有氢气入口、还原气入口、热态氢气出口、热态还原气出口；所述氢气入口与所述提氢装置的氢气出口连接，所述热态氢气出口与所述气基还原竖炉的热态氢气入口连接，所述热态还原气出口与所述气基还原竖炉的热态还原气入口连接。优选的，所述热态氢气入口位于所述热态还原气入口下方的0.3～0.6m处。进一步的，上述系统还包括脱硫脱碳装置，用于接收由所述压缩装置排出的压缩炉顶气，进行脱硫脱碳处理；所述脱硫脱碳装置与所述压缩装置和所述提氢装置连接。进一步的，所述气基还原竖炉和所述加热装置具有富一氧化碳气体入口，所述富一氧化碳气体入口与所述提氢装置的富一氧化碳气体出口连接。利用本技术的系统，将氢气直接送入气基还原竖炉中对铁氧化球团进行还原，还原反应吸热，可有效利用热态直接还原铁的显热，得到的还原产物不易粘结，反应过程无污染，不会堵塞氢气入口。本技术的系统中，将热态氢气入口和热态还原气入口的数量均设置为多个，可使其中的气体和温度分布更加均匀，使得氧化球团的还原更加充分。并且，将热态氢气入口设置在热态还原气入口的正下方。氢气还原氧化球团过程产生的高温水蒸气可以将热态还原气入口处的积碳消除，避免积碳过多造成气流不畅。本技术中，将炉顶气提氢分离得到的富一氧化碳气体分为两部分。一部分用于气基还原竖炉的冷却气，可快速利用冷却段热态直接还原铁的显热，并与其发生渗碳反应，可显著提高直接还原铁中的含碳量，从而降低后序的熔分处理负担，降低能耗。其余部分的富一氧化碳气体作为加热装置的燃料气，利用燃烧热值加热其他气体。附图说明图1为本技术中氢气进入气基还原竖炉制备直接还原铁的系统示意图。图2为本技术利用图1所示的系统制备直接还原铁的方法流程示意图。附图中的附图标记如下：1、气基还原竖炉，101、还原段，102、冷却段；2、洗涤冷却装置；3、压缩装置；4、脱硫脱碳装置；5、提氢装置；6、加热装置。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本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，而不是对本技术的限制。本技术公开了一种氢气进入气基还原竖炉中制备直接还原铁的系统。图1为该系统的示意图，系统中包括气基还原竖炉1、洗涤冷却装置2、压缩装置3、提氢装置5、加热装置6。气基还原竖炉1包括上部的还原段101和下部的冷却段102。气基还原竖炉1上设置有热态还原气入口、热态氢气入口、富一氧化碳气体入口、铁氧化球团入口、直接还原铁出口、炉顶气出口。本技术中，热态氢气入口和热态还原气入口的数量均设定为6～10个。技术人经过大量实验验证，发现将热态氢气入口设置在热态还原气入口下方的0.3～0.6m处，具有较佳的反应效率。本技术中，多个热态氢气入口可位于热态还原气入口的正下方，也可不在正下方，可将每个热态还原气入口和热态氢气入口的角度设定为5°～10°。因为，通入气基还原竖炉1中的热态氢气和热态还原气的压力为0.1～0.2MPa。并且，热态氢气与热态还原气在通入气基还原竖炉1之前，气体压力比气基还原竖炉1内的压力要大，以保证热态还原气和热态氢气可以顺利进入气基还原竖炉1中。由于气体压力大，且热态还原气入口和热态氢气入口密布在气基还原竖炉1的环管上，导致热态还原气和热态氢气在进入气基还原竖炉1后，扩散速度较快。因此，本技术中的6～10个热态氢气入口和6～10个热态还原气入口，不需要上下严格正对位置。在本技术的不同实施例中，保证热态氢气入口设置在热态还原气入口的下方即可。洗涤冷却装置2具有炉顶气入口、冷却炉顶气出口。其中，炉顶气入口与气基还原竖炉1的炉顶气出口连接。压缩装置3具有冷却炉顶气入口、压缩炉顶气出口。其中，冷却炉顶气入口与洗涤冷却装置2的冷却炉顶气出口连接。提氢装置5具有压缩炉顶气入口、氢气出口、富一氧化碳气体出口。其中，压缩炉顶气入口与压缩装置3的压缩炉顶气出口连接。富一氧化碳气体出口与气基还原竖炉1的富一氧化碳气体入口连接。加热装置6具有氢气入口、还原气入口、富一氧化碳气体入口、热态氢气出口、热态还原气出口。其中，氢气入口与提氢装置5的氢气出口连接。热态氢气出口与气基还原竖炉1的热态氢气入口连接。热态还原气出口与气基还原竖炉1的热态还原气入口连接。富一氧化碳气体入口与提氢装置5的富一氧化碳气体出口连接。在本技术的不同实施例中，还包括脱硫脱碳装置4。脱硫脱碳装置4用于接收由压缩装置3排出的压缩炉顶气，进行脱硫脱碳处理。并且，脱硫脱碳装置4与压缩装置3以及提氢装置5连接。脱硫脱碳装置4的设置用于满足不同需求的压缩炉顶气的处理要求。根据图1所示的系统，本技术还公开了一种氢气进入气基还原竖炉制备直接还原铁的方法。该方法的流程示意图见图2，包括如下步骤：(1)将气基还原竖炉1顶部排出的炉顶气依次送入洗涤冷却装置2、压缩装置3中，进行洗涤冷却、压缩处理，得到压缩炉顶气。将压缩炉顶气送入提氢装置5中。其中，炉顶气为气基还原竖炉1中未发生还原反应的还原气和还原反应新产生气体的混合气。压缩炉顶气在提氢装置5中，经分离得到氢气和富一氧化碳气体。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氢气进入气基还原竖炉制备直接还原铁的系统，其特征在于，包括依次连接的气基还原竖炉、洗涤冷却装置、压缩装置、提氢装置、加热装置；所述气基还原竖炉包括上部的还原段和下部的冷却段，具有热态还原气入口、热态氢气入口、铁氧化球团入口、直接还原铁出口、炉顶气出口；其中，所述热态氢气入口和所述热态还原气入口设置在所述还原段，所述热态氢气入口位于所述热态还原气入口的下方；所述洗涤冷却装置具有炉顶气入口、冷却炉顶气出口；所述炉顶气入口与所述气基还原竖炉的炉顶气出口连接；所述压缩装置具有冷却炉顶气入口、压缩炉顶气出口；所述冷却炉顶气入口与所述洗涤冷却装置的冷却炉顶气出口连接；所述提氢装置具有压缩炉顶气入口、氢气出口、富一氧化碳气体出口；所述压缩炉顶气入口与所述压缩装置的压缩炉顶气出口连接；所述加热装置具有氢气入口、还原气入口、热态氢气出口、热态还原气出口；所述氢气入口与所述提氢装置的氢气出口连接，所述热态氢气出口与所述气基还原竖炉的热态氢气入口连接，所述热态还原气出口与所述气基还原竖炉的热态还原气入口连接。

【技术特征摘要】
1.一种氢气进入气基还原竖炉制备直接还原铁的系统，其特征在于，包括依次连接的气基还原竖炉、洗涤冷却装置、压缩装置、提氢装置、加热装置；所述气基还原竖炉包括上部的还原段和下部的冷却段，具有热态还原气入口、热态氢气入口、铁氧化球团入口、直接还原铁出口、炉顶气出口；其中，所述热态氢气入口和所述热态还原气入口设置在所述还原段，所述热态氢气入口位于所述热态还原气入口的下方；所述洗涤冷却装置具有炉顶气入口、冷却炉顶气出口；所述炉顶气入口与所述气基还原竖炉的炉顶气出口连接；所述压缩装置具有冷却炉顶气入口、压缩炉顶气出口；所述冷却炉顶气入口与所述洗涤冷却装置的冷却炉顶气出口连接；所述提氢装置具有压缩炉顶气入口、氢气出口、富一氧化碳气体出口；所述压缩炉...

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