一种双气基竖炉生产系统和使用该系统的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种双气基竖炉生产系统，包含：第一竖炉，通过管路与第一竖炉的进气口依次连接的第一加热炉、第一压缩机、以及混合罐；以及与第一竖炉的第一炉顶气出气口依次连接的第一水洗塔、降压罐、加热炉；第二竖炉，通过管路与第二竖炉的第二进气口连接的第二加热炉；以及与第二竖炉的第二炉顶气出气口依次连接的第二水洗塔以及提氢装置。本发明专利技术还公开了一种使用双竖炉系统生产含铁产品的方法。通过上述装置及方法的使用，实现对不同铁矿还原气原料的高效利用，在全面优化反应系统的基础上，达到资源、能源的综合利用，最终实现多金属产品的综合生产。

A double shaft furnace production system and method using the system

The invention discloses a double shaft furnace production system, comprising: a first shaft, sequentially connected with the first shaft inlet of the first heating furnace, a first compressor and a mixing tank; and the first shaft first out of the first blast furnace gas washing tower, pressure tank, heating furnace outlet are connected in turn; the second shaft second heating furnace is connected with the inlet of the second shaft second; and second second out of second shaft furnace top gas washing tower outlet are connected in turn and hydrogen extraction device. The invention also discloses a method for the production of iron containing products by using a double shaft furnace system. Through the use of the above devices and methods, the efficient utilization of different iron reduction gas raw materials can be achieved. Based on the comprehensive optimization of reaction system, the comprehensive utilization of resources and energy will be achieved, and finally the comprehensive production of polymetallic products will be realized.

【技术实现步骤摘要】
一种双气基竖炉生产系统和使用该系统的方法
本专利技术涉及冶金
，特别涉及一种生产含铁产品的双气基竖炉生产系统和方法。
技术介绍
气基竖炉直接还原炼铁是最重要的非高炉炼铁方法，其产品为直接还原铁(又称海绵铁)，主要用作电炉炼钢的原料，也可作为转炉炼钢的冷却剂。目前全世界范围内，直接还原铁总产量80％是气基竖炉方法生产的。目前最成熟的竖炉直接还原炼铁工艺为MIDREX法与HYL-III法，现行设备中两种方法都有大于100万吨产量的单体竖炉在运行。气基竖炉产品海绵铁作为电炉炼钢的优质原料，生产过程能耗、物耗相对高炉较低并且可以大规模化，这些都决定了此工艺将作为未来炼铁的主要工艺与高炉炼铁展开竞争。气基竖炉还原铁矿石以CO及H2作为还原气原料以及能量供给方式，在低于固体矿物原料软化温度条件下发生还原以获得固体产品。竖炉内部自上至下通常分为三个部分，预热段、还原段、冷却段。铁精矿的竖炉直接还原早已得到大规模的工业化应用，而近年来也有使用钒钛磁铁矿或钒钛海砂矿作为原料采用竖炉直接还原实现多金属综合回收的研究报道。然而现有技术中钒钛磁铁矿的还原反应条件要求比铁精矿要求高，这样造成一定的能源利用率问题，并且相对较高的炉顶气压力在回用过程中对炉顶气系统的配套设备要求较高。另外钒钛磁铁矿资源的竖炉直接还原对还原气成分有一定要求，其氢气含量相对铁精矿竖炉工艺更高，这样增加了还原气的制备要求，并且降低了还原气的综合利用率。
技术实现思路
对于现有技术中存在的上述问题，专利技术人提出了一种生产含铁产品的双气基竖炉生产系统和方法。其采用钒钛铁矿物气基竖炉与铁精矿气基竖炉联合生产，通过针对钒钛铁矿物与铁精矿物资源特点的不同，采用两种不同工况竖炉联合，第一竖炉控制较高的温度、压力以及较高的含氢还原气成分，第二竖炉采用成熟的铁精矿竖炉反应条件进行生产，实现不同矿物的直接还原。同时结合两竖炉不同反应原料及反应条件的特点，对系统进行耦合，实现对不同铁矿还原气原料的高效利用，同时利用了两竖炉的压力不同特点减少了设备投资，全面优化反应系统，达到资源、能源的综合利用，最终实现多金属产品的综合生产。为了实现上述目的，本专利技术公开了一种生产含铁产品的双气基竖炉生产系统，包含：第一竖炉，第一竖炉具有第一进料口、第一出料口、第一进气口以及第一炉顶气出气口；第一进气口通过管路依次连接有第一加热炉、第一压缩机、以及混合罐；第一炉顶气出气口通过管路依次连接有第一水洗塔、降压罐、加热炉；第二竖炉，第二竖炉具有第二进料口、第二出料口、第二进气口以及第二炉顶气出气口；第二进气口通过管路连接有第二加热炉；第二炉顶气出气口通过管路依次连接有第二水洗塔以及提氢装置；提氢装置通过管路向混合罐以及降压罐提供富氢气体。进一步地，提氢装置与降压罐之间安装有第二压缩机。进一步地，第二加热炉具有第一进气口以及第二进气口，第一进气口与降压罐的出气口连接，第二进气口与提氢装置的出气口相连接。进一步地，提氢装置的第一出口与混合罐的入口连接；提氢装置的第二出口与第二压缩机的入口连接，提氢装置出口还与第一加热炉连接。进一步地，第一竖炉的反应温度与压力高于第二竖炉的反应温度与压力。进一步地，第一竖炉用于直接还原钒钛磁铁矿或者钒钛海砂矿等钒钛铁复合矿物资源，以便得到富钒钛的海绵铁和第一竖炉炉顶气。进一步地，第二竖炉用于直接还原铁精矿或其它高铁矿物资源，以便得到海绵铁和第二竖炉炉顶气。进一步地，混合罐的一进气口与新鲜还原气供气装置连接，以提供新鲜还原气，另一进气口与提氢装置富氢气体出气口连接，出口气与第一压缩机连接，混合罐作用是将新鲜还原气与提氢装置富氢气体充分混合得到成分合格的第一还原气。进一步地，第一压缩机的进气口与混合罐出气口连接，出气口与加热炉进气口连接，用于将第一还原气加压到合适压力。进一步地，第一加热炉的进气口与第一压缩机出气口连接，出气口与竖炉还原气进气口连接，用于将第一还原气加热到合适温度。进一步地，第一水洗塔的进气口与第一竖炉炉顶气出气口连接，出气口与降压罐进气口连接，用于将第一竖炉炉顶气降温、除尘，并去除其中大部分水蒸气。进一步地，降压罐的一进气口与第一水洗塔出气口连接，另一进气口与第二压缩机出气口连接，出气口与第二加热炉进气口连接，用于使第一竖炉炉顶气降至合适压力，并与第二压缩机供气进行混合，另外若第一竖炉炉顶气水洗后压力可以满足第二竖炉还原气压力要求，则降压罐可以使用普通的混气罐来代替。进一步地，第二加热炉进气口与降压罐出气口连接，出气口与第二竖炉还原气进气口连接，燃气进气口与提氢装置余气出气口连接，用于将降压罐提供的第二还原气加热到合适温度。进一步地，第二水洗塔的进气口与第二竖炉炉顶气出气口连接，出气口与提氢装置进气口连接，用于将第二竖炉炉顶气降温、除尘。进一步地，提氢装置进气口与第二水洗塔出气口连接，富氢气出气口与混合罐进气口连接，余气出气分三部分，分别与第二压缩机进气口，第一加热炉燃气进气口，第二加热炉燃气进气口连接，用于将水洗后的第二竖炉炉顶气提氢分离。进一步地，第二压缩机进气口与提氢装置出气口连接，出气口与降压罐进气口连接，用于将进入降压罐的余气加压到合适的压力。本专利技术还公开了一种使用双竖炉系统生产含铁产品的方法，包含以下步骤：将钒钛铁矿从第一进料口投入到第一竖炉中并将铁精矿从第二进料口投入到第二竖炉中；将第一还原气通过混合罐、第一压缩机以及第一加热炉通过第一进气口送入到第一竖炉中并在第一竖炉还原段中与钒钛铁矿反应得到富钒钛海绵铁并生成第一炉顶气；将第一炉顶气经第一水洗塔水洗后并经过降压罐进行降压送入第二加热炉，将经过第二加热炉加热后的第二还原气送入到第二竖炉还原段中并在第二竖炉中与铁精矿反应得到海绵铁以及第二炉顶气；将第二炉顶气经第二水洗塔水洗后通入到提氢装置进行分离得到富氢气体以及余气；将富钒钛海绵铁以及海绵铁分别通过第一竖炉的第一出料口和第二竖炉的第二出料口排出。进一步地，第一还原气和第二还原气包含H2和CO，以及少部分的CH4、CO2、N2等气体。第一还原气中H2/CO的体积比为2-6，优选为3-4，有效还原气(H2+CO)的体积比≥0.85，反应温度950～1100℃，0.4MPa≤炉内压力≤0.8MPa；第二还原气中H2/CO的体积比为1-3，优选为1.5-2，有效还原气(H2+CO)体积比≥0.85，反应温度800～900℃，0.1Mpa≤炉内压力≤0.3MPa。进一步地，第一竖炉反应矿物原料为含有钒钛铁的各类矿石球团或块矿，第二竖炉反应矿物原料为铁精矿或其它高铁矿物球团或块矿。进一步地，提氢装置余气分三部分，首先保证进入第二压缩机的气体量与水洗后的第一竖炉炉顶气混合后气体量足够供给第二还原气使用量，然后根据需要作为部分或全部第一、第二加热炉的燃气使用或者另作它用。通过本专利技术上述双竖炉生产系统及方法的使用，可以获得以下多种有益效果：(1)充分利用了两竖炉反应条件压力的不同，有效实现了压力的梯度使用，提高了能源利用率，一定程度上减小了设备投入成本，降低了设备复杂性。(2)充分利用了两竖炉还原气有效气H2/CO比不同的差异，对第一竖炉反应后产生的炉顶气在第一水洗塔进行处理，降温、除尘的同时，去除了第一竖炉反应过程中产生的大量水蒸气，使水洗后的第一炉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双气基竖炉生产系统，其特征在于，包含：第一竖炉，所述第一竖炉具有第一进料口、第一出料口、第一进气口以及第一炉顶气出气口；所述第一进气口通过管路依次连接有第一加热炉、第一压缩机、以及混合罐；所述第一炉顶气出气口通过管路依次连接有第一水洗塔、降压罐、加热炉；第二竖炉，所述第二竖炉具有第二进料口、第二出料口、第二进气口以及第二炉顶气出气口；所述第二进气口通过管路连接有第二加热炉；所述第二炉顶气出气口通过管路依次连接有第二水洗塔以及所述提氢装置；所述提氢装置通过管路向所述混合罐以及所述降压罐提供富氢气体。

【技术特征摘要】
1.一种双气基竖炉生产系统，其特征在于，包含：第一竖炉，所述第一竖炉具有第一进料口、第一出料口、第一进气口以及第一炉顶气出气口；所述第一进气口通过管路依次连接有第一加热炉、第一压缩机、以及混合罐；所述第一炉顶气出气口通过管路依次连接有第一水洗塔、降压罐、加热炉；第二竖炉，所述第二竖炉具有第二进料口、第二出料口、第二进气口以及第二炉顶气出气口；所述第二进气口通过管路连接有第二加热炉；所述第二炉顶气出气口通过管路依次连接有第二水洗塔以及所述提氢装置；所述提氢装置通过管路向所述混合罐以及所述降压罐提供富氢气体。2.根据权利要求1所述的双气基竖炉生产系统，其特征在于，所述提氢装置与所述降压罐之间安装有第二压缩机。3.根据权利要求1所述的双气基竖炉生产系统，其特征在于，所述第二加热炉具有第一进气口以及第二进气口，所述第一进气口与所述降压罐的出气口连接，所述第二进气口与所述提氢装置的出气口相连接。4.根据权利要求1所述的双气基竖炉生产系统，其特征在于，所述提氢装置的第一出口与所述混合罐的入口连接；所述提氢装置的第二出口与所述第二压缩机的入口连接，提氢装置出口还与第一加热炉连接。5.根据权利要求1所述的双气基竖炉生产系统，其特征在于，所述第一竖炉的反应温度与压力高于第二竖炉的反应温度与压力。6.一种使用双气基竖炉生产含铁产品的方法，其特征在于，包含以下步骤：将钒钛铁矿从第一进料口投入到第一竖炉中并将铁精矿从第二进料口投入...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亮，邓君，范志辉，员晓，唐敬坤，冯鲁兴，韩志彪，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