一种用于联合生产的双竖炉系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于联合生产的双竖炉系统，该系统包括第一混合罐、第一压缩机、加热炉、第一竖炉、除尘系统、变换系统、第一CO2脱除器、第二混合罐、改质加热炉、第二竖炉、水洗塔、第二CO2脱除器、第二压缩机以及它们之间的连接管路。本发明专利技术同时提供了使用这种系统联合生产含铁产品的方法。该系统和方法基于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，实现不同矿物的直接还原。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。充分利用了两竖炉还原气有效气H2/CO比不同的差异，实现了对能源、资源的高效利用。

A double shaft furnace system and method for joint production

The invention discloses a system for double shaft joint production, the system includes a first mixing tank, a first compressor, heating furnace, the furnace, dust removal system, transform system, first, second CO2 removal mixing tank, piping connection between the quality of heating furnace, furnace, second washing tower and second CO2 removal device, second and their compressor. The invention also provides a method for the use of this system to combine the production of iron - containing products. The system and method are based on the different characteristics of vanadium titanium iron minerals and iron concentrate mineral resources, and two different conditions of shaft furnace combination are applied to achieve direct reduction of different minerals. By using different pressure conditions of two shaft furnaces, the gradient utilization of pressure is effectively realized, and the energy utilization ratio is increased. To a certain extent, the cost of equipment input is reduced, and the complexity of equipment is reduced. Make full use of the two shaft gas gas H2/CO than differences, to achieve the efficient use of energy and resources.

【技术实现步骤摘要】
一种用于联合生产的双竖炉系统和方法
本专利技术涉及冶金
，具体而言，本专利技术涉及双竖炉联合生产系统及生产方法。
技术介绍
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。现有的研究采用竖炉直接还原钒钛磁铁矿或者钒钛海砂矿，在反应条件上相比竖炉直接还原铁精矿要苛刻，为了促进反应的良好进行，在反应过程中对温度、压力、还原气成分都有更高的要求。这样会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。而且，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，其要求的氢气含量比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
本专利技术旨在解决上述相关技术中的问题。为此，本专利技术提出一种钒钛铁矿物气基竖炉与铁精矿气基竖炉联合生产的系统和联合生产方法。该系统和方法基于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，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，对还原气实现更高效利用，有效减少了二氧化碳排放，实现对不同铁矿还原气原料的高效利用，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。本专利技术采用以下技术方案：一种用于联合生产的双竖炉系统，该系统包括第一混合罐、第一压缩机、加热炉、第一竖炉、除尘系统、变换系统、第一CO2脱除器、第二混合罐、改质加热炉、第二竖炉、水洗塔、第二CO2脱除器、第二压缩机以及它们之间的连接管路，其中：第一混合罐包括第一进气口、第二进气口以及出气口，第一进气口与新鲜还原气供气装置连通，出气口与第一压缩机的进气口连通；第一压缩机的出气口与加热炉的进气口连通；加热炉的出气口与第一竖炉的进气口连通；第一竖炉的出气口与除尘系统的进气口连通；除尘系统的出气口与变换系统的一个进气口连通；变换系统还包括另一进气口，另一进气口与水蒸气供应装置连通，变换系统的出气口与第一CO2脱除器的进气口连通；第一CO2脱除器包括至少两路出气管路，其中一路出气管路与第一混合罐的第二进气口连通，另一路出气管路与第二混合罐的进气口连通；第二混合罐的出气口与改质加热炉的进气口连通；改质加热炉设有碳质原料添加口，改质加热炉的出气口与第二竖炉的进气口连通；第二竖炉的出气口与水洗塔的进气口连通；水洗塔的出气口与第二CO2脱除器的进气口连通；第二CO2脱除器包括至少两路出气管路，其中一路出气管路与第二压缩机的进气口连通，另一路出气管路与改质加热炉连通；第二压缩机的出气口与第二混合罐连通。在本专利技术的一个实施例中，除尘系统为干除尘系统。在本专利技术的一个实施例中，干除尘系统为旋风布袋除尘器和/或电除尘器。在本专利技术的一个实施例中，第一CO2脱除器和/或第二CO2脱除器是化学法脱除器、变压吸附法脱除器或真空变压吸附法脱除器。在本专利技术的一个实施例中，在第一CO2脱除器与第二混合罐的进气口连通的出气管路排出的气体的压力高于第二竖炉还原气压力要求的情况下，第二混合罐为降压罐。在本专利技术的一个实施例中，新鲜还原气主要包括H2和CO。本专利技术同时还提供了使用该系统联合生产含铁产品的方法，该方法主要包括下列步骤：1)向第一混合罐中通入新鲜还原气，使新鲜还原气与第一混合罐中的气体混合；2)使用第一压缩机将第一混合罐排出的气体增压至第一预设压力，使用加热炉将增压后的气体加热至第一预设温度，之后将气体通入第一竖炉；3)向第一竖炉内投入第一含铁矿物，第一竖炉内的气体与第一含铁矿物接触反应，得到第一炉顶气和第一含铁产物；4)利用除尘系统对第一炉顶气进行除尘，经过除尘的气体在变换系统中反应将气体中的一氧化碳与水蒸气变换为H2和CO2；5)利用第一CO2脱除器将步骤4)得到的富含H2和CO2的气体中的CO2脱除，得到富含H2的气体；6)将步骤5)中得到的富含H2的气体的一部分输送回第一混合罐，将剩余的富含H2的气体输送到第二混合罐以使其与第二混合罐中的气体混合并通入改质加热炉；7)向改质加热炉内添加碳质原料以使其与来自第二竖炉并经水洗塔对第二炉顶气进行水洗降温和除尘及第二CO2脱除器分离的第二炉顶气中的CO2发生反应生成CO，同时利用改质加热炉将炉内的气体加热至第二预设温度；8)将加热至第二预设温度的气体输送到第二竖炉，并向第二竖炉内投入第二含铁矿物，第二竖炉内的气体与第二含铁矿物接触反应，得到第二炉顶气和第二含铁产物；9)利用水洗塔对第二炉顶气进行水洗降温和除尘，之后利用第二CO2脱除器将气体中的CO2分离，将分离的CO2输送到改质加热炉，同时将分离CO2之后的剩余气体输送到第二压缩机；10)利用第二压缩机使步骤9)中的剩余气体增压至第二预设压力，并将增加后的气体输送到第二混合罐以实现气体的循环利用。在本专利技术的一个实施例中，步骤6)还包括在第二混合罐中使富含H2的气体的压力降至第二预设压力。在本专利技术的一个实施例中，第一预设压力大于第二预设压力。在本专利技术的一个实施例中，其中，第一竖炉为处理钒钛铁矿物的气基竖炉，第一竖炉的入炉还原气中H2与CO体积比为3～5，H2和CO的总体积占第一竖炉入炉还原气体积比大于等于0.85，反应温度为950～1100℃，炉内压力保持在0.4MPa和0.8MPa之间；第二竖炉为处理铁精矿的气基竖炉，第二竖炉的入炉还原气中H2与CO体积比为1～3，H2和CO的总体积占第二竖炉入炉还原气体积比大于等于0.85，反应温度为800～900℃，炉内压力保持在0.1MPa和0.3MPa之间。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)本专利技术的系统使用了改质加热炉，一方面利用分离后的二氧化碳作为原料进行改质，改质后生成一氧化碳气体提高了气体的利用率，有效减小了系统二氧化碳的排放，另一方面改质加热炉可以为第二还原气进行加热，优化了系统设备，改质加热炉的加入可以有效提高第二还原气中的CO含量，在氢气含量能够保证第二还原气H2/CO比的前提下，提高了第二竖炉还原气量，使第二竖炉的还原气量不再受第一竖炉炉顶气成分含量的限制，从而能够更好地根据实际的生产需求进行产量优化，在同等设备条件下有效提高了系统的生产能力；(3)本专利技术的联合生产含铁产品的方法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通过干除尘进行处理，除尘的同时保留了炉顶气中的水分，使其中水蒸气在后续处理的变换系统中作为原料加以利用；(4)变换并脱除二氧化碳后的第一炉顶气中富氢气部分输送回第一混合罐，另一部分作为第二还原气的原料使用，有效提高了资源利用率，并且设备成熟易于实现，一定程度上减小了设备投入成本，实现了对能源、资源的高效利用。附图说明图1是本专利技术的用于联合生产的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于联合生产的双竖炉系统，其特征在于，所述系统包括第一混合罐、第一压缩机、加热炉、第一竖炉、除尘系统、变换系统、第一CO2脱除器、第二混合罐、改质加热炉、第二竖炉、水洗塔、第二CO2脱除器、第二压缩机以及它们之间的连接管路，其中：第一混合罐包括第一进气口、第二进气口以及出气口，第一进气口与新鲜还原气供气装置连通，出气口与第一压缩机的进气口连通；第一压缩机的出气口与加热炉的进气口连通；加热炉的出气口与第一竖炉的进气口连通；第一竖炉的出气口与除尘系统的进气口连通；除尘系统的出气口与变换系统的一个进气口连通；变换系统还包括另一进气口，另一进气口与水蒸气供应装置连通，变换系统的出气口与第一CO2脱除器的进气口连通；第一CO2脱除器包括至少两路出气管路，其中一路出气管路与第一混合罐的第二进气口连通，另一路出气管路与第二混合罐的进气口连通；第二混合罐的出气口与改质加热炉的进气口连通；改质加热炉设有碳质原料添加口，改质加热炉的出气口与第二竖炉的进气口连通；第二竖炉的出气口与水洗塔的进气口连通；水洗塔的出气口与第二CO2脱除器的进气口连通；第二CO2脱除器包括至少两路出气管路，其中一路出气管路与第二压缩机的进气口连通，另一路出气管路与改质加热炉连通；第二压缩机的出气口与第二混合罐连通。...

【技术特征摘要】
1.一种用于联合生产的双竖炉系统，其特征在于，所述系统包括第一混合罐、第一压缩机、加热炉、第一竖炉、除尘系统、变换系统、第一CO2脱除器、第二混合罐、改质加热炉、第二竖炉、水洗塔、第二CO2脱除器、第二压缩机以及它们之间的连接管路，其中：第一混合罐包括第一进气口、第二进气口以及出气口，第一进气口与新鲜还原气供气装置连通，出气口与第一压缩机的进气口连通；第一压缩机的出气口与加热炉的进气口连通；加热炉的出气口与第一竖炉的进气口连通；第一竖炉的出气口与除尘系统的进气口连通；除尘系统的出气口与变换系统的一个进气口连通；变换系统还包括另一进气口，另一进气口与水蒸气供应装置连通，变换系统的出气口与第一CO2脱除器的进气口连通；第一CO2脱除器包括至少两路出气管路，其中一路出气管路与第一混合罐的第二进气口连通，另一路出气管路与第二混合罐的进气口连通；第二混合罐的出气口与改质加热炉的进气口连通；改质加热炉设有碳质原料添加口，改质加热炉的出气口与第二竖炉的进气口连通；第二竖炉的出气口与水洗塔的进气口连通；水洗塔的出气口与第二CO2脱除器的进气口连通；第二CO2脱除器包括至少两路出气管路，其中一路出气管路与第二压缩机的进气口连通，另一路出气管路与改质加热炉连通；第二压缩机的出气口与第二混合罐连通。2.根据权利要求1所述的用于联合生产的双竖炉系统，其特征在于，所述除尘系统为干除尘系统。3.根据权利要求2所述的用于联合生产的双竖炉系统，其特征在于，所述干除尘系统为旋风布袋除尘器和/或电除尘器。4.根据权利要求1所述的用于联合生产的双竖炉系统，其特征在于，所述第一CO2脱除器和/或所述第二CO2脱除器是化学法脱除器、变压吸附法脱除器或真空变压吸附法脱除器。5.根据权利要求1所述的用于联合生产的双竖炉系统，其特征在于，在第一CO2脱除器与第二混合罐的进气口连通的出气管路排出的气体的压力高于第二竖炉还原气压力要求的情况下，第二混合罐为降压罐。6.根据权利要求1所述的用于联合生产的双竖炉系统，其特征在于，所述新鲜还原气主要包括H2和CO。7.一种使用如权利要求1-6任一项所述的系统联合生产含铁产品的方法，其特征在于，包括下列步骤：1)向第一混合罐中通入新鲜还原气，使新鲜还原气与第一混合罐中的气体混合；2)使用第一压缩机将第一混合罐排出的气...

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