处理气基还原炉顶煤气的系统技术方案

本实用新型专利技术公开了处理气基还原炉顶煤气的系统，该系统包括：气基还原炉，具有还原气入口、待还原物料入口、还原物料出口和炉顶煤气出口；粗除尘器，具有炉顶煤气入口、粗除尘煤气出口和粗颗粒粉尘出口；换热器，具有粗除尘煤气入口、混合气入口、降温煤气出口和换热后混合气出口；精除尘器，具有降温煤气入口、精除尘煤气出口和精颗粒粉尘出口；炉顶煤气余压透平发电装置，具有精除尘煤气入口和发电后煤气出口；喷水降温装置，具有发电后煤气入口、水入口和含饱和水蒸气煤气出口；加压装置，具有含饱和水蒸气煤气入口和加压升温煤气出口；蓄热式重整炉，具有换热后混合气入口、燃料气入口、助燃气入口、高温还原气出口和烟气出口。

Treatment of top gas system by gas base reduction

The utility model discloses a system for treating the top gas of a gas-based reduction furnace, which comprises a gas-based reduction furnace, a reduction gas inlet, a reduction material inlet, a reduction material outlet and a furnace top gas outlet, a coarse dust collector, a furnace top gas inlet, a coarse dust removal gas outlet and a coarse dust outlet, a heat exchanger and a tool. It has the inlet of coarse dedusting gas, the inlet of mixed gas, the outlet of cooling gas and the outlet of mixed gas after heat exchange; the purifier has the inlet of cooling gas, the outlet of purifying gas and the outlet of fine dust; the top gas residual pressure turbine power generation device has the inlet of purifying gas and the outlet of gas after power generation; the water spraying cooling device. It has gas inlet, water inlet and saturated steam gas outlet after power generation; pressurizing device, with saturated steam gas inlet and pressurized heating gas outlet; regenerative reformer, with heat exchanged mixture gas inlet, fuel gas inlet, auxiliary gas inlet, high temperature reducing gas outlet and flue gas outlet.

【技术实现步骤摘要】
处理气基还原炉顶煤气的系统
本技术属于冶金化学领域，具体而言，本技术涉及处理气基还原炉顶煤气的系统。
技术介绍
直接还原铁(DRI)是在不熔化、不造渣，原料保持原有物理形态的条件下，还原铁氧化物以获得的金属铁，生产DRI的工艺属于非高炉炼铁工艺。由于在提高钢铁产品质量、降低钢铁产业能耗、减少CO2排放方面的优势，发展直接还原铁生产已成为我国钢铁工业实现可持续发展的重要途径。DRI的生产分为煤基和气基两大类。气基法具有工序能耗低、单机产能大、自动化程度高、产品质量稳定等优点而成为世界发展直接还原铁的主流工艺，目前，世界直接还原铁的70％是由氢气竖炉技术生产。气基法的主要工艺有MIDREX法(竖炉法)和ENERGIRON(HYL)法(反应罐法)。MIDREX采用天然气和炉顶煤气重整制取还原气。约60％-70％的炉顶煤气用于与天然气重整，其余用作重整炉的加热燃料。炉顶煤气采用洗涤塔进行湿法除尘降温至压缩机要求的40摄氏度以下，经加压后与天然气按化学反应当量混合，混合气体与重整炉出来的高温烟气进行换热升温，然后进入重整炉进行重整反应，得到850-900摄氏度的高温还原气送入竖炉。为保证入炉还原气H2/CO大于1.5的工艺要求，重整反应需要补加约15％左右的水蒸气，且由于采用容积式压缩机(如罗茨式)，加压过程中煤气需要加水冷却，炉顶循环气中的水蒸气被冷却析出，煤气出气温度与进气温度也基本维持不变，同时炉顶煤气中水蒸气经过洗涤和压缩工序的冷却基本被除去，不但其热能被浪费，还增加了用于冷却的动力能耗，且后续的重整工序需要的水蒸气又需要再添加，其工艺上是不合理的。ENERGIRON(HYL)法以天然气和外加的水蒸气重整制取还原气。转化炉制取的高温还原气经过冷却除水并降温后与经过处理后的炉顶煤气混合后加热至900-950摄氏度送入竖炉。炉顶煤气与MIDREX法采用同样的洗涤塔进行湿法除尘，除尘降温后部分作为加热炉的燃料，大部分经过加压、脱硫脱碳后与转化炉制取的还原气混合再加热后入炉，循环使用。除了与MIDREX法一样炉顶煤气中水蒸气未得到利用且会增加能耗外，由于采用天然气与水蒸气重整制取还原气，炉顶煤气中CO2也未得到利用。目前国内高炉炉顶煤气除尘净化系统，分干法除尘和湿法除尘两种工艺流程。湿法除尘工艺要消耗大量的水资源，其污水及湿除尘灰难以处理，存在占地面积大、设备繁杂、系统运行能耗高、易造成环境污染等缺点，已被列入工信部《高耗水工艺、技术和装备淘汰目录》，属于要求被淘汰的落后工艺。同时由于其显热没有得到回收利用，造成能源浪费，且系统阻损大。气基竖炉的炉顶煤气温度通常在400摄氏度以上，是高炉炉顶煤气温度的2倍以上，依据统计高炉顶煤气干法除尘与湿法除尘相比，其TRT的发电能力提高30％以上，可见气基竖炉的炉顶煤气如采用湿法除尘其能源浪费会更大。直接还原铁已列于我国钢铁工业发展的主要方向之一，如果仍沿用落后的湿法除尘工艺，既不利于气基竖炉生产工艺在我国的开展，也难以实现可持续发展。由此，现有炉顶煤气的处理技术有待进一步改进。
技术实现思路
本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本技术的一个目的在于提出一种处理气基还原炉顶煤气的系统。该系统可使炉顶煤气的压力能、热能及气基还原炉所产生的水蒸气和CO2得到充分利用，并可循环使用炉顶煤气中未反应完的H2和CO，同时可避免处理污水带来的高能耗和环境污染等问题。在本技术的一个方面，本技术提出了一种处理气基还原炉顶煤气的系统，根据本技术的实施例，该系统包括：气基还原炉，所述气基还原炉具有还原气入口、待还原物料入口、还原物料出口和炉顶煤气出口；粗除尘器，所述粗除尘器具有炉顶煤气入口、粗除尘煤气出口和粗颗粒粉尘出口，所述炉顶煤气入口与所述炉顶煤气出口相连；换热器，所述换热器具有粗除尘煤气入口、混合气入口、降温煤气出口和换热后混合气出口，所述粗除尘煤气入口与所述粗除尘煤气出口相连，所述混合气入口与天然气管路相连；精除尘器，所述精除尘器具有降温煤气入口、精除尘煤气出口和精颗粒粉尘出口，所述降温煤气入口与所述降温煤气出口相连；炉顶煤气余压透平发电装置，所述炉顶煤气余压透平发电装置具有精除尘煤气入口和发电后煤气出口，所述精除尘煤气入口与所述精除尘煤气出口相连；喷水降温装置，所述喷水降温装置具有发电后煤气入口、水入口和含饱和水蒸气煤气出口，所述发电后煤气入口与所述发电后煤气出口相连；加压装置，所述加压装置具有含饱和水蒸气煤气入口和加压升温煤气出口，所述含饱和水蒸气煤气入口与所述含饱和水蒸气煤气出口相连，所述加压升温煤气出口与所述混合气入口相连；蓄热式重整炉，所述蓄热式重整炉具有换热后混合气入口、燃料气入口、助燃气入口、高温还原气出口和烟气出口，所述换热后混合气入口与所述换热后混合气出口相连，所述发电后煤气出口与所述燃料气入口相连，所述高温还原气出口与所述还原气入口相连。根据本技术实施例的处理气基还原炉顶煤气的系统，在处理炉顶煤气时先后采用粗除尘器、换热器、精除尘器和炉顶煤气余压透平发电装置，可使得炉顶煤气的热能和压力能得以较为充分的回收，节能效果显著；而且通过粗除尘器和精除尘器除尘、通过换热器和炉顶煤气余压透平发电装置回收热能进行降温以及后续的喷水降温，可将炉顶煤气中的水蒸气含量控制到煤气重整的需要量，使得炉顶煤气中的水蒸气得到有效利用，不需像现有竖炉重整时还需要部分或全部添加水蒸气，减少了相应的能耗；此外，精除尘器具有除尘效率高、除尘效果稳定、运行成本低、系统阻损小等特点，可提高炉顶煤气余压透平发电装置回收的炉顶煤气压力能；并且采用精除尘器可避免湿法除尘带来的大量水资源消耗，省去污水循环的能耗，消除处理污水及湿除尘灰带来的占地、投资、环境污染等问题，精除尘器所产生的干灰相对湿灰便于处理和回收利用；同时加压装置避免了煤气需加水冷却带来的弊端，省去了循环冷却水的运行能耗，保存了煤气加压所产生的热能，同时避免了煤气中的水蒸气被冷却析出。由此，该系统可使炉顶煤气的压力能、热能及气基还原炉所产生的水蒸气和CO2得到充分利用，并可循环使用炉顶煤气中未反应完的H2和CO，同时可避免处理污水带来的高能耗和环境污染等问题。另外，根据本技术上述实施例的处理气基还原炉顶煤气的系统还可以具有如下附加的技术特征：任选的，所述粗除尘器为旋风除尘器。由此，可除去炉顶煤气中的粗颗粒粉尘。任选的，所述精除尘器为布袋除尘器。由此，可显著提高除尘效率。任选的，所述加压装置为速度型压缩机。由此，有利于提高整个系统对热能的回收利用，提高系统的经济性。本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。附图说明本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本技术一个实施例的处理气基还原炉顶煤气的系统结构示意图；图2是根据本技术再一个实施例的采用处理气基还原炉顶煤气的系统实施处理气基还原炉顶煤气的方法流程示意图。具体实施方式下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种处理气基还原炉顶煤气的系统，其特征在于，包括：气基还原炉，所述气基还原炉具有还原气入口、待还原物料入口、还原物料出口和炉顶煤气出口；粗除尘器，所述粗除尘器具有炉顶煤气入口、粗除尘煤气出口和粗颗粒粉尘出口，所述炉顶煤气入口与所述炉顶煤气出口相连；换热器，所述换热器具有粗除尘煤气入口、混合气入口、降温煤气出口和换热后混合气出口，所述粗除尘煤气入口与所述粗除尘煤气出口相连，所述混合气入口与天然气管路相连；精除尘器，所述精除尘器具有降温煤气入口、精除尘煤气出口和精颗粒粉尘出口，所述降温煤气入口与所述降温煤气出口相连；炉顶煤气余压透平发电装置，所述炉顶煤气余压透平发电装置具有精除尘煤气入口和发电后煤气出口，所述精除尘煤气入口与所述精除尘煤气出口相连；喷水降温装置，所述喷水降温装置具有发电后煤气入口、水入口和含饱和水蒸气煤气出口，所述发电后煤气入口与所述发电后煤气出口相连；加压装置，所述加压装置具有含饱和水蒸气煤气入口和加压升温煤气出口，所述含饱和水蒸气煤气入口与所述含饱和水蒸气煤气出口相连，所述加压升温煤气出口与所述混合气入口相连；蓄热式重整炉，所述蓄热式重整炉具有换热后混合气入口、燃料气入口、助燃气入口、高温还原气出口和烟气出口，所述换热后混合气入口与所述换热后混合气出口相连，所述发电后煤气出口与所述燃料气入口相连，所述高温还原气出口与所述还原气入口相连。...

【技术特征摘要】
1.一种处理气基还原炉顶煤气的系统，其特征在于，包括：气基还原炉，所述气基还原炉具有还原气入口、待还原物料入口、还原物料出口和炉顶煤气出口；粗除尘器，所述粗除尘器具有炉顶煤气入口、粗除尘煤气出口和粗颗粒粉尘出口，所述炉顶煤气入口与所述炉顶煤气出口相连；换热器，所述换热器具有粗除尘煤气入口、混合气入口、降温煤气出口和换热后混合气出口，所述粗除尘煤气入口与所述粗除尘煤气出口相连，所述混合气入口与天然气管路相连；精除尘器，所述精除尘器具有降温煤气入口、精除尘煤气出口和精颗粒粉尘出口，所述降温煤气入口与所述降温煤气出口相连；炉顶煤气余压透平发电装置，所述炉顶煤气余压透平发电装置具有精除尘煤气入口和发电后煤气出口，所述精除尘煤气入口与所述精除尘煤气出口相连；喷水降温装置，所述喷水降温装置具有发...

【专利技术属性】
技术研发人员：严仍奇，范志辉，谢善清，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