一种采用低阶煤热解煤气生产直接还原铁的设备及方法技术

本发明专利技术属于冶金技术领域，尤其涉及一种采用低阶煤热解煤气生产直接还原铁的设备及方法。采用低阶煤热解煤气生产直接还原铁的设备包括外热式直立热解炉、油‑气‑水分离装置、第一旋风分离器、改质炉、第二旋风分离器、竖炉、换热器、净化除尘器和第一加压泵；所述外热式直立热解炉与油‑气‑水分离装置连通；所述油‑气‑水分离装置与第一旋风分离器连通；所述第一旋风分离器与改质炉连通，所述改质炉与竖炉连通；所述竖炉的气体出口端的管路上依次设置有换热器、净化除尘装置和第一加压泵；所述第一加压泵与第二旋风分离器、外热式直立热解炉连通。上述设备具有结构紧凑，布置连贯同时又利于各种废物回收利用，使用寿命长，投资小的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种采用低阶煤热解煤气生产直接还原铁的设备及方法
本专利技术属于冶金
，尤其涉及一种采用低阶煤热解煤气生产直接还原铁的设备及方法。
技术介绍
直接还原铁是以气体、液体燃料或非焦煤为能源，在铁矿石(或含铁团块)软化温度以下进行还原得到金属铁的方法。其产品呈多孔低密度海绵状结构，被称为DRI(DirectReducedIron-直接还原铁)或海绵铁。直接还原铁在节能、环保等方面具有优良的性能。随着世界钢铁工业的飞速发展和国际社会对环境保护的日益重视，铁矿石、焦炭、优质废钢资源的日益减少以及天然气等价格的大幅上涨，直接还原技术在世界各地迅速发展。气基还原的还原气体主要有天然气、油田伴生气、焦炉煤气、煤制气以及其它方法生产的(CO+H2)混合气体。但对一些天然气资源匮乏的地区，采用天然气具有价格高的缺点。针对此问题，现有技术中提出了采用煤气作为还原气。但是，焦炉煤气存在一定的局限性：钢铁联合企业没有多余的焦炉煤气可供使用，独立的焦化企业满足不了大规模直接还原铁生产的需要；煤气化制气技术复杂、投资大、生产成本高，不适于直接还原铁。低阶煤热解煤气适用于价格低廉的低品质煤，如褐煤、不粘煤、弱粘煤或长焰煤等。分质转化利用可将煤中的挥发分变为热解煤气和焦油，所产提质煤还可作为优质气化原料及动力煤。热解煤气品质高，有效成分及热值高。蓄热式外热直立炉是常规工业热解制气中，碳排放量最低、造气成本最低、热效率最高的炉型，所以热解煤气是直接还原气体的最佳来源之一。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题针对现有存在的技术问题，本专利技术提供一种采用低阶煤热解煤气生产直接还原铁的设备，能够解决现有技术中存在的技术复杂、投资大、生产成本高的问题。本专利技术的再一个目的在于，提出一种采用低阶煤热解煤气生产直接还原铁的方法。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：提供了一种采用低阶煤热解煤气生产直接还原铁的设备，其包括外热式直立热解炉、油-气-水分离装置、第一旋风分离器、改质炉、第二旋风分离器、竖炉、换热器、净化除尘器和第一加压泵；所述外热式直立热解炉的气体出口端与油-气-水分离装置的气体进口端连通；所述油-气-水分离装置的气体出口端与第一旋风分离器的气体进口端连通；所述第一旋风分离器的气体出口端与改质炉的气体进口端连通，所述改质炉的气体出口端与竖炉的气体进口端连通；所述竖炉的气体出口端的管路上依次设置有换热器、净化除尘装置和第一加压泵，其中，换热器靠近竖炉设置；所述第一加压泵的出口端与第二旋风分离器的气体进口端、外热式直立热解炉的进口端连通。优选的，所述外热式直立热解炉包括燃烧室，和与燃烧室并列布置的炭化室，所述燃烧室与炭化之间通过导热体间壁进行热量传导；所述燃烧室的气体入口端与第一加压泵的出口端连通。优选的，包括两个改质炉，两个改质炉分别是第一改质炉和第二改质炉，第一旋风分离器的气体出口端通过第一切换阀与两个改质炉连通，所述第一切换阀为三通阀，其包括进口端、第一出口端和第二出口端，所述第一切换阀的进口端与第一旋风分离器的气体出口端连通，第一切换阀的第一出口端与第一改质炉的气体进口端连通，所述第一切换阀的第二出口端与第二改质炉的气体进口端连通；两个改质炉的气体出口端均通过第二切换阀与第二旋风分离器连通；所述第二切换阀为三通阀，其包括第一进口端、第二进口端和出口端，所述第二切换阀的第一进口端与第一改质炉的气体出口端连通，所述第二切换阀的第二进口端与第二改质炉的气体出口端连通，所述第二切换阀的出口端与第二旋风分离器的气体进口端连通。优选的，所述第一改质炉和第二改质的炉顶炉气体出口端与同一管路连通，并且该管路上依次设置有除尘水洗器和第二加压泵，其中，除尘水洗器靠近改质炉设置；所述第二加压泵的出口端通过第三切换阀与两个改质炉的炉腔连通；所述第三切换阀包括进口端、第一出口端和第二出口端，所述第二加压泵的气体出口端与第三切换阀的进口端连通，第三切换阀的第一出口端与第一改质炉的炉腔连通，第三切换阀的第二出口端与第二改质炉的炉腔连通。优选的，还包括供氧管路，该供氧管路包括第四切换阀，所述第四切换阀包括进口端、第一出口端和第二出口端；所述第四切换阀的进口端与氧气供应设备连通，所述第四切换阀的第一出口端与第一改质炉的炉腔连通，第四切换阀的第二出口端与第二改质炉的炉腔连通。优选的，所述改质炉包括炉料排放口，所述炉料排放口通过第一输送装置与灰渣仓、振动筛连接。优选的，还包括余热锅炉，与余热锅炉连接的蒸汽包；所述振动筛通过第二输送装置与余热锅炉的进料端连接；所述余热锅炉的进料端还通过第三输送装置与第一旋风分离器的灰尘出口端连接。一种采用低阶煤热解煤气生产直接还原铁的方法，其采用如以上所述的采用低阶煤热解煤气生产直接还原铁的设备，包括以下步骤：使用低阶煤炭原料，经分质转化利用将煤中的挥发分变为热解煤气和焦油，以及半焦；对热解煤气进行油-气-水分离，得到干馏煤气；对干馏煤气进行旋风除尘，得到净化粗煤气，净化粗煤气含尘量不大于10g/m3；在1100℃-1250℃温度下，将净化粗煤气进行改质，改质借助改质炉炉料脱除CO2及H2S，改质后得到改质煤气，改质煤气的温度为900℃-1100℃，改质煤气中的H2/CO为1.2-1.7；对竖炉排出的炉顶煤气进行换热降温和净化除尘，得到除尘炉顶煤气；向改质煤气中配入换热除尘的竖炉炉顶煤气调温，得到合成改质煤气，对所述合成改质煤气进行除尘，得到净化合成气，所净化合成气的温度为850℃-900℃；将净化合成气通入设置有铁矿石和/或氧化球团的竖炉，可得到DRI和竖炉炉顶煤气。优选的，所述低阶煤炭中混有8-12％wt的白云石。优选的，所述改质炉炉料包括65-85％wt的半焦，10-25％wt的白云石和5-10％wt的转炉钢渣，所述改质炉炉料粒度不小于50mm，其中，半焦为低阶煤炭分质转化的产物。(三)有益效果本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种采用低阶煤热解煤气生产直接还原铁的设备及方法，其结构紧凑，布置连贯同时又利于各种废物回收利用，使用寿命长，投资小的优点。附图说明图1为本专利技术具体实施方式提供的采用低阶煤热解煤气生产直接还原铁的设备的结构示意图。【附图标记说明】1：外热式直立热解炉；2：油-气-水分离装置；3：第一旋风分离器；4A：第一改质炉；4B：第二改质炉；5：第二旋风分离器；6：竖炉；7：换热器；8：净化除尘器；9：第一加压泵；10：余热锅炉；11：灰渣仓；12：振动筛；13：除尘水洗器；14：第二加压泵；15：高压蒸汽包；16a：第一切换阀；16b：第二切换阀；17a：第三切换阀；17b：第四切换阀。具体实施方式为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。如图1所示，在本实施方式中，提供了一种采用低阶煤热解煤气生产直接还原铁的设备，其包括外热式直立热解炉1、油-气-水分离装置2、第一旋风分离器3、改质炉、第二旋风分离器5、竖炉6、换热器7、净化除尘器8和第一加压泵9。外热式直立热解炉1的气体出口端与油-气-水分离装置2的气体进口端连通。油-气-水分离装置2的气体出口端与第一旋风分离器3的气体进口端连通。第一旋风分离器3的气体出口端与改质炉的气体进口端连通，改质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用低阶煤热解煤气生产直接还原铁的设备，其特征在于：包括外热式直立热解炉、油‑气‑水分离装置、第一旋风分离器、改质炉、第二旋风分离器、竖炉、换热器、净化除尘器和第一加压泵；所述外热式直立热解炉的气体出口端与油‑气‑水分离装置的气体进口端连通；所述油‑气‑水分离装置的气体出口端与第一旋风分离器的气体进口端连通；所述第一旋风分离器的气体出口端与改质炉的气体进口端连通，所述改质炉的气体出口端与竖炉的气体进口端连通；所述竖炉的气体出口端的管路上依次设置有换热器、净化除尘装置和第一加压泵，其中，换热器靠近竖炉设置；所述第一加压泵的出口端与第二旋风分离器的气体进口端、外热式直立热解炉的进口端连通。

【技术特征摘要】
1.一种采用低阶煤热解煤气生产直接还原铁的设备，其特征在于：包括外热式直立热解炉、油-气-水分离装置、第一旋风分离器、改质炉、第二旋风分离器、竖炉、换热器、净化除尘器和第一加压泵；所述外热式直立热解炉的气体出口端与油-气-水分离装置的气体进口端连通；所述油-气-水分离装置的气体出口端与第一旋风分离器的气体进口端连通；所述第一旋风分离器的气体出口端与改质炉的气体进口端连通，所述改质炉的气体出口端与竖炉的气体进口端连通；所述竖炉的气体出口端的管路上依次设置有换热器、净化除尘装置和第一加压泵，其中，换热器靠近竖炉设置；所述第一加压泵的出口端与第二旋风分离器的气体进口端、外热式直立热解炉的进口端连通。2.根据权利要求1所述的采用低阶煤热解煤气生产直接还原铁的设备，其特征在于：所述外热式直立热解炉包括燃烧室，和与燃烧室并列布置的炭化室，所述燃烧室与炭化之间通过导热体间壁进行热量传导；所述燃烧室的气体入口端与第一加压泵的出口端连通。3.根据权利要求1所述的采用低阶煤热解煤气生产直接还原铁的设备，其特征在于：包括两个改质炉，两个改质炉分别是第一改质炉和第二改质炉，第一旋风分离器的气体出口端通过第一切换阀与两个改质炉连通；所述第一切换阀为三通阀，其包括进口端、第一出口端和第二出口端，所述第一切换阀的进口端与第一旋风分离器的气体出口端连通，第一切换阀的第一出口端与第一改质炉的气体进口端连通，所述第一切换阀的第二出口端与第二改质炉的气体进口端连通；两个改质炉的气体出口端均通过第二切换阀与第二旋风分离器连通；所述第二切换阀为三通阀，其包括第一进口端、第二进口端和出口端，所述第二切换阀的第一进口端与第一改质炉的气体出口端连通，所述第二切换阀的第二进口端与第二改质炉的气体出口端连通，所述第二切换阀的出口端与第二旋风分离器的气体进口端连通。4.根据权利要求3所述的采用低阶煤热解煤气生产直接还原铁的设备，其特征在于，所述第一改质炉和第二改质的炉顶气体出口端与同一管路连通，并且该管路上依次设置有除尘水洗器和第二加压泵，其中，除尘水洗器靠近改质炉设置；所述第二加压泵的出口端通过第三切换阀与两个改质炉的炉腔连通；所述第三切换阀包括进口端、第一出口端和第二出口端，所述第二加压泵的气体出口端与第三切换阀的进口端连通，第三切换阀的第一出口端与第一改质炉的炉腔连通，第三切换阀的...

【专利技术属性】
技术研发人员：储满生，李胜康，李峰，周渝生，王国栋，唐珏，柳政根，王佳鑫，王正平，刘云太，
申请(专利权)人：东北大学，辽宁华信钢铁共性技术创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21