一种基于感应补充加热结构的煤气竖炉系统及炼铁方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于感应补充加热结构的煤气竖炉系统及炼铁方法，煤气竖炉系统包括：用于制备并净化还原煤气的煤制气系统、用于对还原煤气进行加热的加热炉；承载含铁原料并用于进行直接还原工艺的竖炉；竖炉外设置有用于通入气体的围管，煤制气系统制备的还原煤气经过加热炉加热后经过围管通入竖炉；竖炉的炉身中部使用对承载的含铁原料进行加热的中频感应加热设备；竖炉的炉顶通过管道与二次循环净化装置连通，经过二次循环净化装置的气体与煤制气系统出口的还原煤气混合进入加热炉。本发明专利技术可以提高还原反应速度、使竖炉生产率提高，而且可以减少还原煤气的用量，提高竖炉产量，节约生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于感应补充加热结构的煤气竖炉系统及炼铁方法
本专利技术涉及竖炉直接还原的冶金领域，尤其涉及一种基于感应补充加热结构的煤气竖炉系统及炼铁方法。
技术介绍
气基竖炉直接还原工艺，是指在竖炉内利用气体还原剂将铁矿石或氧化球团还原成金属铁的方法。DRI-EAF短流程与BF-BOF流程相比，气基竖炉+电炉工艺比高炉+转炉工艺减少CO2排放32％，气基竖炉+电炉工艺比高炉+转炉工艺减少SO2排放74％，气基竖炉+电炉工艺比高炉+转炉工艺减少NOx排放62％，(30％竖炉直接还原铁与70％废钢+电炉)比(高炉+转炉)减少能耗61％。因此非高炉短流程炼铁是中国钢铁工业节能减排绿色发展的方向。但是在气基竖炉制备DRI过程中，含铁球团还原过程消耗煤气仅为600m3/tDRI，但气基竖炉实际使用1800m3/tDRI的煤气，是为了带入足够还原所需的热量。为此，如何改进上述工艺成为当前需要解决的技术问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术的上述问题，本专利技术提供了一种结构简单、加热效率高效的基于感应补充加热结构的煤气竖炉系统及炼铁方法。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术提供一种基于感应补充加热结构的煤气竖炉系统，包括：用于制备并净化还原煤气的煤制气系统，用于对还原煤气进行加热的加热炉；承载含铁原料并用于进行直接还原工艺的竖炉；竖炉外设置有用于通入气体的围管，所述煤制气系统制备的还原煤气经过加热炉加热后经过围管通入竖炉；所述竖炉的炉身中部设置有对竖炉内的含铁原料进行加热的中频感应加热设备；所述竖炉的炉顶通过管道与二次循环净化装置连通，经过二次循环净化装置的气体通入加热炉，并与所述煤制气系统出口的还原煤气混合通入所述围管。可选地，所述中频感应加热设备位于所述竖炉的炉身还原段，且处于还原段高度由下向上方向的0.3-0.6位置处。可选地，中频感应加热设备与所述竖炉的控制装置连接，所述控制装置依据所述竖炉内原料的温度调整所述中频感应加热设备的感应电流。可选地，中频感应加热设备包括：中频电源发生器、分置在竖炉两侧的感应线圈；线圈密封盖；所述中频电源发生器与感应线圈连接，并均设置在所述线圈密封盖内；所述围管位于所述线圈密封盖的下方且相互独立，在所述线圈密封盖和所述围管外设置有用于与空气隔离的框架体。可选地，所述竖炉中与所述中频感应加热设备对应的区域所使用的耐火材料与其它区域所使用的耐火材料不同；和/或，所述竖炉中与所述中频感应加热设备对应的区域所使用的耐火材料为氧化镁或氧化铝。可选地，所述感应线圈为采用裸铜空心管绕制得到的，线圈匝距一致的结构，在使用中所述裸铜空心管内通水冷却。所述线圈密封盖为不锈钢材质制备，且所述线圈密封盖内通入氮气对中频电源发生器与感应线圈进行保护。第二方面，本专利技术还提供一种基于上述任一所述的煤气竖炉系统的炼铁方法，包括：S1、在煤制气系统的产生的还原气体经过加热炉进行加热至850-900℃，经过围管通入竖炉；S2、启动中频感应加热设备，使得竖炉内部分金属化的球团温度快速达到850-900℃；S3、竖炉内球团与还原煤气进行反应，且还原反应产生的气体和/或还原煤气通过炉顶连通的管道排出，且排出的气体二次循环净化装置中进行净化，并在净化后通入加热炉循环使用。可选地，所述S1包括：煤制气系统的煤气化炉内放置有粉煤，并通入氧气和水蒸气，使得产出的合成气的H2和CO摩尔比为1.2-1.7。可选地，所述S1包括：所述产出的合成气经净化结构脱硫、脱苯、脱萘后，得到的气体中CO与H2总含量在90％以上，H2/CO>1.5单位为摩尔比，(CO+H2+CH4)/(CO2+H2O)>10单位为摩尔比，H2S<10mg/m3。可选地，在步骤S2之前，所述方法还包括：S0、将铁矿石和/或氧化球团的含铁原料从竖炉炉顶位置加入到竖炉内。(三)有益效果本专利技术的有益效果是：本专利技术炼铁方法中采用中频感应加热设备感应补充加热的煤气竖炉直接还原工艺的炼铁设备，可节省还原竖炉循环煤气量20％左右，感应加热使用1400m3/tDRI，900℃的还原煤气可以达到与1800m3/tDRI获得相同金属化率等量的产品，或获得20-30％DRI增产效果，提高了劳动生产率及设备使用率。附图说明图1为本专利技术提供的一种基于感应补充加热结构的煤气竖炉系统示意图。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。实施例一本专利技术提供一种基于感应补充加热结构的煤气竖炉系统，包括：用于制备并净化还原煤气的煤制气系统，用于对还原煤气进行加热的加热炉；承载含铁原料并用于进行直接还原工艺的竖炉；竖炉外设置有用于通入气体的围管，所述煤制气系统制备的还原煤气经过加热炉加热后经过围管通入竖炉；所述竖炉的炉身中部使用对承载的含铁原料进行加热的中频感应加热设备；所述竖炉的炉顶通过管道与二次循环净化装置(如图1中的除尘脱水、加压循环等结构)连通，经过二次循环净化装置的气体与所述煤制气系统出口的还原煤气混合进入加热炉。所述中频感应加热设备位于所述竖炉的炉身还原段，且处于还原段高度由下向上方向的0.3-0.6位置处。也就是说，还原段分为10节，感应加热设备在由下向上的3-6节处。在具体实施中，中频感应加热设备与所述竖炉的控制装置连接，所述控制装置依据所述竖炉内原料的温度调整所述中频感应加热设备的感应电流。参见图1所示，本实施例的中频感应加热设备包括：中频电源发生器、感应线圈；线圈密封盖；所述中频电源发生器与感应线圈连接，并均设置在所述线圈密封盖内。所述围管位于所述线圈密封盖的下方且相互独立，在所述线圈密封盖和所述围管外设置有用于与空气隔离的框架体。此外，本实施例中的感应线圈可为采用裸铜空心管绕制得到的，线圈匝距一致的结构，在使用中所述裸铜空心管内通水冷却。所述线圈密封盖为不锈钢材质制备，且所述线圈密封盖内通入氮气对中频电源发生器与感应线圈进行保护。特别说明，在图1中通入加热炉的气体还需要净化系统进行净化处理。本实施例的煤气竖炉系统在炼铁过程中，可采用中频感应加热设备感应补充加热的煤气竖炉直接还原工艺的炼铁设备，可节省还原竖炉循环煤气量20％左右，感应加热使用1400m3/tDRI，900℃的还原煤气可以达到与1800m3/tDRI获得相同金属化率等量的产品，或获得20-30％DRI增产效果，提高了劳动生产率及设备使用率。实施例二本专利技术实施例还提供一种基于上述任意煤气竖炉系统的炼铁方法，包括：S1、在煤制气系统的产生的还原气体经过加热炉进行加热至850-900℃，经过围管通入竖炉。在具体应用中，煤制气系统的煤气化炉内放置有粉煤，并通入氧气和水蒸气，使得产出的合成气的H2和CO摩尔比为1.2-1.7。所述产出的合成气经净化结构脱硫、脱苯、脱萘后，得到的气体中CO与H2总含量在90％以上，H2/CO>1.5，(CO+H2+CH4)/(CO2+H2O)>10，H2S<10mg/m3，上述单位为摩尔比。S2、启动中频感应加热设备，使得竖炉内部分金属化的球团温度快速达到850-900℃。应说明的是，在执行步骤S2之前，需要将铁矿石和/或氧化球团的含铁原料从竖本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于感应补充加热结构的煤气竖炉系统，其特征在于，包括：用于制备并净化还原煤气的煤制气系统，用于对还原煤气进行加热的加热炉；承载含铁原料并用于进行直接还原工艺的竖炉；竖炉外设置有用于通入气体的围管，所述煤制气系统制备的还原煤气经过加热炉加热后经过围管通入竖炉；所述竖炉的炉身中部设置有对竖炉内的含铁原料进行加热的中频感应加热设备；所述竖炉的炉顶通过管道与二次循环净化装置连通，经过二次循环净化装置的气体通入加热炉，并与所述煤制气系统出口的还原煤气混合通入所述围管。

【技术特征摘要】
1.一种基于感应补充加热结构的煤气竖炉系统，其特征在于，包括：用于制备并净化还原煤气的煤制气系统，用于对还原煤气进行加热的加热炉；承载含铁原料并用于进行直接还原工艺的竖炉；竖炉外设置有用于通入气体的围管，所述煤制气系统制备的还原煤气经过加热炉加热后经过围管通入竖炉；所述竖炉的炉身中部设置有对竖炉内的含铁原料进行加热的中频感应加热设备；所述竖炉的炉顶通过管道与二次循环净化装置连通，经过二次循环净化装置的气体通入加热炉，并与所述煤制气系统出口的还原煤气混合通入所述围管。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中频感应加热设备位于所述竖炉的炉身还原段，且处于还原段高度由下向上方向的0.3-0.6位置处。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，中频感应加热设备与所述竖炉的控制装置连接，所述控制装置依据所述竖炉内原料的温度调整所述中频感应加热设备的感应电流。4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，中频感应加热设备包括：中频电源发生器、分置在竖炉两侧的感应线圈；线圈密封盖；所述中频电源发生器与感应线圈连接，并均设置在所述线圈密封盖内；所述围管位于所述线圈密封盖的下方且相互独立，在所述线圈密封盖和所述围管外设置有用于与空气隔离的框架体。5.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述竖炉中与所述中频感应加热设备对应的区域所使用的耐火材料与其它区域所使用的耐火材料不同；和/或，所述竖炉中与所述中频感应加热设备对应的区域所使用的耐火材料为氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：储满生，李胜康，李峰，王国栋，周渝生，唐珏，柳政根，王佳鑫，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21