一种煤气化炼铁方法和煤气化炼铁气化炉技术

本发明专利技术公开一种煤气化炼铁方法和煤气化炼铁气化炉，涉及炼铁技术领域，以解决煤气化炼铁铁矿石的一次转化率低的问题。该方法中，在气化炉内，煤粉和气化剂在气化炉内的气化区发生气化反应，生成包括一氧化碳和氢气的合成气，合成气与铁矿石在气化炉内的铁矿石还原区发生氧化还原反应，生成铁单质，其特征在于，在合成气进入铁矿石还原区之前，采取调整措施，使进入铁矿石还原区的合成气中，一氧化碳和氢气占合成气的体积百分比之和大于或等于预设值。本发明专利技术能够提高铁矿石的一次转化率。

A Coal Gasification Iron Making Method and Gasifier for Coal Gasification Iron Making

The invention discloses a coal gasification iron-making method and a coal gasification iron-making gasifier, which relates to the technical field of iron-making, in order to solve the problem of low primary conversion rate of iron ore from coal gasification. In this method, in the gasifier, the gasification reaction of pulverized coal and gasifier occurs in the gasification zone of the gasifier to produce syngas including carbon monoxide and hydrogen, and the oxidation-reduction reaction between syngas and iron ore occurs in the reduction zone of iron ore in the gasifier to produce iron monomer. The characteristics of this method are that before the syngas enters the reduction zone of iron ore, adjustment measures are taken to make it enter the iron ore. In the syngas of stone reduction zone, the volume percentage of carbon monoxide and hydrogen in the syngas is larger than or equal to the preset value. The invention can improve the primary conversion rate of high iron ore.

【技术实现步骤摘要】
一种煤气化炼铁方法和煤气化炼铁气化炉
本专利技术涉及炼铁
，尤其涉及一种煤气化炼铁方法和煤气化炼铁气化炉。
技术介绍
煤气化是指在特定的设备内，在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂(如水蒸汽、氧气等)发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有一氧化碳、氢气、甲烷、二氧化碳和氮气等合成气的过程。煤气化炼铁是将煤气化和炼铁相结合起来，利用煤气化产生的还原性气体(主要为一氧化碳和氢气)与铁矿石发生氧化还原反应，最终实现煤气化和炼铁的耦合，提高系统的能效和经济性。然而，由于煤气化的气化炉内气体组成和炼铁氧化还原反应热力学的限制，煤气化的气化炉直接产生的还原性气体无法有效地将铁矿石完全还原为铁单质，铁矿石的一次转化率很低。相关技术中，煤气化炼铁采取了在主反应炉后工序增加二次还原炉的方式，将未完全还原的铁矿石进一步还原，提高铁矿石的转化率。该方式不仅延长了煤气化炼铁系统的流程，而且增加了设备投资，降低了煤气化炼铁技术的经济性，严重制约了煤气化炼铁技术的工业化应用。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种煤气化炼铁方法和煤气化炼铁气化炉，以解决煤气化炼铁铁矿石的一次转化率低的问题。为了实现上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：第一方面，本专利技术的实施例提供一种煤气化炼铁方法，在气化炉内，煤粉和气化剂在所述气化炉内的气化区发生气化反应，生成包括一氧化碳和氢气的合成气，所述合成气与铁矿石在所述气化炉内的铁矿石还原区发生氧化还原反应，生成铁单质，在所述合成气进入所述铁矿石还原区之前，采取调整措施，使进入所述铁矿石还原区的合成气中，一氧化碳和氢气占所述合成气的体积百分比之和大于或等于预设值。本专利技术实施例提供的煤气化炼铁方法从铁矿石氧化还原反应的层面出发，通过调控进入气化炉铁矿石还原区的合成气中的一氧化碳和氢气占合成气的体积百分比，使铁矿石的还原反应的平衡向提高铁单质产率的方向移动，从而提高了铁矿石的一次转化率，进而提高了铁单质的一次产率。而且，由于气化炉中铁矿石还原区中的铁矿石的一次转化率较高，从而无需再采用在气化炉后增加二次还原炉的方式进一步还原未完全还原的铁矿石，使煤气化反应和还原铁矿石生成铁单质的反应可以在同一气化炉内完成，实现了单炉煤气化炼铁，缩短了煤气化炼铁的工艺流程，提高了煤气化炼铁系统的经济性。可选的，所述预设值为80％。可选的，所述合成气与所述铁矿石发生氧化还原反应的温度为800℃～1000℃，压力为1.0～4.0MPa。可选的，所述煤气化炼铁方法还包括：持续检测进入所述铁矿石还原区的合成气中各组分气体占所述合成气的体积百分比，根据检测结果，确定采取的所述调整措施，使所述合成气中一氧化碳和氢气占所述合成气的体积百分比之和大于或等于预设值。可选的，所述调整措施包括以下四种措施中的至少一种：措施一：向所述气化炉内加入一氧化碳；措施二：向所述气化炉内加入氢气；措施三：向所述气化炉内加入能够吸收二氧化碳和/或水蒸气的固体物质；措施四：采出所述气化炉内的一部分气体。可选的，所述能够吸收二氧化碳和/或水蒸气的固体物质包括氧化钙。可选的，所述气化炉还包括位于所述气化区和所述铁矿石还原区之间的过渡区；所述措施一在所述过渡区实施；所述措施二在所述过渡区实施；所述措施三在所述过渡区实施；所述措施四在所述气化区内的上部实施。可选的，所述措施四中采出的气体包括二氧化碳和/或水蒸气。可选的，向所述气化炉内加入的所述一氧化碳部分来源于对所述气化炉的排出气体进行分离所得到的一氧化碳，向所述气化炉内加入的所述氢气部分来源于对气化炉排出气体进行分离所得到的氢气。第二方面，基于上述煤气化炼铁方法的技术方案，本专利技术的实施例还提供了一种煤气化炼铁气化炉，包括气化炉炉体，其特征在于，所述气化炉炉体内由底部到顶部依次包括气化区、过渡区和铁矿石还原区；所述煤气化炼铁气化炉还包括：设置于所述气化区的底部的至少一个气化剂进气口；设置于所述气化区的侧壁上的煤粉进料口；设置于所述气化区的底部与所述还原区之间，且位于所述气化炉炉体侧壁上的气相比例调整结构，用于向所述气化炉炉体内部加入和/或采出用于调整所述铁矿石还原区的一氧化碳和氢气占所述合成气的体积百分比之和的物料；设置于所述铁矿石还原区的侧壁上的铁矿石进料口；设置于所述气化区的底部的铁单质排出口。本专利技术实施例所提供的煤气化炼铁气化炉所能实现的有益效果，与第一方面所提供的煤气化炼铁方法所能达到的有益效果相同，在此不做赘述。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例中煤气化炼铁方法的流程图；图2为本专利技术实施例中煤气化炼铁方法的一氧化碳还原氧化铁的平衡图；图3为本专利技术实施例中煤气化炼铁方法的氢气还原氧化铁的平衡图；图4为本专利技术实施例中煤气化炼铁气化炉的结构图。附图标记：1-气化炉炉体，2-铁矿石进料口，3-煤粉进料口，4-气化剂进气口，41-水蒸气进气口，42-氧气进气口，5-气体采出口，51-第一气体采出口，52-第二气体采出口，6-铁单质排出口，7-进气口，8-固体物料进料口，9-排出口，A-气化区，B-过渡区,C-铁矿石还原区。具体实施方式下面将结合本专利技术申请实施例中的附图，对本专利技术申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术申请保护的范围。本专利技术的实施例提供一种煤气化炼铁方法，在气化炉内，煤粉和气化剂在气化炉内的气化区发生气化反应生成包括一氧化碳和氢气的合成气，合成气与铁矿石在气化炉内的铁矿石还原区发生氧化还原反应，生成铁单质，在合成气进入铁矿石还原区之前，采取调整措施，使进入铁矿石还原区的合成气中，一氧化碳和氢气占合成气的体积百分比之和大于或等于预设值。也就是说，本专利技术实施例所提供的煤气化炼铁方法可以如图1中所示，包括：S1：使用煤粉和气化剂在气化炉内的气化区发生气化反应，生成包括一氧化碳和氢气的合成气；S2：在合成气进入铁矿石还原区之前，采取调整措施，使进入铁矿石还原区的合成气中，一氧化碳和氢气占合成气的体积百分比之和大于或等于预设值；S3：使用铁矿石与调整气体组成体积百分比后的合成气，在铁矿石还原区发生氧化还原反应，生成铁单质。本专利技术中的铁单质的产率或者铁矿石的转化率，均指气化炉内的铁单质的一次产率或者铁矿石的一次转化率。需要说明的是，本专利技术实施例中所述的方向“上”，是指由气化炉的底部指向顶部的方向；方向“下”，是指由气化炉的顶部指向底部的方向。在气化炉内的不同区域，气相各组分的含量差异是很大的。煤粉与气化剂在气化区逆流接触发生气化反应，根据气化区的立体分布，气化区内从下到上，发生的气化反应包括：煤粉燃烧发生氧化反应产生大量热能以及烟气(包括二氧化碳和水蒸气)，烟气上升与煤粉在高温下发生氧化还原反应生成富含一氧化碳和氢气的烟气，再往上煤粉在高温的作用下发生热解产生一氧化碳、氢气、烷烃等热解气，热解气与烟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤气化炼铁方法，在气化炉内，煤粉和气化剂在所述气化炉内的气化区发生气化反应，生成包括一氧化碳和氢气的合成气，所述合成气与铁矿石在所述气化炉内的铁矿石还原区发生氧化还原反应，生成铁单质，其特征在于，在所述合成气进入所述铁矿石还原区之前，采取调整措施，使进入所述铁矿石还原区的合成气中，一氧化碳和氢气占所述合成气的体积百分比之和大于或等于预设值。

【技术特征摘要】
1.一种煤气化炼铁方法，在气化炉内，煤粉和气化剂在所述气化炉内的气化区发生气化反应，生成包括一氧化碳和氢气的合成气，所述合成气与铁矿石在所述气化炉内的铁矿石还原区发生氧化还原反应，生成铁单质，其特征在于，在所述合成气进入所述铁矿石还原区之前，采取调整措施，使进入所述铁矿石还原区的合成气中，一氧化碳和氢气占所述合成气的体积百分比之和大于或等于预设值。2.根据权利要求1所述的煤气化炼铁方法，其特征在于，所述预设值为80％。3.根据权利要求1所述的煤气化炼铁方法，其特征在于，所述合成气与所述铁矿石发生氧化还原反应的温度为800℃～1000℃，压力为1.0～4.0MPa。4.根据权利要求1所述的煤气化炼铁方法，其特征在于，所述煤气化炼铁方法还包括：持续检测进入所述铁矿石还原区的合成气中各组分气体占所述合成气的体积百分比，根据检测结果，确定采取的所述调整措施，使所述合成气中一氧化碳和氢气占所述合成气的体积百分比之和大于或等于预设值。5.根据权利要求1或4所述的煤气化炼铁方法，其特征在于，所述调整措施包括以下四种措施中的至少一种：措施一：向所述气化炉内加入一氧化碳；措施二：向所述气化炉内加入氢气；措施三：向所述气化炉内加入能够吸收二氧化碳和/或水蒸气的固体物质；措施四：采出所述气化炉内的一部分气体。6.根据权利要求5所述的煤气化炼铁方...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾亮，贺丙飞，贾则琨，李海冰，李克忠，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13