一种超低碳排放生产海绵铁的还原方法技术

本发明专利技术提供一种超低碳排放生产海绵铁的还原方法，包括：将富氢原料气通入加热炉中，升温后，进入竖炉中，还原铁矿石生产海绵铁。本发明专利技术中，竖炉排出的炉顶尾气无外排被充分循环利用，有利于节约富氢原料气的补充量，通过设置热管式换热器，换热效率高，降低尾气温度的同时，通过副产低压蒸汽的方式充分回收了尾气余热，有利于节约能耗。通过设置湿法脱硫装置，脱硫效果好，不仅充分利用低压蒸汽作为自身所需热源，也进一步净化了炉顶尾气，降低尾气中H2S等硫化物中对管道及设备的侵蚀，有利于延长设备使用寿命。

A Reduction Method for Producing Sponge Iron with Ultra-Low Carbon Emission

【技术实现步骤摘要】
一种超低碳排放生产海绵铁的还原方法
本专利技术涉及冶金
，特别是涉及一种超低碳排放生产海绵铁的还原方法。
技术介绍
直接还原炼铁工艺是实现钢铁生产短流程，即废钢/直接还原铁-电炉流程的重要环节。与传统的高炉流程相比，直接还原炼铁流程具有流程较短、不用炼焦煤、节能减排效果明显的技术优势，是钢铁工业摆脱焦煤资源羁绊，降低能耗，减少CO2排放，改善钢铁产品结构，提高钢铁产品质量的一个重要发展方向。气基竖炉法是当今世界主流的直接还原炼铁技术。目前采用该工艺方法生产的直接还原铁(即海绵铁)占全世界海绵铁总产量的80％以上。以国外应用最广泛的Midrex法和HYL法为例，其生产装置基本上都是采用天然气重整的方法来制取以富CO+H2为主的还原气来生产海绵铁，由于还原气中存在15％～35％范围内不等体积比例的CO气体，进入竖炉内容易造成铁矿石还原粉化的加剧，局部析碳覆着影响煤气透气性，严重时或造成炉内物料黏结成团等不利于竖炉顺行等现象；此外，还原煤气中CO气体的存在，导致煤气在加热过程中处于450℃～600℃温度段将以CO为主或在800℃～950℃温度段以CH4为主的析碳现象产生，严重时会堵塞炉管，影响设备的正常运行；再者，加热燃料一般采用顶煤气回用处理后的碳质煤气，燃烧后产生的外排烟气中也存在CO2的排放，不利于环保要求。我国国内研究开发的以煤制气、焦炉煤气等为气源的竖炉直接还原工艺，提出了多种不同的制取还原气的技术路线，其本质上是与天然气重整方式类似，最终产生以CO+H2为主的还原气进入竖炉还原铁矿石，其中煤制气产生的有效还原气中CO比例较高，一般高达60％以上，焦炉煤气转化产生的有效气中CO一般在10％～20％的范围，同样存在上述采用天然气重整方法来生产海绵铁过程中类似的技术缺陷。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种超低碳排放生产海绵铁的还原方法，用于解决现有技术中生产海绵铁时出现析碳现象、产生的CO2气体污染环境等问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种超低碳排放生产海绵铁的还原方法，包括：将富氢原料气通入加热炉中，升温后，进入竖炉中，还原铁矿石生产海绵铁。可选地，所述富氢原料气中H2的体积占比≥80％。可选地，所述富氢原料气的其他组分为N2和H2O，两者的体积占比≤20％。可选地，所述富氢原料气经过净化、爆炸极限测定和调压处理。可选地，所述竖炉排出的气体经过除尘、余热回收、二次降温、脱硫和加压后，一部分气体进入所述加热炉作为还原气，在加热炉中被加热提温。可选地，另一部分气体与所述加热炉排气管道中的气体混合，实现对加热炉出气的冷却，使其达到进入竖炉的温度要求。可选地，脱硫采用的方法选自甲基二乙醇胺法(MDEA法)，当然，不限于上述方法，也可以采用其他湿法脱硫工艺。可选地，所述加热炉将炉内气体升温至900℃～1100℃。可选地，所述加热炉为管式加热炉(间接换热方式)或热风炉(蓄热式间歇加热方式)。可选地，进入所述竖炉的还原气体温度为850℃～1050℃。可选地，进入所述竖炉的还原气体中，H2O与H2+H2O的体积比≤10％。可选地，进入所述竖炉的还原气体压力为0.1MPa～0.3MPa。可选地，所述铁矿石选自赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿、钒钛矿、块矿中的至少一种，通常情况下，对单一的铁矿石原料进行还原，也即是说，竖炉的铁矿石中含有100％(质量)的赤铁矿，或者含有100％(质量)的磁铁矿，或者含有100％(质量)的菱铁矿，或者含有100％(质量)的菱铁矿，或者含有100％(质量)的块矿。具体地，所述铁矿石具体可以为赤铁矿氧化球团、磁铁矿氧化球团、菱铁矿氧化球团，钒钛矿氧化球团或者块矿。可选地，除尘方式为热旋风除尘。可选地，所述竖炉的炉顶尾气余热回收具体采用热管式或盘管式换热的方式，经余热回收后的炉顶尾气降温至150℃～220℃。可选地，所述余热回收步骤副产的低压蒸汽(表压为1.0MPa～1.5MPa，温度为200℃～220℃)进入所述脱硫步骤，用于为所述脱硫步骤提供热源。可选地，采用湿法洗涤的方式对余热回收后的尾气进行二次降温，二次降温后的尾气温度≤40℃，尾气含尘量＜10mg/m3。可选地，脱硫后的尾气H2S含量＜20mg/m3。可选地，所述加热炉采用所述富氢原料气作为燃料，不产生CO2等温室气体。可选地，脱硫后的部分尾气进入所述加热炉作为燃料气，当然，通常是在用作还原气的气体有富余的情况下，脱硫步骤才会有部分气体可进入加热炉作为燃料气。本专利技术还提供上述方法制得的海绵铁。如上所述，本专利技术的一种超低碳排放生产海绵铁的还原方法，至少具有以下有益效果：1、本专利技术采用高氢比例的富氢气来生产制备海绵铁，竖炉内铁矿石的还原效率高，不产生黏结，无析碳现象，还原粉化率较低，矿石中硫化物被进一步脱除，获得的海绵铁的金属化率较高，有利于进一步提升竖炉产品成分的纯净度和品位等级。2、本专利技术的原料气中不含CO等碳质成分，消除加热过程由于CO析碳产生碳粉覆着对换热的不利影响(现有技术中，碳粉覆着会减少换热管内外部介质的有效换热面积，从而降低加热炉的提温效率，析碳严重时或影响加热炉的正常运行)，可以直接采用管式加热炉或热风炉等装置进行一步加热，简化了加热装置的布置，降低了设备的投资成本。3、本专利技术的加热炉采用富氢原料气或循环处理后的炉顶气作为燃料，外排气体中几乎不含CO2、SO2等气体成分，可以实现绿色超低排放，在环保排放方面有较为明显的优势。4、本专利技术竖炉排出的炉顶气被充分循环利用，无外排，有利于节约补充气用量，工艺流程中设置热管式换热器，换热效率高，以副产低压蒸汽的方式回收了尾气余热，有利于节约能耗；工艺流程中设置湿法脱硫装置，脱硫效果好，不仅利用了流程自产的热源，也进一步降低了尾气中H2S等硫化物的含量，利于延长设备使用寿命。附图说明图1显示为本专利技术实施例的超低碳排放生产海绵铁的还原工艺流程图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。近年来，随着我国核能技术不断发展，第四代核能系统技术已日益成熟，利用核能连续制氢工艺的规模化应用验证也取得了重大突破，利用清洁核能进行富氢气体的规模化、经济性生产或已指日可待。利用核能连续制氢与钢铁冶金相结合，实现氢冶金技术的规模应用，或将是钢铁企业摆脱传统碳质化石能源障碍、突破环保约束、实现清洁绿色发展的有效路径。本专利技术提供的一种超低碳排放生产海绵铁的直接还原工艺，下面将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细描述：如图1所示，经过净化、爆炸极限测定和调压处理的富氢原料气，其中H2的体积比例含量≥80％，其他组分(N2+H2O)的体积比例含量满足≤20％的富氢原料气与竖炉排出的经尾气除尘、余热回收、二次降温、脱硫和加压后的炉顶尾气一起进入加热炉中受热提温，由于原料气中不含CO等碳质气体，加热过程中无析碳产生，可直接采用一步加热的方式来提升尾气的温度，经加热炉排出的高温尾气温度可达900℃～1100℃，再与部分经尾气除尘、余热回本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超低碳排放生产海绵铁的还原方法，其特征在于，包括：将富氢原料气通入加热炉中，升温后，进入竖炉中，还原铁矿石生产海绵铁。

【技术特征摘要】
1.一种超低碳排放生产海绵铁的还原方法，其特征在于，包括：将富氢原料气通入加热炉中，升温后，进入竖炉中，还原铁矿石生产海绵铁。2.根据权利要求1所述的还原方法，其特征在于：所述富氢原料气中H2的体积占比≥80％。3.根据权利要求2所述的还原方法，其特征在于：所述富氢原料气的其他组分为N2和H2O，两者的体积占比≤20％。4.根据权利要求1所述的还原方法，其特征在于：所述竖炉排出的气体经过除尘、余热回收、二次降温、脱硫和加压后，一部分气体进入所述加热炉作为还原气，在加热炉中被加热提温。5.根据权利要求4所述的还原方法，其特征在于：另一部分气体与加热炉排气管道中的气体混合，实现对加热炉出气的冷却，使其达到进入竖炉的温度要求。6.根据权利要求4或5所述的还原方法，其特征在于：脱硫采用的方法选自甲基二乙醇胺法(MDEA法)。和/或，经余热回收后的炉顶尾气降温至150℃～220℃。7.根据权利要求4或5所述的还原方法，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴开基，张涛，郭敏，赵运建，
申请(专利权)人：中冶赛迪技术研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50