一种氢冶金装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种氢冶金装置，属于冶金技术领域，解决了现有技术中钢铁冶炼排放大量废气废固、污染环境等问题。本实用新型专利技术氢冶金装置包括氢气还原炉(1)、气体供应与循环系统和高温冶炼炉(16)；氢气还原炉(1)用于采用氢气将铁矿原料还原为直接还原铁；气体供应与循环系统与氢气还原炉(1)连接，用于对氢气还原炉(1)提供氢气；高温冶炼炉(16)用于对直接还原铁进行冶炼；气体供应与循环系统包括水制氢系统(5)、第二氢气压缩机(6)、调节阀组(7)、第三氢气压缩机(8)、加热器(9)和预热器(10)。本实用新型专利技术氢冶金系统适用于环保的绿色冶炼工艺。

【技术实现步骤摘要】
一种氢冶金装置
本技术属于冶金
，特别涉及一种氢冶金装置。
技术介绍
近年来，钢铁行业的环保问题越来越成为制约行业发展的关键问题之一，特别是SO2、NOx和固废的排放，现有的治理方式主要集中在末端烟气的脱硫脱硝、固废的部分利用(其中炼钢渣主要以堆存为主)，不能从根本上解决钢铁企业的环保问题。现有的钢铁冶炼流程主要包括以铁矿为原料的“高炉-转炉”的长流程和以废钢为原料的电炉流程，其中高炉炼铁单元就包括焦化、烧结、球团、高炉炼铁等工序，转炉炼钢单元包括铁水脱硫、转炉脱磷等工序，工序复杂；同时，传统流程以碳质能源为燃料，而碳质能源带来大量的CO2、SO2及NOx的污染气体排放和大量渣、尘等固废排放。
技术实现思路
鉴于以上分析，本技术旨在一种氢冶金装置，采用本技术氢冶金系统进行钢铁冶炼，SO2几乎无排放，粉尘排放量比传统工艺降低90％以上，无废渣排放，用以解决现有技术中钢铁冶炼排放大量废气废固、污染环境等问题。本技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一种氢冶金装置，包括氢气还原炉、气体供应与循环系统和高温冶炼炉；气体供应与循环系统包括水制氢系统、第二氢气压缩机、调节阀组、第三氢气压缩机、加热器和预热器；水制氢系统、第三氢气压缩机、预热器和加热器顺次连接，且加热器与氢气还原炉的炉体中部连接；水制氢系统、第二氢气压缩机和调节阀组顺次连接，且调节阀组与氢气还原炉的炉体下部连接；氢气还原炉用于采用氢气将铁矿原料还原为直接还原铁；气体供应与循环系统与氢气还原炉连接，用于对氢气还原炉提供氢气；高温冶炼炉用于对直接还原铁进行冶炼。在一种可能的设计中，还包括上料系统，用于将铁矿原料从氢气还原炉的炉顶送入炉内。在一种可能的设计中，上料系统包括串联的上罐和下罐，上罐设置有上阀门，上罐与下罐之间设置有中间阀门，下罐设置有下阀门。在一种可能的设计中，气体供应与循环系统还包括煤气净化器、第一脱水器和第一氢气压缩机；在一种可能的设计中，氢气还原炉的顶部、煤气净化器、第一脱水器、第一氢气压缩机和预热器顺次连接；第一脱水器还与水制氢系统连接。在一种可能的设计中，气体供应与循环系统还包括鼓风机，鼓风机用于将空气通入预热器。在一种可能的设计中，气体供应与循环系统还包括第二脱水器和烟囱；第二脱水器一端与预热器连接，另一端与水制氢系统连接；烟囱与第二脱水器连接。在一种可能的设计中，氢冶金系统还包括钢渣改质炉，用于对高温冶炼炉排出的高温液态炼钢渣进行改质。在一种可能的设计中，高温冶炼炉设有辅料加入系统和循环钢渣加料口。在一种可能的设计中，预热器内设置有第一换热管、第二换热管和第三换热管，分别用于对空气、用于燃烧的氢气和通入氢气还原炉中部的氢气进行预热。在一种可能的设计中，预热器具有低温预热段和高温预热段，第一换热管和第二换热管处于低温预热段，第三换热管处于高温预热段。与现有技术相比，本技术至少能实现以下技术效果之一：1)采用本技术装置进行钢铁冶炼能代替传统的“高炉-转炉”的长流程，而且本技术装置需要氢气还原和高温冶炼炉炼钢两个单元，因此本工艺可以大大减少生产工序，降低生产成本；本工艺使用氢气为还原剂，反应后的产物为水，冶炼过程中也没有SO2排放；现有技术中炼铁使用焦炭、煤粉等冶炼，铁中会渗碳，炼钢过程又是在脱碳过程，本技术使用氢气还原铁矿，不会带入碳，所以炼钢过程也不需要脱碳，因此本工艺是一个非常环保的绿色冶炼工艺。2)本技术改变了现有钢铁冶炼流程的能源结构，本技术采用纯氢对铁矿进行冶炼，产生的基本都是水，不会排放二氧化碳，并可以循环利用，没有烟气脱硫脱硝问题，也没有固废排放问题，是一种近零排放的氢冶金装置。3)传统工艺用焦炭、煤粉，其中的杂质会进入铁中，特别是硫元素；而本技术工艺不用碳质能源，也不会带入碳质能源带来的杂质问题，因此更有利于冶炼纯净的钢，冶炼的纯净钢水使用价值更高。4)传统炼铁工序包括焦化、烧结和高炉等至少三个工序，而本技术炼铁工序仅有1个工序，设备数量降低50％以上，人员数降低70％以上，冶炼工序更短；且本工艺是一个非常环保的绿色冶炼工艺，考虑到环保治理等综合条件，本技术生产成本更低。5)氢气还原炉排出直接还原铁为海绵状铁，活性较高，易被氧化，本技术中设置密封输送装置，可使氢气还原炉排出直接还原铁后通过密封输送装置直接进入高温冶炼炉，整个过程有惰性气体进行保护，防止直接还原铁再次氧化。另外由于设置了密封输送装置，氢气还原炉排出的直接还原铁温度控制在50-600℃即可，可见温度较高也可，因此采用低温氢气进行降温即能达到要求，不需要设置单独的冷却装置。本技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本技术的限制，在整个附图中，相同的附图标记表示相同的部件。图1为本技术一种氢冶金装置示意图；图2为一种近零排放的氢冶金工艺流程图。附图标记1-氢气还原炉；2-煤气净化器；3-第一脱水器；4-第一氢气压缩机；5-水制氢系统；6-第二氢气压缩机；7-调节阀组；8-第三氢气压缩机；9-加热器；10-预热器；11-第二脱水器；12-烟囱；13-鼓风机；14-上料系统；15-密封输送装置；16-高温冶炼炉；17-辅料加入系统；18-纯净钢水；19-钢渣改质炉；20-钢渣改质剂；21-含磷副产品。具体实施方式以下结合具体实施例对一种氢冶金装置作进一步的详细描述，这些实施例只用于比较和解释的目的，本技术不限定于这些实施例中。本技术公开了一种氢冶金装置，如图1所示，包括氢气还原炉1、气体供应与循环系统、密封输送装置15和高温冶炼炉16；氢气还原炉1用于采用氢气将铁矿原料还原为直接还原铁；气体供应与循环系统与氢气还原炉1连接，用于对氢气还原炉1提供氢气。气体供应与循环系统包括煤气净化器2、第一脱水器3、第一氢气压缩机4、水制氢系统5、第二氢气压缩机6、调节阀组7、第三氢气压缩机8、加热器9、预热器10、第二脱水器11、烟囱12、鼓风机13。水制氢系统5、第三氢气压缩机8、预热器10和加热器9顺次连接，且加热器9与氢气还原炉1的炉体中部连接；水制氢系统5、第二氢气压缩机6和调节阀组7顺次连接，且调节阀组7与氢气还原炉1的炉体下部连接。气体供应与循环系统中水制氢系统5生产的氢气一路通过第三氢气压缩机8加压后进入预热器10先预热至300-700℃，然后再进入加热器9加热至800-1100℃，从氢气还原炉1中部通入，中部通入高温氢气对铁矿原料进行加热，使铁矿原料达到还原条件，并加快还原速度；另一路氢气通过第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氢冶金装置，其特征在于，包括氢气还原炉(1)、气体供应与循环系统和高温冶炼炉(16)；/n所述气体供应与循环系统包括水制氢系统(5)、第二氢气压缩机(6)、调节阀组(7)、第三氢气压缩机(8)、加热器(9)和预热器(10)；/n所述水制氢系统(5)、第三氢气压缩机(8)、预热器(10)和加热器(9)顺次连接，且加热器(9)与氢气还原炉(1)的炉体中部连接；/n所述水制氢系统(5)、第二氢气压缩机(6)和调节阀组(7)顺次连接，且调节阀组(7)与氢气还原炉(1)的炉体下部连接；/n所述氢气还原炉(1)用于采用氢气将铁矿原料还原为直接还原铁；所述气体供应与循环系统与氢气还原炉(1)连接，用于对氢气还原炉(1)提供氢气；高温冶炼炉(16)用于对直接还原铁进行冶炼。/n

【技术特征摘要】
1.一种氢冶金装置，其特征在于，包括氢气还原炉(1)、气体供应与循环系统和高温冶炼炉(16)；
所述气体供应与循环系统包括水制氢系统(5)、第二氢气压缩机(6)、调节阀组(7)、第三氢气压缩机(8)、加热器(9)和预热器(10)；
所述水制氢系统(5)、第三氢气压缩机(8)、预热器(10)和加热器(9)顺次连接，且加热器(9)与氢气还原炉(1)的炉体中部连接；
所述水制氢系统(5)、第二氢气压缩机(6)和调节阀组(7)顺次连接，且调节阀组(7)与氢气还原炉(1)的炉体下部连接；
所述氢气还原炉(1)用于采用氢气将铁矿原料还原为直接还原铁；所述气体供应与循环系统与氢气还原炉(1)连接，用于对氢气还原炉(1)提供氢气；高温冶炼炉(16)用于对直接还原铁进行冶炼。


2.根据权利要求1所述的氢冶金装置，其特征在于，还包括上料系统(14)，用于将铁矿原料从氢气还原炉(1)的炉顶送入炉内。


3.根据权利要求2所述的氢冶金装置，其特征在于，所述上料系统(14)包括串联的上罐和下罐，上罐设置有上阀门，上罐与下罐之间设置有中间阀门，下罐设置有下阀门。


4.根据权利要求1所述的氢冶金装置，其特征在于，所述气体供应与循环系统还包括煤气净化器(2)、第一脱水器(3)和第一氢气压缩机(4)；
氢气还原炉(1)的顶部、煤气净化器(2)、第一脱水器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锋，高建军，郦秀萍，齐渊洪，严定鎏，林万舟，
申请(专利权)人：钢铁研究总院，钢研晟华科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11