一种气基直接还原铁的生产系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种气基直接还原铁的生产系统。该生产系统包括依次连接的蒸汽裂解装置、分离装置、干重整装置、竖炉、第一电磁感应装置；其中，蒸汽裂解装置用于实现含有低碳烷烃的裂解原料的蒸汽裂解反应；分离装置用于分离蒸汽裂解反应的产物得到烯烃和混合气；干重整装置用于实现混合气的干重整得到合成气；竖炉用于利用合成气生产还原铁；第一电磁感应装置包括第一电源、第一电容、第一感应线圈，第一感应线圈与第一电源连接形成回路，第一电源与第一电容并联；第一感应线圈缠绕在蒸汽裂解装置的反应管外部。本实用新型专利技术利用电通过电磁线圈为蒸汽裂解、干重整提供能量，能够为电提供新的用途，解决目前电力过剩的问题。解决目前电力过剩的问题。解决目前电力过剩的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种气基直接还原铁的生产系统


[0001]本技术涉及一种气基直接还原铁的生产系统，属于钢铁冶金


技术介绍

[0002]二氧化碳大量排放及环境污染导致气候变暖和雾霾，威胁人类生存及民众健康，有效的解决途径是能源脱碳化和减少化石能源消耗，特别是煤炭的使用；同时开发利用可再生能源，尤其是光伏、风电和水电等绿色来源的电(简称：绿电)。
[0003]电能不同于煤、石油、天然气等化石能源那样容易存储，必须实现生产、传输和利用同时在线，这一特点决定了电力作为能源必须考虑其时间维度的核心特性，协调好供电端、电能与消纳端三方的关系，力争做到同步，任何一方的脱节将影响电力的全局。
[0004]目前，光伏、风电与水电等可再生能源发电的生产在空间上常与消纳端不匹配，从而产生绿电的生产、传输和消纳之间的矛盾，如中国的光伏、风电、水电资源主要分布在西北和西南地区，而能源消纳端集中在东部沿海经济发达地区，二者相距几千公里。通过长距离输送绿电是解决上述问题的方法之一，单长距离输出同样存在生产、传输和消纳三方协调问题，且存在输出波动及经济性不佳难以消纳等问题。因此西部产生的大量绿电既无法长距离输出至东部，在当地又没有适宜的消纳场景，造成大量弃风、弃水、弃光的现象。
[0005]绿电生产必须有效解决本地消纳及可控负荷波动这两大难题。通过现场储能装置 (如光伏电场配储能)只能解决调峰及可控负荷，仍难以解决消纳问题，况且目前的储能技术亦难以实现大规模电能的低成本储存。
[0006]因此，为电能寻找新的出路是电力领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]为解决上述技术问题，本技术的目的在于提供一种气基直接还原铁的生产系统，该生产系统利用电磁感应为对低碳烷烃的蒸汽裂解反应提供能量，生产烯烃和氢气，再通过干重整得到合成气，用于生产还原铁，能够替代传统的蒸汽裂解供能方式，为电的使用提供新的方向。
[0008]为达到上述目的，本技术提供了一种气基直接还原铁的生产系统，其中，该生产系统包括依次连接的蒸汽裂解装置、分离装置、干重整装置、竖炉、第一电磁感应装置；
[0009]其中，所述蒸汽裂解装置用于实现含有低碳烷烃的裂解原料的蒸汽裂解反应；
[0010]所述分离装置用于分离蒸汽裂解反应的产物得到烯烃和混合气；
[0011]所述干重整装置用于实现混合气的干重整得到合成气；
[0012]所述竖炉用于利用合成气生产还原铁；
[0013]所述第一电磁感应装置包括第一电源、第一电容、第一感应线圈，所述第一感应线圈与所述第一电源连接形成回路，所述第一电源与所述第一电容并联；
[0014]所述第一感应线圈缠绕在所述蒸汽裂解装置的反应管外部。
[0015]根据本技术的具体实施方案，优选地，该生产系统还包括第二电磁感应装置；
[0016]所述第二电磁感应装置包括第二电源、第二电容、第二感应线圈，所述第二感应线圈与所述第二电源连接形成回路，所述第二电源与所述第二电容并联；
[0017]所述第二感应线圈缠绕在所述干重整装置的反应管外部。
[0018]本技术的技术方案通过感应线圈对蒸汽裂解装置的反应管、干重整装置的反应管进行加热，通过反应管为裂解原料或干重整原料供热。在感应线圈通电之后，反应管与感应线圈之间产生电磁感应，反应管生热，从而实现对于反应管内部的裂解原料、干重整原料的加热。其中，所述感应线圈优选是缠绕在反应管外部，反应管与感应线圈之间可以以保温材料(例如水泥、防火材料等)填充。常规的蒸汽裂解装置、干重整装置是通过燃油、燃气的燃烧提供热量，然后通过与反应管换热实现对于反应管的加热，进而加热反应管中的裂解原料、干重整原料，然而这种换热往往都不均匀，热量会在局部区域集中，导致裂解反应也不均匀。而本技术通过感应线圈对反应管进行加热，加热效率高，而且感应线圈在反应管均匀分布，能够使反应管均匀地产生电磁感应，实现对于裂解原料、干重整原料的均匀加热。而且，干重整是吸热反应，而本技术采用电磁感应线圈为干重整反应提供热量，具有较高的效率，可以保证安全性。而且，采用本技术的技术方案，可以实现零CO2排放。
[0019]根据本技术的具体实施方案，优选地，所述第一感应线圈选自铁氧体线圈、铁芯线圈、空心线圈、铜芯线圈中的一种。
[0020]根据本技术的具体实施方案，优选地，所述第二感应线圈选自铁氧体线圈、铁芯线圈、空心线圈、铜芯线圈中的一种。
[0021]根据本技术的具体实施方案，优选地，所述第一电源为中频电源或高频电源。
[0022]根据本技术的具体实施方案，优选地，所述第二电源为中频电源或高频电源。上述第一电源、第二电源可以是常用的工业电源。
[0023]根据本技术的具体实施方案，输入感应线圈的电流的频率通过电源和电容调节，一般为中频电流或高频电流，以满足电磁感应以及控制反应温度的需要，在实施过程中，可以根据所需要的反应温度来选择控制电流的频率。感应线圈与电源连接形成回路，并且，电源与电容并联。电源的功率等规格参数可以根据需要调节到的频率进行选择，所述电源的额定功率可以为100
‑
1000KW，优选为200
‑
500KW。电容的规格也可以根据需要进行选择，能够与电源配套，满足频率控制要求即可。
[0024]根据本技术的具体实施方案，优选地，所述蒸汽裂解装置的反应管为316L 不锈钢炉管、304S不锈钢炉管、HK40高温炉管、HP40高温炉管、HP Micro Alloy微合金钢炉管或Manaurite XTM蒸汽裂解装置用炉管等能够耐受1000℃高温的反应管；所述干重整装置的反应管为316L不锈钢炉管、304S不锈钢炉管、HK40高温炉管、 HP40高温炉管或HP Micro Alloy微合金钢炉管等能够耐受1000℃高温的反应管。
[0025]根据本技术的具体实施方案，优选地，所述蒸汽裂解装置的反应管的内径为 50
‑
250mm；所述干重整装置的反应管的内径为50
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250mm。
[0026]根据本技术的具体实施方案，优选地，所述干重整装置设有气体入口，用于输入二氧化碳或水蒸气。
[0027]根据本技术的具体实施方案，分离装置用于分离蒸汽裂解反应的产物得到烯烃和混合气，该分离装置可以采用能够上述分离需求的装置或设备，只要能够实现乙烯、丙
烯、1,3
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丁二烯与其他气体的分离即可，分离之后得到含有氢气、甲烷和乙烷的混合气，以及乙烯、丙烯和/或1,3
‑
丁二烯，其中，乙烯、丙烯和/或1,3
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丁二烯可以作为产品输出，混合气则进入干重整装置进行进一步的干重整，使甲烷、丙烷与水和/或CO2经过干重整得到CO、H2，从而得到合成气，并输送到竖炉用于生产还原铁。其中，在实施过程中，可以对合成气的组成进行调节，将合成气的组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气基直接还原铁的生产系统，其特征在于，该生产系统包括依次连接的蒸汽裂解装置、分离装置、干重整装置、竖炉、第一电磁感应装置；其中，所述蒸汽裂解装置用于实现含有低碳烷烃的裂解原料的蒸汽裂解反应；所述分离装置用于分离蒸汽裂解反应的产物得到烯烃和混合气；所述干重整装置用于实现混合气的干重整得到合成气；所述竖炉用于利用合成气生产还原铁；所述第一电磁感应装置包括第一电源、第一电容、第一感应线圈，所述第一感应线圈与所述第一电源连接形成回路，所述第一电源与所述第一电容并联；所述第一感应线圈缠绕在所述蒸汽裂解装置的反应管外部。2.根据权利要求1所述的生产系统，其特征在于，该生产系统还包括第二电磁感应装置；所述第二电磁感应装置包括第二电源、第二电容、第二感应线圈，所述第二感应线圈与所述第二电源连接形成回路，所述第二电源与所述第二电容并联；所述第二感应线圈缠绕在所述干重整装置的反应管外部。3.根据权利要求1所述的生产系统，其特征在于，所述第一感应线圈选自铁氧体线圈、铁芯线圈、空心线圈、铜芯线圈中的一种。4.根据权利要求2所述的生产系统，其特征在于，所述第二感应线圈选自铁氧体线圈、铁芯线圈、空心线圈、...

【专利技术属性】
技术研发人员：周红军，吴全贵，周颖，徐春明，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：新型
国别省市：