一种生物质气用于气基竖炉的还原气制备系统及方法，它涉及还原气制备技术领域。本发明专利技术为了解决现有管式加热炉制备还原气存在结构复杂、产生废气和运行成本高的问题。本发明专利技术包括将生物质气发生炉产生的热生物质气和焦炉产生的焦炉煤气分别通过生物质气桥管和焦炉煤气桥管与混合煤气集气管连通，生物质气与焦炉煤气在混合煤气集气管内均匀混合；冷却后的混合煤气经净化、加压、预热后，进入非催化部分氧化转化炉内加热，在非催化部分氧化转化炉内气体重整后成为高温还原气；向高温还原气中，混入H2与CO的体积之和大于气体总体积的90％的混合气体，成为850～1100℃混合还原气，混合还原气进入气基竖炉。本发明专利技术用于还原气制备。备。备。
【技术实现步骤摘要】
一种生物质气用于气基竖炉的还原气制备系统及方法
[0001]本专利技术涉及还原气制备
，具体涉及一种生物质气用于气基竖炉的还原气制备系统及方法。
技术介绍
[0002]气基竖炉工艺是一种清洁炼铁技术，是我国钢铁行业实现双碳目标的重要技术手段。但是，现有技术中，气基竖炉主要气源是天然气，而我国资源现状是多煤少气，为了适应国内的资源特点，开发新的适用于气基竖炉的气源及其技术变得越来越重要。为此，国内外技术人员对非天然气气源的气基竖炉技术进行了研究，研究方向是煤制气工艺，煤是不可再生资源，其发展前景受到限制。而可再生的生物质气用于气基竖炉的相关技术至今没有研究和报道，生物质气作为可再生能源比煤制气更有发展前景，因此本专利技术提出一种生物质气用于气基竖炉的还原气制备方法。
[0003]此外，现有的气基竖炉工艺采用管式加热炉制备原料气，如专利申请号201710676084.4，名称为一种气基竖炉还原气的制备系统及方法的专利提出，“所述催化剂管为多根，其并列设置”，“热回收装置为换热器”；又如，申请号：CN201910952204.8，名称为，一种用于生产还原气的新型重整炉的专利提出，重整炉包括辐射室箱体，重整炉管，燃烧器，过渡段以及对流段；所述的重整炉管成2m排立式并联布置于辐射室箱体内。管式加热炉制备还原气存在以下几个问题：(1)采用燃料燃烧加热管式炉内的原料气，由于炉管内原料气靠管外燃烧燃料加热，因此限制了管的直径，造成单个炉管体积小，炉管数量庞大。一套管式加热炉的辐射室内炉管多达几百根，燃烧器几十个；排放烟气和利用烟气余热的过渡段以及对流段设备庞大，结构复杂。所有这些造成气基竖炉制气系统投资大；(2)这种工艺燃烧燃料排放CO2和其它废气；(3)制备还原气的催化剂价格昂贵，使用量大，定期需更换，因此造成生产运行成本高。
技术实现思路
[0004]本专利技术为了解决现有管式加热炉制备还原气存在上述问题，进而提出一种生物质气用于气基竖炉的还原气制备系统及方法。
[0005]本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是：
[0006]一种生物质气用于气基竖炉的还原气制备系统包括气基竖炉、非催化部分氧化转化炉、焦炉、生物质气发生炉、氧气源和蒸汽源，焦炉的出煤气端与焦炉煤气上升管的进煤气端相连通，焦炉煤气上升管的出煤气端与焦炉煤气桥管的进煤气端相连通，生物质气发生炉的出煤气端与生物质气上升管的进煤气端相连通，生物质气上升管的出煤气端与生物质气桥管的进煤气端相连通，在焦炉煤气桥管内和生物质气桥管内均设有氨水冷却喷头，焦炉煤气桥管和生物质气桥管的出煤气端分别与混合煤气集气管的进煤气端相连通，混合煤气集气管的出煤气端与混合煤气管的进煤气端相连通，混合煤气管上由先至后依次连接有混合煤气净化系统和混合煤气压缩机，混合煤气管的出煤气端与非催化部分氧化转化炉
的烧嘴的煤气管路相连通，非催化部分氧化转化炉的烧嘴的氧气管路和蒸汽管路还分别通过氧气管和蒸汽管与氧气源和蒸汽源相连通，非催化部分氧化转化炉与气基竖炉的竖炉风口之间通过非催化部分氧化炉出口还原气管相连通，气基竖炉上部连通的竖炉炉顶热煤气管出煤气端分别与脱CO2的炉顶净化煤气管和未脱CO2的气基竖炉炉顶煤气管的进煤气端相连通，未脱CO2的气基竖炉炉顶煤气管的出煤气端与其它用户管网连通，脱CO2的炉顶净化煤气管的出煤气端与非催化部分氧化炉出口还原气管相连通。
[0007]进一步地，所述焦炉煤气上升管上安装有焦炉煤气换热器，所述脱CO2的炉顶净化煤气管出煤气端连通焦炉煤气换热器进口，焦炉煤气换热器出口管路与非催化部分氧化炉出口还原气管相连通。
[0008]进一步地，所述焦炉煤气上升管上安装有焦炉煤气换热器，生物质气上升管上安装有生物质气换热器，所述脱CO2的炉顶净化煤气管出煤气端分别连通焦炉煤气换热器和生物质气换热器的进口，焦炉煤气换热器和生物质气换热器的出口管路汇总后，再与非催化部分氧化炉出口还原气管相连通。
[0009]进一步地，所述焦炉煤气上升管上安装有焦炉煤气换热器，生物质气上升管上安装有生物质气换热器，生物质发生炉的热烟气排出管上安装有生物质发生炉烟气换热器，所述脱CO2的炉顶净化煤气管出煤气端分别连通焦炉煤气换热器、生物质气换热器及生物质发生炉烟气换热器的进口，焦炉煤气换热器、生物质气换热器及生物质发生炉烟气换热器的出口管路汇总后，再与非催化部分氧化炉出口还原气管相连通。
[0010]进一步地，所述混合煤气管上还连通有气基竖炉炉顶热煤气换热器一，气基竖炉炉顶热煤气换热器一设置在混合煤气压缩机的出口与非催化部分氧化转化炉上烧嘴的煤气管路进口之间。
[0011]进一步地，所述气基竖炉的冷却段排出端连接有热循环气换热器，气基竖炉炉顶热煤气换热器一出口与热循环气换热器的进口相连通，热循环气换热器的出口与非催化部分氧化转化炉上烧嘴的煤气管路进口相连通。
[0012]一种生物质气用于气基竖炉的还原气制备方法包括如下步骤：
[0013]步骤一、将生物质气发生炉产生的热生物质气和焦炉产生的焦炉煤气分别通过生物质气桥管和焦炉煤气桥管与混合煤气集气管连通，生物质气与焦炉煤气在混合煤气集气管内均匀混合，并通过生物质气桥管和焦炉煤气桥管上部设有的氨水冷却喷头喷淋氨水进行冷却；
[0014]步骤二、冷却后的混合煤气经净化、加压、预热后，进入非催化部分氧化转化炉内加热，在非催化部分氧化转化炉内气体重整后成为高温还原气；
[0015]步骤三、向高温还原气中，混入H2与CO的体积之和大于气体总体积的90％的混合气体，成为850～1100℃混合还原气，混合还原气进入气基竖炉。
[0016]进一步地，所述步骤一中，生物质气和焦炉煤气的混合煤气中，生物质气的体积小于混合煤气总体积的60％。
[0017]进一步地，所述步骤二中，通过提高混合煤气预热温度，减少非催化部分氧化转化炉内氧气用量，从而提高非催化部分氧化转化炉出口气体的H2与CO含量。
[0018]进一步地，所述步骤三中，H2和CO先经预热，再混入高温还原气中，随着预热温度的提高，加入的H2和CO气量增加，从而提高进入气基竖炉的混合还原气的H2和CO有效气体
量。
[0019]进一步地，所述步骤三中，混入的H2和CO为炉顶净化煤气，炉顶净化煤气为一部分气基竖炉炉顶热煤气经冷却、除尘、再经脱硫和脱出CO2后的煤气，另一部分未脱CO2的气基竖炉炉顶煤气等热值置换焦炉煤气和/或生物质气，替代焦炉煤气作为其它用途，被置换出的焦炉煤气和/或生物质气与新补充的焦炉煤气和生物质气混合成混合煤气，进入气体加热炉内加热，通过不同种类煤气的梯度利用方式，间接实现气基竖炉自产煤气能量自循环回用气基竖炉。
[0020]本专利技术与现有技术相比包含的有益效果是：
[0021]1、首次将可再生的生物质气做为气基竖炉的原料气使用，针对生物质气CO含量高，不适合气基竖炉使用的问题，提出与焦炉煤气配气的解决方案。使生物质气和焦炉煤气的混合气制成的还原气中H2/CO的比值达到气本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种生物质气用于气基竖炉的还原气制备系统，其特征在于：它包括气基竖炉(1)、非催化部分氧化转化炉(2)、焦炉(08)、生物质气发生炉(09)、氧气源和蒸汽源，焦炉(08)的出煤气端与焦炉煤气上升管(84)的进煤气端相连通，焦炉煤气上升管(84)的出煤气端与焦炉煤气桥管(82)的进煤气端相连通，生物质气发生炉(09)的出煤气端与生物质气上升管(94)的进煤气端相连通，生物质气上升管(94)的出煤气端与生物质气桥管(92)的进煤气端相连通，在焦炉煤气桥管(82)内和生物质气桥管(92)内均设有氨水冷却喷头(6)，焦炉煤气桥管(82)和生物质气桥管(92)的出煤气端分别与混合煤气集气管(81)的进煤气端相连通，混合煤气集气管(81)的出煤气端与混合煤气管(5)的进煤气端相连通，混合煤气管(5)上由先至后依次连接有混合煤气净化系统(51)和混合煤气压缩机(52)，混合煤气管(5)的出煤气端与非催化部分氧化转化炉(2)的烧嘴(3)的煤气管路相连通，非催化部分氧化转化炉(2)的烧嘴(3)的氧气管路和蒸汽管路还分别通过氧气管(4)和蒸汽管(7)与氧气源和蒸汽源相连通，非催化部分氧化转化炉(2)与气基竖炉(1)的竖炉风口(11)之间通过非催化部分氧化炉出口还原气管(21)相连通，气基竖炉上部连通的竖炉炉顶热煤气管(12)出煤气端分别与脱CO2的炉顶净化煤气管(121)和未脱CO2的气基竖炉炉顶煤气管(122)的进煤气端相连通，未脱CO2的气基竖炉炉顶煤气管(122)的出煤气端与其它用户管网连通，脱CO2的炉顶净化煤气管(121)的出煤气端与非催化部分氧化炉出口还原气管(21)相连通。2.根据权利要求1所述一种生物质气用于气基竖炉的还原气制备系统，其特征在于：所述焦炉煤气上升管(84)上安装有焦炉煤气换热器(83)，所述脱CO2的炉顶净化煤气管(121)出煤气端连通焦炉煤气换热器(83)进口，焦炉煤气换热器(83)出口管路与非催化部分氧化炉出口还原气管(21)相连通。3.根据权利要求1所述一种生物质气用于气基竖炉的还原气制备系统，其特征在于：所述焦炉煤气上升管(84)上安装有焦炉煤气换热器(83)，生物质气上升管(94)上安装有生物质气换热器(93)，所述脱CO2的炉顶净化煤气管(121)出煤气端分别连通焦炉煤气换热器(83)和生物质气换热器(93)的进口，焦炉煤气换热器(83)和生物质气换热器(93)的出口管路汇总后，再与非催化部分氧化炉出口还原气管(21)相连通。4.根据权利要求1所述一种生物质气用于气基竖炉的还原气制备系统，其特征在于：所述焦炉煤气上升管(84)上安装有焦炉煤气换热器(83)，生物质气上升管(94)上安装有生物质气换热器(93)，生物质发生炉的热烟气排出管(91)上安装有生物质发生炉烟气换热器(092)，所述脱CO2的炉顶净化煤气管(121)出煤气端分别连通焦炉煤气换热器(83)、生物质气换热器(93)及生物质发生炉烟气换热器(092)的进口，焦炉煤气换热...
【专利技术属性】
技术研发人员：张春雷，王忠英，李海涛，王前，金守成，王启丞，安丰森，
申请(专利权)人：黑龙江建龙钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：
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