一种焦炉与气基竖炉耦合系统及其运行方法技术方案

一种焦炉与气基竖炉耦合系统及其运行方法，属于冶金领域，具体涉及一种焦炉与气基竖炉耦合系统及其运行方法。本发明专利技术的系统包括焦炉和气基竖炉，焦炉的多个碳化室和/或多个燃烧室的顶部设有密闭通路，密闭通路置于焦炉的炉顶耐火材料中或置于碳化室和/或燃烧室内的顶部，密闭通路的一端与载有冷还原气总管路连通，另一端通过管路与气基竖炉风口连通。冷还原气利用焦炉的碳化室和/或燃烧室的顶部热量将密闭通路内的还原气加热，加热后的还原气直接或再经调温和调整成分由气基竖炉风口进入气基竖炉内。本发明专利技术利用焦炉的热量系统来加热气基竖炉的还原气，大幅度减少了气基竖炉还原气加热系统的设备，降低了投资。降低了投资。降低了投资。

A coupling system of coke oven and gas based shaft furnace and its operation method

【技术实现步骤摘要】
一种焦炉与气基竖炉耦合系统及其运行方法


[0001]本专利技术属于冶金领域，具体涉及一种焦炉与气基竖炉耦合系统及其运行方法。

技术介绍

[0002]现有的气基竖炉直接还原工艺是将一部分竖炉自产粗煤气净化处理成为竖炉自产净化煤气，然后将天然气和竖炉自产净化煤气混合后，通过燃料气燃烧加热，燃烧加热产生的烟气换热后排入大气，天然气和竖炉自产净化煤气的混合气被加热后成为还原气，还原气再从竖炉还原段喷入竖炉内。喷入竖炉内的还原气体与铁氧化物料直接接触，逆向运行，炉内的物料依靠自身重力从上往下运行，而高温还原气体是从下往上运行的，在运行过程中，还原气将铁氧化物还原成直接还原铁。
[0003]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，气基还原铁(俗称，海绵铁)的主要问题是解决还原气的生产，该专利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；一排重整炉管对应一根重整原料气进口支干管，每根重整原料气进口支干管上开设与每排重整炉管数量相同的分支，通过柔性管将重整炉管气体进口与重整原料气进口支干管相连；燃烧器成(2m+1)排布置于辐射室下方底壁板；重整炉管气体出口通过斜三通与冷壁支管连接；过渡段是辐射室箱体的两侧壁板上方设有若干个过渡段分支管引出至过渡段分支干管，两分过渡段分支干管在辐射室箱体的一端汇集成过渡段总管；过渡段总管与对流段相连，所述的对流段通过引风机与烟囱相连；所述的对流段由≥4个换热器组成，所述换热器为急速蒸发器、重整原料预热器、蒸汽过热器、脱硫焦炉气预热器、炉顶气预热器和燃烧空气预热器中的至少4种。过渡段出口1200℃的高温烟气，经对流段回收热量，使烟气温度降至100℃以下。又如，专利申请号201210379144.3，名称为一种利用富CH4煤气生产海绵铁的直接还原工艺的专利提出，“将经调压后的富CH4煤气和依次经降温、除尘、及加压处理后的气基竖炉炉顶气输入外部转化炉，并向外部转化炉中补充作为CH4发生改质反应氧化剂的蒸汽，使外部转化炉中的CH4、H2O和CO2在催化剂作用下发生改质反应生成主要包括CO和H2的高温还原煤气”，“转化炉出口的还原煤气的温度为850℃”。
[0004]现有气基竖炉缺点是：1、外热燃烧加热炉管内的原料气，会造成燃烧产生的大量烟气外排，污染环境。2、催化剂需定期更换，降低设备作业率：定期更换催化剂，造成停产，增加运行成本；3、用传统管式加热炉加热原料气，能耗高：MIDREX、HYL、PERED和ENERGIRON
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ZR工艺采用燃料加热炉管外壁，从而加热管内还原气的方式，这种外燃加热的方式，能耗高。4、投资大：气基竖炉的MIDREX工艺、HYL工艺和PERED工艺的还原气加热系统结构复杂，投资大。

技术实现思路

[0005]本专利技术是要解决上述的技术问题，而提供一种焦炉与气基竖炉耦合系统及其运行方法。
[0006]本专利技术的焦炉与气基竖炉耦合系统包括焦炉6和气基竖炉1，焦炉6的多个碳化室62和/或多个燃烧室61的顶部设有密闭通路，密闭通路置于焦炉6的炉顶耐火材料中，密闭通路的一端与载有冷还原气的管路连通，另一端通过管路与气基竖炉风口11连通。
[0007]本专利技术的焦炉与气基竖炉耦合系统的运行方法为：冷还原气经密闭通路流经焦炉6的多个碳化室62和/或多个燃烧室61的顶部，利用焦炉6的碳化室62和/或燃烧室61的顶部热量将密闭通路内的还原气加热，加热后的还原气直接或再经调温和调整成分由气基竖炉风口11进入气基竖炉1内，在气基竖炉1内热还原气与铁氧化物逆向运动并发生反应，生成直接还原铁和竖炉煤气，直接还原铁由气基竖炉1的下部排出，竖炉煤气由气基竖炉顶部煤气出口热煤气管路12排出，成为气基竖炉炉顶煤气。
[0008]与现有技术相比，本专利技术方法具有以下有益效果：
[0009]一、与原技术使用独立庞大的气基竖炉还原气加热及回收系统相比，本专利技术还原气利用焦炉的热量系统来加热气基竖炉的还原气，大幅度减少了气基竖炉还原气加热系统的设备，降低了投资；同时由于气基竖炉还原气的加热过程充分利用了焦炉煤气的炉顶热量，使得焦炉和气基竖炉的整体热能利用率提高；
[0010]二、气基竖炉还原气加热系统不需要外燃加热，无烟气排放；
[0011]三、气基竖炉还原气加热系统不使用催化剂，无需停产更换催化剂；
[0012]四、经非催化部分氧化法转化的富烃气需先脱出一部分H2气，一方面有利于降低转化后还原气成分中的水含量，提高还原气有效成分；另一方面还能调节适宜的H2/CO比值。
[0013]五、经非催化部分氧化法转化的还原气中水含量较高，加入富烃气中烃的转化能消耗一部分水，有利于降低还原气中的水分，还原气中含有适量的烃成分，也有助于气基竖炉内的渗碳反应，增加还原铁的碳含量。
附图说明
[0014]图1为试验一的焦炉与气基竖炉耦合系统的部分结构示意图；
[0015]图2为试验一的还原气管线布置图；
[0016]图3为试验二的焦炉与气基竖炉耦合系统的部分结构示意图；
[0017]图4为试验二中位于焦炉炉顶的还原气管线布置图；
[0018]图5为试验三的焦炉与气基竖炉耦合系统的部分结构示意图；
[0019]图6为试验三中位于焦炉炉顶的还原气管线布置图；
[0020]图7为试验四的焦炉与气基竖炉耦合系统的部分结构示意图；
[0021]图8为试验四中位于焦炉炉顶的还原气管线的布置图；
[0022]图9为试验五的焦炉与气基竖炉耦合系统的部分结构示意图；
[0023]图10为试验五中焦炉的正视外观示意图；
[0024]图11为试验五中位于焦炉炉顶的还原气管线的布置图；
[0025]图12为试验六的焦炉与气基竖炉耦合系统的部分结构示意图；
[0026]图13为试验七的焦炉与气基竖炉耦合系统的部分结构示意图。
[0027]图中标记为：1
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气基竖炉，2
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非催化部分氧化转化炉，3
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烧嘴，4
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氧气管路，5
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焦炉煤气集气管出口管路，6
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焦炉，7
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水蒸气管路，8
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生物质气管路，9
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(H2+CO)气体管路，11
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竖
炉风口，12
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竖炉炉顶出口热煤气管路，121
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降温除尘后的第一股气基竖炉炉顶煤气管路，122
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降温除尘后的第二股气基竖炉炉顶煤气管路，123
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脱出CO2后的第一股气基竖炉炉顶煤气管路，91
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冷还原气总管，92
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热还原气总管，13
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竖炉热煤气换热器，14
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除尘装置，15
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种焦炉与气基竖炉耦合系统，其特征在于焦炉与气基竖炉耦合系统包括焦炉(6)和气基竖炉(1)，选取焦炉的多个碳化室(62)和/或多个燃烧室(61)，所选取的每个碳化室(62)和/或每个燃烧室(61)的顶部设有密闭通路，密闭通路置于焦炉(6)的炉顶耐火材料中，密闭通路的一端与载有冷还原气的管路连通，另一端通过管路与气基竖炉风口(11)连通。2.根据权利要求1所述的一种焦炉与气基竖炉耦合系统，其特征在于所述的密闭通路与气基竖炉风口(11)之间的管路还连通非催化部分氧化转化炉出口管路，非催化部分氧化转化炉煤气进口管路连通含焦炉煤气的富烃气管路。3.根据权利要求2所述的一种焦炉与气基竖炉耦合系统，其特征在于富烃气管路先连通焦炉煤气上升管预热器后再与非催化部分氧化法转化炉的进口管路连通。4.根据权利要求2中所述一种焦炉与气基竖炉耦合系统，其特征在于密闭通路与气基竖炉风口之间的管路除连通非催化部分氧化转化炉出口管路外还连通富烃气管路。5.根据权利要求2中所述一种焦炉与气基竖炉耦合系统，其特征在于密闭通路与气基竖炉风口之间的管路除连通非催化部分氧化转化炉出口管路外还连通CO气管路。6.根据权利要求1
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5中任一项所述一种焦炉与气基竖炉耦合系统，其特征在于密闭通路连通冷还原气的一端至少与载有气基竖炉炉顶净化煤气的管路出口连通，气基竖炉炉顶净化煤气为气基竖炉炉顶煤气经预热、除尘、脱水和脱CO2后的产物。7.根据权利要求1
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5中任一项所述一种焦炉与气基竖炉耦合系统，其特征在于密闭通路以直管路、蛇形管路或U型管路位于碳化室和/或燃烧室顶部耐火材料内。8.根据权利要求7所述的一种焦炉与气基竖炉耦合系统，其特征在于根据对还原气加热的温度要求布置密闭通路在碳化室和/或燃烧室顶部耐火材料中的高度位置。9.根据权利要求8所述一种焦炉与气基竖炉耦合系统，其特征在于密闭通路在耐火材料内设有多层密闭通路。10.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王忠英，张春雷，安丰森，李海涛，王前，金守成，王启丞，
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：