一种气氛可调气基直接还原炼铁系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种气氛可调气基直接还原炼铁系统，该系统包括竖炉、一级冷却装置、过滤装置、二级冷却装置、加压装置、燃烧用气混合装置、还原用气混合装置、预热炉及重整炉；燃烧用气混合装置和还原用气混合装置分别设置有多个气体入口通道；竖炉的炉顶煤气出口通过管路依次经由一级冷却装置、过滤装置、二级冷却装置、加压装置分别与燃烧用气混合装置和还原用气混合装置的一气体入口通道相连；还原用气混合装置的气体出口通道通过管路依次经由预热炉及重整炉与竖炉的气体入口相连；燃烧用气混合装置的气体出口通道通过管路与重整炉的燃烧器相连。该系统具有多元化、低成本、低能耗、低排放、气氛可调、稳定高效及绿色环保等优点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
一种气氛可调气基直接还原炼铁系统


[0001]本技术涉及一种气氛可调气基直接还原炼铁系统，属于钢铁冶炼


技术介绍

[0002]钢铁行业面临CO2减排的巨大压力，开发新一代绿色低碳冶金技术成为钢铁企业可持续发展的必由之路。
[0003]减排CO2的途径一是提高能源利用效率，二是寻求绿色能源替代。前者研究主要集中在能量高效回收利用和突破反应器内能源一次利用率低的化学限制上；而对于能源替代，当前最具前途的是氢能。氢气还原具有反应速率快、产物无污染的特点，可有效降低CO2排放。气基直接还原(用气体作还原剂还原铁矿石的直接还原炼铁法)是目前氢还原的主要载体。
[0004]目前氢冶金主要通过氢气和CO的混合气体将铁矿石在气基竖炉内进行还原后得到直接还原铁(Direct Reduced Iron，简称DRI)，以作为下一道工序电弧炉炼钢的原料。近几年，从市场需求及绿色低碳实施情况看，直接还原铁产量仍将保持增长趋势。国际上氢直接还原项目有瑞典HYBRIT和MIDREX H2等，世界钢铁发达国家均在加速推进以氢冶金为突破的低碳冶金战略。随着“碳达峰、碳中和”战略的实施，直接还原是氢冶金最主要的应用之一。因此，在现有工艺及生产实践的基础上，不断完善发展工艺技术及装备，开发多元化、低成本、低能耗、低排放、稳定高效、绿色环保的氢冶金冶炼技术将是未来发展趋势。
[0005]以下简单介绍几项与本技术所请保护技术方案相关的现有技术。
[0006]与本技术相关的现有技术一：
[0007]现有技术一的技术方案：
[0008]MIDREX工艺所采用的还原气是用天然气经催化裂化制取的，裂化剂采用炉顶煤气。炉顶煤气含有约70％的CO和H2，炉顶煤气加压后送入混合室与当量天然气混合均匀。所得混合气首先进入一个换热器进行预热，换热器热源是转化炉尾气。预热后的混合气送入转化炉中的镍质催化反应管组，进行催化裂化反应，转化成还原气。还原气中CO和H2的含量共95％左右，温度为850
‑
900℃。
[0009]剩余的炉顶煤气作为燃料与适量的天然气在混合室混合后，送入转化炉反应管外的燃烧空间。另，助燃用的空气也要在换热器中预热，以提高燃烧温度。
[0010]转化炉燃烧尾气含O2小于1％。高温尾气首先排入一个换热器，依次对助燃空气和混合原料气进行预热。烟气排出换热器后，一部分经洗涤加压作为密封气送入炉顶和炉底的气封装置，其余部分通过一个排烟机排入大气。
[0011]现有技术一的缺点：
[0012]MIDREX工艺的气源仅适用于天然气，气源种类单一，气体比例受限。另一方面，MIDREX工艺采用湿法除尘，净化粉尘效果差，水处理系统复杂；所使用的湿式除尘器管道和设备容易腐蚀，产品报废也不利于副产品回收再利用；从除尘器里排出来的泥浆还可能出现二次污染；由于其具有一定耗水性能，严寒地区必须注意防冻，假如设备安装于室外，冬
天有冻结的可能。
[0013]与本技术相关的现有技术二：
[0014]现有技术二的技术方案：
[0015]HYL工艺的基本原理是在固定床用还原气体来还原铁矿石，所使用的还原气碳氢化合物(天然气或焦炉煤气)是经过不完全燃烧及还原反应器内金属铁的催化作用在炉内重整而生成的。该工艺流程包括以下特点：还原气体的不完全燃烧；反应炉还原区域底部的煤气重整；反应气体成分可调。依据墨西哥HYL公司开发的HYL
‑
ZR技术，即煤气自重整技术(煤气在气基竖炉内的高温条件下发生催化反应生成还原气的过程)，HYL法可以直接将煤用氧/水蒸汽为氧化剂制成的煤气为气源。
[0016]现有技术二的缺点：
[0017]一方面，HYL工艺是将天然气与水蒸气湿重整制取还原气，若采用煤气自重整技术，还原气中有效组分比例低，还原效率差；另一方面，HYL工艺采用湿法除尘，净化粉尘效果差；所使用的湿式除尘器管道和设备容易腐蚀，产品报废也不利于副产品回收再利用；从除尘器里排出来的泥浆还可能出现二次污染；由于其具有一定耗水性能，严寒地区必须注意防冻，假如设备安装于室外，冬天有冻结的可能。
[0018]因此，提供一种新型的气氛可调气基直接还原炼铁系统已经成为本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0019]为了解决上述的缺点和不足，本技术的一个目的在于提供一种气氛可调气基直接还原炼铁系统。
[0020]本技术的另一个目的还在于提供一种气氛可调气基直接还原炼铁方法。
[0021]为了实现以上目的，一方面，本技术提供了一种气氛可调气基直接还原炼铁系统，其中，所述气氛可调气基直接还原炼铁系统包括：
[0022]竖炉、一级冷却装置、过滤装置、二级冷却装置、加压装置、燃烧用气混合装置、还原用气混合装置、预热炉及重整炉；所述燃烧用气混合装置和所述还原用气混合装置分别设置有多个气体入口通道；
[0023]其中，所述竖炉的炉顶煤气出口通过管路依次经由一级冷却装置、过滤装置、二级冷却装置、加压装置分别与所述燃烧用气混合装置和所述还原用气混合装置的一气体入口通道相连；所述还原用气混合装置的气体出口通道通过管路依次经由预热炉及重整炉与所述竖炉的气体入口相连；
[0024]所述燃烧用气混合装置的气体出口通道通过管路与所述重整炉的燃烧器相连。
[0025]作为本技术以上所述气氛可调气基直接还原炼铁系统的一具体实施方式，其中，所述系统还包括还原气混合装置及补充还原气源，所述重整炉的气体出口通过管路经由还原气混合装置与所述竖炉的气体入口相连，所述补充还原气源通过管路与所述还原气混合装置的补充还原气入口相连。
[0026]作为本技术以上所述气氛可调气基直接还原炼铁系统的一具体实施方式，其中，所述竖炉的炉顶煤气出口还通过管路依次经由一级冷却装置、过滤装置、二级冷却装置、加压装置与所述还原气混合装置相连，以对还原气混合装置内的混合气进行冷却降温。
此时可以根据需要选择关闭降温冷却装置和/或加热装置，而仅采用部分净化、加压后的炉顶煤气对还原气混合装置内的混合气进行冷却降温。
[0027]作为本技术以上所述气氛可调气基直接还原炼铁系统的一具体实施方式，其中，所述系统还包括降温冷却装置和/或加热装置，重整炉的气体出口或者还原气混合装置的出口通过管路经由降温冷却装置和/或加热装置与所述竖炉的气体入口相连。其中，于竖炉入口设置降温冷却装置和/或加热装置，可用于调整进入竖炉内的气体的温度，从而匹配不同气源对应的竖炉内还原反应环境。
[0028]作为本技术以上所述气氛可调气基直接还原炼铁系统的一具体实施方式，其中，所述重整炉的燃烧器的高温烟气出口通过管路与所述预热炉的预热介质气入口相连，以用于对进入所述预热炉内的目标气体进行预热。
[0029]作为本技术以上所述气氛可调气基直接还原炼铁系统的一具体实施方式，其中，所述系统还包括烟囱，所述预热炉的预热介质气出口通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气氛可调气基直接还原炼铁系统，其特征在于，所述气氛可调气基直接还原炼铁系统包括：竖炉、一级冷却装置、过滤装置、二级冷却装置、加压装置、燃烧用气混合装置、还原用气混合装置、预热炉及重整炉；所述燃烧用气混合装置和所述还原用气混合装置分别设置有多个气体入口通道；其中，所述竖炉的炉顶煤气出口通过管路依次经由一级冷却装置、过滤装置、二级冷却装置、加压装置分别与所述燃烧用气混合装置和所述还原用气混合装置的一气体入口通道相连；所述还原用气混合装置的气体出口通道通过管路依次经由预热炉及重整炉与所述竖炉的气体入口相连；所述燃烧用气混合装置的气体出口通道通过管路与所述重整炉的燃烧器相连。2.根据权利要求1所述的气氛可调气基直接还原炼铁系统，其特征在于，所述系统还包括还原气混合装置及补充还原气源，所述重整炉的气体出口通过管路经由还原气混合装置与所述竖炉的气体入口相连，所述补充还原气源通过管路与所述还原气混合装置的补充还原气入口相连。3.根据权利要求2所述的气氛可调气基直接还原炼铁系统，其特征在于，所述竖炉的炉顶煤气出口还通过管路依次经由一级冷却装置、过滤装置、二级冷却装置、加压装置与所述还原气混合装置相连。4.根据权利要求1
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3任一项所述的气氛可调气基直接还原炼铁系统，其特征在于，所述系统还包括降温冷却装置和/或加热装置，重整炉的气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭豪，岳杰，薛庆斌，全强，王永涛，段国建，索延帅，孙加亮，张学忠，金锐，
申请(专利权)人：中冶京诚工程技术有限公司，
类型：新型
国别省市：