本发明专利技术公开了一种利用电炉烟气和富氢煤气生产直接还原铁的工艺与系统。所述工艺包括如下步骤：将高温电炉烟气降温至预设温度阈值后，与富氢煤气进行掺混；富氢煤气中的碳氢化合物与电炉烟气中的二氧化碳在高温工况下发生重整反应，生成氢气和一氧化碳，获得还原煤气；将还原煤气通入竖炉中用于生产直接还原铁。所述系统包括电弧炉、掺混重整单元、竖炉。本发明专利技术提供的工艺和系统采用高温电炉烟气和含有碳氢化合物的富氢煤气作为直接还原竖炉气源，充分利用了电炉烟气显热，实现烟气中的二氧化碳的有效转化，减少二氧化碳排放，流程无需单独的煤气重整装置，简化了制气系统，可有效降低流程系统运行成本和能耗。有效降低流程系统运行成本和能耗。有效降低流程系统运行成本和能耗。
【技术实现步骤摘要】
利用电炉烟气和富氢煤气生产直接还原铁的工艺与系统
[0001]本专利技术涉及冶金工业
，特别是涉及一种利用电炉烟气和富氢煤气生产直接还原铁的工艺与系统。
技术介绍
[0002]目前，世界上主流的气基竖炉生产装置和工艺路线，主要是利用天然气为能源，采用外部重整或炉内自重整的方法制取H2和CO作为有效还原气来供竖炉生产使用，在气源的供给及制备流程上较为复杂。另外，竖炉顶煤气产生的碳氧化物，如CO2，一般都要采用预先洗涤降温至常温条件下，再由常规的变压吸附装置或湿法脱碳装置处理并分离CO2，顶煤气显热浪费了或只能部分利用，从而实现循环煤气提质并回用。
[0003]电炉烟气作为电弧炉炼钢生产过程产生的废气，携带有大量的显热，电炉工序一般是采用烟气一次除尘、余热锅炉、二次除尘、放散的处理流程，仅回收了部分余热，最终的烟气仍带有残余热量一并排放到大气中，电炉烟气这种看似已成废气的能介并未能得到更加高效充分的利用。
技术实现思路
[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种利用电炉烟气和富氢煤气生产直接还原铁的工艺与系统，用于解决现有技术中竖炉还原气供给与制备流程、系统复杂，竖炉顶煤气显热浪费或未充分利用，以及电炉烟气未能得到高效充分利用等问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种利用电炉烟气和富氢煤气生产直接还原铁的工艺，包括如下步骤：
[0006]将高温电炉烟气降温至预设温度阈值后，与富氢煤气进行掺混；
[0007]所述富氢煤气中的碳氢化合物与所述电炉烟气中的二氧化碳在高温工况下发生重整反应生成氢气和一氧化碳，获得还原煤气；
[0008]将所述还原煤气通入竖炉中用于生产直接还原铁。
[0009]进一步，所述高温电炉烟气为电弧炉炼钢生产过程中产生的，并从电弧炉排出的高温废气，其温度范围为1400～1600℃。
[0010]进一步，所述预设温度阈值为900～1000℃。进一步，将高温电炉烟气降温至预设温度阈值的方式包括：将从电炉排出的高温电炉烟气用于预热待预热钢材，所述待预热钢材优选为废钢。
[0011]进一步，将高温电炉烟气降温至预设温度阈值后，与富氢煤气进行掺混之前，还包括：将高温电炉烟气降温至预设温度阈值后，进行除尘处理，再与富氢煤气进行掺混。
[0012]进一步，经除尘处理的电炉烟气满足以下条件(a)至(b)中的至少一种：
[0013](a)含尘量小于3g/Nm3；
[0014](b)温度范围为850～980℃。
[0015]进一步，所述富氢煤气选自焦炉煤气、石化尾气中的至少一种，所述石化尾气含有
甲烷C2+烷烃。
[0016]进一步，所述富氢煤气进行掺混之前，还包括：对富氢煤气进行预处理，所述预处理选自煤气净化、煤气脱硫中的至少一种处理方式。
[0017]进一步，经过预处理的富氢煤气满足以下条件(c)至(d)中的至少一种：
[0018](c)含尘量小于100mg/Nm3；
[0019](d)含H2S浓度小于30ppm。
[0020]进一步，所述富氢煤气与电炉烟气进行掺混时，二者的体积流量比的取值范围为1.2～3.0，优选为1.2～1.8。
[0021]进一步，所述还原煤气中，氢气和一氧化碳的体积总量占还原煤气总体积的比例≥80％。
[0022]进一步，经重整反应获得的还原煤气温度范围为800～900℃。
[0023]进一步，在将所述还原煤气通入竖炉中用于生产直接还原铁之前，还包括：对还原煤气进行除尘处理。
[0024]进一步，所述工艺还包括如下步骤：
[0025]将竖炉产生的顶煤气作为高热值煤气或燃料气使用。
[0026]进一步，所述工艺还包括如下步骤：
[0027]将富氢煤气与竖炉产生的顶煤气进行换热，将经过换热的富氢煤气与电炉烟气进行掺混将经过换热的顶煤气作为高热值煤气或燃料气使用。
[0028]进一步，将竖炉产生的顶煤气作为高热值煤气或燃料气使用之前，或者将富氢煤气与竖炉产生的顶煤气进行换热之前，还包括：对竖炉产生的顶煤气进行除尘处理。
[0029]进一步，作为高热值煤气或燃料气使用的顶煤气的煤气热值范围为6000～7000kCal/Nm3。
[0030]本专利技术还提供一种利用电炉烟气和富氢煤气生产直接还原铁的系统，包括电弧炉、掺混重整单元、竖炉；
[0031]所述电弧炉上设置有用于排出高温电炉烟气的排气口；
[0032]所述掺混重整单元用于掺混电炉烟气和富氢煤气，并使所述富氢煤气中的碳氢化合物与所述电炉烟气中的二氧化碳在高温工况下发生重整反应，生成氢气和一氧化碳，获得还原煤气；所述掺混重整单元中设置有第一进气口、第二进气口和还原煤气出口，所述第一进气口与所述排气口相连，所述第二进气口为富氢煤气的进入口；
[0033]所述竖炉上设置有还原煤气进口和炉顶煤气出口，所述还原煤气出口与所述还原煤气进口相连，所述炉顶煤气出口用于排出竖炉生产直接还原铁产生的炉顶煤气。
[0034]进一步，所述掺混重整单元包括混气设备和与混合设备出气端相连的重整反应器，所述第一进气口、第二进气口设置在所述混气设备上，所述混合设备用于掺混电炉烟气和富氢煤气，所述重整反应器为所述富氢煤气中的碳氢化合物与所述电炉烟气中的二氧化碳进行生成氢气和一氧化碳的场所。
[0035]进一步，所述系统还包括钢材预热单元，设置在电弧炉和掺混重整单元之间，所述钢材预热单元放置有待预热钢材，所述排气口与钢材预热单元的进气端相连，所述钢材预热单元的出气端与所述第一进气口相连。
[0036]进一步，所述系统还包括第一除尘单元，设置在电弧炉和掺混重整单元之间的，用
于对电炉烟气进行除尘处理；优选地，所述第一除尘单元设置在钢材预热单元与掺混重整单元之间。
[0037]进一步，所述系统还包括第二除尘单元，设置在掺混重整单元和竖炉之间，用于对还原煤气进行除尘处理。
[0038]进一步，所述系统还包括第三除尘单元，所述第三除尘单元的进气端与所述竖炉的炉顶煤气出口相连，用于对炉顶煤气进行除尘处理。
[0039]进一步，所述系统还包括换热单元，所述换热单元为所述富氢煤气和炉顶煤气进行换热的场所。
[0040]进一步，所述系统还包括预处理单元，所述预处理单元为对富氢煤气进行预处理的场所优选地，所述预处理单元包括煤气净化和/或煤气脱硫设备。
[0041]如上所述，本专利技术的利用电炉烟气和富氢煤气生产直接还原铁的工艺与系统，具有以下
[0042]有益效果：
[0043]本专利技术提供的工艺采用高温电炉烟气和含有碳氢化合物的富氢煤气作为竖炉直接还原用气源，不仅有效利用了电炉烟气的自身携带的巨大显热，同时还实现了电炉烟气中的二氧化碳的有效转化，即电炉烟气中的二氧化碳与富氢煤气中的碳氢化物结合转化为竖炉还原所需的一氧化碳和氢气，这样一方面能够有效地本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种利用电炉烟气和富氢煤气生产直接还原铁的工艺，其特征在于，包括如下步骤：将高温电炉烟气降温至预设温度阈值后，与富氢煤气进行掺混；所述富氢煤气中的碳氢化合物与所述电炉烟气中的二氧化碳在高温工况下发生重整反应，生成氢气和一氧化碳，获得还原煤气；将所述还原煤气通入竖炉中用于生产直接还原铁。2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述高温电炉烟气的温度范围为1400～1600℃；和/或，所述预设温度阈值为900～1000℃；和/或，将高温电炉烟气降温至预设温度阈值的方式包括：将从电炉排出的高温电炉烟气用于预热待预热钢材。3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：将高温电炉烟气降温至预设温度阈值后，与富氢煤气进行掺混之前，还包括：将高温电炉烟气降温至预设温度阈值后，进行除尘处理，再与富氢煤气进行掺混；和/或，在将所述还原煤气通入竖炉中用于生产直接还原铁之前，还包括：对还原煤气进行除尘处理。4.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于：经除尘处理的电炉烟气满足以下条件(a)至(b)中的至少一种：(a)含尘量小于3g/Nm3；(b)温度范围为850～980℃。5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述富氢煤气进行掺混之前，还包括：对富氢煤气进行预处理，所述预处理选自煤气净化、煤气脱硫中的至少一种处理方式。6.根据权利要求5所述的工艺，其特征在于：经过预处理的富氢煤气满足以下条件(c)至(d)中的至少一种：(c)含尘量小于100mg/Nm3；(d)含H2S浓度小于30ppm。7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述富氢煤气与电炉烟气进行掺混时，二者的体积流量比的取值范围为1.2～3.0；和/或，所述还原煤气中，氢气和一氧化碳的体积总量占还原煤气总体积的比例≥80％；和/或，经重整反应获得的还原煤气温度范围...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴开基，郑军，张涛，翟晓波，吴学涛，蒋历俊，李佳楣，
申请(专利权)人：中冶赛迪工程技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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