一种煤气化生产海绵铁工艺制造技术

本发明专利技术属于冶金技术领域，公开了一种煤气化生产海绵铁工艺。本发明专利技术特征在于：煤与氧气、水或水蒸气在高温高压气流床气化炉内发生反应，生成富ＣＯ＋Ｈ↓［２］的还原煤气，该还原煤气经气化炉出炉煤气工艺系统进行除尘、脱硫以及压力、热量变换后，与竖炉炉顶气经回流煤气工艺系统和二氧化碳分离系统后的富ＣＯ＋Ｈ↓［２］脱碳气混合，然后加热到竖炉所要求的温度范围，再进入竖炉还原铁矿石生产海绵铁。本发明专利技术降低高温高压气流床气化炉成本；充分利用竖炉炉顶气循环回流，以降低生产海绵铁所需消耗的用煤量，节约成本；将ＣＯ↓［２］进行收集并循环利用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金
，涉及钢铁厂利用煤气化产生的还原煤气生产 海绵铁的工程领域，公开了一种煤气化生产海绵铁工艺。
技术介绍
在国内外节能减排的大环境下，在高炉中利用焦炭、烧结矿或球团矿生 产铁水，进而送转炉炼钢的长流程炼钢工艺的缺陷十分明显，例如焦煤资源 的短缺、焦化和烧结的占地及成本、三废的大量排放等等。利用海绵铁和废 钢炼钢的短流程工艺可省去焦化、烧结方面的投资，废弃物排放较少，经济 和环境效益十分明显。短流程炼钢中海绵铁的获得是关键，除了炼钢外，高 质量的海绵铁可直接应用于粉末冶金等领域。目前国内外利用煤气化产生的还原煤气生产海绵铁的工艺主要分三类1)西门子奥钢联(SVAI)公司的COREX专利体系中，指明了可以利用产生铁 水的熔分炉的出炉煤气作为还原气生产海绵铁。目前国内外比较成熟的生产 海绵铁工艺和工业装置都没有脱出西门子奥钢联(SVAI)的COREX专利体系， 因牵涉到COREX专利，此类工艺的成本均十分昂贵。2)宝钢公司和山东鲁 化公司提出的利用水煤浆和氧反应生成的还原气进行处理加工，最后得到富 氢(H2:CO0.73 8.5)还原气进入竖炉的工艺。该工艺对还原气成分要求严格， 且煤气利用率不高，废弃物排放没有解决。3)中冶赛迪工程技术股份有限公 司针对粉煤气化生产海绵铁进行了深入的研究，提出了利用高压粉煤气化技 术来生产CO+H^90。/。的还原气，并且利用C02作为气力输送的输送介质返流至气化炉的新工艺，其余的C02以液态形式储存备用。该工艺对还原气成分要求高(CO+H^90。/。)，只针对成本昂贵的高压粉煤气化技术，投资较高；其 次，该工艺提出将竖炉炉顶气经洗涤后再次加热后进入竖炉，这将会大大降 低还原煤气还原度，因为竖炉炉顶气的CO+H2仅为60n/。左右；另外，该工艺采用的管式炉和部分氧化法二步煤气加热方式会损失 5%的还原气，这种情 况下再混合CO+H2为 60。/。的竖炉炉顶煤气进入竖炉，此时的煤气还原度能 否保证值得商榷。综上所述，除西门子奥钢联(SVAI)公司的COREX专利体系外，目前国内 外的煤气化生产海绵铁工艺都存在一些缺陷，如要工业化，还需进一步改进。本专利技术所涉及到的煤气成分百分比，除特别说明外，均为干煤气成分百 分比。
技术实现思路
针对国内外的煤气化生产海绵铁工艺所存在的问题，从节能减排和技术 国产化的思路出发，提出了一种煤气化生产海绵铁工艺。本专利技术特征在于 煤与氧气、水或水蒸汽在高温高压气流床气化炉内发生反应，生成富CO+H2的还原煤气，该还原煤气经气化炉出炉煤气工艺系统进行除尘、脱硫以及压 力、热量变换后，然后加热到竖炉所要求的温度范围，再进入竖炉生产海绵 铁；竖炉炉顶气经回流煤气工艺系统和二氧化碳分离系统的富C02解析气， 回流至高温高压气流床气化炉内，与煤、氧气、水或水蒸汽在高温高压气流 床气化炉内发生反应。 通过流程优化计算，降低还原煤气还原成分要求至CO+H^80。/。，以降低 高温高压气流床气化炉成本；充分利用竖炉炉顶气循环回流，以降低生产单位质量海绵铁所需消耗的用煤量，节约成本；将C02进行收集并循环利用，使C02零排放，以达到减少废气排放的目的。本专利技术提出的工艺包括6个子工艺系统，分别是1)高温高压气流床气 化炉；2)气化炉出炉煤气工艺系统；3)热风炉加热系统；4)煤气还原海绵 铁系统；5)回流煤气工艺系统；6) 二氧化碳分离系统。通过输送管道和输 送装置将上述6个工艺系统连接在一起，达到煤气化生产海绵铁的目的。工艺的流程如下1) 首先是煤、氧气、水或水蒸气以及一部分从竖炉回流煤气中解析出来 的富C02解析气(此部分富C02解析气可为零)，在高温高压气流床气化炉内发生反应，气化炉内气化压力为0.5 8.5MPa，气化温度为1000 170(TC ，生成 CO+H2280%的还原煤气。富COJ 析气与煤的反应(C+C0^2CO)是吸热反 应，可通过这部分解析气来调节气化炉出口煤气温度。2) 气化炉出口煤气经过气化炉出炉煤气工艺系统处理，包括煤气的除 尘、脱硫、热量交换，余压回收处理后，得到满足竖炉进口压力要求的低温 煤气。3) 气化炉出炉煤气工艺系统处理后的煤气与经过二氧化碳分离系统脱 碳的竖炉回流煤气混合，混合煤气进入热风炉加热系统。4) 还原煤气通过热风炉系统加热到竖炉所需的温度后，进入竖炉与铁矿 石反应生成金属化率292%的海绵铁。采用热风炉加热煤气还原气成分损失极 小，极少量的析碳直接参与燃烧放热反应，不引起堵塞。5) 竖炉反应后的炉顶气进行回流循环利用，经煤气的除尘、热量交换、 压力变换后，得到较大部分温度 4(TC、且压力满足经过二氧化碳分离系统后压力略大于回流煤气，通过二氧化碳分离系统脱碳后回流入竖炉，其余部 分作为钢铁厂煤气输出。6)煤气进入二氧化碳分离系统(可以是PSA或VPSA分离装置)后，得到还 原煤气以及解析气。还原煤气回流与气化炉出炉煤气工艺系统处理后的煤气 混合加热后回流至竖炉重复利用；解析气可以全部提纯后作为化工行业的原 料气输出，也可以一部分回流至高温高压气流床气化炉内发生反应，另一部 分经进一步提纯后作为原料气输出。从上述分析可知，利用本次专利技术专利的新工艺，理论上可以没有C02排 放，且最大程度的利用了竖炉的出口煤气，整个工艺从技术上来说是十分优 化的。本专利技术专利的新工艺是利用煤气化产生的还原煤气来生产金属化率 292%的海绵铁。本工艺具有如下的有益效果-1) 充分的利用竖炉的副产煤气，将竖炉炉顶气脱碳后的高还原度煤气参 与循环回流，大大减少了单位产量海绵铁所需消耗的煤( 50%)，从而大大减 少高温高压气流床气化炉以及气化炉出炉煤气工艺系统的投资和能耗，具有 高度节约能源的特点。2) 利用l)所述的竖炉炉顶气参与循环回流，可以降低对高温高压气流床 气化炉产生的煤气还原度要求。只要高温高压气流床气化炉满足产生的还原 煤气CO+H^80。/。，通过与脱碳后循环回流的竖炉炉顶气混合，即可达到竖炉 入口煤气CO+H^85。/。(湿煤气百分比)的要求。煤气化产生的还原煤气还原度 降低，可以大大节省高温高压气流床气化炉的投资，对整个工艺的工业化具 有十分重大的价值。3) 竖炉的副产煤气，除用于竖炉回流外，多余的部分作为钢铁厂煤气输出，此部分输出煤气热值较高，可达到6000 7000KJ/m3，可用于球团厂制球 团、燃气轮机联合循环发电(CCPP)、制造化工产品、等等，用处十分广泛。4) 竖炉的副产煤气经脱碳后产生的富C02解析气， 一部分作为反应气返 送回高温高压气流床气化炉，在高温高压气流床气化炉内与煤、氧气、水或 水蒸气发生反应，生成CO+Hg8(P/。的还原煤气；另一部分经进一步提纯后作 为化工行业的原料气输出。利用一部分CO2(理论上可达 30。/。)作为反应气参 与气化反应，可以调节气化煤气温度，且可以在产气量不变的情况下节省一 部分煤，具有经济节能的特点；另外，多余的高纯度C02气体作为化工原料 气使用，不直接排放，达到了减排的目的，理论上C02可以实现零排放。 图面说明附图为本专利技术的工艺流程图。 具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述，但本专利技术不仅局限于此。 本工艺包括6个子工艺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤气化生产海绵铁工艺，其特征在于：煤与氧气、水或水蒸汽在高温高压气流床气化炉内发生反应，生成富ＣＯ＋Ｈ↓［２］的还原煤气，该还原煤气经气化炉出炉煤气工艺系统进行除尘、脱硫以及压力、热量变换后，与竖炉炉顶气经回流煤气工艺系统和二氧化碳分离系统后的富ＣＯ＋Ｈ↓［２］脱碳气混合，然后加热到竖炉所要求的温度范围，再进入竖炉还原铁矿石生产海绵铁。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈凌，郭敏，彭华国，王怀淳，张涛，李佳楣，金明芳，宋华，王涛，蔡松伯，钱卫强，
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：85[]