【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于非高炉炼铁技术及利用转底炉直接还原，具体涉及一种近零排放的密闭式转底炉生产直接还原铁的方法。
技术介绍
1、钢铁工业碳排放量大，其中约70％的碳排放主要集中在炼铁工序。高炉炼铁是炼铁的主要工艺流程，过程中co2排放量大。采用电炉短流程冶炼，碳排放量可大幅下降，而电炉冶炼流程的原料除了废钢，很重要的原料为直接还原铁。直接还原铁目前主要有气基还原及煤基还原两种生产工艺，其中气基还原竖炉工艺较成熟，但是需要稳定充足的还原气来源，而我国天然气储量小，目前采用焦炉煤气制备还原气，限制了其大规模应用。我国煤基还原工艺，如回转窑、隧道窑等，由于单位煤耗较高，均不具有规模化应用的前景。转底炉是一种已实现工业应用的炉型，目前普遍应用于钢厂含锌粉尘的处理中，由于其生产过程中炉内的含碳球团与燃烧煤气直接接触，造成了炉内气氛中co2的含量较高，难以获得高金属化率的产品(金属化率一般为60％-80％)，且转底炉烟气温度高，能源消耗大。生物质是一种来源广、易获取的、并具有高附加值的“零碳排”清洁资源。将生物质碳用于炼铁工艺，替代炼铁过程中焦炭及煤粉，是实现低碳炼铁是重要方向之一。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题在于提供一种近零排放的密闭式转底炉生产直接还原铁的方法，该方法通过①采用生物质碳作为还原剂，实现源头减碳；②采用密闭式转底炉为反应容器，通过转底炉密封，实现炉内产生煤气的回收利用，回收的煤气可作为燃料用于加热转底炉，实现过程减碳；③通过改变加热方式实现炉内气氛的控制，解决了转
2、本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
3、本专利技术提供了一种近零排放的密闭式转底炉生产直接还原铁的方法，包含以下步骤：
4、步骤1：将含铁原料、生物质碳等制备得到的球团或压块通过布料机均匀的布到密闭式转底炉内；
5、步骤2：物料在密闭式转底炉内部随着转动不断升温还原，过程中不断产生煤气，气流逆向从出口排出，控制炉内压力为20-3000pa；气流经过沉降、余热利用后，经过煤气净化系统，进入煤气柜中，并作为燃料送至密闭转底炉的烧嘴；
6、步骤3：转底炉采用间接加热方式，燃烧产生的高温烟气，经换热预热助燃空气及干燥球团后，经烟囱排出；
7、步骤4：转底炉采用高温出料，生产的金属化球团热装热送至炼钢炉；
8、进一步地，在所述步骤1中，所述转底炉为密闭式转底炉，炉内正压为20-3000pa，炉体部分采用全密封结构，炉体、布料及出料位置不漏气；
9、进一步地，在所述步骤1中，所述原料为含铁原料，含铁量＞40％，采用生物质碳为还原剂，其加入的含量为球团中生物质碳中固定碳与含铁原料中有价金属氧化物中氧的摩尔比为1～1.3：1，添加剂包含金属盐及粘结剂等；
10、进一步地，进入密闭式转底炉中的物料为已经过预处理的球团或者压块，物料进入转底炉的温度为室温至500℃；
11、进一步地，在所述步骤2中，炉内产生的煤气为富co煤气，煤气出口设置在进料低温区，煤气流与物料运动方向相反，煤气可通过出口排出并回收利用；高温煤气可通过换热系统或锅炉系统将气体物理热回收利用，也可通过水冷系统等方式将高温煤气降温；
12、进一步地，在所述步骤2中，经过降温的煤气，可通过煤气净化回收系统回收，将富co煤气回收至储气柜或储气包中缓冲、存储；得到的富co煤气可用做燃料用于加热转底炉本体，也可用作燃料加热其他设备；
13、进一步地，在所述步骤2中，加热的热源除了由密闭式转底炉内回收的富co气体之外，还可以补充少量ch4、天然气、焦炉煤气、高炉煤气、氢气、乙炔气、煤层气等燃料，额外补充的燃气热量在转底炉加热总需求热量中占比小于15％；进一步地，在所述步骤2中，密闭式转底炉内的物料逐步升温，最终加热还原温度为1100℃-1300℃。
14、进一步地，在所述步骤3中，密闭式转底炉的间接加热方式，火焰与物料不接触，可以采用辐射管加热、隔绝火焰加热或或者隔离腔体等加热方式；
15、进一步地，在所述步骤3中，燃烧产生的高温烟气，经换热预热助燃空气及干燥球团后，温度降至200℃以下，经烟囱排出；助燃空气温度加热至600-800℃，球团被干燥并加热至20-500℃。
16、进一步地，在所述步骤4中，得到的产品为金属化球团，金属化率可达到85％-98％；密闭加热炉的出料方式为高温出料，其出料温度范围为600-1200℃，出料过程中全程密封，不与外界空气接触；金属化球团(直接还原铁)可热装至料仓、料罐等密闭容器，然后热送至电炉、转炉等冶炼；
17、与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果：
18、a)本专利技术采用生物质碳为还原剂，生物质碳作为可再生能源，可从源头降低碳排放；过程中采用密闭式转底炉可实现转底炉内煤气的密封，可实现物料还原产生的煤气经过换热、降温、净化后，用于转底炉加热，而额外补充的热量在转底炉总需求热量中占比小于15％；高温出料可实现金属化球团热量的回收利用，最终实现近零排放。
19、b)本专利技术提供的密闭式转底炉直接还原炼铁方法，可实现转底炉内的气氛控制，通过将火焰直接加热方式改变为间接加热方式，使得炉内还原反应产生的煤气与加热的烟气分开，在保证加热温度及热量的同时，保证炉内煤气氧化度低，最终得到的金属化球团的金属化率达到85％以上。
20、c)本专利技术提供的密闭式转底炉直接还原炼铁的方法，可实现转底炉内煤气的密封，通过转底炉结构的优化，使得炉内物料还原产生的煤气压力可维持在20-3000pa，且炉墙、布料及高温出料位置不漏气，保证气流能通过出口排出，并用于后续换热、净化、回收煤气。
21、d)本专利技术提供的密闭式转底炉直接还原炼铁的方法，通过辐射管、隔绝火焰加热或者隔离腔体加热方式，加热产生的烟气与转底炉内的煤气隔离，转底炉内燃烧产生的烟气经换热预热助燃空气及干燥球团后，温度降至200℃以下，经烟囱排出，最大限度回收利用了燃烧烟气的热量；
22、e)本专利技术提供的密闭式转底炉直接还原炼铁的方法，通过密封转底炉实现煤气回收利用，高温煤气先经过换热器或者余热锅炉，充分利用煤气的物理热，然后将煤气经过净化回收至煤气柜，回收的煤气可用作燃料加热转底炉，也可作为燃料加热其他设备，实现煤气的化学能的利用。
23、本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种近零排放的密闭式转底炉生产直接还原铁的方法，其特征在于，包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述近零排放的密闭式转底炉生产直接还原铁的方法，其主要特征在于，所述步骤1中转底炉为密闭式转底炉，炉内正压为20-3000Pa，不漏气。炉体两侧炉墙可采用水密封等密封形式，炉体采用全密封结构。
3.根据权利要求1所述近零排放的密闭式转底炉生产直接还原铁的方法，其主要特征在于，所述步骤1中主要还原剂为生物质碳，其加入的含量为球团中生物质碳中固定碳与含铁原料中有价金属氧化物中氧的摩尔比为1～1.3：1。
4.根据权利要求1所述近零排放的密闭式转底炉生产直接还原铁的方法，其主要特征在于，所述步骤2中转底炉内产生的煤气为富CO煤气，可通过出口排出并回收利用；产生的富CO煤气可通过出口排出，高温煤气可通过锅炉系统将气体物理热回收利用，也可通过水冷系统等方式将高温煤气降温。
5.根据权利要求1所述近零排放的密闭式转底炉生产直接还原铁的方法，其主要特征在于，所述步骤2中经过降温的煤气，可通过煤气净化回收系统回收，富CO煤气了回收至储气柜或储气包中缓冲
6.根据权利要求1所述近零排放的密闭式转底炉生产直接还原铁的方法，其特征在于，其主要特征在于，所述步骤2中加热的热源除了由密闭式转底炉内回收的富CO气体之外，还可以补充少量CH4、天然气、焦炉煤气、高炉煤气、氢气、乙炔气、煤层气等燃料，额外补充的燃气热量在转底炉加热总需求热量中占比小于15％。
7.根据权利要求1所述近零排放的密闭式转底炉生产直接还原铁的方法，其主要特征在于，所述步骤3中密闭式转底炉采用间接加热的方式，火焰与物料不接触，可以采用辐射管加热方式、隔绝火焰加热或者隔离腔体加热方式；密闭式转底炉内的加热温度为1250℃。
8.根据权利要求1所述近零排放的密闭式转底炉生产直接还原铁的方法，其主要特征在于，所述步骤4中密闭加热炉的出料方式为高温出料，其出料温度范围为600-1150℃，出料过程中全程密封，不与外界空气接触；金属化球团(直接还原铁)可热装至料仓、料罐等密闭容器，然后热送至电炉、转炉等冶炼，也可采用密闭热输送设备输送至电炉、转炉等冶炼炉。
9.根据权利要求1所述近零排放的密闭式转底炉生产直接还原铁的方法，其主要特征在于，所述步骤4中得到的产品为金属化球团，金属化率可达到85％-98％。
10.根据权利要求1所述近零排放的密闭式转底炉生产直接还原铁的方法，其主要特征在于，所述步骤1中进入密闭式转底炉中的物料为已经过预处理的球团或者压块，物料进入转底炉的温度为室温至600℃。
...【技术特征摘要】
1.一种近零排放的密闭式转底炉生产直接还原铁的方法，其特征在于，包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述近零排放的密闭式转底炉生产直接还原铁的方法，其主要特征在于，所述步骤1中转底炉为密闭式转底炉，炉内正压为20-3000pa，不漏气。炉体两侧炉墙可采用水密封等密封形式，炉体采用全密封结构。
3.根据权利要求1所述近零排放的密闭式转底炉生产直接还原铁的方法，其主要特征在于，所述步骤1中主要还原剂为生物质碳，其加入的含量为球团中生物质碳中固定碳与含铁原料中有价金属氧化物中氧的摩尔比为1～1.3：1。
4.根据权利要求1所述近零排放的密闭式转底炉生产直接还原铁的方法，其主要特征在于，所述步骤2中转底炉内产生的煤气为富co煤气，可通过出口排出并回收利用；产生的富co煤气可通过出口排出，高温煤气可通过锅炉系统将气体物理热回收利用，也可通过水冷系统等方式将高温煤气降温。
5.根据权利要求1所述近零排放的密闭式转底炉生产直接还原铁的方法，其主要特征在于，所述步骤2中经过降温的煤气，可通过煤气净化回收系统回收，富co煤气了回收至储气柜或储气包中缓冲、存储；得到的富co煤气可用做燃料用于加热转底炉本体。
6.根据权利要求1所述近零排放的密闭式转底炉生产直接还原铁的方法，其特征在于，其主要特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，郭培民，周强，孔令兵，杨光浩，平晓东，
申请(专利权)人：钢研晟华科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。