【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冶金，尤其涉及一种还原气体提温装置、氢基冶炼系统和还原气体提温方法。
技术介绍
1、钢铁生产以高炉-转炉长流程为主，2022年我国粗钢产量10.13亿t，碳排放量约占全国碳排放总量的15%，是碳排放量最多的工业行业之一，绿色发展水平与生态环境需求不匹配已成为钢铁工业面临的主要矛盾。氢能被视为最具发展潜力的清洁能源，发展氢能已成为全球共识，发展氢冶金是钢铁工业实现碳中和的有效途径。使用富氢气体或纯氢气为还原气的氢基竖炉直接还原工艺是国内外发展的热点，由于其可以在较低温度下进行冶炼，不需建设污染物排放量巨大的炼焦设备和烧结设备而突显其节能环保优势。
2、氢基竖炉生产需以高温高压的还原气作为还原剂生产直接还原铁，为确保氢基竖炉产量指标，需尽量提高还原气温度。现有技术中，还原气一般在加热炉内通过间接加热的方式被加热，但受限于加热炉管的物化性能，还原气往往仅能被加热至950℃左右。为进一步提高还原气温度，通常在加热炉后端设置一个进一步加热高温高压还原气的装置，目前，国内外现有的此类装置存在结构复杂且设备易烧穿的特点，不仅设备造价高，且操作复杂，还需经常停炉更换加热器核心部件，影响后续氢基竖炉生产，大大增加生产成本。
3、如公开号为cn114990336a的中国专利技术专利申请，其公开了一种用于一种预加热还原装置及预加热还原方法，其加热效率低，结构复杂，且容易损坏，维修频率高。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一
2、为此，本专利技术的第一方面提供了一种还原气体提温装置。
3、本专利技术的第二方面提供了一种氢基冶炼系统。
4、本专利技术的第三方面提供了一种还原气体提温方法。
5、有鉴于此，根据本专利技术实施例的第一方面提出了一种还原气体提温装置，包括：
6、炉体，所述炉体内形成有加热空间，所述炉体的两端分别设置有进气口和出气口；
7、氧气供给组件，所述氧气供给组件的输出端连通至所述加热空间，所述氧气供给组件与所述进气口布置在所述炉体的同侧；
8、燃气供给组件，所述燃气供给组件的输出端连通至所述加热空间。
9、在一种可行的实施方式中，所述氧气供给组件包括：
10、供氧管道；
11、氧气围管，所述氧气围管设置在所述炉体的一侧，所述氧气围管和所述进气口布置在所述炉体的同侧，所述供氧管道连通于所述氧气围管；
12、氧气喷管，所述氧气喷管的一端连通于所述氧气围管，另一端连通至所述加热空间；
13、第一控制阀，所述第一控制阀设置在所述供氧管道上；
14、第一流量计，所述第一流量计设置在所述供氧管道上。
15、在一种可行的实施方式中，所述氧气喷管为多个，多个所述氧气喷管间隔布置。
16、在一种可行的实施方式中，所述燃气供给组件包括：
17、燃气管道；
18、燃气围管，所述燃气围管设置在所述炉体的一侧，所述燃气围管和所述进气口布置在所述炉体的同侧，所述燃气管道连通于所述燃气围管；
19、燃气喷管，所述燃气喷管的一端连通于所述燃气围管，另一端连通至所述加热空间；
20、第二控制阀，所述第二控制阀设置在所述燃气管道上；
21、第二流量计，所述第二流量计设置在所述燃气管道上。
22、在一种可行的实施方式中，所述燃气喷管为多个，多个所述燃气喷管间隔布置。
23、在一种可行的实施方式中，所述氧气围管呈环形布置，且所述氧气围管与所述进气口同心布置；
24、所述燃气围管呈环形布置，且所述燃气围管与所述进气口同心布置。
25、在一种可行的实施方式中，还原气体提温装置还包括：
26、绝热层，所述绝热层锚固在所述炉体的外壁；
27、其中，所述炉体的内壁由耐火材料砌筑形成；
28、其中，所述进气口和所述出气口由耐高温合金材料制成。
29、根据本专利技术实施例的第二方面提出了一种氢基冶炼系统，包括：
30、如上述任一技术方案所述的还原气体提温装置；
31、加热炉，所述加热炉用于对还原气体进行初步加热，所述加热炉的输出端连通至所述还原气体提温装置，所述还原气体提温装置用于对还原气体进行再次加热；
32、氢基竖炉，所述还原气体提温装置的输出端连通于所述氢基竖炉。
33、根据本专利技术实施例的第三方面提出了一种还原气体提温方法，应用于如上述任一技术方案所述的还原气体提温装置，所述还原气体提温方法包括：
34、开启所述进气口和所述出气口，向所述加热空间内供给待加热还原气；
35、通过所述氧气供给组件向所述加热空间内供给氧气，以通过部分还原气的燃烧，加热所述待加热还原气；
36、在经由所述出气口输出的还原气的温度低于第一阈值时，通过所述燃气供给组件向所述加热空间内供给燃气，以通过燃气的燃烧，加热所述待加热还原气。
37、在一种可行的实施方式中，在所述待加热还原气经由所述进气口的供给温度低于第二阈值时，控制所述氧气供给组件关闭；
38、控制氧气的供给体积与所述待加热还原气中氢气的体积的比值小于或等于4%；
39、控制所述氧气的供给压力大于所述待加热还原气的供给压力；
40、控制所述燃气的供给压力大于所述待加热还原气的供给压力。
41、相比现有技术，本专利技术至少包括以下有益效果：
42、本专利技术实施例提供的还原气体提温装置，包括了炉体、氧气供给组件，本专利技术考虑到传统技术中的氢基冶炼系统在工作过程中，氢气的使用量会远大于冶炼还原反应中的氢气使用量，专利技术人发现产生这种现象的原因是，氢气进入到氢基竖炉后，因氢还原吸热，导致料层温度快速下降，为维持产品指标，需通入远高于化学需求量的还原气来带入足够的热量，过多的氢气只能起到携带热能的作用，导致了氢能的浪费，冶炼成本升高。通过本专利技术实施例提供的还原气体提温装置在使用过程中，开启进气口和出气口，向加热空间内供给待加热还原气；通过氧气供给组件向加热空间内供给氧气，以通过部分还原气的燃烧，加热待加热还原气；在经由出气口输出的还原气的温度低于第一阈值时，通过燃气供给组件向加热空间内供给燃气，以通过燃气的燃烧，加热待加热还原气，基于此可以通过出气口向氢基竖炉输出更高温度的还原气，基于此使得还原气可以携带更多的热能进入到氢基竖炉之内，能够在保障冶炼生产的同时，减少还原气的使用量。通过本专利技术实施例提供的还原气体提温装置与加热炉组合使用，可以对还原气进行二段加热，能够弥补加热炉间接加热的布置，能够获得温度更高的还原气，同时本申请实施例提供的还原气体提温装置，利用部分还原气的燃烧或燃气的燃烧对还原气进行加热结构简单、生产成本低，被烧穿的概率低，能够提高还原气体提温装置的使用寿命。
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1.一种还原气体提温装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的还原气体提温装置，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的还原气体提温装置，其特征在于，所述燃气供给组件包括：
4.根据权利要求3所述的还原气体提温装置，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的还原气体提温装置，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的还原气体提温装置，其特征在于，还包括：
7.一种氢基冶炼系统，其特征在于，包括：
8.一种还原气体提温方法，其特征在于，应用于如权利要求1至6中任一项所述的还原气体提温装置，所述还原气体提温方法包括：
9.根据权利要求8所述的还原气体提温方法，其特征在于，还包括：
【技术特征摘要】
1.一种还原气体提温装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的还原气体提温装置，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的还原气体提温装置，其特征在于，所述燃气供给组件包括：
4.根据权利要求3所述的还原气体提温装置，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的还原气体提温装置，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：储满生，李峰，唐珏，赵子川，周渝生，田宏宇，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：
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