太阳能发电制氢炼钢设备及其还原介质供应系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种太阳能发电制氢炼钢设备的还原介质供应系统，所述还原介质供应系统包括太阳能发电装置和利用所述太阳能发电装置提供的电能制备氢气的氢气制备装置。上述还原介质供应系统的氢气制备装置利用太阳能发电装置提供的电能将水电解、制备出还原性气体——氢气，氢气能够将太阳能发电制氢炼钢设备的铁矿粉还原系统的铁矿粉还原成铁粉，属于直接反应，避免了铁矿粉造块工序，所以不必使用焦炭作为支撑料柱的骨架，避免了焦炭的使用；同时，氢气作为还原介质，实现了清洁生产，减少了对环境和钢材本身的污染，进而实现了超纯净钢的生产。本实用新型专利技术还提供了一种太阳能发电制氢炼钢设备，包括本实用新型专利技术提供的还原介质供应系统。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及炼钢
，更具体地说，涉及一种太阳能发电制氢炼钢设备的还原介质供应系统，本技术还涉及一种具有上述还原介质供应系统的太阳能发电制氢炼钢设备。
技术介绍
钢铁常采用的生产流程(长流程)是从铁矿石得到钢水，主要经过烧结(或造球)、炼焦、高炉炼铁、转炉炼钢四个工艺环节。现有的高炉炼铁工艺中，常使用焦炭或者喷煤等固体作为还原介质，焦炭在风口前燃烧产生高温和还原性气体一氧化碳以及二氧化碳，在炉内上升过程中加热缓慢下降的炉料，并还原铁矿石中的氧化物为金属铁。上述工艺中铁矿石的还原的70%以上是间接还原，属气固反应，要求高炉保持良好的透气性，因此贫矿选矿后获得的铁精矿粉和富矿块矿粉末都必须经过造块才能供高炉使用，即经过烧结(或造球)工艺过程。焦炭在高炉内的用 途，一方面是作为提供冶炼所需热量的燃料和铁氧化物还原齐U，更重要的作用是在矿石软化熔融后作为支撑高达数十米的料柱的骨架，同时又是煤气通路。作为支撑骨架的焦炭在高温下容易和空气发生反应生成一氧化碳、二氧化碳等有害气体，且焦炭与铁矿石的还原产物也会产生上述气体，进而对环境产生污染。由于烧结(或造球)的物料处理量约占钢铁联合企业的第二位(仅次于炼铁生产)，能耗仅次于炼铁和轧钢而居第三位，所以焦炭的使用量较高，对环境污染严重。同时，传统流程中重复进行氧化还原反应的过程中碳会对钢水造成污染，而且重复加热增加了系统能耗。故，焦炭的使用带来了严重的污染问题，不仅对环境造成污染，还对钢材本身造成污染，限制了超纯净钢的生产。其次，由于生成的钢液渗碳较多，得到成品钢液时还需要脱碳；铁液的碳还会使脉石中的Si被还原到钢液中，得到成品钢液时还需脱Si，增加了辅助工艺，导致炼钢生产工艺复杂化，生产周期较长。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种太阳能发电制氢炼钢设备的还原介质供应系统，减少对环境和钢材本身的污染，进而实现超纯净钢的生产。本技术还提供了一种具有上述还原介质供应系统的太阳能发电制氢炼钢设备。为了达到上述目的，本技术提供如下技术方案:一种太阳能发电制氢炼钢设备的还原介质供应系统，所述还原介质供应系统包括太阳能发电装置和利用所述太阳能发电装置提供的电能制备氢气的氢气制备装置。优选的，上述还原介质供应系统还包括用于对所述氢气增压的气体增压装置。优选的，上述还原介质供应系统还包括设置在所述氢气制备装置与所述气体增压装置之间的第一气体加热器。优选的，上述还原介质供应系统中，所述太阳能发电装置为太阳能光伏发电、光热发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电装置中的至少一种。从上述的技术方案可以看出，本技术提供的太阳能发电制氢炼钢设备的还原介质供应系统包括太阳能发电装置和氢气制备装置，上述氢气制备装置利用太阳能发电装置提供的电能将水电解、制备出还原性气体——氢气，故，上述还原介质供应系统实质上是氢气供应系统。本技术提供的还原介质供应系统提供的氢气能够将太阳能发电制氢炼钢设备的铁矿粉还原系统的铁矿粉还原成铁粉，属于直接反应，避免了铁矿粉造块工序，所以不必使用焦炭作为支撑料柱的骨架，避免了焦炭的使用。由于氢原子半径小，还原反应速度快；还原产物是水，易分离处理，实现了清洁生产。同时，氢气还原避免了碳在还原过程中对铁水的污染，改变了传统流程中重复进行氧化还原反应造成的钢水污染问题，减少了重复加热，降低了系统能耗。因此，利用本技术的还原介质供应系统提供的氢气还原铁矿炼钢很大程度解决了污染问题，不仅减少了对环境的污染，还避免了对钢材本身的污染，进而实现了超纯净钢的生产。其次，利用本技术提供的还原介质供应系统对铁矿粉还原生成的钢液渗碳少，得到成品钢液时无需脱碳；氢气不含硫，得到成品钢液时无需脱硫；由于铁液碳活度低而溶解氧活度高，脉石中的Si不会被还原到钢液中，得到成品钢液时无需脱Si，因此可以从铁矿石或含铁氧化物一步得到钢水；所以减少了辅助工艺，简化了炼钢的生产工艺，缩短了生产周期，提高了生产效率。本技术还提供了一种太阳能发电制氢炼钢设备，包括铁矿粉供应系统，铁矿粉还原系统，用于给所述铁矿粉还原系统的铁矿粉提供还原性介质的还原介质供应系统和从所述铁矿粉还原系统接收铁粉并将所述铁粉炼成钢的电弧炉；所述还原介质供应系统为上述任一种还原介质供 应系统。由于上述还原介质供应系统具有上述效果，具有上述还原介质供应系统的太阳能发电制氢炼钢设备具有同样的效果，故本文不再赘述。优选的，上述太阳能发电制氢炼钢设备中，所述铁矿粉供应系统包括:接收铁矿石并将所述铁矿石磨成铁矿粉的磨粉装置；对所述铁矿粉进行预热的多级旋风预热器；将所述铁矿粉输送至所述多级旋风预热器的铁矿粉提升装置。优选的，上述太阳能发电制氢炼钢设备中，还包括设置在所述多级旋风预热器的气体出口处，接收所述多级旋风预热器排出的尾气并对所述尾气进行净化的气体净化装置和设置在所述气体净化装置的出口处，用于除去所述气体净化装置净化后的尾气中的水，并向所述还原介质供应系统输送干燥的尾气的气体脱水装置。优选的，上述太阳能发电制氢炼钢设备中，所述铁矿粉还原系统包括至少两个级联的循环流化床；还包括连通于所述还原介质供应系统的氢气制备装置与至少一个所述循环流化床之间，将所述氢气制备装置制备氢气时副产的氧气的至少一部分提供至所述循环流化床的输送管道。优选的，上述太阳能发电制氢炼钢设备中，所述铁矿粉还原系统包括利用所述还原介质供应系统提供的氢气将预还原铁粉还原成终还原铁粉的终还原循环流化床和使用所述终还原循环流化床的尾气将所述铁矿粉还原成所述预还原铁粉的预还原循环流化床。优选的，上述太阳能发电制氢炼钢设备中，所述铁矿粉还原系统还包括设置在所述预还原循环流化床的尾气出口与所述多级旋风预热器的预热用气体入口之间的第二气体加热器以及设置在所述终还原循环流化床的尾气出口与所述预还原循环流化床的还原用气体入口之间的第三气体加热器。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术实施例提供的太阳能发电制氢炼钢设备的结构示意图。具体实施方式本技术实施例提供了一种太阳能发电制氢炼钢设备的还原介质供应系统，减少了对环境和钢材本身的污染，进而实现了超纯净钢的生产。为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。请参考附图1，本技术实施例提供的太阳能发电制氢炼钢设备的还原介质供应系统包括太阳能发电装置7和利用太阳能发电装置7提供的电能制备氢气的氢气制备装置8。上述氢气制备装置8利用太阳能发电装置7提供的电能将水电解、制备出还原性气体——氢气，则上述还原介质供应系统实质上是氢气供应系统。本技术实施例提供的还原介本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能发电制氢炼钢设备的还原介质供应系统，其特征在于，所述还原介质供应系统包括太阳能发电装置（7）和利用所述太阳能发电装置（7）提供的电能制备氢气的氢气制备装置（8）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周勇，管山吉，毕永杰，
申请(专利权)人：莱芜钢铁集团有限公司，
类型：实用新型
国别省市：