[發明專利]一種利用富CH4煤氣生產海綿鐵的直接還原工藝

無效

• 申請號: 201210379144.3
• 申請日: 2012-10-09
• 公開（公告）號: CN102851426A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 陳凌;郭敏;張濤;吳開基
• 申請（專利權）人: 中冶賽迪工程技術股份有限公司
• 主分類號: C21B13/02
• 分類號: C21B13/02
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發明涉及冶金領域，特別涉及一種鋼鐵行業直接還原生產海綿鐵的工藝。?

背景技術

鋼鐵工業是國民經濟的基礎產業，也是我國能源資源消耗和污染排放的重點行業。為加快鋼鐵工業結構調整和產業升級，轉變鋼鐵工業發展方式，促進節約、清潔和可持續發展，國家在《鋼鐵產業調整和振興規劃》中提出將“加強非高爐冶煉-煉鋼、精煉-直接軋制全新流程清潔工藝技術研發和試驗”等作為推進全行業節能減排的重點任務，全面推行清潔生產。?

直接還原工藝作為典型的非高爐煉鐵工藝，是實現鋼鐵生產短流程，即廢鋼/海綿鐵(DRI)－電爐流程的重要環節。氣基豎爐直接還原工藝的原料氣可采用天然氣、焦爐煤氣、煤層氣、蘭碳排放氣等富甲烷煤氣，針對我國多煤少天然氣的資源特點，發展利用焦爐煤氣、煤層氣、蘭碳排放氣等富甲烷煤氣加大型化豎爐的直接還原工藝具有較為寬廣的市場前景。?

目前國內針對焦爐煤氣等富甲烷煤氣氣基豎爐直接還原工藝提出了相應的技術路線，主要的有以下幾類：1)?中冶賽迪工程技術股份有限公司提出利用焦爐煤氣和凈化脫碳后的豎爐爐頂氣一起，加濕后再加熱至1000℃左右進入豎爐還原鐵礦石。該技術路線的關鍵在于利用高溫和海綿鐵的催化作用，使部分CH₄發生改質反應生成CO+H₂補充還原氣，但工藝路線需要脫碳和噴氧提溫，同時在1000℃左右的溫度下如還原氣氣氛控制不好海綿鐵容易黏結。2)?北京神霧提出利用氧氣、焦爐煤氣、二氧化碳、蒸汽在轉化爐內轉化后，再和爐頂氣混合，經脫硫脫碳后加熱至800℃進入豎爐還原鐵礦石，同時要求H₂/CO>1.5。該技術路線工藝路線復雜，耗氧多，同時轉化后的高溫煤氣先降溫再加熱，原燃料利用效率較低。3)?中冶東方提出利用焦爐煤氣和凈化、降溫后的爐頂氣混合，在加熱爐中加熱至900℃～950℃使焦爐煤氣中的CH₄與爐頂氣中的CO₂和H₂O發生反應，生成CO+H₂后進入豎爐還原鐵礦石。該技術路線存在經凈化降溫后的爐頂氣中的H₂O、CO₂等氧化劑含量較低，不足以與焦爐煤氣中的CH₄反應，導致CH₄在加熱爐中大量析碳堵塞爐管，同時在900℃～950℃的溫度下CH₄與H₂O、CO₂的反應不充分，進入豎爐后在高溫(900℃～950℃)和海綿鐵的催化下容易發生CH₄的大量析碳引起黏結，這在焦爐煤氣CH₄含量過高或原料氣為天然氣時更為明顯。?

綜上所述，目前國內針對天然氣、焦爐煤氣等富甲烷煤氣氣基豎爐直接還原工藝的技術路線，均存在工藝流程長、轉化工藝復雜、轉化不充分、豎爐容易黏結等問題。?

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種利用富CH₄煤氣生產海綿鐵的直接還原工藝，以解決現有直接還原工藝存在的不足；本工藝采用外部轉化爐催化轉化的形式，將富CH₄原料氣和降溫除塵后的爐頂煤氣在外部轉化爐中進行甲烷的轉化改質反應，充分利用爐頂煤氣中的CO₂產生CO提供還原氣，減少CO₂排放；同時將通過爐頂氣換熱器產生的蒸汽作為氧化劑補入，補入的量由富CH₄原料氣中的CH₄含量決定；另外控制外部轉化爐出口溫度在850℃左右，降低燃料氣消耗，防止海綿鐵黏結。?

本發明利用富CH₄煤氣生產海綿鐵的直接還原工藝，包括以下步驟：?

a，將經調壓后的富CH₄煤氣和依次經降溫、除塵、及加壓處理后的氣基豎爐爐頂氣輸入外部轉化爐，并向外部轉化爐中補充作為CH₄發生改質反應氧化劑的蒸汽，使外部轉化爐中的CH₄、H₂O和CO₂在催化劑作用下發生改質反應生成主要包括CO和H₂的還原煤氣；

b、將外部轉化爐中生成的高溫還原煤氣輸入氣基豎爐直接還原鐵礦石生成海綿鐵。

進一步，所述外部轉化爐采用催化轉化的方式，外部轉化爐出口的還原煤氣的溫度為850℃；?

進一步，所述步驟a中的氣基豎爐爐頂氣在換熱器中進行降溫處理，所述步驟a中的蒸汽為換熱器產生的蒸汽；