[發(fā)明專利]一種氣基豎爐用還原氣的制備系統(tǒng)以及方法

在審

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• 申請日: 2016-04-26
• 公開（公告）號: CN105733689A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋敏潔;吳小飛;王東方;石為華;鐘貴全;吳道洪
• 申請（專利權(quán)）人: 北京神霧環(huán)境能源科技集團股份有限公司
• 主分類號: C10J3/60
• 分類號: C10J3/60;C10J3/66;C10J3/72;C10J3/48;C10J3/76;C10J3/82;C21B13/02
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化工和冶金生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種氣基豎爐用還原氣的制備系統(tǒng)以及方法。

背景技術(shù)

非高爐煉鐵技術(shù)是一種主要以非焦煤為燃料、不用焦炭或使用少量焦炭生產(chǎn)鐵產(chǎn)品的煉鐵方法。開發(fā)非高爐煉鐵技術(shù)的主要目的就是要擺脫對冶金焦的依賴，擴大煉鐵生產(chǎn)中非煉焦煤的使用比例并推進冶金能源、資源的高效循環(huán)利用。

在新疆、內(nèi)蒙等缺乏焦煤而非焦煤資源豐富而且廉價的地區(qū)，大型煤制氣、豎爐海綿鐵聯(lián)合流程具有很強的競爭力。由于缺乏天然氣和富礦資源，我國迄今尚沒有建設(shè)技術(shù)成熟、節(jié)能的大型氣基直接還原豎爐、粉礦直接還原工業(yè)生產(chǎn)等煉鐵前沿技術(shù)生產(chǎn)裝置，尚缺乏成熟的大型氣基直接還原豎爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗，但是目前在山西省、內(nèi)蒙古和江蘇省都有企業(yè)在籌建煤制氣豎爐直接還原工程。

我國的能源結(jié)構(gòu)為“富煤、貧油、少氣”，適合發(fā)展以煤氣化為氣源的直接還原煉鐵工藝。采用最新一代的潔凈煤氣化技術(shù)的大型豎爐直接還原工藝技術(shù)是目前最節(jié)能、低排放、高效率的大型化先進煉鐵工藝，流程中避免了環(huán)境污染最嚴(yán)重的燒結(jié)和焦化工序，在能耗及排放方面聯(lián)合工藝與高爐流程相比具有明顯的優(yōu)勢，是我國鋼鐵工業(yè)及直接還原產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。

傳統(tǒng)的氣基豎爐直接還原工藝以天然氣為基礎(chǔ)，使其推廣應(yīng)用受到了限制，只在天然氣豐富的國家和地區(qū)才得以工業(yè)化應(yīng)用。近年隨著技術(shù)的發(fā)展，以COREX輸出煤氣、煤氣化氣和焦?fàn)t煤氣等作還原氣源進行直接還原鐵生產(chǎn)的技術(shù)被提出，并逐漸成熟。尤其是以煤氣化氣為還原氣源技術(shù)的開發(fā)，對那些缺少天然氣，又不具備用焦?fàn)t煤氣等為還原氣源條件的地區(qū)或者鋼鐵企業(yè)，具有很重要的意義。

主焦煤的資源極為有限而且分布地域不均勻，僅占我國煤炭資源總量的25％左右。盡管我國是煤炭資源大國，但是隨著我國鋼鐵產(chǎn)量的飛躍發(fā)展，據(jù)有關(guān)方面的預(yù)測，我國的煉焦煤資源只夠使用30年。

與傳統(tǒng)的高爐流程相比，氣基豎爐直接還原/廢鋼電爐流程具有流程相對較短、不用煉焦煤、單套設(shè)備產(chǎn)量大、節(jié)能、減排CO₂效果明顯的技術(shù)優(yōu)勢，是鋼鐵工業(yè)擺脫焦煤資源羈絆，降低能耗，減少CO₂排放，是無焦煉鐵技術(shù)的主流。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種氣基豎爐用還原氣的制備系統(tǒng)以及方法，將中低階煤原料經(jīng)過熱解提質(zhì)-氣化得到適用于氣基豎爐直接還原制備海綿鐵的還原氣，綜合利用系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱量，不限煤種并能得到高附加值的副產(chǎn)物焦油，提高了系統(tǒng)的能源利用率及經(jīng)濟效益。

具體而言，本發(fā)明提供了一種氣基豎爐用還原氣的制備系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括蓄熱式旋轉(zhuǎn)床、氣化爐、變換裝置和氣基豎爐。

本發(fā)明所述蓄熱式旋轉(zhuǎn)床的俯視圖可參考圖2所示，所述蓄熱式旋轉(zhuǎn)床采用蓄熱式輻射管提高旋轉(zhuǎn)床內(nèi)溫度，中低階煤通過進料區(qū)的進料裝置進入蓄熱式旋轉(zhuǎn)床內(nèi)，經(jīng)過加熱區(qū)進行熱解提質(zhì)反應(yīng)，反應(yīng)得到氣體產(chǎn)物和固體產(chǎn)物。所述氣體產(chǎn)物從爐頂和/或爐側(cè)的集氣管出后進入冷卻分離裝置進行后續(xù)反應(yīng)；所述固體產(chǎn)物經(jīng)過出料區(qū)的出料裝置排出爐外，通過干熄焦裝置冷卻降溫后進入氣化爐進行后續(xù)反應(yīng)。

具體而言，所述蓄熱式旋轉(zhuǎn)床依次經(jīng)過氣化爐、余熱回收裝置以及水洗塔，與所述變換裝置相連。所述蓄熱式旋轉(zhuǎn)床中產(chǎn)生的固體產(chǎn)物(半焦)通過出料裝置排出爐外，并經(jīng)干法熄焦冷卻至～40℃后出料，由磨煤系統(tǒng)制備成90％以上粒徑在5～95μm之間的煤焦粉，經(jīng)二氧化碳密相輸送至氣化爐內(nèi)完成氣化反應(yīng)，生成的高溫合成氣經(jīng)余熱回收裝置回收熱量，再經(jīng)過水洗塔冷卻、凈化后，得到～40℃左右的常溫合成氣，所述常溫合成氣與下述還原氣1混合后進入變換系統(tǒng)內(nèi)進行變換反應(yīng)。

同時，所述蓄熱式旋轉(zhuǎn)床還依次經(jīng)過冷卻分離裝置、氣體凈化裝置以及轉(zhuǎn)化爐，與所述變換裝置相連。所述蓄熱式旋轉(zhuǎn)床中產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物(荒煤氣)經(jīng)爐頂和/或爐側(cè)的集氣管收集后送入氣體冷卻裝置(如：油氣冷卻塔)，冷卻分離后得到焦油和不凝氣，所述不凝氣經(jīng)氣體凈化裝置(包括脫硫、除苯等工序)凈化后得到凈煤氣(主要含有CO、H₂、CH₄等，其中CH₄含量約為20％～50％)，所述凈煤氣進入轉(zhuǎn)化爐完成水蒸氣重整反應(yīng)后得到還原氣1，所述還原氣1與所述常溫合成氣混合后進入變換系統(tǒng)內(nèi)進行變換反應(yīng)。作為優(yōu)選方案，所述氣體凈化裝置可通過燃燒原料氣管道與所述蓄熱式旋轉(zhuǎn)床相連，從而使部分未參與制備還原氣的反應(yīng)的凈煤氣為蓄熱式旋轉(zhuǎn)床供能；具體而言，所述凈煤氣部分進入轉(zhuǎn)化爐反應(yīng)生成還原氣1，剩余部分回送至蓄熱式旋轉(zhuǎn)床作為燃燒原料氣，用于提高蓄熱式旋轉(zhuǎn)床床內(nèi)溫度。