[發明專利]一種利用氣基還原豎爐還原氧化球團的系統和方法

在審

• 申請號: 201710124340.9
• 申請日: 2017-03-03
• 公開（公告）號: CN106834580A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 劉亮;范志輝;員曉;吳道洪
• 申請（專利權）人: 江蘇省冶金設計院有限公司
• 主分類號: C21B13/02
• 分類號: C21B13/02
• 代理公司: 北京律和信知識產權代理事務所(普通合伙)11446
• 代理人: 武玉琴,王月春

技術領域

本發明涉及冶金技術領域，具體涉及一種還原氣和氫氣分別通入氣基還原豎爐還原氧化球團的系統和方法。

背景技術

直接還原鐵又稱海綿鐵，是一種重要的可代替廢鋼且優于廢鋼的煉鋼原料，可稀釋廢鋼中的雜質元素成分，為電爐煉鋼提供必不可少的純凈鐵原料。鋼鐵企業發展直接還原鐵技術，能更好地適應時代對企業向緊湊化、高效化、潔凈化方向發展的要求。

2014年，全世界直接還原鐵產量為7455萬噸。其中，由氣基豎爐法生產的約占80％。現有技術中，由氣基還原豎爐制備海綿鐵的過程存在下述問題：①一氧化碳氣體作為還原氣還原氧化球團時，會發生歧化反應，產生大量的碳粉，阻礙還原氣進入豎爐中，影響反應的進行。②冷卻氣在氣基還原豎爐冷卻段使用后，排出氣基還原豎爐進行降溫、除塵、加壓處理后，回用到氣基還原豎爐中再次作為冷卻氣使用，其配套設備相對復雜，且換熱后的高溫冷卻氣熱量被浪費，沒有得到有效的利用。

發明內容

本發明旨在提供一種利用氣基還原豎爐還原氧化球團的系統和方法，將還原氣和氫氣分別通入氣基還原豎爐中，可使氣體和溫度分布更加均勻，充分還原氧化球團。

本發明提出了一種利用氣基還原豎爐還原氧化球團的系統，包括氣基還原豎爐、降溫除塵裝置、提氫裝置、預熱裝置、加熱裝置、燃燒裝置；

所述氣基還原豎爐具有還原氣入口、氫氣入口、氧化球團入口、產物出口、爐頂氣出口；其中，所述氫氣入口位于所述還原氣入口的下方；

所述降溫除塵裝置具有爐頂氣入口、降溫爐頂氣出口；所述爐頂氣入口與所述氣基還原豎爐的爐頂氣出口連接；

所述提氫裝置具有降溫爐頂氣入口、氫氣出口、富一氧化碳氣體出口；所述降溫爐頂氣入口與所述降溫除塵裝置的降溫爐頂氣出口連接；

所述預熱裝置具有氫氣入口、混合氣入口、水蒸氣入口、預熱氫氣出口、氣體1出口。所述氫氣入口與所述提氫裝置的氫氣出口連接。

所述加熱裝置具有預熱氫氣入口、氣體1入口、升溫氫氣出口、氣體2出口。所述預熱氫氣入口與所述預熱裝置的預熱氫氣出口連接，所述升溫氫氣出口與所述氣基還原豎爐的氫氣入口連接。

所述燃燒裝置具有氣體2入口、氧氣入口、還原氣出口。所述氣體2入口與所述加熱裝置的氣體2出口連接，所述還原氣出口與所述氣基還原豎爐的還原氣入口連接。

優選的，所述氣基還原豎爐上的還原氣入口的數量為8～12個。所述氣基還原豎爐上的氫氣入口的數量為8～12個。

進一步的，上述的系統中還包括脫碳裝置，用于接收由所述降溫除塵裝置排出的降溫爐頂氣進行脫碳處理；所述脫碳裝置與所述降溫除塵裝置和所述提氫裝置連接。

進一步的，所述降溫除塵裝置設置有燃料氣出口。所述加熱裝置設置有燃料氣入口、煙氣出口。所述預熱裝置設置有煙氣入口。

所述降溫除塵裝置的燃料氣出口與所述加熱裝置的燃料氣入口連接。所述加熱裝置的煙氣出口與所述預熱裝置的煙氣入口連接。

本發明還提供了一種根據上述系統利用氣基還原豎爐還原氧化球團的方法，包括步驟：

①將氧化球團送入所述氣基還原豎爐中；

②所述氣基還原豎爐排出的爐頂氣經降溫除塵處理后，得到的降溫爐頂氣送入所述提氫裝置中，分別得到氫氣和富一氧化碳氣體；

③所述氫氣經預熱、加熱后，經由所述氫氣入口送入所述氣基還原豎爐中。

④所述富一氧化碳氣體和天然氣混合后，進行預熱，然后與經預熱的水蒸汽混合，得到氣體1。所述氣體1經加熱后，得到氣體2。將所述氣體2送入所述燃燒裝置中，并通入氧氣。所述氣體2與所述氧氣發生部分氧化和預重整反應，得到還原氣。將所述還原氣經由所述還原氣入口送入所述氣基還原豎爐中。

⑤所述還原氣和所述氫氣還原所述氧化球團，得到產物和所述爐頂氣。

進一步的，所述還原氣的溫度為850～950℃。

進一步的，所述氫氣經預熱、加熱后的溫度為750～950℃。

進一步的，所述爐頂氣中CO和H₂的體積占所述爐頂氣總體積的百分數＞70％。

進一步的，所述氧化球團由紅土鎳礦、鐵精礦制備。

進一步的，所述還原氣中H₂與CO的體積比為：H₂/CO＝1.0～3.0。

本發明的方法中，將氫氣直接送入氣基還原豎爐中對氧化球團進行還原，還原反應吸熱，可有效利用熱態產物的顯熱，得到的還原產物不易粘結，反應過程無污染，不會堵塞氫氣入口。