[發明專利]一種利用氣基豎爐制備直接還原鐵的系統及方法

在審

• 申請號: 201710150076.6
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN106702067A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 范志輝;劉亮;員曉;李志遠;曹志成;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

1.一種利用氣基豎爐制備直接還原鐵的系統，其特征在于，所述系統包括：

氣基豎爐，具有氧化物料入口、高溫還原氣入口、第一CO₂入口、爐頂氣出口和直接還原鐵出口；

洗滌器，具有爐頂氣入口和凈爐頂氣出口，所述爐頂氣入口與所述氣基豎爐的爐頂氣出口相連；

壓縮機，具有凈爐頂氣入口和壓縮爐頂氣出口，所述凈爐頂氣入口與所述洗滌器的凈爐頂氣出口相連；

除氮裝置，具有壓縮爐頂氣入口、凈化氣出口和富氮氣出口，所述壓縮爐頂氣入口與所述壓縮機的壓縮爐頂氣出口相連；

換熱器，具有凈化氣入口、H₂入口、高溫逆變換氣體入口、預熱混合氣體出口和低溫逆變換氣體出口，所述凈化氣入口與所述除氮裝置的凈化氣出口相連；

逆變換爐，具有預熱混合氣體入口和高溫逆變換氣體出口，所述預熱混合氣體入口與所述換熱器的預熱混合氣體出口相連，所述高溫逆變換氣體出口與所述換熱器的高溫逆變換氣體入口相連；

間冷器，具有低溫逆變換氣體入口、還原氣出口和冷凝水出口，所述低溫逆變換氣體入口與所述換熱器的低溫逆變換氣體出口相連；

加熱爐，具有還原氣入口和高溫還原氣出口，所述還原氣入口與所述間冷器的還原氣出口相連，所述高溫還原氣出口與所述氣基豎爐的高溫還原氣入口相連。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述換熱器還具有第二CO₂入口。

3.一種采用權利要求1或2所述的系統制備直接還原鐵的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

準備氧化物料、第一CO₂和H₂；

將從所述氣基豎爐中排出的爐頂氣送入所述洗滌器中除塵、脫水，獲得凈爐頂氣；

將所述凈爐頂氣送入所述壓縮機中進行壓縮，獲得壓縮爐頂氣；

將所述壓縮爐頂氣送入所述除氮裝置中除氮，獲得凈化氣；

將所述凈化氣和所述H₂送入所述換熱器中進行預熱，獲得預熱混合氣體；

將所述預熱混合氣體送入所述逆變換爐中在催化劑的作用下進行反應，獲得高溫逆變換氣體；

將所述高溫逆變換氣體送回所述換熱器中與所述凈化氣和所述H₂形成的混合氣體換熱，所述混合氣體被預熱，所述高溫逆變換氣體變為低溫逆變換氣體；

將所述低溫逆變換氣體送入所述間冷器中冷卻，除去所述低溫逆變換氣體中的水蒸氣，獲得還原氣將所述低溫還原氣送入所述加熱爐中進行加熱，獲得高溫還原氣；

將所述高溫還原氣送入所述氣基豎爐中，用于還原所述氧化物料，獲得直接還原鐵；所述氣基豎爐采用所述第一CO₂進行動態密封。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，往所述換熱器中加入新的CO₂，與所述凈化氣和所述H₂制備所述預熱混合氣體。

5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述預熱混合氣體在所述逆變換爐中的反應溫度為500-700℃。

6.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一CO₂的泄入量為10-20標立/DRI。

7.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述凈化氣與所述H₂的體積比為(60-75)：(25-40)。

8.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述催化劑為銅基催化劑或鐵基催化劑。

9.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述高溫還原氣的溫度為800-1000℃。

10.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述高溫還原氣中的水蒸氣的體積百分含量≤3.5％，CO₂的體積百分含量≤4.5％。