[發(fā)明專利]一種利用氣基豎爐制備直接還原鐵的系統(tǒng)及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710150076.6
• 申請(qǐng)日: 2017-03-14
• 公開（公告）號(hào): CN106702067A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范志輝;劉亮;員曉;李志遠(yuǎn);曹志成;吳道洪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇省冶金設(shè)計(jì)院有限公司
• 主分類號(hào): C21B13/02
• 分類號(hào): C21B13/02
• 代理公司: 北京律和信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11446
• 代理人: 武玉琴,王月春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于直接還原煉鐵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用氣基豎爐制備直接還原鐵的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

直接還原鐵(DRI)又稱海綿鐵，是鐵礦石在低于熔化溫度下直接還原得到的含鐵產(chǎn)品。海綿鐵是一種廢鋼的代用品，是電爐煉純凈鋼、優(yōu)質(zhì)鋼不可缺少的雜質(zhì)稀釋劑，是轉(zhuǎn)爐煉鋼優(yōu)質(zhì)的冷卻劑，是發(fā)展鋼鐵冶金短流程不可或缺的原料。2014年，全世界直接還原鐵的年產(chǎn)量達(dá)7450萬噸，創(chuàng)歷史新高。我國將直接還原工藝列為鋼鐵工業(yè)發(fā)展的主要方向之一。

生產(chǎn)直接還原鐵的工藝稱為直接還原法，屬于非高爐煉鐵工藝，分為氣基法和煤基法兩大類。其中，76％的直接還原鐵是通過氣基法生產(chǎn)的。氣基法采用還原氣(其主要成分為CO和H₂)還原鐵礦石，制備直接還原鐵。目前，還原氣主要以天然氣為原料制得，其制備成本很高。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種利用氣基豎爐制備直接還原鐵的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)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(jī)，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?dú)獬隹冢鰤嚎s爐頂氣入口與所述壓縮機(jī)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(yù)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(yù)熱混合氣體入口和高溫逆變換氣體出口，所述預(yù)熱混合氣體入口與所述換熱器的預(yù)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。

進(jìn)一步地，所述換熱器還具有第二CO₂入口。

本發(fā)明還提供了一種采用上述系統(tǒng)制備直接還原鐵的方法，所述方法包括如下步驟：

準(zhǔn)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(jī)中進(jìn)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(jìn)行預(yù)熱，獲得預(yù)熱混合氣體；

將所述預(yù)熱混合氣體送入所述逆變換爐中在催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng)，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(yù)熱，所述高溫逆變換氣體變?yōu)榈蜏啬孀儞Q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(jìn)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(jìn)行動(dòng)態(tài)密封。

進(jìn)一步地，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(yù)熱混合氣體。

進(jìn)一步地，所述預(yù)熱混合氣體在所述逆變換爐中的反應(yīng)溫度為500-700℃。

進(jìn)一步地，所述第一CO₂的泄入量為10-20標(biāo)立/DRI。

進(jìn)一步地，所述凈化氣與所述H₂的體積比為(60-75)：(25-40)。

進(jìn)一步地，所述催化劑為銅基催化劑或鐵基催化劑。

進(jìn)一步地，所述高溫還原氣的溫度為800-1000℃。

進(jìn)一步地，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％。

本發(fā)明采用爐頂氣作為原料，制備氣基豎爐用還原氣，提高了爐頂氣的利用價(jià)值，降低了還原氣的制備成本，且減少了對(duì)環(huán)境的污染。