[發明專利]一種生產直接還原鐵的系統及方法

在審

• 申請號: 201710151003.9
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN107058663A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 范志輝;員曉;劉亮;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

技術領域

本發明屬于直接還原煉鐵技術領域，具體涉及一種生產直接還原鐵的系統及方法。

背景技術

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品。海綿鐵是一種廢鋼的代用品，是電爐煉純凈鋼、優質鋼不可缺少的雜質稀釋劑，是轉爐煉鋼優質的冷卻劑，是發展鋼鐵冶金短流程不可或缺的原料。

生產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。現有的采用天然氣制備還原氣的工藝所需熱量多、設備昂貴，導致所得的直接還原鐵的成本也很高。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明首先提供了一種生產直接還原鐵的系統，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；

脫硫脫碳塔，具有壓縮爐頂氣入口、第一還原氣出口和CO₂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H₂入口、第二CO₂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，所述第二CO₂入口與所述脫硫脫碳塔的CO₂出口相連；

逆變換爐，具有預熱混合氣體入口、高溫逆變換氣體出口和燃料氣入口，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、第二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，具有低溫還原氣入口、燃料氣入口和高溫還原氣出口，所述低溫還原氣入口分別與所述脫硫脫碳塔的第一還原氣出口、所述間冷器的第二還原氣出口相連，所述燃料氣入口與所述洗滌器的凈爐頂氣出口相連，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。

進一步地，所述脫硫脫碳塔的第一還原氣出口還與所述加熱爐的燃料氣入口相連。

進一步地，所述逆變換爐的燃料氣入口與所述洗滌器的凈爐頂氣出口或所述脫硫脫碳塔的第一還原氣出口相連。

進一步地，所述系統還包括CO₂馳放車間，所述CO₂馳放車間與所述氣基豎爐的第一CO₂入口相連。

進一步地，所述換熱器還包括第三CO₂入口，所述第三CO₂入口與所述CO₂馳放車間相連。

本發明還提供了一種利用上述系統生產直接還原鐵的方法，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80％-90％的所述凈化爐頂氣送入所述壓縮機進行壓縮，獲得壓縮爐頂氣；將剩下的10％-20％的所述凈化爐頂氣送入所述加熱爐中作為燃料使用；

將所述壓縮爐頂氣送入所述脫硫脫碳塔中，脫除爐頂氣中的硫化氫和二氧化碳，獲得第一還原氣和第二CO₂；

將所述第二CO₂送入所述換熱器中，并往所述換熱器中加入所述H₂，所述第二CO₂和所述H₂在所述換熱器中混合后被預熱為預熱混合氣體；

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第二CO₂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，獲得第二還原氣；

將所述第一還原氣、所述第二還原氣送入所述加熱爐中進行加熱，獲得高溫還原氣；