[發(fā)明專利]制備海綿鐵的系統(tǒng)和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710209634.1
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106834585A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設計）人: 范志輝;鄧君;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: 北京清亦華知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙)11201
• 代理人: 趙天月

技術領域

本發(fā)明屬于直接還原煉鐵技術領域，具體而言，本發(fā)明涉及制備海綿鐵的系統(tǒng)和方法。

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(chǎn)品。海綿鐵是一種廢鋼的代用品，是電爐煉純凈鋼、優(yōu)質鋼不可缺少的雜質稀釋劑，是轉爐煉鋼優(yōu)質的冷卻劑，是發(fā)展鋼鐵冶金短流程不可或缺的原料。2015年，全世界直接還原鐵的年產(chǎn)量達7520萬噸，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。其中氣基法具有能耗低、污染小、產(chǎn)品質量穩(wěn)定等特點。目前世界范圍內(nèi)，76％的直接還原鐵是通過氣基法生產(chǎn)，主要以天然氣為制氣原料以制備高品質的還原氣，還原氣中一氧化碳和氫氣的總含量大于85％。目前這類工藝工業(yè)化生產(chǎn)裝置主要集中在中東、南美等天然氣儲量豐富、價格低廉的地區(qū)，而對于天然氣比較稀缺、價格昂貴的地區(qū)，則無法采用該工藝技術進行建設生產(chǎn)以獲得良好的經(jīng)濟效益。中國的能源稟賦特點是“富煤少氣缺油”，難以采用天然氣重整—氣基豎爐直接還原工藝。

因此，現(xiàn)有制備海綿鐵的技術有待進一步改進。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種制備海綿鐵的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)可充分利用價格低廉的低階煤生產(chǎn)還原鐵礦石用的還原氣，得到金屬化率不低于90％的海綿鐵，同時可顯著降低整個系統(tǒng)的能耗，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性。

在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種制備海綿體的系統(tǒng)，根據(jù)本發(fā)明的實施例，該系統(tǒng)包括：

熱解裝置，所述熱解裝置具有低階煤入口、布料氣入口、第一熱解油氣出口、第二熱解油氣出口和半焦出口，并且在所述熱解裝置的高度方向上，所述第一熱解油氣出口位于所述第二熱解油氣出口上方；

氣基豎爐，所述氣基豎爐具有鐵礦石入口、熱解油氣入口、爐頂氣出口和海綿鐵出口，所述熱解油氣入口與所述第二熱解油氣出口相連；

爐頂氣凈化單元，所述爐頂氣凈化單元具有爐頂氣入口、熱解油出口、燃料出口和凈化爐頂氣出口，所述爐頂氣入口與所述爐頂氣出口相連，所述燃料出口與所述熱解裝置相連；

加熱裝置，所述加熱裝置具有燃料入口、凈化爐頂氣入口和預熱后凈化爐頂氣出口，所述燃料入口與所述燃料出口和第一熱解油氣出口相連，所述凈化爐頂氣入口與所述凈化爐頂氣出口相連，所述預熱后凈化爐頂氣出口與所述氣基豎爐上的預熱后凈化爐頂氣入口相連，并且在所述氣基豎爐的高度方向上，所述預熱后凈化爐頂氣入口位于所述熱解油氣入口的下方。

根據(jù)本發(fā)明實施例的制備海綿鐵的系統(tǒng)通過將低階煤熱解產(chǎn)生的熱解油氣供給至氣基豎爐中作為還原氣使用，可充分高效地利用熱解油氣的顯熱、提高工藝的能源利用率，同時可顯著降低系統(tǒng)的維護成本，使得氣基豎爐的生產(chǎn)能耗降低0.1-0.3Gcal/DRI，并得到金屬化率不低于90％的海綿鐵，與現(xiàn)有技術相比，本申請中無需使用大量的天然氣，使得天然氣稀缺的地區(qū)可建立氣基豎爐生產(chǎn)線，生產(chǎn)優(yōu)質的海綿鐵，同時本申請在熱解裝置通入布料氣，有利于將低階煤吹散，并且在靠近布料氣的位置布置第一熱解油氣出口，在遠離布料氣的熱解爐的中下部布置第二熱解油氣出口，由于第一熱解油氣出口靠近布料氣，在排出熱解油氣過程中可以將布料氣帶出，從而提高后續(xù)供給至熱解油氣中還原氣體的比例，而該部分的熱解油氣可以作為熱解裝置中的燃料使用，而第二熱解油氣出口排出的熱解油氣可以直接供給至氣基豎爐中作為還原氣使用，而氣基豎爐所得的爐頂氣經(jīng)爐頂氣凈化單元作用后，可顯著提高凈化爐頂氣的還原性，如此有利于提高鐵礦石的還原效率，而所得的燃料可供給至上述熱解裝置，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性；為了進一步降低氣基豎爐的能耗，提高豎爐內(nèi)鐵礦石的還原效率，在凈化爐頂氣送至氣基豎爐之前將其送至加熱裝置進行加熱，得到預熱后凈化爐頂氣，加熱裝置的燃料一方面來自熱解裝置的第一熱解油氣，一方面來自爐頂氣凈化單元的燃料，如此，可進一步降低系統(tǒng)的能耗，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性。而且因第二熱解油氣與預熱后凈化爐頂氣從不同位置通入氣基豎爐還原鐵礦石，可以先讓氧化度(H₂O+CO₂)偏高的第二熱解油氣先去還原金屬化率還不合格的鐵礦石，而讓氧化度偏低且溫度更高的預熱后凈化爐頂氣去還原金屬化率較高但還未達到最終產(chǎn)品要求金屬化率的鐵礦石，通過分級分質利用，可進一步降低氣基豎爐的能耗，提高氣基豎爐的生產(chǎn)率。