[發明專利]直接還原鐵、建材、煤氣化多聯產的系統和方法

在審

• 申請號: 201710448359.9
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107177710A
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 鞏志堅;溫雨鑫;丁力;陳峨;遠忠森;喻善均;郭文林;吳道洪;劉迎立
• 申請（專利權）人: 神霧科技集團股份有限公司
• 主分類號: C21B13/04
• 分類號: C21B13/04;C21B13/14;C04B18/14
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)11201
• 代理人: 趙天月

技術領域

本發明屬于冶金領域，具體而言，本發明涉及直接還原鐵、建材、煤氣化多聯產的系統和方法。

背景技術

直接還原煉鐵是鋼鐵生產短流程的基礎，是以非焦煤為主要能源，在鐵礦石的軟化溫度以下進行還原獲得固態金屬鐵的方法。由于生產過程中可以避免有害成分的污染，其產品直接還原鐵(DRI)的化學成分較為純凈，是鋼鐵生產中重要的廢鋼替代品，是解決廢鋼資源不足的重要途徑，是廢鋼殘留元素的稀釋劑，是電爐冶煉高品質純凈鋼、優質鋼不可或缺的控制殘留元素的原料，是裝備制造業生產石油、合成化工、核設施等所必需的原材料，是轉爐煉鋼最好的冷卻劑。因此，全球電爐鋼廠對直接還原鐵的需求將繼續增長。

現代煤氣化過程是以煤為原料，純氧和水蒸氣等為氣化劑，在1500攝氏度溫度下反應生成有效組分(CO+H₂)大于90％的合成氣，渣以液態形式流至氣化爐激冷段被水激冷固化為粒狀排出。煤氣化是煤化工的關鍵技術，是目前煤制燃料油、煤制燃料氣、煤制化學品等工藝的基礎。氣化也是煤化工過程投資較大、能耗較高、工藝條件苛刻和材料要求較高的工段。

因此，急需找到一種成本低、工藝簡單的生產直接還原鐵和煤氣的工藝。

發明內容

本發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，本發明的一個目的在于提出一種直接還原鐵、建材、煤氣化多聯產的系統和方法。該系統可同時實現生產煤氣和鐵水，所得鐵水可熔鑄或進一步精煉特種鋼，且所得的渣液可用于生產建筑裝飾材料，整個工藝生產效率高、成本低且環保。

在本發明的一個方面，本發明提出了一種直接還原鐵、建材、煤氣化多聯產的系統，根據本發明的實施例，該系統包括：

反應塔，所述反應塔內自上而下依次限定出氣化段、還原段和熔分段，所述氣化段布置有供給氧氣和煤粉的第一撞擊流噴嘴，所述還原段布置有預還原鐵礦粉入口，所述還原段和所述熔分段之間布置有錐形縮口，所述錐形縮口側壁處的所述反應塔上布置有第一煤氣出口，所述熔分段布置有渣液出口和鐵水出口；

煤氣激冷塔，所述煤氣激冷塔具有第一煤氣入口、冷煤氣入口、換熱后煤氣出口和粉塵出口，所述第一煤氣入口與所述第一煤氣出口相連；

預還原塔，所述預還原塔具有供給鐵礦粉和煤氣的第二撞擊流噴嘴、第二煤氣出口和預還原鐵礦粉出口，所述第二撞擊流噴嘴與所述換熱后煤氣出口相連，所述預還原鐵礦粉出口與所述預還原鐵礦粉入口相連。

根據本發明實施例的直接還原鐵、建材、煤氣化多聯產的系統，通過在反應塔氣化段采用撞擊流噴嘴將煤粉與氧氣以一定角度撞擊以實現煤粉和氧氣的快速混合，加快煤粉與氧氣的反應速度，同時形成平推流反應器形式，以減少流場返混，并且通過在反應塔還原段噴入預還原鐵礦粉，可顯著提高鐵礦粉的還原度，且可利用氣化段產生的高溫煤氣的顯熱對預還原鐵礦粉進行進一步的還原，同時降低第一煤氣的溫度，節能降耗，減少煤氣冷卻廢水的產生量，同時在還原段和熔化段之間布置錐形縮口，并且將第一煤氣出口布置在錐形縮口側壁處的反應塔上，可以顯著減少第一煤氣中的粉塵量，并且在反應塔的下部設置熔分段，還原段得到的還原產物在重力作用下進入熔分段實現渣鐵的熔分，進而實現鐵水和渣液的后續再利用，鐵水可熔鑄或進一步精煉特種鋼，渣液可用于生產建材產品，在將第一煤氣供給至預還原塔中還原鐵礦粉之前，預先采用冷煤氣對第一煤氣進行激冷換熱，由此可進一步降低換熱后煤氣中的粉塵含量，提高換熱后煤氣的還原性，進而提高鐵礦粉的預還原率，同時可降低換熱后煤氣的溫度，避免鐵礦粉熔融粘結在預還原塔中，其次鐵礦粉在進入反應塔之前，預先進入預還原塔進行預還原處理，一方面可進一步利用換熱后煤氣的顯熱，提高整個系統的熱利用效率，另一方面可顯著提高反應塔內的還原率，另外，在預還原塔內，采用撞擊流噴嘴將鐵礦粉和換熱后煤氣以一定角度撞擊以實現鐵礦粉和換熱后煤氣的快速混合，加快鐵礦粉與換熱后煤氣的反應速度，縮短反應時間，同時減小反應器體積，降低系統投資。

另外，根據本發明上述實施例的直接還原鐵、建材、煤氣化多聯產的系統還可以具有如下附加的技術特征：