[發明專利]一種采用熱解生產豎爐還原氣的裝置與方法

在審

• 申請號: 201711463843.5
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108220520A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 范志輝;季愛兵;郭新穎;劉安治;雷華
• 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;C10K3/02;C10K1/02;C10K1/32;C10B53/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張弛

本發明公開了一種采用熱解生產豎爐還原氣的裝置及方法。所述裝置包括熱解爐、豎爐；熱解爐包括第一腔體及第二腔體，熱解荒煤氣經熱解爐第二腔體處理后，再經加熱爐加熱即可通入豎爐還原鐵礦石，無需建設填裝由大量昂貴催化劑的重整爐，系統得到簡化，維護成本低。既直接充分利用了700?900℃的熱解荒煤氣的全部顯熱，能源利用效率顯著提高；又通過在第二腔體設置輻射管保證海綿鐵催化重整熱解荒煤氣制備優質還原氣的合適反應溫度，使得重整轉化效率大大提高,生產出滿足下游豎爐成分要求的優質還原氣，提高豎爐生產效率；無熱解荒煤氣分離凈化系統，且不需建設填裝催化劑的重整爐，整個系統簡單、投資小、生產成本低。

技術領域

本發明涉及化工冶金領域，涉及生產豎爐還原氣的裝置。

同時涉及生產豎爐還原氣的方法。

背景技術

褐煤、長焰煤等低階煤，具有揮發分高、活性強等特點，因其中的水分和氧含量高而熱值低，直接燃燒或氣化利用效率低，經濟價值遠不如高階煤，因此大規模開發低階煤必須先對其進行加工提質才能更好利用。熱解處理，是處理低階煤的最科學有效的方法之一。常說的熱解是指煤在隔絕空氣或在惰性氣體條件下持續加熱至較高溫度時，所發生的一系列物理變化和化學反應，最終得到氣體(熱解氣)、液體(焦油)、及固體(半焦)等產物，其中熱解氣可作為豎爐直接還原煉鐵的原料氣。

豎爐直接還原煉鐵技術，是一種綠色低碳的煉鐵新技術，屬于非高爐煉鐵工藝。豎爐法具有能耗低、污染小、產品質量穩定等特點。目前世界范圍內，76％的直接還原鐵是通過氣基法生產，主要以天然氣為制氣原料、水蒸氣或二氧化碳為轉化劑，在裝有鎳基催化劑的重整轉化爐內制備高品質的還原氣。目前這類工藝工業化生產裝置主要集中在中東、南美等天然氣儲量豐富、價格低廉地區；而對于天然氣比較稀缺、價格昂貴地區，則無法采用該工藝技術進行建設生產以獲得良好的經濟效益。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—豎爐直接還原工藝，還原氣由煤炭制取將是最佳選擇。

專利CN201610657153《一種熱解爐與豎爐聯用系統及處理煤的方法》中介紹了一種熱解爐與豎爐聯用系統與方法，系統由熱解爐、分離凈化系統、重整變換系統和豎爐構成。煤炭經熱解爐熱解產生半焦與高溫熱解荒煤氣(700-900℃)，高溫熱解荒煤氣經分離凈化系統進行洗滌冷卻、分離熱解油、脫硫處理，得到低溫凈化熱解氣(低于50℃)，熱解氣再經重整變換系統處理后生成符合豎爐要求的還原氣通入豎爐還原鐵礦石。其中，熱解荒煤氣分離凈化系統由初冷塔、鼓風機、電捕焦油器及脫苯塔等一套復雜的冷卻、脫焦及脫苯裝置構成，熱解荒煤氣經分離凈化系統處理后回收少量的煤焦油。

該現有技術主要的不足之處在于：

1、熱解荒煤氣中因含有5-15％的CH4，不適合直接作為豎爐的還原氣，需經裝填有大量昂貴鎳基催化劑的重整轉化爐處理后再通入豎爐，且對入重整爐氣體中的硫含量有嚴格限制。此外，熱解荒煤氣中含約10-20％的H2O(g)及5-10％的CO2等不利于還原鐵礦石的氧化性成分，需進一步降低這二者含量后，才能變成優質還原氣用于還原鐵礦石。

2、熱解荒煤氣含有一定量的焦油等有機物，直接作為還原氣通入豎爐可能對豎爐的正常運行產生不利影響。

3、700-900℃的熱解荒煤氣顯熱未被利用。

4、熱解荒煤氣分離凈化系統工序復雜、投資大，煤焦油捕集與進一步利用成本高。

故，需要一種新的技術方案以解決上述問題。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種裝置，能夠進一步的處理熱解荒煤氣，使熱解荒煤氣顯熱能更好的被直接利用，且裝置中又不需要熱解荒煤氣分離凈化系統，從而不需建設加熱爐或重整爐，整個系統簡單、投資小、生產成本低。

本發明還提供了使用上述裝置生產豎爐還原氣的方法。