[實(shí)用新型]一種BGL氣化氣體經(jīng)蒸汽轉(zhuǎn)化生產(chǎn)直接還原鐵的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720845598.3
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN207002779U
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯慶;范晉峰;張沖;劉慶敬
• 申請（專利權(quán)）人: 北京中晉中石冶金化工技術(shù)有限公司
• 主分類號: C21B13/02
• 分類號: C21B13/02
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 鞏克棟

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于直接還原鐵生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種BGL氣化氣體經(jīng)蒸汽轉(zhuǎn)化生產(chǎn)直接還原鐵的裝置，尤其涉及一種以BGL氣化爐產(chǎn)生的煤制氣與HyL-III氣基還原豎爐結(jié)合生產(chǎn)直接還原鐵的裝置。

背景技術(shù)

直接還原鐵(DRI)是指在低于熔化溫度之下將鐵礦石還原成海綿鐵的過程。與傳統(tǒng)高爐煉鐵方法相比，取消了煉焦和燒結(jié)等工序，具有流程短、污染小、消耗少以及不受優(yōu)質(zhì)煉焦煤短缺影響等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)，直接還原鐵中硫、磷和硅等有害雜質(zhì)含量低，有利于電爐冶煉優(yōu)質(zhì)純凈鋼種。

自1936年Midrex技術(shù)開始?xì)饣Q爐技術(shù)的研究，直接還原鐵技術(shù)發(fā)展已有80多年歷史。國外商業(yè)化的直接還原鐵工藝有Midrex、HyL和PERED等。國外直接還原鐵的生產(chǎn)主要以天然氣和鐵精粉制備的球團(tuán)礦為原料，基于天然氣直接還原鐵技術(shù)主在豎爐中還原鐵礦生產(chǎn)直接還原鐵。

中國是天然氣資源匱乏的國家，從對中國目前及未來天然氣的產(chǎn)量和消費(fèi)量預(yù)測分析來看，使用天然氣作為氣基直接還原鐵工藝氣主要原料，困難較多，成本較高，從經(jīng)濟(jì)性考慮幾乎沒有可行性。在中國，尋找可以替代天然氣的廉價(jià)氣源用于直接還原鐵生產(chǎn)，對攻克氣基直接還原鐵技術(shù)難關(guān)具有重要意義。

基于中國富煤少氣的國情，煤化工在中國發(fā)展歷史悠久，幾乎世界上所有的煤制氣工藝在中國均有實(shí)踐嘗試，煤制氣工藝相對成熟。采用劣質(zhì)非焦煤生產(chǎn)煤制氣用于直接還原鐵，大大降低了氣源成本，為氣基豎爐技術(shù)在中國得到應(yīng)用提供契機(jī)。目前，煤氣化技術(shù)主要分為固定床、流化床和氣流床三種，其中固定床分為常壓氣化(如UGI爐，該技術(shù)由于污染嚴(yán)重已趨于淘汰)和加壓氣化(如固態(tài)排渣的Lurgi爐和液態(tài)排渣的BGL爐)。

表1列出了BGL固定床加壓氣化技術(shù)的典型煤氣組成(表中數(shù)據(jù)來源于中煤圖克合成氨尿素項(xiàng)目BGL氣化爐實(shí)際生產(chǎn)值)。與流化床或氣流床技術(shù)相比，固定床加壓技術(shù)可以適用于粒度范圍5mm～50mm塊煤，不需要復(fù)雜的磨煤或備煤工藝。

表1：固定床煤氣化工藝典型氣體組成

US 4205830和US 4225340均公開了一種利用煤制氣生產(chǎn)直接還原鐵的方法和裝置，所述方法將煤、氧氣和水蒸汽在煤氣化爐中進(jìn)行反應(yīng)，還原氣通入豎爐，爐頂氣一部分用作燃料，一部分循環(huán)脫除CO₂后再加熱與煤制氣混合進(jìn)入豎爐。煤氣化爐中加入石灰(CaO)用于脫除硫化物。所述方法給出的氣體成分中CH₄含量在0.3％以下，顯然不適用于處理固定床煤氣化產(chǎn)生的高CH₄含量(8％左右)的煤制氣；且在煤氣化裝置加入CaO，并不能達(dá)到理想的脫硫效果，難以滿足當(dāng)下氣體排放要求。

CN 203034041U公開了一種利用粉煤氣化制氣及氣基豎爐直接還原冶金的系統(tǒng)，其給出了煤氣化、濕洗、水氣變換、脫硫脫碳到還原豎爐的基本流程，但是該專利并未給出實(shí)施細(xì)節(jié)，僅具有理論參考價(jià)值；且該專利并未考慮還原后爐頂氣的循環(huán)使用，對于反應(yīng)后還有大量CO/H₂的爐頂氣直接作為煙氣處理顯然是不合適的。

CN 1141402C公開了一種利用水煤漿加壓氣化生產(chǎn)海綿鐵的裝置。該專利選用德士古爐，通過氣體變換、NHD凈化、通過兩個(gè)并聯(lián)加熱爐加熱后連通至豎爐。該方法能夠應(yīng)用于高硫含量煤種，并對硫磺進(jìn)行回收，然而德士古爐相對于固定床煤氣化爐投資高，氣化壓力高；且直接采用氣體經(jīng)加熱爐加熱后進(jìn)豎爐的方式，容易發(fā)生CO氣化滲碳反應(yīng)，損傷爐管造成不良后果。

由此可見，如何充分利用我國豐富的煤炭資源、發(fā)展氣基直接還原鐵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)中國氣基直接還原鐵技術(shù)的創(chuàng)新與突破，選擇合適的煤氣化技術(shù)、煤氣轉(zhuǎn)化技術(shù)、煤氣凈化技術(shù)和還原豎爐技術(shù)，以及上述技術(shù)的集成是亟待解決的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有煤制氣生產(chǎn)直接還原鐵的裝置中存在的問題，本實(shí)用新型提供了一種BGL氣化氣體經(jīng)蒸汽轉(zhuǎn)化生產(chǎn)直接還原鐵的裝置。本實(shí)用新型通過以固定床加壓氣化爐(BGL煤氣化爐)與水氣變換裝置、轉(zhuǎn)化裝置以及氣基還原豎爐組合，可以實(shí)現(xiàn)煤氣化技術(shù)、煤氣轉(zhuǎn)化技術(shù)、煤氣凈化技術(shù)和還原豎爐技術(shù)的有效集成，提供了一種具有更高物料和能源利用率的煤制氣生產(chǎn)直接還原鐵的裝置。

為達(dá)此目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

本實(shí)用新型提供了一種BGL氣化氣體經(jīng)蒸汽轉(zhuǎn)化生產(chǎn)直接還原鐵的裝置，所述裝置包括依次連接的BGL氣化爐、除塵洗滌裝置、水氣變換裝置、脫硫脫碳裝置、調(diào)壓裝置、轉(zhuǎn)化裝置和氣基還原豎爐。