[發(fā)明專利]熔鐵浴煤制氣加熱循環(huán)還原氣生產(chǎn)直接還原鐵的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010178748.6
• 申請日: 2020-03-15
• 公開（公告）號: CN111218535A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設計）人: 蘇亞杰;牛強;杜英虎;陳壽林
• 申請（專利權）人: 蘇亞杰;牛強
• 主分類號: C21B13/00
• 分類號: C21B13/00
• 代理公司: 太原華弈知識產(chǎn)權代理事務所 14108
• 代理人: 李毅

本發(fā)明涉及一種熔鐵浴煤制氣加熱循環(huán)還原氣生產(chǎn)直接還原鐵的方法，是將由直接還原鐵爐頂氣余熱回收降溫至200～220℃，通入水蒸氣進行CO低溫變換，再次余熱回收降溫至常溫，加壓至3～8kg得到的H₂含量≥80%的常溫循環(huán)還原氣兌入到1400～1700℃的熔鐵浴煤制氣高溫粗煤氣中，得到氫碳比＞1.1、溫度810～1050℃的循環(huán)還原氣，通入直接還原鐵豎爐中，提供熱量以生產(chǎn)直接還原鐵，并由直接還原鐵豎爐爐頂產(chǎn)出350～500℃、壓力2～7kg的爐頂氣。本發(fā)明方法不需設置CH₄重整爐，能夠最大限度的利用熔鐵浴產(chǎn)出粗煤氣余熱、余氣、余壓冶煉直接還原鐵。

技術領域

本發(fā)明屬于直接還原鐵生產(chǎn)技術領域，涉及一種利用熔鐵浴煤制氣冶煉直接還原鐵的工藝方法。本發(fā)明方法可以最大限度的利用粗煤氣余熱、余氣、余壓冶煉直接還原鐵，實現(xiàn)煤炭能源的分質、高效、清潔利用，提高能源利用效率。

背景技術

現(xiàn)有天然氣、焦爐煤氣豎爐還原鐵技術如MIDREX、HYL-Ⅲ、CSDRI、CTR、WTY-DRI等，都離不開CH₄重整爐和還原氣再加熱工序。例如典型的MIDREX技術是經(jīng)管式加熱爐將還原氣預加熱到600℃，再在第二段還原氣重整爐中將CH₄裂解成（H₂+CO）并將還原氣加熱到840～900℃，送入直接還原鐵豎爐，用于生產(chǎn)直接還原鐵。

與其對應，世界上所有的煤基熔融還原鐵中的鐵浴爐以及熔鐵浴煤制氣在經(jīng)歷了長達40余年的研究實驗后，除His melt熔融還原鐵外，大都沉寂了。其主要原因在于：1、產(chǎn)氣量大，達到了2000m³/t煤；2、粗煤氣溫度高達1200～1700℃，而且含有大量粉塵，難以利用；3、爐襯耐火材料侵蝕速度過快，達到19kg/t煤；4、能耗高于高爐煉鐵，無法與高爐競爭。

日本與瑞典在1982～1983年合作，對瑞典皇家工學院CIG熔融還原鐵方法進行了研究。其中日方研究小組側重研究煉鐵煉鋼工藝，瑞典方面?zhèn)戎匮芯棵旱臍饣椒āＦ涞玫降拇置簹饨M分為：CO 67～69%，H₂ 28%～29%，CO₂≤1.4，N₂＜4%，以及少量硫。CIG熔融還原鐵的目的產(chǎn)品是鐵水，試驗受挫后沒有進展。

CN 101787408A公開了一種利用粗煤氣顯熱生產(chǎn)直接還原鐵的方法，以直接還原豎爐兼做粗煤氣顆粒床高溫除塵器，豎爐中的鐵礦(包括鐵礦煤球團、氧化鐵球團礦、煤包裹鐵礦粉球團)兼做移動顆粒床除塵顆粒，在對高溫粗煤氣除塵的過程中聯(lián)產(chǎn)直接還原鐵，同時完成了利用顯熱、還原鐵、降溫、除塵、降低還原豎爐中煤氣壓力5個功能。該專利將還原豎爐產(chǎn)出的爐頂煤氣凈化后用作生產(chǎn)化工產(chǎn)品的原料氣或燃氣，可以有效提高煤炭能源的綜合利用效率。該專利將煤制氣與直接還原鐵豎爐分置，煤制氣采用高灰熔點、軟化點的煤，避免了煤氣中含有低軟化點的鐵礦物和其它礦物，可以消除低軟化點礦物造成的粘結、堵塞問題。

但是，該專利中的粗煤氣并不循環(huán)利用，僅利用了1次粗煤氣顯熱，而生產(chǎn)直接還原鐵后的爐頂煤氣經(jīng)過凈化后作為了燃氣和化工原料氣，余熱、余氣利用并不充分。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種熔鐵浴煤制氣加熱循環(huán)還原氣生產(chǎn)直接還原鐵的方法，以最大限度的利用熔鐵浴產(chǎn)出粗煤氣余熱、余氣、余壓冶煉直接還原鐵。

本發(fā)明所述的熔鐵浴煤制氣加熱循環(huán)還原氣生產(chǎn)直接還原鐵的方法是將H₂含量≥80%的常溫循環(huán)還原氣不加熱，或者預加熱至400～600℃，兌入1400～1700℃的熔鐵浴煤制氣高溫粗煤氣中，得到氫碳比＞1.1、溫度810～1050℃的循環(huán)還原氣，通入直接還原鐵豎爐中，提供熱量以生產(chǎn)直接還原鐵，并由直接還原鐵豎爐爐頂產(chǎn)出350～500℃、壓力2～7kg的爐頂氣。