[發(fā)明專利]一種氣體的鐵浴加熱方法和加熱重整方法及其氣基豎爐還原系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110986193.2
• 申請(qǐng)日: 2021-08-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114196793A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張春雷;張力元
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 張春雷
• 主分類號(hào): C21B13/02
• 分類號(hào): C21B13/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種氣基豎爐還原氣的加熱方法和加熱重整方法及其氣基豎爐還原系統(tǒng)，屬于化工和冶金領(lǐng)域。一種氣體的鐵浴加熱方法和加熱重整方法，將氣體吹入鐵浴爐中，氣體與鐵液接觸，當(dāng)氣體為非烴類還原氣時(shí)，鐵液作為加熱氣體的熱源，當(dāng)氣體為富烴類氣時(shí)，鐵液既作為加熱氣體的熱源，也作為重整氣體的催化劑，被加熱或加熱重整后的氣體由鐵浴爐氣體出口排出。本發(fā)明設(shè)備簡(jiǎn)單，投資和運(yùn)營(yíng)成本低且加熱氣體不排放CO₂和NO_x。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化工和冶金領(lǐng)域，具體涉及一種氣體的鐵浴加熱重整方法及其氣基豎爐還原系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前化工和氣基豎爐直接還原采用的氣體加熱和重整方法包括輻射管加熱法和催化法、催化和非催化部分氧化法。這幾種工藝至少存在下列一項(xiàng)缺點(diǎn)：(1)加熱管是耐高溫的，價(jià)格昂貴，單臺(tái)加熱器通常需要幾百根加熱管，投資大；(2)外熱燃燒加熱排放出大量的CO₂和NOx；(3)使用的催化劑，價(jià)格昂貴，需要定期更換，增加運(yùn)營(yíng)成本；(4)使用純氧燃燒升溫重整烴類氣體，增加制氧投資和耗氧的運(yùn)行費(fèi)用。

如，申請(qǐng)?zhí)枺篊N201910952204.8，名稱為，一種用于生產(chǎn)還原氣的新型重整爐的專利提出，氣基還原鐵(俗稱，海綿鐵)的主要問(wèn)題是解決還原氣的生產(chǎn)，該專利重整爐包括輻射室箱體，重整爐管，燃燒器，過(guò)渡段以及對(duì)流段；所述的重整爐管成2m排立式并聯(lián)布置于輻射室箱體內(nèi)；一排重整爐管對(duì)應(yīng)一根重整原料氣進(jìn)口支干管，每根重整原料氣進(jìn)口支于管上開(kāi)設(shè)與每排重整爐管數(shù)量相同的分支，通過(guò)柔性管將重整爐管氣體進(jìn)口與重整原料氣進(jìn)口支干管相連；燃燒器成(2m+1)排布置于輻射室下方底壁板；重整爐管氣體出口通過(guò)斜三通與冷壁支管連接；過(guò)渡段是輻射室箱體的兩側(cè)壁板上方設(shè)有若干個(gè)過(guò)渡段分支管引出至過(guò)渡段分支干管，兩分過(guò)渡段分支干管在輻射室箱體的一端匯集成過(guò)渡段總管；過(guò)渡段總管與對(duì)流段相連，所述的對(duì)流段通過(guò)引風(fēng)機(jī)與煙囪相連；所述的對(duì)流段由≥4個(gè)換熱器組成，所述換熱器為急速蒸發(fā)器、重整原料預(yù)熱器、蒸汽過(guò)熱器、脫硫焦?fàn)t氣預(yù)熱器、爐頂氣預(yù)熱器和燃燒空氣預(yù)熱器中的至少4種。過(guò)渡段出口1200℃的高溫?zé)煔猓?jīng)對(duì)流段回收熱量，使煙氣溫度降至100℃以下。

此技術(shù)方案存在以下問(wèn)題：(1)采用燃料燃燒加熱造成廢氣排放；(2)由于重整爐管采用外加熱，因此限制了重整管直徑，造成單個(gè)重整管體積小，重整爐管數(shù)量龐大。從該專利附圖可以看到，重整爐管162根，燃燒器成70個(gè)。這造成輻射室加熱系統(tǒng)設(shè)備龐大，安裝復(fù)雜；(3)過(guò)渡段出口溫度高達(dá)1200℃，說(shuō)明重整爐管承受的溫度要高于1200℃，這樣的重整爐管和燃燒器價(jià)格非常昂貴，一套重整爐設(shè)備通常需要幾百根重整爐管，因此，投資過(guò)大； (4)催化劑價(jià)格昂貴，使用量大，定期需更換，因此造成生產(chǎn)運(yùn)行成本高；(5)排放煙氣和利用煙氣余熱的過(guò)渡段以及對(duì)流段設(shè)備龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，再次增加投資成本。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種氣體的鐵浴加熱方法和重整方法及其氣基豎爐還原系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是降低投資、加熱氣體時(shí)不排放CO₂和NO_x，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且不使用氧氣，運(yùn)營(yíng)成本低。本發(fā)明的其它目的將在后面指出，或者對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明鐵浴加熱重整方法采用以下的技術(shù)方案：

氣體至少含有一種富烴類氣，將氣體流吹入鐵浴爐中，氣體與鐵液接觸，鐵液作為加熱氣體的熱源和重整氣體的催化劑，被加熱和重整后的氣體由鐵浴爐氣體出口排出。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明鐵浴加熱重整方法具有以下有益效果：

1)本發(fā)明采用鐵浴加熱重整含烴類氣，鐵液作為加熱氣體的熱源，加熱過(guò)程無(wú)CO₂和NO_x排出。

2)本發(fā)明鐵液既作為加熱氣體的熱源又作為重整氣體的催化劑，鐵液來(lái)源于廢鋼，價(jià)格低廉，鐵液損耗低，可反復(fù)使用，運(yùn)營(yíng)成本極低。