[實(shí)用新型]一種氨氣直接還原鐵實(shí)現(xiàn)近零排放的系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202120332476.0
• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN214655056U
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李先春;李勝利;王紹艷;張東柯;馬光宇;蔡秋野;王煥然
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧科技大學(xué);西澳大學(xué);鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: C21B13/02
• 分類號: C21B13/02
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務(wù)所(普通合伙) 21224
• 代理人: 陶新亞

本實(shí)用新型涉及一種氨氣直接還原鐵實(shí)現(xiàn)近零排放的系統(tǒng)，包括直接還原豎爐、蓄熱式換熱裝置、氨氣燃燒及預(yù)處理裝置；本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了氨氣直接還原鐵的工業(yè)化生產(chǎn)，且工藝過程簡單，不產(chǎn)生CO2等溫室氣體或有害氣體；采用高效低氮燃燒器結(jié)合SCR脫硝等煙氣處理裝置，實(shí)現(xiàn)NO近零排放；還原過程中產(chǎn)生的粉塵經(jīng)過除塵后實(shí)現(xiàn)粉塵近零排放；工藝過程無廢水產(chǎn)生，海綿鐵為固態(tài)，無常規(guī)高爐冶煉渣產(chǎn)生。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及直接還原鐵技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氨氣直接還原鐵實(shí)現(xiàn)近零排放的系統(tǒng)。

背景技術(shù)

直接還原煉鐵是用氣體或固體還原劑在低于鐵礦石軟化溫度下，在反應(yīng)裝置內(nèi)將鐵礦石還原成金屬鐵的方法，其產(chǎn)品稱直接還原鐵(DRI)，這種鐵保留了失氧前的外形，因失氧形成大量微孔隙，顯微鏡下形似海綿結(jié)構(gòu)，故又稱海綿鐵。

氣基豎爐直接還原煉鐵因其操作容易、能耗低、效率高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為當(dāng)今世界主流的海綿鐵生產(chǎn)方法。目前，氣基直接還原煉鐵一般采用CO和H₂作為氣體還原劑來生產(chǎn)海綿鐵。但是，CO用作氣體還原存在還原氣析碳、鐵礦石易還原粉化粘接、冷卻設(shè)備復(fù)雜、產(chǎn)生溫室氣體CO₂等問題。H₂用作氣體還原劑存在長時間儲存及遠(yuǎn)距離運(yùn)輸不便等問題。

公開號為CN111575427A的中國專利申請公開了“一種近零排放的氫冶金工藝”，其采用氫氣將鐵礦原料直接還原鐵。氣體供應(yīng)與循環(huán)系統(tǒng)包括水制氫系統(tǒng)、第二氫氣壓縮機(jī)、調(diào)節(jié)閥組、第三氫氣壓縮機(jī)、加熱器和預(yù)熱器等，設(shè)備組成復(fù)雜。實(shí)際上，采用水制備氫氣的方式很難滿足大型鋼鐵冶煉系統(tǒng)還原鐵礦原料時對氫氣的需求。氫氣不便于長時間儲存和遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)膯栴}將制約該工藝的應(yīng)用，而在鋼鐵企業(yè)內(nèi)部建立大型儲氫站存在巨大的安全隱患。

公告號為CN209798009U的中國實(shí)用新型專利公開了“一種采用氫氣生產(chǎn)熱態(tài)海綿鐵的系統(tǒng)”，其采用氫氣生產(chǎn)熱態(tài)海綿鐵，直接還原豎爐的熱態(tài)氫氣入口取代了傳統(tǒng)的還原氣入口，促進(jìn)鐵礦石還原更加有效。該技術(shù)方案中沒有明確說明氫氣的供給和儲存方式，而大型鋼鐵冶煉系統(tǒng)還原鐵礦原料時對氫氣需求量巨大，因此同樣存在氫氣不便于長時間儲存和遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)膯栴}制約其應(yīng)用，而在鋼鐵企業(yè)內(nèi)部建立大型儲氫站存在巨大的安全隱患的問題。

公開號為CN107299176A的中國專利申請公開了“一種豎爐生產(chǎn)直接還原鐵的系統(tǒng)及其方法”，其利用低階煤熱解制備還原氣，經(jīng)調(diào)質(zhì)后通入豎爐將鐵礦直接還原為海綿鐵。其調(diào)質(zhì)煤氣中含有CO、CO₂和CH₄，無法解決CO還原存在還原氣析碳、鐵礦石易還原粉化粘接、冷卻設(shè)備復(fù)雜和CO2溫室氣體排放等問題。

綜上所述，目前，需要尋找一種新的氣體還原劑以解決上述問題。

氨氣作為無碳燃料，同時也是一種富氫氣體，其中氫的質(zhì)量百分比為17.6％，其在高溫時會分解成氮?dú)夂蜌錃猓羞€原作用。氨氣可在常溫下加壓液化或常壓下冷卻液化，且液氨的體積能量密度高于液氫，因此液氨更便于儲存和運(yùn)輸，是氫的理想載體。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型提供了一種氨氣直接還原鐵實(shí)現(xiàn)近零排放的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了氨氣直接還原鐵的工業(yè)化生產(chǎn)，且工藝過程簡單，不產(chǎn)生CO₂等溫室氣體或有害氣體；采用高效低氮燃燒器結(jié)合SCR脫硝等煙氣處理裝置，實(shí)現(xiàn)NO近零排放；還原過程中產(chǎn)生的粉塵經(jīng)過除塵后實(shí)現(xiàn)粉塵近零排放；工藝過程無廢水產(chǎn)生，海綿鐵為固態(tài)，無常規(guī)高爐冶煉渣產(chǎn)生。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種氨氣直接還原鐵實(shí)現(xiàn)近零排放的系統(tǒng)，包括直接還原豎爐、蓄熱式換熱裝置、氨氣燃燒及預(yù)處理裝置；

所述直接還原豎爐的頂部設(shè)含鐵物料入口，底部設(shè)海綿鐵出口；直接還原豎爐的上部設(shè)還原氣出口，中部設(shè)高溫氨氣入口，下部設(shè)高溫?zé)煔馊肟冢?/p>