[發明專利]一種以富烴且富氫的氣體為氣源的氣基豎爐還原方法

在審

• 申請號: 202210119562.2
• 申請日: 2022-01-30
• 公開（公告）號: CN115287388A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 張力元
• 申請（專利權）人: 李偉
• 主分類號: C21B13/02
• 分類號: C21B13/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種以富烴且富氫的氣體為氣源的氣基豎爐還原方法，屬于直接還原領域。本發明將一定粒度的鐵氧化物從爐頂加入氣基豎爐，富烴且富氫的氣體在豎爐外加熱后，形成高溫還原氣，然后進入氣基豎爐內，在氣基豎爐內，鐵氧化物與還原氣反應，被還原成直接還原鐵，反應產生的粗煤氣由豎爐爐頂排出，成為氣基豎爐爐頂煤氣，其中提取富烴且富氫氣體中的氫氣，剩余氣體與氧氣在內燃式加熱裝置中發生部分氧化反應，生成溫度大于900℃的還原性氣體，還原性氣體進入氣基豎爐內。本發明整體投資低，氣體加熱過程無CO2排放，能降低經過部分氧化后的氣體中的水含量，提高進入氣基豎爐還原氣的有效氣體含量。

技術領域

本發明屬于直接還原領域，具體涉及一種以富烴且富氫的氣體為氣源的氣基豎爐還原方法。

背景技術

目前，現有氣基豎爐工藝包括MIDREX和HYL兩種基本方法，其它的PREDE工藝、HYL-ZERO工藝、ENERGIRON工藝等等，均是在此兩種基本方法上發展起來的。這些工藝的基本特點是采用燃料燃燒加熱管式爐內的原料氣。由于爐管內原料氣靠管外燃燒燃料加熱，因此限制了管的直徑，造成單個爐管體積小，爐管數量龐大。一套管式加熱爐的輻射室內爐管多達幾百根，燃燒器幾十個；排放煙氣和利用煙氣余熱的過渡段以及對流段設備龐大，結構復雜。這種工藝缺點是：a燃燒燃料排放CO2和其它廢氣；b重整爐管和燃燒器價格非常昂貴，一套重整爐設備通常需要幾百根重整爐管和幾十個燃燒器，因此投資大。針對以上問題，現有技術中提出了部分解決辦法，如申請號CN201280023094.3，名稱為，使用焦爐氣和氧氣煉鋼爐氣將氧化鐵還原為金屬鐵的系統和方法，提出“通過除去外部催化重整裝置而使設備最少化，并因此使工廠成本最小化”。但是該專利技術仍存在以下問題：a該技術提到“在約1，500攝氏度-約1，200攝氏度，經部分氧化的COG成分如下，2-13％CH₄、18.7％CO、1.7％CO₂、43.4％H₂、17.7％H₂O、3.6％N2和1.8％C₂H₆、以及可能有0.9％C₂H₄和1.7％C₂H₂”。此成分中，無效氣成分總和(CO₂+H₂O+N₂)＝23％，無效氣體成分中以水為主，占比高達17.7％。如此高的無效氣體進入氣基豎爐內，會大幅降低生產效率，增加能耗，降低產品金屬化率。b該技術方案中仍部分使用管式加熱爐加熱，因此仍存在排放CO2和其它廢氣問題，及設備投資高的問題。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種以富烴且富氫的氣體為氣源的氣基豎爐還原方法。

本發明目的之一是降低經過部分氧化后的氣體中的水含量，提高進入氣基豎爐還原氣的有效氣體含量。

本發明目的之二是使氣基豎爐系統不排放CO₂。

本發明目的之三是通過替換管式加熱方式，降低設備投資。

本發明的其它目的將在后面指出，或者對本領域的技術人員顯而易見。

為實現此目的，本發明還原方法采用以下的技術方案：

一種以富烴且富氫的氣體為氣源的氣基豎爐還原方法，包括將一定粒度的鐵氧化物從爐頂加入氣基豎爐，富烴且富氫的氣體在豎爐外加熱后，形成高溫還原氣，然后進入氣基豎爐內，在氣基豎爐內，鐵氧化物與還原氣反應，被還原成直接還原鐵，反應產生的粗煤氣由豎爐爐頂排出，成為氣基豎爐爐頂煤氣，其中，富烴且富氫的氣體在豎爐外加熱前，先部分或最大限度地提取富烴且富氫氣體中的氫氣，剩余氣體與氧氣在內燃式加熱裝置中發生部分氧化反應，生成溫度大于900℃的還原性氣體，還原性氣體進入氣基豎爐內。

與現有技術相比，本發明方法具有以下有益效果：