[發(fā)明專利]一種生產(chǎn)直接還原鐵的煤氣處理方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210223835.8
• 申請日: 2022-03-09
• 公開（公告）號: CN114807485A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李佳楣;何學(xué)坤;吳開基;翟曉波;張濤;陸楨;王全樂;鄭軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: C21B13/02
• 分類號: C21B13/02
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 楊柳岸

1.一種生產(chǎn)直接還原鐵的煤氣處理方法，其特征在于：包括以下步驟：從豎爐排出的爐頂煤氣經(jīng)除塵換熱后，部分進(jìn)入脫碳分離系統(tǒng)，部分作為燃料氣，部分作為外排氣送往全廠管網(wǎng)；將經(jīng)過脫碳后形成的CO₂氣體與氫氣混合進(jìn)行逆水煤氣變換反應(yīng)以生成以H₂、CO、CO₂和H₂O為主要成分的初級高溫還原氣；將經(jīng)過脫碳后形成的脫碳?xì)饧訅骸Q熱以形成中溫脫碳?xì)猓糠种袦孛撎細(xì)馀c經(jīng)過預(yù)熱的富甲烷氣混合后進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐與通入轉(zhuǎn)化爐的氧氣反應(yīng)生成以CO和H₂為主要成分的二級高溫還原氣；另一部分中溫脫碳?xì)馀c初級高溫還原氣、二級高溫還原氣和經(jīng)過預(yù)熱的氫氣混合后形成以CO和H₂為主要成分且溫度與還原鐵礦石匹配的三級高溫還原氣，三級高溫還原氣進(jìn)入豎爐以供豎爐生產(chǎn)直接還原鐵使用。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)直接還原鐵的煤氣處理方法，其特征在于：脫碳后形成的CO₂氣體經(jīng)過加壓后與氫氣按H₂與CO₂摩爾比例為1～3混合形成混合氣，混合氣經(jīng)管式加熱爐預(yù)熱至400℃～500℃后進(jìn)入逆水煤氣變換反應(yīng)，生成以H₂、CO、CO₂和H₂O為主要成分的初級高溫還原性氣體，混合氣預(yù)熱的燃料氣為經(jīng)除塵換熱后的爐頂煤氣。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)直接還原鐵的煤氣處理方法，其特征在于：所述中溫脫碳?xì)獾臏囟葹?20℃～160℃，部分中溫脫碳?xì)馀c預(yù)熱至120℃～160℃的富甲烷氣混合進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐與從轉(zhuǎn)化爐頂部噴吹的預(yù)熱至120℃～160℃的氧氣生成溫度為1100℃～1300℃的二級高溫還原氣。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)直接還原鐵的煤氣處理方法，其特征在于：所述三級高溫還原氣中CO和H₂的體積比≥85％，H₂和CO的體積比為3～5，(H₂+CO)/(H₂O+CO₂)≥10。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)直接還原鐵的煤氣處理方法，其特征在于：所述脫碳?xì)鈸Q熱所用熱源為經(jīng)除塵換熱后的爐頂煤氣。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)直接還原鐵的煤氣處理方法，其特征在于：氫氣通過氫氣加熱爐預(yù)熱，氫氣預(yù)熱的燃料氣為經(jīng)除塵換熱后的爐頂煤氣。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)直接還原鐵的煤氣處理方法，其特征在于：氧氣經(jīng)過氧氣加熱器預(yù)熱后進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐，氧氣加熱器采用蒸汽作為加熱介質(zhì)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)直接還原鐵的煤氣處理方法，其特征在于：脫碳后形成的CO₂氣體的純度≥95％，溫度為30℃～40℃。

9.一種生產(chǎn)直接還原鐵的煤氣處理系統(tǒng)，其特征在于：包括用于爐頂煤氣除塵換熱的除塵換熱管路，除塵換熱管路連接有脫碳分離系統(tǒng)、燃料氣管路和與全廠管網(wǎng)連接的輸氣管路，脫碳分離系統(tǒng)連接有CO₂處理支路和脫碳?xì)馓幚碇罚珻O₂處理支路包括沿氣流方向順次設(shè)置的第一加壓機(jī)、第一混合裝置、管式加熱爐和逆水煤氣變換反應(yīng)器，第一混合裝置連接有氫氣供氣管路以向第一混合裝置提供氫氣，脫碳?xì)馓幚碇钒ㄑ貧饬鞣较蝽槾卧O(shè)置的第二加壓機(jī)、換熱裝置、轉(zhuǎn)化爐，在連接換熱裝置和轉(zhuǎn)化爐之間的管道上連接有富甲烷氣供氣管路，轉(zhuǎn)化爐連接有氧氣供氣管路以向轉(zhuǎn)化爐提供氧氣，轉(zhuǎn)化爐、逆水煤氣變換反應(yīng)器均與第二混合裝置相連，氫氣供氣管路連接有與燃料氣管路連接的氫氣加熱爐，氫氣加熱爐與第二混合裝置相連，在連接換熱裝置和富甲烷氣供氣管路之間的管道上連接有中溫脫碳?xì)庵罚袦孛撎細(xì)庵放c第二混合裝置相連，第二混合裝置與豎爐連接。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種生產(chǎn)直接還原鐵的煤氣處理系統(tǒng)，其特征在于：所述除塵換熱管路包括沿氣流方向順次設(shè)置的粗除塵裝置、精除塵裝置和換熱裝置，精除塵裝置為干法除塵裝置，換熱裝置為多級換熱裝置，經(jīng)除塵后的爐頂煤氣在換熱裝置的一級換熱器內(nèi)與經(jīng)脫碳分離系統(tǒng)后的脫碳?xì)膺M(jìn)行換熱；富甲烷氣與經(jīng)除塵后的高溫爐頂煤氣在換熱裝置的二級換熱器內(nèi)進(jìn)行換熱。