[發(fā)明專利]一種電能加熱的氫氣直接還原煉鐵方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211301340.9
• 申請(qǐng)日: 2022-10-24
• 公開（公告）號(hào): CN115896378B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許仁澤;朱慶山;王珍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院過程工程研究所
• 主分類號(hào): C21B13/00
• 分類號(hào): C21B13/00;C21B13/12;C21B13/14
• 代理公司: 北京方安思達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;楊青

1.一種電能加熱的氫氣直接還原煉鐵方法，所述方法具體步驟為：

步驟1、鐵礦粉的預(yù)熱和預(yù)還原：

鐵礦粉由鐵礦粉料倉(1)經(jīng)螺旋給料器(2)進(jìn)入第二旋風(fēng)分離器(302)與來自第一旋風(fēng)分離器(301)的還原尾氣換熱后，再進(jìn)入第一旋風(fēng)分離器(301)與來自預(yù)還原流化床旋風(fēng)分離器(403)的還原尾氣換熱后與布袋除塵器(303)收集得到的粉料一起經(jīng)預(yù)還原流化床給料器(304)進(jìn)入預(yù)還原流化床本體(401)，來自總管道的氫氣通過第一氣體流量調(diào)節(jié)閥(405)和來自高溫除塵器(6)的含水蒸氣氫氣經(jīng)過第三氣體流量調(diào)節(jié)閥(601)混合形成還原氣體一起進(jìn)入預(yù)還原流化床本體(401)內(nèi)部，通過第一氣體流量調(diào)節(jié)閥(405)和第三氣體流量調(diào)節(jié)閥(601)控制通入預(yù)還原流化床本體(401)內(nèi)還原氣體中的水蒸氣體積分?jǐn)?shù)；同時(shí)開啟微波加熱裝置(402)，控制預(yù)還原流化床本體(401)內(nèi)的反應(yīng)溫度，氫氣與鐵礦粉充分接觸并發(fā)生還原反應(yīng)，得到一定金屬化率的預(yù)還原產(chǎn)物；預(yù)還原尾氣通過預(yù)還原流化床本體(401)的上部出氣口進(jìn)入預(yù)還原流化床旋風(fēng)分離器(403)經(jīng)分離后通過預(yù)還原流化床旋風(fēng)分離器(403)出氣口進(jìn)入第一旋風(fēng)分離器(301)，然后經(jīng)由第二旋風(fēng)分離器(302)、布袋除塵器(303)脫除粉體后進(jìn)入氣體換熱器(8)內(nèi)部列管中；由預(yù)還原流化床本體(401)下部排料口排出的預(yù)還原產(chǎn)物和預(yù)還原旋風(fēng)分離器(403)分離得到的粉體一起經(jīng)預(yù)還原流化床出料器(404)進(jìn)入終還原流化床本體(501)內(nèi)部；

步驟2、預(yù)還原鐵礦粉的終還原：

來自總管道的氫氣通過第二氣體流量調(diào)節(jié)閥(505)和來自氣體換熱器(8)殼體的氫氣混合形成還原氣體一起進(jìn)入終還原流化床本體(501)內(nèi)部，同時(shí)開啟感應(yīng)加熱裝置(502)，控制終還原流化床本體(501)內(nèi)的反應(yīng)溫度，氫氣與預(yù)還原鐵礦粉物料充分接觸并發(fā)生還原反應(yīng)，得到直接還原鐵，還原尾氣通過終還原流化床本體(501)的上部出氣口進(jìn)入終還原流化床旋風(fēng)分離器(503)經(jīng)分離后通過終還原流化床旋風(fēng)分離器(503)的出氣口進(jìn)入高溫除塵器(6)，除塵后的還原尾氣通過第四氣體流量調(diào)節(jié)閥(602)和第三氣體流量調(diào)節(jié)閥(601)分別進(jìn)入氣體換熱器(8)內(nèi)部列管和預(yù)還原流化床本體(401)中，灰塵排出收集；由終還原流化床本體(501)下部排料口排出的直接還原鐵和終還原旋風(fēng)分離器(503)分離得到的粉體一起經(jīng)終還原流化床出料器(504)進(jìn)入至直接還原鐵產(chǎn)品料倉(7)；

步驟3、還原尾氣脫水處理和循環(huán)利用：

進(jìn)入氣體換熱器(8)內(nèi)部列管中的還原尾氣含有水蒸氣，通過換熱器進(jìn)一步降溫后經(jīng)由列管出氣口進(jìn)入氫氣脫水裝置(9)進(jìn)行脫水處理，冷凝水經(jīng)氫氣脫水裝置(9)的冷凝水出口排出，脫水后的還原尾氣則為氫氣，經(jīng)過氫氣脫水裝置(9)的出氣口進(jìn)入氣體換熱器(8)的殼體內(nèi)，通過換熱器換熱后經(jīng)由氣體換熱器(8)殼體的出氣口進(jìn)入終還原流化床本體(501)中作為還原氣體循環(huán)利用。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電能加熱的氫氣直接還原煉鐵方法，其特征在于，步驟1中，鐵礦粉的全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為63％-69％，粒度范圍為0.02-0.6mm；鐵礦粉在所述預(yù)還原流化床本體(401)內(nèi)的還原溫度為600-630℃，平均停留時(shí)間為30-65mm，還原氣體中的水蒸氣體積分?jǐn)?shù)為1％-4％，操作氣速為2-2.2m/s，預(yù)還原產(chǎn)物的金屬化率為40％-45％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電能加熱的氫氣直接還原煉鐵方法，其特征在于，步驟2中，預(yù)還原鐵礦粉在所述終還原流化床本體(501)內(nèi)的還原溫度為650-670℃，平均停留時(shí)間為60-90mm，操作氣速為2-2.2m/s，直接還原鐵的金屬化率為93％-96.5％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電能加熱的氫氣直接還原煉鐵方法，其特征在于，所述預(yù)還原流化床本體(401)的爐體四周設(shè)有所述微波加熱裝置(402)，所述微波加熱裝置(402)的加熱頻率為2.45GHz，輸出功率為0.5-1.0MW。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種電能加熱的氫氣直接還原煉鐵方法，其特征在于，所述終還原流化床本體(501)的爐體四周設(shè)有所述感應(yīng)加熱裝置(502)，所述感應(yīng)加熱裝置(502)選用中頻感應(yīng)加熱裝置，其加熱頻率為150-350Hz，輸出功率為0.1-1.0MW。