專利名稱：一種粉煤氣化制氣及氣基豎爐直接還原冶金的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種豎爐直接還原冶金系統(tǒng)，尤其是一種粉煤氣化制氣及氣基豎爐直接還原冶金的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的鋼鐵冶金均是是沿用傳統(tǒng)的高爐，轉(zhuǎn)爐流程。碳冶金為該工藝流程的主要特點(diǎn)。高爐煉鐵耗用大量焦炭，必須配以燒結(jié)，煉焦工序。焦煤在還原過(guò)程中全部轉(zhuǎn)化為二氧化碳。因此，二氧化碳高排放成為高爐，轉(zhuǎn)爐流程的最大弊病，同時(shí)在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的二惡瑛、3，4苯并芘，成為鋼鐵生產(chǎn)中的最大污染源。鑒于此，發(fā)展非焦煉鐵是鋼鐵行業(yè)擺脫煤焦資源與枯竭、降低能耗、改善鋼鐵產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、提高鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量的重要方向。非焦煤冶金技術(shù)的發(fā)展已成為現(xiàn)代冶金技術(shù)的熱點(diǎn)與發(fā)展方向，從工藝上主要分為直接還原法和熔融還原法，其中，直接還原煉鐵是非焦煉鐵的主流方向。直接還原分煤基和氣基兩種，其中以天然氣為氣源的氣基豎爐直接還原法應(yīng)用最為廣泛，在能源日緊的情況下，用天然氣還原雖然有許多長(zhǎng)處，但其價(jià)格較貴，無(wú)疑加大了生產(chǎn)成本。而且天然氣也不是什么地方都有。因此以天然氣為原料的氣基還原法的發(fā)展受到了一定的限制。煤作燃料和還原劑的直接還原方法迫切需要?jiǎng)?chuàng)新技術(shù)來(lái)推動(dòng)發(fā)展。隨著近年來(lái)煤氣化技術(shù)的取得了重大突破，煤制氣技術(shù)的商業(yè)化實(shí)績(jī)?yōu)槊褐茪馍a(chǎn)直接還原鐵提供了現(xiàn)實(shí)的可能。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種煤基還原氣氣基豎爐直接還原冶金系統(tǒng)，該發(fā)明結(jié)合中國(guó)能源特征，將煤氣化與氣基直接還原豎爐工藝相結(jié)合，克服氣基直接還原法總天然氣的局限性，形成大規(guī)模生產(chǎn)，且具有低能耗、低污染等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:—種粉煤氣化制氣及氣基豎爐直接還原冶金的系統(tǒng)包括氣化爐，除灰濕洗單元，水汽變換單元，脫硫脫碳單元，加熱單元，還原豎爐單元、煙氣廢熱回收單元；其中，所述氣化爐依次連接除灰濕洗單元、水汽變換單元，脫硫脫碳單元，加熱單元，還原豎爐單元，煙氣廢熱回收單元；所述除灰濕洗單元連接脫硫脫碳單元。還包括減壓膨脹單元，所述減壓膨脹單元分別連接脫硫脫碳單元和加熱單元。所述除灰濕洗單元包括旋風(fēng)除塵裝置和濕洗裝置。還包括冷卻單元，所述冷卻單元分別連接氣化爐和除灰濕洗單元，所述冷卻單元是通過(guò)激冷流程、廢鍋流程、半廢鍋流程其中的一種回收熱量并將氣體溫度降低。所述氣化爐操作壓力為0.2-4MPa，所述還原豎爐單元的操作壓力為0.1-0.8MPa。所述加熱單元的加熱溫度為820_960°C。還包括煙氣廢熱回收單元,煙氣洗漆單元,煙氣脫碳單元；其中所述還原豎爐單元依次連接煙氣廢熱回收單元，煙氣洗滌單元，煙氣脫碳單元；所述煙氣洗滌單元連接加熱單
J Li ο本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，有助于擺脫傳統(tǒng)冶金對(duì)焦炭的依賴，同時(shí)能減排CO2和有毒有害氣體；能克服氣基直接還原法中天然氣的局限性，可以形成大規(guī)模生產(chǎn)；粉煤氣化所產(chǎn)合成氣中CH4含量較低，能有效降低還原氣加熱過(guò)程中的析碳現(xiàn)象；低能耗、低污染、同時(shí)可實(shí)現(xiàn)化工-冶金-電力多聯(lián)產(chǎn)模式。

圖1是本實(shí)用新型中煤基還原氣氣基豎爐直接還原冶金系統(tǒng)工藝流程圖圖2是本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
二中煤基還原氣氣基豎爐直接還原冶金系統(tǒng)工藝流程圖
具體實(shí)施方式
為更好的說(shuō)明本實(shí)用新型，下面結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
具體實(shí)施方式
一如圖1所不，系統(tǒng)工藝流程包括:1、原料煤經(jīng)粉碎后制成煤粉送入粉煤氣化爐，以氧氣和水蒸氣作為氣化劑，粉煤氣化爐設(shè)計(jì)壓力為0.2-4MPa ；2、氣化爐燃燒室產(chǎn)生的粗煤氣經(jīng)廢鍋、半廢鍋或激冷流程后濕煤氣溫度降至130-360°C，再經(jīng)除灰和濕洗后，除去粗煤氣中夾帶的大量粉塵以及部分雜質(zhì)，獲得以CO和H2為主要組分的氣體，CO和H2的體積百分含量占干氣的80-94% ；3、濕洗后的粗煤氣分為兩股，煤氣I和煤氣2，煤氣I經(jīng)水汽變換后進(jìn)行脫硫脫碳，煤氣2不經(jīng)過(guò)水汽變換直接進(jìn)行脫硫脫碳，經(jīng)脫硫脫碳后的還原氣氣體組主要成份是CO和H2,且H2/C0比例在1-7之間可調(diào)，CH4含量低于0.8% (vol)；4、脫硫脫碳后的還原氣壓力較高，需要對(duì)其進(jìn)行減壓處理(附注:此步驟不是必需的，如果氣化爐操作壓力不高、脫硫脫碳后還原氣壓力不高，能夠?qū)崿F(xiàn)氣化與豎爐的等壓對(duì)接，則不存在減壓膨脹步驟)，5、還原氣經(jīng)加熱器后加熱到820_960°C，與預(yù)熱后的氧氣進(jìn)入豎爐，在與礦石的對(duì)流運(yùn)動(dòng)中，還原氣完成對(duì)礦石的還原和預(yù)熱，然后作為爐頂煙氣從爐頂排出豎爐。
具體實(shí)施方式
二如圖2所示，系統(tǒng)工藝流程包括:1、原料煤經(jīng)粉碎后制成煤粉送入粉煤氣化爐，以氧氣和水蒸氣作為氣化劑，粉煤氣化爐設(shè)計(jì)壓力為0.2-4MPa ；2、氣化爐燃燒室產(chǎn)生的粗煤氣經(jīng)廢鍋、半廢鍋或激冷流程后濕煤氣溫度降至130-360 °C,3、再經(jīng)除灰和濕洗后，除去粗煤氣中夾帶的大量粉塵以及部分雜質(zhì)，獲得以CO和H2為主要組分的氣體，CO和H2的體積百分含量占干氣的80-94% ；4、濕洗后的粗煤氣分為兩股，煤氣I和煤氣2，煤氣I經(jīng)水汽變換后進(jìn)行脫硫脫碳，煤氣2不經(jīng)過(guò)水汽變換直接進(jìn)行脫硫脫碳，經(jīng)脫硫脫碳后的還原氣氣體組成是CO和H2，且H2/C0比例在1-7之間可調(diào)，CH4含量低于0.8% (vol)；[0029]5、脫硫脫碳后的還原氣壓力較高，需要對(duì)其進(jìn)行減壓處理(附注:此步驟不是必需的，如果氣化爐操作壓力不高、脫硫脫碳后還原氣壓力不高，能夠?qū)崿F(xiàn)氣化與豎爐的等壓對(duì)接，則不存在減壓膨脹步驟);6、還原氣經(jīng)加熱器后加熱到820-960 V，與預(yù)熱后的氧氣進(jìn)入豎爐，在與礦石的對(duì)流運(yùn)動(dòng)中，還原氣完成對(duì)礦石的還原和預(yù)熱，然后作為爐頂煙氣從爐頂排出豎爐；7、爐頂煙氣首先經(jīng)過(guò)廢熱回收、再經(jīng)過(guò)洗滌將還原過(guò)程產(chǎn)生的水蒸氣冷凝脫除同時(shí)除去灰塵，進(jìn)入煙氣脫硫脫除反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的大量二氧化碳，得到爐頂煤氣。該爐頂煤氣可作為燃料氣供應(yīng)還原氣加熱爐，也可與凈還原氣混合，預(yù)熱后作為豎爐還原氣使用。以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種粉煤氣化制氣及氣基豎爐直接還原冶金的系統(tǒng)，其特征在于，包括氣化爐，除灰濕洗單元，水汽變換單元，脫硫脫碳單元，加熱單元，還原豎爐單元、煙氣廢熱回收單元；其中，所述氣化爐依次連接除灰濕洗單元、水汽變換單元，脫硫脫碳單元，加熱單元，還原豎爐單元，煙氣廢熱回收單元；所述除灰濕洗單元連接脫硫脫碳單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉煤氣化制氣及氣基豎爐直接還原冶金的系統(tǒng)，其特征在于，還包括減壓膨脹單元，所述減壓膨脹單元分別連接脫硫脫碳單元和加熱單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉煤氣化制氣及氣基豎爐直接還原冶金的系統(tǒng)，其特征在于，所述除灰濕洗單元包括旋風(fēng)除塵裝置和濕洗裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉煤氣化制氣及氣基豎爐直接還原冶金的系統(tǒng)，其特征在于，還包括冷卻單元，所述冷卻單元分別連接氣化爐和除灰濕洗單元，所述冷卻單元是通過(guò)激冷流程、廢鍋流程、半廢鍋流程其中的一種回收熱量并將氣體溫度降低。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉煤氣化制氣及氣基豎爐直接還原冶金的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣化爐操作壓力為0.2-4MPa，所述還原豎爐單元的操作壓力為0.1-0.8MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉煤氣化制氣及氣基豎爐直接還原冶金的系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱單元的加熱溫度為820-960°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的粉煤氣化制氣及氣基豎爐直接還原冶金的系統(tǒng)，其特征在于，還包括煙氣廢熱回收單元，煙氣洗滌單元，煙氣脫碳單元；其中所述還原豎爐單元依次連接煙氣廢熱回收單元，煙氣洗滌單元，煙氣脫碳單元；所述煙氣洗滌單元連接加熱單J Li ο
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種粉煤氣化制氣及氣基豎爐直接還原冶金的系統(tǒng)，包括氣化爐，除灰濕洗單元，水汽變換單元，脫硫脫碳單元，加熱單元，還原豎爐單元、煙氣廢熱回收單元；其中，所述氣化爐依次連接除灰濕洗單元、水汽變換單元，脫硫脫碳單元，加熱單元，還原豎爐單元，煙氣廢熱回收單元；所述除灰濕洗單元連接脫硫脫碳單元。該實(shí)用新型使將煤氣化與氣基直接還原豎爐工藝相結(jié)合，克服氣基直接還原法總天然氣的局限性，形成大規(guī)模生產(chǎn)，且具有低能耗、低污染等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C21B13/02GK203034041SQ20122062009
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者吳道洪, 葉明星 申請(qǐng)人:北京神霧環(huán)境能源科技集團(tuán)股份有限公司