用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)直接還原鐵短流程工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)直接還原鐵短流程工藝，其特征在于：采用焦?fàn)t煤氣為直接還原鐵生產(chǎn)提供氫資源，在氣基豎爐中生產(chǎn)直接還原鐵，直接還原鐵生產(chǎn)裝置由冷卻回路，還原氣體回路及反應(yīng)塔組成，在反應(yīng)塔中生產(chǎn)直接還原鐵。反應(yīng)塔的上部為還原段，下部為冷卻段，氧化球團(tuán)通過上料系統(tǒng)進(jìn)入反應(yīng)塔頂部，在重力的作用下向下移動(dòng)，在還原段預(yù)熱并與還原氣體進(jìn)行還原反應(yīng)，生成直接還原鐵；在冷卻段用冷卻氣體冷卻到常溫排出，得到冷直接還原鐵。本發(fā)明用高化學(xué)能的焦?fàn)t煤氣代替天然氣，在氣基豎爐中生產(chǎn)直接還原鐵，滿足電爐煉鋼的需求，減少冶煉鋼鐵整體流程的能耗，降低生產(chǎn)成本，降低二氧化碳排放量，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)綠色鋼鐵的進(jìn)程。
【專利說明】用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)直接還原鐵短流程工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋼鐵冶煉【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)直接還原鐵短流程工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)在現(xiàn)有技術(shù)中鋼鐵冶煉行業(yè)主要是以高爐煉鐵為主，但高爐煉鐵存在成本高、效率低、污染嚴(yán)重等問題。在西方發(fā)達(dá)國家甚至某些發(fā)展中國家，直接還原短流程工藝已經(jīng)逐步代替高爐成為鋼鐵冶煉的主要生產(chǎn)模式。聚焦全球直接還原鐵生產(chǎn)，美國鋼鐵的核心技術(shù)十分成熟，其中直接還原電爐煉鋼短流程技術(shù)，在世界上處于領(lǐng)先地位。美國年產(chǎn)鋼9000萬噸左右，用直接還原短流程工藝生產(chǎn)的鋼占半壁江山。美國鋼鐵公司是美國最大的鋼鐵公司，長期生產(chǎn)處于虧本邊緣，其競爭失敗的重要原因即是沿用傳統(tǒng)長流程工藝，而沒有利用氣體資源生產(chǎn)直接還原鐵，短流程煉鋼。印度鋼鐵業(yè)發(fā)展起步較晚，但發(fā)展速度較快，得益于廣泛使用直接還原短流程生產(chǎn)方式。據(jù)了解，印度目前年產(chǎn)鋼7000萬噸左右，而直接還原鐵產(chǎn)量為3500萬噸左右。80-90%的直接還原鐵加入電弧爐或感應(yīng)爐中煉鋼，直接還原短流程工藝成為印度鋼鐵業(yè)的主流技術(shù)。阿聯(lián)酋阿布扎比鋼鐵廠，采用ENERGIR0N短流程工藝，建設(shè)兩套直接還原鐵裝置，年產(chǎn)直接還原鐵320萬噸，100%直接還原鐵電爐煉鋼，已形成300萬噸短流程聯(lián)合鋼鐵廠，計(jì)劃2014年再建設(shè)兩套直接還原短流程裝置，粗鋼產(chǎn)量達(dá)650萬噸，為世界鋼鐵業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)創(chuàng)建新的模式。阿布扎比鋼鐵廠由DANIELI總承包，包建，并將ENERGIR0N短流程技術(shù)，推向世界各地，已接受訂貨七個(gè)廠家，裝置總產(chǎn)能達(dá)12150萬噸，并為各生產(chǎn)廠家提供技術(shù)支撐和技術(shù)保證。ENERGIR0N技術(shù)與電爐煉鋼的整合，為鋼鐵業(yè)節(jié)能，減排，降低生產(chǎn)成本，提供工業(yè)性生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；為鋼鐵業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，提供新的途徑。馬來西亞粗鋼年產(chǎn)量300-350萬噸左右，由于東馬(沙撈越)西馬(東海岸)盛產(chǎn)天然氣，使用氣基豎爐直接還原短流程工藝，年產(chǎn)直接還原鐵近200萬噸，并取得節(jié)能、減排、環(huán)保的效果。馬來西亞丁加努州POWAJA型鋼廠，原設(shè)計(jì)60萬噸直接還原短流程鋼鐵廠，經(jīng)墨西哥HYLSA公司四次改造升級(jí)，直接還原鐵年產(chǎn)量達(dá)到90萬噸。為短流程鋼鐵廠提供鐵資源。通過上述各國鋼鐵發(fā)展方式的剖析，不難看出，直接還原電爐煉鋼短流程將成為世界鋼鐵未來發(fā)展的主流技術(shù)，氣基豎爐直接還原技術(shù)將成為直接還原鐵生產(chǎn)的主要生產(chǎn)方式。但天然氣的短缺成為阻礙世界直接還原鐵工業(yè)發(fā)展的一個(gè)主要原因。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明克服了上述存在的缺陷，目的是為解決高爐煉鐵存在成本高、效率低、污染嚴(yán)重等問題，提供一種用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)直接還原鐵短流程工藝。
[0004]本發(fā)明用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)直接還原鐵短流程工藝內(nèi)容簡述:
本發(fā)明用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)直接還原鐵短流程工藝，其特征在于:采用焦?fàn)t煤氣為直接還原鐵生產(chǎn)提供氫資源，在氣基豎爐中生產(chǎn)直接還原鐵，直接還原鐵生產(chǎn)裝置由冷卻回路，還原氣體回路及反應(yīng)塔三個(gè)部分組成，最終在反應(yīng)塔中生產(chǎn)直接還原鐵，反應(yīng)塔的上部為還原段，下部為冷卻段，氧化球團(tuán)通過上料系統(tǒng)進(jìn)入反應(yīng)塔頂部，在重力的作用下緩慢向下移動(dòng)，在還原段預(yù)熱并與還原氣體進(jìn)行還原反應(yīng)，生成直接還原鐵；在冷卻段用冷卻氣體冷卻到常溫排出，得到冷直接還原鐵；
直接還原鐵生產(chǎn)工藝流程:采用焦?fàn)t煤氣加熱處理、焦?fàn)t煤氣和鐵礦石在氣基豎爐中的自重整反應(yīng)和還原反應(yīng)、熱還原鐵冷卻處理并對(duì)還原鐵進(jìn)行滲碳反應(yīng)及還原氣體回收循環(huán)利用，通過四個(gè)工藝步驟實(shí)現(xiàn)；
(1)采用焦?fàn)t煤氣加熱處理:
將焦?fàn)t煤氣送入增濕器中加入水蒸氣，融合了水蒸氣的焦?fàn)t煤氣在加熱器中加熱到930°C,焦?fàn)t煤氣中的甲燒氣體和水一起加熱后產(chǎn)生一氧化碳和氫氣，其后向出口管道中噴入純氧，進(jìn)行部分燃燒，使焦?fàn)t煤氣溫度提高到1050°C，達(dá)到自重整反應(yīng)和還原反應(yīng)溫度和熱量平衡的要求，后進(jìn)入氣基豎爐中部；
(2)焦?fàn)t煤氣和鐵礦石在氣基豎爐中的自重整反應(yīng)和還原反應(yīng):
加熱后的焦?fàn)t煤氣在氣基豎爐中存在三種反應(yīng):自重整反應(yīng)、還原反應(yīng)和滲碳反應(yīng)；氣基豎爐的上部為還原段，下部為冷卻段，氧化球團(tuán)通過氣基豎爐頂部的上料系統(tǒng)進(jìn)入氣基豎爐，在重力的作用下緩慢向下移動(dòng)，進(jìn)入氣基豎爐中的高溫焦?fàn)t煤氣，將氧化球團(tuán)加熱到600°C _700°C，同時(shí)高溫的焦?fàn)t煤氣在鐵觸媒的作用下，發(fā)生熱裂解和自重整反應(yīng)，產(chǎn)生還原氣體氫氣和一氧化碳，將焦?fàn)t煤氣中的甲烷重整為氫氣與一氧化碳，加熱到600 V -700 V的氧化球團(tuán)與氫氣、一氧化碳反應(yīng)，脫出球團(tuán)礦中的氧，生產(chǎn)出高質(zhì)量的直接還原鐵；
(3)熱還原鐵冷卻處理并對(duì)還原鐵進(jìn)行滲碳反應(yīng):
與還原性氣體反應(yīng)之后生成的熱直接還原鐵進(jìn)入冷卻段用冷卻氣體冷卻到常溫然后排出，得到的直接還原鐵稱為冷直接還原鐵；在冷卻段使用氣體壓縮機(jī)對(duì)補(bǔ)充的焦?fàn)t煤氣加壓然后進(jìn)入冷卻回路，循環(huán)冷卻在氣基豎爐還原段生產(chǎn)的直接還原鐵，同時(shí)將焦?fàn)t煤氣中的碳?xì)浠衔锪呀獠?duì)還原鐵進(jìn)行滲碳反應(yīng)，在冷卻段冷的焦?fàn)t煤氣在冷卻熱還原鐵的過程中會(huì)被加熱，焦?fàn)t煤氣被加熱到70°C，將加熱后的焦?fàn)t煤氣直接送入還原氣壓縮機(jī)中進(jìn)行加壓處理然后送入二氧化碳回收裝置，同時(shí)與補(bǔ)充的焦?fàn)t煤氣一起送入增濕器中重新加熱，然后循環(huán)進(jìn)入氣基豎爐，在冷卻段使用氣體冷卻器對(duì)未達(dá)到溫度70°C的焦?fàn)t煤氣進(jìn)行冷卻處理，經(jīng)氣體壓縮機(jī)加壓后送入氣基豎爐冷卻直接還原鐵；
(4)還原氣體回收循環(huán)利用:
用于冷卻的循環(huán)氣體經(jīng)加壓送入在氣基豎爐頂部的還原氣體回路系統(tǒng)，在氣基豎爐頂部的高溫還原性氣體在反應(yīng)段中在鐵觸媒的作用下，甲烷重整形成的氫氣與一氧化碳，與鐵精礦發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳和水，經(jīng)過加壓送入反應(yīng)塔頂部的冷卻循環(huán)氣體稱為頂氣，在氣基豎爐頂部的頂氣溫度為427°C，頂氣從氣基豎爐頂部排除進(jìn)入熱回收裝置生產(chǎn)蒸汽，經(jīng)頂氣冷卻器中冷卻分離出水，分離出水的頂氣送入還原器壓縮機(jī)進(jìn)行加壓，還原器壓縮機(jī)需要控制整個(gè)工藝流程中氣體的壓力在4-6帕，加壓的頂氣送入脫二氧化碳裝置，脫除二氧化碳和水的頂氣與補(bǔ)充的焦?fàn)t煤氣、及在冷卻段加溫到70°C的焦?fàn)t煤氣一起送入增濕器加熱器中重新加熱，然后循環(huán)進(jìn)入氣基豎爐。
[0005]采用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)直接還原鐵的短流程工藝，生產(chǎn)原料為球團(tuán)礦和焦?fàn)t煤氣，對(duì)球團(tuán)礦的要求為=Fe 64-66%, ·SiO2 < 3%，強(qiáng)度> 2800-3000牛頓，低溫還原粉化率< 3%;焦?fàn)t煤氣要求是經(jīng)過凈化處理后的煤氣，其主要成分(％體積):
H2 62%, CH4 26%, CO 6%, CO2 2%, N2 2%, O2 0.15%, CmHn 3-4% ;其雜質(zhì)含量控制指標(biāo):苯
<2000mg/Nm3，萘 < 50mg/Nm3，焦油 < 10mg/Nm3，H2S < 20mg/Nm3，HCN < 200mg/Nm3 ；
生產(chǎn)的直接還原鐵質(zhì)量指標(biāo):金屬化率94-96%，碳含量4-6%。
[0006]本發(fā)明用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)直接還原鐵短流程工藝，采用焦?fàn)t煤氣為直接還原鐵生產(chǎn)提供氫資源，用高化學(xué)能的焦?fàn)t煤氣代替天然氣，在氣基豎爐中生產(chǎn)合格的直接還原鐵，滿足電爐煉鋼的需求，減少鋼鐵全流程的能耗，降低生產(chǎn)成本，降低二氧化碳排放量，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)綠色鋼鐵的進(jìn)程。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)直接還原鐵短流程工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]本發(fā)明用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)直接還原鐵短流程工藝是這樣實(shí)現(xiàn)的，下面結(jié)合附圖做具體說明。
[0009]本發(fā)明是一種用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)直接還原鐵短流程工藝，采用焦?fàn)t煤氣為直接還原鐵生產(chǎn)提供氫資源，在氣基豎爐中生產(chǎn)直接還原鐵，直接還原鐵生產(chǎn)裝置由冷卻回路，還原氣體回路及反應(yīng)塔三個(gè)部分組成，最終在反應(yīng)塔中生產(chǎn)直接還原鐵，反應(yīng)塔的上部為還原段，下部為冷卻段，氧化球團(tuán)通過上料系統(tǒng)進(jìn)入反應(yīng)塔頂部，在重力的作用下緩慢向下移動(dòng)，在還原段預(yù)熱并與還原氣體進(jìn)行還原反應(yīng)，生成直接還原鐵；在冷卻段用冷卻氣體冷卻到常溫排出，得到冷直接還原鐵。
[0010]直接還原鐵生產(chǎn)工藝流程:采用焦?fàn)t煤氣加熱處理、焦?fàn)t煤氣和鐵礦石在氣基豎爐中的自重整反應(yīng)和還原反應(yīng)、熱還原鐵冷卻處理并對(duì)還原鐵進(jìn)行滲碳反應(yīng)、還原氣體回收循環(huán)利用通過四個(gè)工藝步驟實(shí)現(xiàn)；
(I)采用焦?fàn)t煤氣加熱處理:
將焦?fàn)t煤氣送入增濕器中加入水蒸氣，融合了水蒸氣的焦?fàn)t煤氣在加熱器中加熱到930 °C,焦?fàn)t煤氣中的甲燒氣體和水一起加熱后產(chǎn)生一氧化碳和氫氣，其后向出口管道中噴入純氧，進(jìn)行部分燃燒，使焦?fàn)t煤氣溫度提高到1050°C，達(dá)到自重整反應(yīng)和還原反應(yīng)溫度和熱量平衡的要求，后進(jìn)入氣基豎爐中部。
[0011](2)焦?fàn)t煤氣和鐵礦石在氣基豎爐中的自重整反應(yīng)和還原反應(yīng):
加熱后的焦?fàn)t煤氣在氣基豎爐中存在三種反應(yīng):自重整反應(yīng)、還原反應(yīng)和滲碳反應(yīng)；氣基豎爐的上部為還原段，下部為冷卻段，氧化球團(tuán)通過氣基豎爐頂部的上料系統(tǒng)進(jìn)入氣基豎爐，在重力的作用下緩慢向下移動(dòng)，進(jìn)入氣基豎爐中的高溫焦?fàn)t煤氣，將氧化球團(tuán)加熱到600°C _700°C，同時(shí)高溫的焦?fàn)t煤氣在鐵觸媒的作用下，發(fā)生熱裂解和自重整反應(yīng)，產(chǎn)生還原氣體氫氣和一氧化碳(CH4+H20=C0+3H2 CH4+C02=2C0+2H2 2CH4+02=2C0+4H2 02+2H2=2H20CH4=2C0+2H2)，焦?fàn)t煤氣中所含有的30%甲烷重整為70%氫氣與30%—氧化碳。加熱到600 V -700 V的氧化球團(tuán)與氫氣、一氧化碳反應(yīng)，脫出球團(tuán)礦中的氧，生產(chǎn)出高質(zhì)量的直接還原鐵(Fe203+3C0=2Fe°+3C02 Fe203+3H2=2Fe°+3H20)，為電爐煉鋼提供優(yōu)質(zhì)的原料。
[0012](3)熱還原鐵冷卻處理并對(duì)還原鐵進(jìn)行滲碳反應(yīng):與還原性氣體反應(yīng)之后生成的熱直接還原鐵進(jìn)入冷卻段用冷卻氣體冷卻到常溫然后排出，得到的直接還原鐵稱為冷直接還原鐵；在冷卻段使用氣體壓縮機(jī)對(duì)補(bǔ)充的焦?fàn)t煤氣加壓然后進(jìn)入冷卻回路，循環(huán)冷卻在氣基豎爐還原段生產(chǎn)的直接還原鐵，同時(shí)將焦?fàn)t煤氣中的碳?xì)浠衔锪呀獠?duì)還原鐵進(jìn)行滲碳反應(yīng)(3Fe°+CH4=Fe3C+2H2 3Fe+2C0=Fe3C+C02 )，在冷卻段冷的焦?fàn)t煤氣在冷卻熱還原鐵的過程中會(huì)被加熱，焦?fàn)t煤氣被加熱到70°C，將加熱后的焦?fàn)t煤氣直接送入還原氣壓縮機(jī)中進(jìn)行加壓處理然后送入二氧化碳回收裝置，同時(shí)與補(bǔ)充的焦?fàn)t煤氣一起送入增濕器中重新加熱，然后循環(huán)進(jìn)入氣基豎爐，加熱到70°C得焦?fàn)t煤氣要比進(jìn)入到加熱爐中的常溫焦?fàn)t煤氣更能達(dá)到節(jié)能的效果，在冷卻段使用氣體冷卻器對(duì)未達(dá)到溫度70°C的焦?fàn)t煤氣進(jìn)行冷卻處理，經(jīng)氣體壓縮機(jī)加壓后送入氣基豎爐冷卻直接還原鐵；。
[0013](4)還原氣體回收循環(huán)利用:
用于冷卻的循環(huán)氣體經(jīng)加壓送入在氣基豎爐頂部的還原氣體回路系統(tǒng)，此時(shí)在氣基豎爐頂部主要存在的氣體有高溫的還原性氣體在反應(yīng)段中在鐵觸媒的作用下，甲烷重整形成的氫氣與一氧化碳，與鐵精礦發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳和水，經(jīng)過加壓送入反應(yīng)塔頂部的冷卻循環(huán)氣體，這些氣體統(tǒng)稱為頂氣，此時(shí)在氣基豎爐頂部的頂氣溫度為427°C，頂氣從氣基豎爐頂部排除進(jìn)入熱回收裝置生產(chǎn)蒸汽，經(jīng)頂氣冷卻器中冷卻分離出水，分離出水的頂氣送入還原器壓縮機(jī)進(jìn)行加壓，還原器壓縮機(jī)需要控制整個(gè)工藝流程中氣體的壓力在4-6帕，加過壓的頂氣送入脫二氧化碳裝置，脫除二氧化碳和水的頂氣與補(bǔ)充的焦?fàn)t煤氣及在冷卻段加溫到70°C的焦?fàn)t煤氣一起送入增濕器加熱器中重新加熱，然后循環(huán)進(jìn)入氣基豎爐。[0014]采用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)直接還原鐵短流程工藝，生產(chǎn)原料為球團(tuán)礦和焦?fàn)t煤氣，對(duì)球團(tuán)礦的要求為=Fe 64-66%, SiO2 < 3%，強(qiáng)度> 2800-3000牛頓，低溫還原粉化率< 3%;
焦?fàn)t煤氣要求是經(jīng)過凈化處理后的煤氣，其主要成分(％體積):
H2 62%, CH4 26%, CO 6%, CO2 2%, N2 2%, O2 0.15%, CmHn 3-4% ;其雜質(zhì)含量控制指標(biāo):苯
<2000mg/Nm3，萘 < 50mg/Nm3，焦油 < 10mg/Nm3，H2S < 20mg/Nm3，HCN < 200mg/Nm3 ；
生產(chǎn)的直接還原鐵質(zhì)量指標(biāo):金屬化率94-96%，碳含量4-6%。
[0015]在滲碳反映作用下直接還原鐵中的碳主要以碳化鐵的形式存在，含碳3%以上的高碳直接還原鐵中有70%的鐵與碳結(jié)合成碳化鐵，經(jīng)過滲碳反映之后的碳化鐵可增強(qiáng)直接還原鐵的穩(wěn)定性和煉鋼的活性，有利于產(chǎn)品的運(yùn)輸和煉鋼操作。
[0016]實(shí)施例:
采用本發(fā)明用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)直接還原鐵短流程工藝生產(chǎn)直接還原鐵，已經(jīng)過試驗(yàn)及檢測證明:
生產(chǎn)的原料為球團(tuán)礦和焦?fàn)t煤氣，對(duì)球團(tuán)礦的要求為=Fe 64-66%，SiO2 < 3%，強(qiáng)度>2800-3000牛頓，低溫還原粉化率< 3%。
[0017]焦?fàn)t煤氣要求是經(jīng)過凈化處理后的煤氣，其主要成分(％體積):
H2 62%, CH4 26%, CO 6%, CO2 2%, N2 2%, O2 0.15%, CmHn 3-4% ;其雜質(zhì)含量控制指標(biāo):苯
<2000mg/Nm3，萘 < 50mg/Nm3，焦油 < 10mg/Nm3，H2S < 20mg/Nm3，HCN < 200mg/Nm3。
[0018]生產(chǎn)的直接還原鐵質(zhì)量指標(biāo):金屬化率94-96%，碳含量4-6%。
[0019]采用本發(fā)明用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)直接還原鐵電爐煉鋼短流程新工藝生產(chǎn)直接還原鐵，主要原燃材料消耗以及噸直接還原鐵成本如下:
【權(quán)利要求】
1.一種用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)直接還原鐵短流程工藝，其特征在于:采用焦?fàn)t煤氣為直接還原鐵生產(chǎn)提供氫資源，在氣基豎爐中生產(chǎn)直接還原鐵，直接還原鐵生產(chǎn)裝置由冷卻回路，還原氣體回路及反應(yīng)塔三個(gè)部分組成，最終在反應(yīng)塔中生產(chǎn)直接還原鐵，反應(yīng)塔的上部為還原段，下部為冷卻段，氧化球團(tuán)通過上料系統(tǒng)進(jìn)入反應(yīng)塔頂部，在重力的作用下緩慢向下移動(dòng)，在還原段預(yù)熱并與還原氣體進(jìn)行還原反應(yīng)，生成直接還原鐵；在冷卻段用冷卻氣體冷卻到常溫排出，得到冷直接還原鐵； 直接還原鐵生產(chǎn)工藝流程:采用焦?fàn)t煤氣加熱處理、焦?fàn)t煤氣和鐵礦石在氣基豎爐中的自重整反應(yīng)和還原反應(yīng)、熱還原鐵冷卻處理并對(duì)還原鐵進(jìn)行滲碳反應(yīng)及還原氣體回收循環(huán)利用，通過四個(gè)工藝步驟實(shí)現(xiàn)； (1)采用焦?fàn)t煤氣加熱處理: 將焦?fàn)t煤氣送入增濕器中加入水蒸氣，融合了水蒸氣的焦?fàn)t煤氣在加熱器中加熱到930°C,焦?fàn)t煤氣中的甲燒氣體和水一起加熱后產(chǎn)生一氧化碳和氫氣，其后向出口管道中噴入純氧，進(jìn)行部分燃燒，使焦?fàn)t煤氣溫度提高到1050°C，達(dá)到自重整反應(yīng)和還原反應(yīng)溫度和熱量平衡的要求，后進(jìn)入氣基豎爐中部； (2)焦?fàn)t煤氣和鐵礦石在氣基豎爐中的自重整反應(yīng)和還原反應(yīng): 加熱后的焦?fàn)t煤氣在氣基豎爐中存在三種反應(yīng):自重整反應(yīng)、還原反應(yīng)和滲碳反應(yīng)；氣基豎爐的上部為還原段，下部為冷卻段，氧化球團(tuán)通過氣基豎爐頂部的上料系統(tǒng)進(jìn)入氣基豎爐，在重力的作用下緩慢向下移動(dòng)，進(jìn)入氣基豎爐中的高溫焦?fàn)t煤氣，將氧化球團(tuán)加熱到600°C -700°C,同時(shí)高溫的焦?fàn)t煤氣在鐵觸媒的作用下，發(fā)生熱裂解和自重整反應(yīng)，產(chǎn)生還原氣體氫氣和一氧化碳，將焦?fàn)t煤氣中的甲烷重整為氫氣與一氧化碳，加熱到600 V -700 V的氧化球團(tuán)與氫氣、一氧化碳反應(yīng)，脫出球團(tuán)礦中的氧，生產(chǎn)出高質(zhì)量的直接還原鐵； (3)熱還原鐵冷卻處理并對(duì)還原鐵進(jìn)行滲碳反應(yīng): 與還原性氣體反應(yīng)之后生成的熱直接還原鐵進(jìn)入冷卻段用冷卻氣體冷卻到常溫然后排出，得到的直接還原鐵稱為冷直接還原鐵；在冷卻段使用氣體壓縮機(jī)對(duì)補(bǔ)充的焦?fàn)t煤氣加壓然后進(jìn)入冷卻回路，循環(huán)冷卻在氣基豎爐還原段生產(chǎn)的直接還原鐵，同時(shí)將焦?fàn)t煤氣中的碳?xì)浠衔锪呀獠?duì)還原鐵進(jìn)行滲碳反應(yīng)，在冷卻段冷的焦?fàn)t煤氣在冷卻熱還原鐵的過程中會(huì)被加熱，焦?fàn)t煤氣被加熱到70°C，將加熱后的焦?fàn)t煤氣直接送入還原氣壓縮機(jī)中進(jìn)行加壓處理然后送入二氧化碳回收裝置，同時(shí)與補(bǔ)充的焦?fàn)t煤氣一起送入增濕器中重新加熱，然后循環(huán)進(jìn)入氣基豎爐，在冷卻段使用氣體冷卻器對(duì)未達(dá)到溫度70°C的焦?fàn)t煤氣進(jìn)行冷卻處理，經(jīng)氣體壓縮機(jī)加壓后送入氣基豎爐冷卻直接還原鐵； (4)還原氣體回收循環(huán)利用: 用于冷卻的循環(huán)氣體經(jīng)加壓送入在氣基豎爐頂部的還原氣體回路系統(tǒng)，在氣基豎爐頂部的高溫還原性氣體在反應(yīng)段中在鐵觸媒的作用下，甲烷重整形成的氫氣與一氧化碳，與鐵精礦發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳和水，經(jīng)過加壓送入反應(yīng)塔頂部的冷卻循環(huán)氣體稱為頂氣，在氣基豎爐頂部的頂氣溫度為427°C，頂氣從氣基豎爐頂部排除進(jìn)入熱回收裝置生產(chǎn)蒸汽，經(jīng)頂氣冷卻器中冷卻分離出水，分離出水的頂氣送入還原器壓縮機(jī)進(jìn)行加壓，還原器壓縮機(jī)需要控制整個(gè)工藝流程中氣體的壓力在4-6帕，加壓的頂氣送入脫二氧化碳裝置，脫除二氧化碳和水的頂氣與補(bǔ)充的焦?fàn)t煤氣、及在冷卻段加溫到70°C的焦?fàn)t煤氣一起送入增濕器加熱器中重新加熱，然后循環(huán)進(jìn)入氣基豎爐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)直接還原鐵短流程工藝，其特征在于:生產(chǎn)原料為球團(tuán)礦和焦?fàn)t煤氣，對(duì)球團(tuán)礦的要求為=Fe 64-66%, SiO2 < 3%，強(qiáng)度> 2800-3000牛頓，低溫還原粉化率< 3% ； 焦?fàn)t煤氣要求是經(jīng)過凈化處理后的煤氣，其主要成分(％體積):
H2 62%, CH4 26%, CO 6%, CO2 2%, N2 2%, O2 0.15%, CmHn 3-4% ;其雜質(zhì)含量控制指標(biāo):苯< 2000mg/Nm3，萘 < 50mg/Nm3，焦油 < 10mg/Nm3，H2S < 20mg/Nm3，HCN < 200mg/Nm3 ；生產(chǎn)的直接還原鐵質(zhì)量 指標(biāo):金屬化率94-96%，碳含量4-6%。
【文檔編號(hào)】C21B13/02GK103667573SQ201310674082
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】王太炎, 王文驥, 王少立 申請(qǐng)人:王少立