[实用新型]生物质发电制氢炼钢设备及其还原介质供应系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及炼钢技术领域，更具体地说，涉及一种生物质发电制氢炼钢设备的还原介质供应系统，本实用新型还涉及一种具有上述还原介质供应系统的生物质发电制氢炼钢设备。

背景技术

钢铁常采用的生产流程（长流程）是从铁矿石得到钢水，主要经过烧结（或造球）、炼焦、高炉炼铁、转炉炼钢四个工艺环节。现有的高炉炼铁工艺中，常使用焦炭或者喷煤等固体作为还原介质，焦炭在风口前燃烧产生高温和还原性气体一氧化碳以及二氧化碳，在炉内上升过程中加热缓慢下降的炉料，并还原铁矿石中的氧化物为金属铁。上述工艺中铁矿石的还原的70%以上是间接还原，属气固反应，要求高炉保持良好的透气性，因此贫矿选矿后获得的铁精矿粉和富矿块矿粉末都必须经过造块才能供高炉使用，即经过烧结（或造球）工艺过程。

焦炭在高炉内的用途，一方面是作为提供冶炼所需热量的燃料和铁氧化物还原剂，更重要的作用是在矿石软化熔融后作为支撑高达数十米的料柱的骨架，同时又是煤气通路。

作为支撑骨架的焦炭在高温下容易和空气发生反应生成一氧化碳、二氧化碳等有害气体，且焦炭与铁矿石的还原产物也会产生上述气体，进而对环境产生污染。由于烧结（或造球）的物料处理量约占钢铁联合企业的第二位（仅次于炼铁生产），能耗仅次于炼铁和轧钢而居第三位，所以焦炭的使用量较高，对环境污染严重。同时，传统流程中重复进行氧化还原反应的过程中碳会对钢水造成污染，而且重复加热增加了系统能耗。故，焦炭的使用带来了严重的污染问题，不仅对环境造成污染，还对钢材本身造成污染，限制了超纯净钢的生产。

其次，由于生成的钢液渗碳较多，得到成品钢液时还需要脱碳；铁液的碳还会使脉石中的Si被还原到钢液中，得到成品钢液时还需脱Si，增加了辅助工艺，导致炼钢生产工艺复杂化，生产周期较长。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种生物质发电制氢炼钢设备的还原介质供应系统，减少对环境和钢材本身的污染，进而实现超纯净钢的生产。

本实用新型还提供了一种具有上述还原介质供应系统的生物质发电制氢炼钢设备。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种生物质发电制氢炼钢设备的还原介质供应系统，所述还原介质供应系统包括生物质发电装置和利用所述生物质发电装置提供的电能制备氢气的氢气制备装置。

优选的，上述还原介质供应系统还包括用于对所述氢气增压的气体增压装置。

优选的，上述还原介质供应系统还包括设置在所述氢气制备装置与所述气体增压装置之间的第一气体加热器。

优选的，上述还原介质供应系统中，所述生物质发电装置（7）包括：

燃烧生物质用的锅炉；

与所述锅炉相连，接收所述锅炉内的热量的蒸汽轮机；和

与所述蒸汽轮机相连的发电机。

优选的，上述还原介质供应系统中，所述生物质发电装置（7）包括：

用于气化生物质的气化炉，所述气化炉上设置有净化气体的净化器；

与所述气化炉的排气口相连的燃气轮机；和

与所述燃气轮机相连的发电机。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的生物质发电制氢炼钢设备的还原介质供应系统包括生物质发电装置和氢气制备装置，上述氢气制备装置利用生物质发电装置提供的电能将水电解、制备出还原性气体——氢气，故，上述还原介质供应系统实质上是氢气供应系统。

本实用新型提供的还原介质供应系统提供的氢气能够将生物质发电制氢炼钢设备的铁矿粉还原系统的铁矿粉还原成铁粉，属于直接反应，避免了铁矿粉造块工序，所以不必使用焦炭作为支撑料柱的骨架，避免了焦炭的使用。由于氢原子半径小，还原反应速度快；还原产物是水，易分离处理，实现了清洁生产。同时，氢气还原避免了碳在还原过程中对铁水的污染，改变了传统流程中重复进行氧化还原反应造成的钢水污染问题，减少了重复加热，降低了系统能耗。因此，利用本实用新型的还原介质供应系统提供的氢气还原铁矿炼钢很大程度解决了污染问题，不仅减少了对环境的污染，还避免了对钢材本身的污染，进而实现了超纯净钢的生产。

其次，利用本实用新型提供的还原介质供应系统对铁矿粉还原生成的钢液渗碳少，得到成品钢液时无需脱碳；氢气不含硫，得到成品钢液时无需脱硫；由于铁液碳活度低而溶解氧活度高，脉石中的Si不会被还原到钢液中，得到成品钢液时无需脱Si，因此可以从铁矿石或含铁氧化物一步得到钢水；所以减少了辅助工艺，简化了炼钢的生产工艺，缩短了生产周期，提高了生产效率。