[发明专利]一种还原反应竖炉余热回收循环利用系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种竖炉炼铁余热回收循环利用系统，属于炼铁技术设施装备领域，用于竖炉直接还原铁工艺过程的余热回收和利用。

背景技术

   发展直接还原铁生产是我国摆脱焦煤资源短缺、改变钢铁生产能源结构、改善钢材质量和品质,解决废钢资源短缺、实现资源综合利用、坚持钢铁产业可持续发展的重要环节之一。相比其它直接还原工艺,气基竖炉直接还原技术凭借其还原速度快、产品质量稳定、自动化程度高、单机产能大、工序能耗低等优点成为世界快速发展直接还原的主流工艺。

目前,世界上占主导地位的气基竖炉工艺是MIDREX法,MIDREX法的基本原理是气、固相逆流热交换和还原反应。铁矿石在米德兰竖炉下降的过程中，被热还原气加热和还原。竖炉直接还原流程由竖炉、还原气重整炉(亦称制气炉)、炉顶气及冷却气净化、烟气废热回收等部分组成。其一般工作原理为：燃料气和助燃气等通入到转化炉内燃烧产生高温，原料气等通入转化炉内发生裂化反应生成高温的一氧化碳和氢气（900度左右）等还原气体，还原气体通入到竖炉内对竖炉炉腔内的铁矿进行还原反应，还原后的铁矿落入到竖炉底部的冷却腔内，从冷却腔底部通入的冷却气体对冷却腔内的铁矿进行冷却。

竖炉直接还原工艺的余热主要来源于烟气,其次是沪渣等固体,以及冷却用水等液体所携带的热量，烟气带走的热量在燃料炉热平衡支出中占70%左右，所以在余热利用中烟气余热利用是重点。

目前竖炉余热回收综合利用率低，排出的高温气体有些没有回收利用其热能，直接进行洗涤和二氧化碳吸收，一方面浪费热能，另一方面影响二氧化碳和煤灰等杂质分离和吸收效果；有些高温气体没有完全燃烧或者没有完全还原反应，直接作为废气排放，既浪费燃料，又污染环境。

发明内容

本发明针对目前竖炉直接还原反应工艺流程和余热回收设备存在余热回收效率低、热能浪费大等诸多不足，提出了一种新的还原反应竖炉余热回收循环利用系统，综合高效利用竖炉排出的高温还原气体和燃烧气体余热。

本发明所述的还原反应竖炉余热回收循环利用系统的技术方案是：一种还原反应竖炉余热回收循环利用系统,包括竖炉、转化炉和废气排放装置，所述竖炉上设有第一排气口和还原气进口，所述转化炉上设有原料气进口和还原气出口，所述排气口和所述原料气进口之间依次连接有第一气水换热器、洗涤器、二氧化碳吸收装置和第一混合室，所述第一混合室将原料气和竖炉内的排气混合后传送到转化炉内；所述还原气进口和所述原料气进口相连；所述转化炉上还设有第一气口和第二气口，所述第一气口与所述废气排放装置连接，助燃空气进口和燃料气进口均通过所述第二气口与所述转化炉连通。

进一步地，原料气进口和所述第一混合室之间设置有第一加压机，所述第一气口和所述废气排放装置的连接管道上设有第二加压机，所述助燃空气进口和所述第二气口的连接管道上设有第三加压机，所述燃料气进口和所述第二气口的连接管道上设有第四加压机。

上述方案中，所述第一气口和所述废气排放装置之间连接有第一蓄热式换热器，所述第一蓄热式换热器和所述废气排放装置之间还设有第一换向阀；所述助燃空气进口和所述第二气口之间依次设有第二换向阀和第二蓄热式换热器，所述第一换向阀、所述第二换向阀和所述废气排放装置之间有管道连通；所述燃料气进口和所述第二气口之间连接有第三换向阀，所述第三换向阀、所述所述第一气口和所述第二气口之间有管道连通。

上述方案中，所述二氧化碳吸收装置和所述第一混合室之间还设有第四换向阀，所述第四换向阀和所述燃料气进口之间连接有第二混合室，所述混合室将通过所述换向阀的气体和所述燃料气进行混合后传送到转化炉内。

进一步地，所述第四换向阀和所述第二混合室之间设有第五加压机。

 

上述方案中，所述竖炉底部的冷却腔上还开有第二排气口；所述第二排气口排出的气体通过第二气水换热器后重新输送给冷却气进口。

进一步地，所述第二气水换热器和所述冷却气进口之间的管道上设有第六加压机。

本发明的还原反应竖炉余热回收循环利用系统和方法综合全面，结构紧凑，既实现竖炉各部分余热的充分利用，又回收没有充分燃烧或者还原反应的一氧化碳和氢气，同时通过气水热交换器先回收余热，然后再通过洗涤器和二氧化碳吸收装置对二氧化碳和煤灰等杂质分离和吸收，工作原理简单可靠、气体的分离净化和余热回收利用效率高，提高了能源利用率，降低了能耗，减少了排放，经济和社会效益显著。

 

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。