[发明专利]煤气循环煤炭全粒径分级热解耦合冶金还原工艺及系统

说明书

技术领域

本发明涉及煤化工技术领域，具体涉及一种煤气循环煤炭全粒径分级热解耦合冶金还原工艺及系统。

 

背景技术

中国煤炭储量占全球煤炭资源的12％，我国低阶煤蕴藏量占煤炭储量的50％左右，产量占目前总量的30％。按中国煤的形成时代看，以侏罗纪煤储量最大，约占全国已探明保有储量的45％左右，由这一时代形成的煤除极少数无烟煤以外，其余大多数为褐煤、长焰煤、不粘煤和弱粘煤等低阶煤。在地域分布上，储量大部分集中在内蒙古、陕西、新疆、甘肃、山西、宁夏六个省（区），而这些地区是我国水资源严重匮乏的地方，一定程度上制约了利用这些低阶煤进行加工提质工业的发展。

低阶煤由于高水分，高挥发份，低热值，且极易自燃的特点，从而不适于长期储存和长距离运输，长期被视作一种劣质煤炭资源，目前仅用做坑口电厂燃料和坑口气化原料，限制了低阶煤资源的合理开发利用。如何高效转化利用低阶煤就成了煤炭利用的一个重要问题。

同时我国是钢铁生产大国，因而也是废钢利用大国。目前废钢供应量远远满足不了钢铁生产的需要。虽然我国铁矿资源储量比较丰富，但其品位低，而以往工艺要求以高品位铁矿为原料，因此我国丰富的低品位铁矿资源不适合作现有的高炉炼铁的原料，我国需要长期依赖进口还原金属来满足国内的需求。为了改变我国长期依赖进口还原金属的局面，适时发展利用低品位铁矿炼铁的技术是必要的。而当今炼铁技术的趋势是由高炉间接还原炼铁技术转向直接还原炼铁技术，因此发展直接还原炼铁技术来开发低品位铁矿更是必要的。

我国的低品位氧化矿物资源在富煤地区周边大量存在，且煤又是冶金还原领域所需的还原剂的主要来源，因此，利用煤热解技术耦合直接还原冶金技术来开发富煤地区周边存在的低品位氧化物矿将是发展低阶煤利用的最佳方案。这种方案不仅解决了低阶煤的高附加值利用问题，同时又解决了我国丰富的低品位氧化物矿的开发利用问题。

目前，煤热解耦合冶金还原的技术较多。如公开号为CN103451332A的发明，该发明公开了一种利用小粒径烟煤进行高炉炼铁的系统及方法，该系统包括热解炉，热解炉半焦出口与破碎机入口连通，破碎机出口与振筛机入口连通，振筛机的细焦粉出口与高炉喷粉入口相连通，振筛机的大颗粒半焦出口与成型器入口相连通，成型器出口与烧结炉入口相连通，烧结炉出口与高炉的烧结矿入口相连通，高炉的烟气出口分为两路，一路与热解炉气体入口连通，另一路与热解炉烟气出口连通；解决煤炭开采产生的大量小粒径煤的利用问题；缓解喷吹用煤资源紧缺的问题，为煤热解半焦的利用提供了一条路径；将半焦粉末与铁矿石粉末混合成型并烧结使用，使资源得到充分利用；高炉炼铁的烟气用于烟煤的热解，回收烟气中的热量，减少能耗，提高利用效率。

公开号为CN103710037的发明，该发明提供了一种低阶煤流化床提质利用系统及方法。该发明是将低阶煤的洗选系统、热解系统和炼铁系统耦合起来。低阶煤首先进行洗选处理，在排矸的同时完成了煤炭的粒度分级。对不同粒径的煤粉，用于焦化系统制取焦炭，并参与中低温热解制取半焦。热解得到的半焦分别用于烧结用煤和喷吹配煤，热解副产品煤气送入热风炉供应燃烧，其中烧结和焦化工艺系统产生的余热被回收用于洗选系统和热解系统，最终烧结矿、热风、喷吹煤和焦炭送入高炉进行炼铁。该发明实现了低阶煤分选、分级、干燥和热解，低阶煤的提质利用替代了部分高阶煤，可有效降低吨铁成本，并可减缓钢铁工业对高阶煤需求的压力。

上述提供方案的缺点是：

1、这些技术都是利用粒煤热解产生的焦粉作为炼铁高炉的喷吹煤，炼铁技术采用的是传统的高炉间接还原金属矿石，得到的是含碳量较高的生铁 ，这种生铁作为炼钢原料，还需经过复杂处理工序才可使用，生产成本较高；

2、都是利用高炉出口烟气作为热解的热源，热解过程中产生的热解气被烟气稀释，产生的混合气热值低，有效组分含量低，可利用价值低；

3、都需要高品位的铁矿资源为原料，无法充分利用低品位氧化物矿。

 

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种煤气循环煤炭全粒径分级热解耦合冶金还原工艺，实现煤热解技术与直接还原冶金技术的耦合，制作含碳量较低的还原金属产品。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种煤气循环煤炭全粒径分级热解耦合冶金还原工艺，包括如下步骤：

a、将原煤经过原煤预热分级系统分成末煤和粒煤；

b、将末煤送入末煤热解炉热解，粒煤送入粒煤预热解炉中预热解；