[发明专利]一种煤气化制备洁净气基竖炉还原气的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤气化制备洁净气基竖炉还原气的系统及方法， 涉及还原气制备净化领域。

背景技术

我国的资源特点为多煤、少油、少天然气，因此以焦炉煤气、煤 制气等以煤为能源获得的煤气作为还原气是我国竖炉直接还原工艺 发展的必然选择。在煤的焦化和气化过程中，煤中的硫主要以H₂S的 形式进入气相，使得焦炉煤气和煤制气中均含有大量的H₂S，均需要 脱硫后才能进一步利用，否则会影响竖炉直接还原产品海绵铁的品 质。

对于硫化氢的脱除，已见报道的处理方法很多，这些方法主要分 为两大类：干法脱硫剂脱硫工艺和湿法脱硫剂脱硫工艺。脱除H₂S既 可净化环境，又可回收硫，因此，研究开发高效脱除H₂S新技术，对 环境保护具有重要的意义。硫化氢的脱除技术经过几十年的发展，已 经取得了很多成果。随着环保法规的日趋严格，高效、低投入、资源 化、无二次污染的技术正日益引起人们的重视，例如微生物分解法、 臭氧氧化法、电化学法、微波法等新兴脱硫方法。

目前，电化学脱硫法由于具有设备简单、投资少、条件温和、脱 硫效率高，对环境没有二次污染等优点，已成为近年来研究的热点。 使用电化学法脱除硫化氢有以下优越性：(1)电化学设备简单，投资 的，无需对原设备进行较大的改造；(2)操作维护简单，可长期连续 使用，可实行无人管理，易调节；(3)对体系的物理和化学性质影 响较小，无副作用。

在竖炉还原制备海绵铁的实际生产中，无论哪一种竖炉工艺都必 须使用富氢煤气还原生产海绵铁。由于CO还原过程为放热反应，氢 气还原反应为吸热反应。若还原气中CO含量过高，局部CO还原放热 反应产生的热量积累可能使局部炉料的温度超过950℃，引起局部炉 料软化结块。另外，在含CO高于33％的还原气还原生产海绵铁的过 程中，在400℃～700℃升降温过程中会发生严重的析碳，严重影响竖 炉和还原气加热炉的顺利运行。而且，在长期高温环境下，CO会腐 蚀加热炉管，局部生成片状Fe₃C，不定期脱落，久之就容易发生炉管 煤气泄漏的恶性事故。CO还原过程中，球团矿易产生膨胀、碎裂等 现象，而用氢气还原时这些现象几乎没有发生过。另外，氢气的还原 速度远远高于CO的还原速度。因此，使用富氢煤气生产海绵铁更有 利于生产的稳定运行，降低运行成本以及工序能耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过煤气化制备洁净气基竖炉还原气 的系统。

本发明所述的系统，包括煤气化单元、脱硫单元和电解设备；所 述煤气化单元的出气口连接于所述脱硫单元的进气口，所述脱硫单元 的出气口和所述电解设备的氢气出口共同连接至气基竖炉还原气的 进气管道；

所述脱硫单元的出液口连接至所述电解设备的进液口，所述电解 设备的出液口反向连接至所述脱硫单元的进液口。

本发明所述的系统，所述电解设备的氧气出口连接于所述煤气化 单元的进气口。

本发明所述的系统，所述脱硫单元包括吸收塔和沉降槽，所述吸 收塔的塔身上设有进气口、出气口、进液口和出液口，所述出气口位 于进液口的上方，所述进液口位于进气口的上方；所述沉降槽的上部 设有进液口和出液口，底部设有单质硫出口；所述吸收塔的出液口连 接至所述沉降槽的进液口，所述沉降槽的出液口连接至电解设备的进 液口。

本发明所述的系统，所述煤气化单元包括气化炉和位于所述气化 炉底部的激冷室以及冷却塔；所述气化炉的下降管通到所述激冷室的 冷却腔中；所述激冷室的气体出口与所述冷却塔相连，所述冷却塔的 气体出口连接于所述脱硫单元的进气口；

所述激冷室的上部设有冷却水入口和气体出口，下方设有灰渣出 口；

所述气化炉为水冷壁气流床气化炉。

本发明所述的系统，所述电解设备为电解槽，所述电解槽的阳极 选用石墨电极或金属电极；所述石墨电极的材料为石墨板或碳纤维 布，所述金属电极的材料为铅、钛、钌或耐腐蚀的金属合金电极；阴 极为铂电极、镀铂石墨电极或不锈钢电极；所述电解槽由隔膜分为阳 极室和阴极室，所述隔膜为离子交换膜。

所述电解槽优选为：电解槽的阳极选用石墨电极；阴极为镀铂石 墨电极；所述电解槽由隔膜分为阳极室和阴极室，所述隔膜为阳离子 交换膜。