[发明专利]一种采用核反应系统为生产海绵铁工艺供热的系统及方法

权利要求书

1.一种采用核反应系统为生产海绵铁工艺供热的系统，其特征在于，包含：

核反应系统，所述核反应系统具有第一进气口和第一出气口；

重整系统，所述重整系统包括预热器和重整器；所述重整器具有第二进气口、第二出气口、第一混合气进口和还原气出口；所述预热器具有第二混合气进口、第二混合气出口以及第三进气口和第三出气口；所述预热器的所述第三进气口与所述重整器的所述第二出气口相连，所述预热器的所述第二混合气出口与所述重整器的第一混合气进口相连；

中间换热器，所述中间换热器具有第四进气口、第四出气口、第五进气口和第五出气口；所述中间换热器的所述第四进气口与所述核反应系统的所述第一出气口相连，所述中间换热器的所述第四出气口与所述核反应系统的所述第一进气口相连；所述中间换热器的所述第五出气口与所述重整器的所述第二进气口相连；

气体净化系统，所述气体净化系统包含依次相连的晶格氧氧化装置、水冷器、分子筛床和脱氮装置；所述晶格氧氧化装置与所述预热器的所述第三出气口相连，所述脱氮装置与所述中间换热器的所述第五进气口相连；

竖炉系统，所述竖炉系统包括竖炉本体和与所述竖炉本体顶部相连的除尘器；所述竖炉本体与所述重整器的所述还原气出口相连；

水蒸气添加系统，所述水蒸气添加系统包括蒸汽发生器和加湿器；以及

脱碳装置；

混合装置；

其中，所述除尘器与所述蒸汽发生器、所述脱碳装置、所述混合装置和所述加湿器依次相连；所述蒸汽发生器还与所述混合装置相连用于向所述混合装置输送水蒸气；所述加湿器还与所述预热器的所述第二混合气进口连通。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述核反应系统的核反应堆是球床式高温气冷堆。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述核反应系统的循环冷却剂为氦气。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述氦气在所述核反应系统、所述中间换热器、所述气体净化系统和所述重整系统之间循环，用于为所述重整系统提供热量。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述脱碳装置为二氧化碳脱除器。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气体净化系统的所述分子筛床和所述脱氮装置之间设置有气体分流阀，所述气体分流阀具有第一分流口和第二分流口，所述第一分流口与所述脱氮装置相连，所述第二分流口与所述中间换热器的所述第五进气口相连。

7.一种使用权利要求1-6任一项所述的系统生产海绵铁的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将竖炉本体产生的炉顶气在除尘器中除尘；

除尘完成的炉顶气进入蒸汽发生器中，蒸汽发生器利用炉顶气的热量将水转化成水蒸气，水蒸气进入混合装置中；

炉顶气进入除碳装置中进行除碳后进入混合装置中与甲烷和水蒸气混合，随后再进入加湿器中进一步混入水蒸气形成混合气，所述混合气进入预热器中进行预热；

经过所述预热器预热后的所述混合气进入重整器中发生重整反应得到还原气，所述还原气通入所述竖炉本体中；

铁矿制的氧化球团与所述还原气在竖炉本体中发生反应得到海绵铁产品；

所述核反应系统使用气体循环冷却剂，经过所述核反应系统的气体循环冷却剂被加热，随后加热后的气体循环冷却剂通入中间换热器并将热量传递给所述中间换热器，热量交换完成的气体循环冷却剂回到所述核反应系统中继续冷却核反应系统；

获得热量的所述中间换热器加热所述中间换热器中的用于为重整系统加热的氦气；加热的所述氦气进入所述重整系统的重整器中为所述重整反应加热；为所述重整反应加热后的所述氦气进入至所述预热器中为预热过程加热；

为所述预热器加热完成的氦气经过气体净化系统对氦气中的杂质进行净化，净化后的纯化氦气回到所述中间换热器中。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述重整反应的反应温度为870-890℃。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述气体循环冷却剂是氦气。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述气体净化系统的净化过程是为所述预热器加热完成的氦气进入晶格氧氧化装置中进行氧化、在水冷器中进行降温、在分子筛床中进行吸附；当氦气中混合的氮气含量低于100cm³/m³时，净化后的纯化氦气回到所述中间换热器中；当氦气中混合的氮气高于100cm³/m³时，经过所述分子筛床的氦气再通入脱氮装置进行脱氮，脱氮后的纯化氦气回到所述中间换热器中。