[发明专利]一种BGL气化气体经双重整转化生产直接还原铁的系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于直接还原铁生产技术领域，涉及一种BGL气化气体经双重整转化生产直接还原铁的系统及方法，尤其涉及一种以BGL气化炉产生的煤制气与Midrex/PERED气基还原竖炉结合生产直接还原铁的系统及其处理方法。

背景技术

直接还原铁(DRI)是指在低于熔化温度之下将铁矿石还原成海绵铁的过程。与传统高炉炼铁方法相比，取消了炼焦、烧结等工序，具有流程短、污染小、消耗少、不受优质炼焦煤短缺影响等优点。同时直接还原铁中硫、磷、硅等有害杂质含量低，有利于电炉冶炼优质纯净钢种。

自1936年Midrex技术公司开始气基竖炉技术的研究，直接还原铁技术发展已有80多年历史。国外商业化的直接还原铁工艺有Midrex，HyL，PERED等。国外直接还原铁的生产主要以天然气和铁精粉制备的球团矿为原料，基于天然气直接还原铁技术主在竖炉中还原铁矿生产直接还原铁。

中国是天然气资源匮乏的国家，从对中国目前及未来天然气的产量、消费量预测分析来看，使用天然气作为气基直接还原铁工艺气主要原料，困难较多，成本较高，从经济性考虑几乎没有可行性。在中国，寻找可以替代天然气的廉价气源用于直接还原铁生产，对攻克气基直接还原铁技术难关具有重要意义。

基于中国富煤少气的国情，煤化工在中国发展历史悠久，几乎世界上所有的煤制气工艺在中国均有实践尝试，煤制气工艺相对成熟。采用劣质非焦煤生产煤制气用于直接还原铁，大大降低了气源成本，为气基竖炉技术在中国得到应用提供契机。目前，煤气化技术主要分为固定床、流化床、气流床三种。固定床分为常压气化(如UGI炉，该技术由于污染严重已趋于淘汰)和加压气化(如固态排渣的Lurgi炉和液态排渣的BGL炉)。

表1列出了BGL固定床加压气化技术的典型煤气组成(表中数据来源于中煤图克合成氨尿素项目BGL气化炉实际生产值)。

表1固定床煤气化工艺典型气体组成

US4205830、US4225340公开了一种利用煤制气生产直接还原铁的方法和装置，将煤、氧气和水蒸汽在煤气化炉中进行反应，还原气通入竖炉，炉顶气一部分用作燃料，一部分循环脱除CO₂后再加热与煤制气混合进入竖炉。煤气化炉中加入石灰(CaO)用于脱除硫化物。该专利给出的气体成分中CH₄含量在0.3％以下，显然对处理固定床煤气化产生的高CH₄含量(8％左右)的煤制气不太适用；且在煤气化装置加入CaO，并不能达到理想的脱硫效果，难以满足当下气体排放要求。

CN203034041U公开了一种利用粉煤气化制气及气基竖炉直接还原冶金的系统，给出了煤气化、湿洗、水气变换、脱硫脱碳到还原竖炉的基本流程，但是该专利并未给出实施细节，仅具有理论参考价值；且该专利并未考虑还原后炉顶气的循环使用，对于反应后还有大量CO/H₂的炉顶气直接作为烟气处理显然是不合适的。

CN1141402C公开了一种利用水煤浆加压气化生产海绵铁的装置。该专利选用德士古炉，通过气体变换、NHD净化、通过两个并联加热炉加热后连通至竖炉。该方法能够应用于高硫含量煤种，并对硫磺进行回收。然而德士古炉相对于固定床煤气化炉投资高，气化压力高；且直接采用气体经加热炉加热后进竖炉的方式，容易发生CO气化渗碳反应，损伤炉管造成不良后果。

综上，我国富煤少气的国情使得我国发展用煤制气生产直接还原铁的技术势在必行。选择合适的煤气化技术、煤气转化技术、煤气净化技术、还原竖炉技术，并且将上述技术进行更好的集成，克服现有的煤制气生产直接还原铁技术中存在的上述种种缺陷以便充分利用我国丰富的煤炭资源是本领域亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供了一种BGL气化气体经双重整转化生产直接还原铁的系统及其处理方法。本发明通过以固定床加压气化炉(BGL气化炉)与水气变换单元、重整转化单元以及气基还原竖炉组合，可以实现煤气化技术、煤气转化技术、煤气净化技术和还原竖炉技术的有效集成，提高了直接还原冶金系统中物料和能源的利用效率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种BGL气化气体经双重整转化生产直接还原铁的系统，所述系统包括依次连接的BGL气化单元、除尘洗涤单元、水气变换单元、脱硫脱碳单元、重整转化单元和气基还原单元。