[实用新型]一种利用高温气冷反应堆供热生产海绵铁的系统

说明书

本实用新型公开了一种利用高温气冷反应堆供热生产海绵铁的系统，包含：竖炉，竖炉的上部排气口通过管道与除尘器相连；除尘器通过管道依次与蒸气发生器、CO₂脱除器、加湿器以及中间换热器相连；中间换热器具有第一入口、第二入口、第一出口、第二出口；第一入口与加湿器的出口相连，第一出口通过管道与竖炉的下部进气口相连；第二入口及第二出口分别通过管道与高温气冷反应堆的出口及入口相连。本实用新型采用清洁的核能作为直接还原铁工艺能量来源，可减少工艺过程中天然气、焦炉煤气的消耗量，能够有效的降低CO₂排放。

技术领域

本实用新型涉及冶金领域，特别涉及一种利用高温气冷反应堆供热生产海绵铁的系统。

背景技术

我国是钢铁生产大国，2015年我国大陆粗钢产量为8.04亿吨，占全球总产量49.5％。但是钢铁产业结构不合理，铁钢比例高、电炉钢比例小，部分特殊的钢材品种还需进口。我国生铁产量主要以高炉炼铁-转炉炼钢的长流程为主生产的，能源资源消耗大、CO₂排放高。气基竖炉直接还原技术作为主要的非高炉炼铁技术在国外已得到成熟应用，具有能耗低，无需高炉炼铁涉及到的烧结、焦化两个高耗能、高污染工序。具有流程短、节能减排效果明显的优势，是改善钢铁产品结构，提高钢铁产品质量，实现清洁冶炼的重要生产技术。

与高炉等长流程相比，气基竖炉直接还原技术可有效降低CO₂排放。但就其自身而言，该工艺中天然气重整器所需热量全部来源来自于天然气及炉顶气的燃烧，仍然产生大量的CO₂气体排放到大气中，带来严重的环境问题。气基竖炉主要有Midrex和HYL-Ⅲ工艺，主要采用天然气外部重整方法制取还原气，进而还原铁矿石。工艺中采用外部重整器，以Ni基等贵金属作为催化剂，催化重整甲烷制取还原气。对于采用焦炉煤气生产海绵铁工艺，几乎均是将竖炉的炉顶气处理后与焦炉煤气混合成原料气，然后在外部的高温重整器中进行转化，使CH₄与水蒸气、CO₂发生转化反应生成CO和H₂。此种方法需要转化炉，同时对H₂/CO的比值要求较为严格，且甲烷转化需要如Ni基等贵重金属催化剂，投资、运行费用较高。

核能作为一种清洁的一次能源，具有能量密度高优点。目前，在国内利用核能技术已建有多个核电站，并进入商业运营阶段。核能的产生过程不向环境排放温室气体和其它有害废物，是一种无排放的能源，应用于炼铁领域，将有效的降低化石能源的消耗，减少CO₂排放。模块式球床高温气冷堆作为第四代气冷反应堆堆型之一，具有安全性好、效率高和用途广泛，且适合小容量建造等优点，能够提供充足的热量。

综上所述，目前国内外采用的天然气/焦炉煤气直接还原生产海绵铁的工艺流程，均存在各自的缺陷和不足，还需进一步改进。

实用新型内容

基于上述问题，本实用新型提出了一种如下利用高温气冷反应堆供热生产海绵铁的系统，包含：

竖炉，竖炉的上部排气口通过管道与除尘器相连；

除尘器通过管道依次与蒸气发生器、CO₂脱除器、加湿器以及中间换热器相连；

中间换热器具有第一入口、第二入口、第一出口、第二出口；

第一入口与加湿器的出口相连，第一出口通过管道与竖炉的下部进气口相连；

第二入口及第二出口分别通过管道与高温气冷反应堆的出口及入口相连。

根据本实用新型的一个实施例，中间换热器中平行排列多个双层换热管。

根据本实用新型的一个实施例，双层换热管具有换热管内壁及换热管外壁，内外壁之间填充有液态合金，液态合金优选为镓铟锡合金。

根据本实用新型的一个实施例，中间换热器具有排气管道，排气管道末端部连接有气体分析设备。