[发明专利]一种煤气化热煤气直接用于气基竖炉生产直接还原铁的设备及方法

说明书

本发明涉及一种煤气化热煤气直接用于气基竖炉生产直接还原铁的设备及方法，其包括：使用粉煤、水蒸气和氧气制备合成气，其H₂/CO为1.2‑1.7，加入换热除尘的竖炉炉顶煤气后温度不大于850℃；除尘；在1100℃‑1250℃温度下借助改质炉炉料进行改质脱除CO₂及H₂S，改质煤气的温度为900℃‑1100℃，H₂/CO为1.2‑1.7；混入换热除尘的竖炉炉顶煤气得到850℃‑900℃的合成改质煤气；合成改质煤气除尘后通入设置有铁矿石的竖炉得到DRI。本发明结合中国能源特征，将煤气化与气基竖炉直接还原工艺相结合，克服了气基直接还原法对天然气的依赖性，避免了煤气化热煤气冷却‑变换‑净化‑再加热后才能用于竖炉生产直接还原炼铁的漫长复杂工序；具有流程短、低能耗、还原气成分优良、低污染等优点。

技术领域

本发明涉及竖炉直接还原的冶金领域，尤其是一种煤气化热煤气直接用于气基竖炉生产直接还原铁的方法。

本发明还涉及一种煤气化热煤气直接用于气基竖炉生产直接还原铁的设备。

背景技术

直接还原铁是以气体、液体燃料或非焦煤为能源，在铁矿石(或含铁团块)软化温度以下进行还原得到金属铁的方法。其产品呈多孔低密度海绵状结构，被称为DRI(DirectReduced Iron-直接还原铁)或海绵铁。直接还原铁在节能、环保等方面具有优良的性能。随着世界钢铁工业的飞速发展和国际社会对环境保护的日益重视，铁矿石、焦炭、优质废钢资源的日益减少以及天然气等价格的大幅上涨，直接还原技术在世界各地迅速发展。

中国天然气资源比较缺乏，已探明的天然气储量主要集中在工业比较落后的西部和西南部，且城市天然气必须优先供给居民生活使用。但是我国的煤炭资源非常丰富，且分布相对均匀；同时，我国铁矿资源也十分丰富，根据我国资源情况，发展煤基或者煤制气还原工艺比较有利。

目前我国成熟的煤基直接还原工艺只有回转窑流程，但回转窑流程的投资高、效率低使大多数厂家望而却步。传统的煤制气还原工艺，煤气化炉产生的热粗煤气需经降温冷却、水汽变换，还要设单独的化工净化车间，如PSA(变压吸附)脱除CO₂及H₂S或用碱洗装置脱除CO₂，再湿洗脱H₂S，后续经加热炉升温后才能通入气基竖炉。因此开展煤制气—直接还原技术，对发展立足中国资源特色的直接还原工艺很有现实意义。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种流程短、低能耗、低污染适应中国能源国情的煤气化热煤气直接用于气基竖炉生产直接还原铁的设备及方法。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明提供一种煤气化热煤气直接用于气基竖炉生产直接还原铁的方法，其包括如下步骤：使用粉煤、水蒸气和氧气制备合成气，所述合成气的H₂/CO为1.2-1.7；对竖炉排出的炉顶煤气进行换热降温和净化除尘，得到换热除尘的竖炉炉顶煤气；将换热除尘的竖炉炉顶煤气混入合成气，得到热粗煤气，所述热粗煤气温度不大于850℃；对所述热粗煤气进行除尘，得到净化粗煤气，所述净化粗煤气含尘量不大于10g/m³；在1100℃-1250℃温度下，将净化粗煤气进行改质，所述改质借助改质炉炉料脱除CO₂及H₂S，改质后得到改质煤气，所述改质煤气的温度为900℃-1100℃，所述改质煤气中的H₂/CO为1.2-1.7；向改质煤气中混入换热除尘的竖炉炉顶煤气，得到合成改质煤气，对所述合成改质煤气进行除尘，得到净化合成气，所述净化合成气的温度为850℃ -900℃；将所述净化合成气通入设置有铁矿石和/或氧化球团的竖炉，得到DRI和竖炉炉顶煤气。

优选的，所述粉煤中混有8-12％wt的白云石粉。