[发明专利]一种利用转炉煤气和焦炉煤气生产海绵铁的直接还原工艺

说明书

本发明公开了一种利用转炉煤气和焦炉煤气生产海绵铁的直接还原工艺，其特征在于：从转炉排出的高温转炉煤气经烟罩进入转炉煤气烟道，利用煤气喷吹的方式，将经过净化、脱硫后的焦炉煤气加入转炉煤气烟道中，利用焦炉煤气中的CH₄与转炉煤气中的CO₂发生的重整吸热反应，使得转炉煤气烟道中的煤气温度迅速下降至850℃～900℃，从转炉煤气烟道出来的850℃～900℃的高温煤气经热旋风除尘后进入气基直接还原竖炉还原铁矿石生产海绵铁，并产生竖炉炉顶煤气。本发明充分利用了高温转炉煤气的显热来制备气基直接还原竖炉所需的还原气，进行海绵铁的生产，工艺流程简单、能耗及设备投资较低，整体技术、经济优势十分明显。

技术领域

本专利属于直接还原炼铁的技术领域，是针对利用转炉煤气和焦炉煤气生产海绵铁的一种直接还原工艺。

背景技术

钢铁企业副产焦炉煤气、转炉煤气的综合利用，一直是钢铁企业关心的重点问题。同时，近5-10年来，随着我国废钢积累的大量增加，废钢/海绵铁(DRI)-电炉短流程炼钢的产量开始逐年增加，对于海绵铁的需求日益增加。鉴于此，基于我国钢铁行业的特点，国内外针对利用钢铁企业副产的焦炉煤气、转炉煤气生产海绵铁进行了相关的研究，主要是利用基于焦炉煤气或转炉煤气制备的还原气进入气基直接还原竖炉生产海绵铁，并提出了相应的工艺路线。这类工艺的关键点及难点在于煤气加热方面，需要将基于焦炉煤气或转炉煤气处理得到的还原气加热到900℃～1000℃，加热温度极高，同时加热装置需要考虑CO以及CH₄的析碳，装置的设计难度大、设备投资高；同时，对于利用焦炉煤气生产海绵铁，这类工艺大都设有煤气重整及煤气脱碳单元，工艺路线较为复杂、运行能耗高、设备投资较高；另外，对于利用转炉煤气生产海绵铁，这类工艺需要先将1400℃～1650℃的转炉煤气降温，再进行煤气变换、煤气脱碳以获得合适H₂/CO比的还原气，然后将还原气加热至900℃～1000℃，工艺过程流程长、投资大且能耗极高。

综上所述，对于利用焦炉煤气、转炉煤气生产海绵铁，目前的工艺路线存在流程复杂、能耗高、设备投资大等不足，如何缩短工艺流程、降低工艺能耗、降低设备投资，是利用焦炉煤气、转炉煤气生产海绵铁的关键所在。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前利用焦炉煤气、转炉煤气生产海绵铁工艺流程复杂、能耗高、设备投资大等问题，提出了一种利用转炉煤气和焦炉煤气生产海绵铁的直接还原工艺，该工艺利用焦炉煤气中的CH₄在转炉煤气烟道中与高温转炉煤气中的CO₂发生的重整吸热反应，来获得气基直接还原竖炉所需的还原气，进行海绵铁的生产，工艺流程简单、能耗及设备投资较低。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种利用转炉煤气和焦炉煤气生产海绵铁的直接还原工艺：从转炉排出的高温转炉煤气经烟罩进入转炉煤气烟道，利用煤气喷吹的方式，将经过净化、脱硫后的焦炉煤气加入转炉煤气烟道中，利用焦炉煤气中的CH₄与转炉煤气中的CO₂发生的重整吸热反应，使得转炉煤气烟道中的煤气温度迅速下降至850℃～900℃，从转炉煤气烟道出来的850℃～900℃的高温煤气经热旋风除尘后进入气基直接还原竖炉还原铁矿石生产海绵铁，并产生竖炉炉顶煤气。

进一步，所述的从转炉排出的高温转炉煤气，其温度范围为1400℃～1650℃。

进一步，所述的经过净化、脱硫后的焦炉煤气，其温度范围为25℃～50℃。

进一步，所述的经过净化、脱硫后的焦炉煤气，其H₂S含量小于20ppm。

进一步，所述的将经过净化、脱硫后的焦炉煤气加入转炉煤气烟道中，加入的焦炉煤气的煤气量为从转炉排出的高温转炉煤气发生量的22.5%～32.5%。