[发明专利]一种炭热还原过程中能量梯级利用的装置及方法

权利要求书

1.一种炭热还原过程中能量梯级利用装置，其特征在于：包括高温烟气预处理系统、炭热还原系统、硫磺回收系统和乏气处理系统，

所述高温烟气预处理系统，被配置为通过对高温烟气进行降温、除尘以及水蒸气脱除处理得到低温烟气，并采用高温烟气降温时所放出的热量对低温烟气与循环乏气混合气进行加热，将加热后的气体送入炭热还原系统；

所述炭热还原系统，被配置为采用碳材料与加热后的气体发生炭热还原反应，得到还原气，并对还原气进行气固预分离，得到初步净化后的还原气；

所述硫磺回收系统，被配置为对初步净化后的还原气进行降温、精过滤和冷凝处理后，回收还原气中的硫磺，并将回收完硫磺后的乏气输送至乏气处理系统；

所述乏气处理系统，被配置为对乏气进行水蒸气过滤处理，并将处理后的乏气部分净化后达标排放，部分作为循环乏气采用还原气降温时所放出的热量进行加热，加热后的循环乏气一路直接进入炭热还原系统进行调温，一路与低温烟气混合加热后送入炭热还原系统参与氧化还原反应；

所述高温烟气预处理系统包括换热器、除尘器和冷干换热器，所述换热器用于高温烟气和混合气的热量交换，所述除尘器用于去除降温后的烟气中的固体杂质，所述冷干换热器用于对过滤掉固体杂质的纯净烟气进行急速降温以去除烟气中的水蒸气。

2.如权利要求1所述的一种炭热还原过程中能量梯级利用装置，其特征在于，所述炭热还原系统包括还原塔、粉焦仓和高温分离器，所述粉焦仓用于提供炭热还原反应所需的碳材料，所述还原塔用于碳材料和加热后的气体进行炭热还原反应，所述高温分离器用于对还原气进行气固预分离，并得到分离后的固体和初步净化后的还原气。

3.如权利要求2所述的一种炭热还原过程中能量梯级利用装置，其特征在于，所述分离后的固体一部分返回还原塔中循环使用，另一部分失去还原特性的乏焦则排出系统。

4.如权利要求1所述的一种炭热还原过程中能量梯级利用装置，其特征在于，所述硫磺回收系统包括再热器、精除尘装置和硫磺冷凝器，所述再热器用于初步净化后还原气与循环乏气的热量交换，所述精除尘装置用于对降温后的还原气进行气固分离，以进一步去除还原气中的固体颗粒，所述硫磺冷凝器用于对过滤后的还原气进行降温处理，以回收还原气中的硫磺。

5.如权利要求1所述的一种炭热还原过程中能量梯级利用装置，其特征在于，所述乏气处理系统包括水蒸气过滤器和尾气净化装置，所述水蒸气过滤器用于过滤掉乏气中由于炭热还原反应所产生的水蒸气，所述尾气净 化装置用于对部分乏气进行净化处理，使得乏气达标排放。

6.一种炭热还原过程中能量梯级利用方法，其特征在于，包括：

对高温烟气进行降温、除尘和水蒸气脱除处理，得到低温烟气，将低温烟气与循环乏气混合后采用高温烟气降温时所放出的热量进行加热，将加热后气体作为反应物用于炭热还原反应；

将炭热还原反应产物进行气固分离得到初步净化后的还原气，对还原气进行降温、精过滤和冷凝处理后，回收还原气中的硫磺，并将回收完硫磺后的乏气进行水蒸气过滤处理，处理后的乏气部分净化后达标排放，部分为循环乏气；

采用还原气降温时所放出的热量对循环乏气进行加热，加热后的循环乏气一路用于炭热还原反应过程中的调温，一路与低温烟气混合加热后用于参与炭热还原反应。

7.如权利要求6所述的一种炭热还原过程中能量梯级利用方法，其特征在于，所述方法还包括将炭热还原反应产物进行气固分离得到固体产物，所述固体产物部分循环使用，另一部分失去还原特性的乏焦排出。

8.如权利要求6所述的一种炭热还原过程中能量梯级利用方法，其特征在于，所述高温烟气降温时所放出的热量等于混合气升温时所吸收的热量。

9.如权利要求6所述的一种炭热还原过程中能量梯级利用方法，其特征在于，所述还原气降温时所放出的热量等于循环乏气升温时所吸收的热量。