[发明专利]一种生产直接还原铁的煤气处理方法及系统

权利要求书

1.一种生产直接还原铁的煤气处理方法，其特征在于：包括以下步骤：从竖炉排出的炉顶煤气经除尘换热后，部分进入脱碳分离系统，部分作为燃料气，部分作为外排气送往全厂管网；将经过脱碳后形成的CO₂气体与氢气混合进行逆水煤气变换反应以生成以H₂、CO、CO₂和H₂O为主要成分的初级高温还原气；将经过脱碳后形成的脱碳气加压、换热以形成中温脱碳气，部分中温脱碳气与经过预热的富甲烷气混合后进入转化炉与通入转化炉的氧气反应生成以CO和H₂为主要成分的二级高温还原气；另一部分中温脱碳气与初级高温还原气、二级高温还原气和经过预热的氢气混合后形成以CO和H₂为主要成分且温度与还原铁矿石匹配的三级高温还原气，三级高温还原气进入竖炉以供竖炉生产直接还原铁使用。

2.根据权利要求1所述的一种生产直接还原铁的煤气处理方法，其特征在于：脱碳后形成的CO₂气体经过加压后与氢气按H₂与CO₂摩尔比例为1～3混合形成混合气，混合气经管式加热炉预热至400℃～500℃后进入逆水煤气变换反应，生成以H₂、CO、CO₂和H₂O为主要成分的初级高温还原性气体，混合气预热的燃料气为经除尘换热后的炉顶煤气。

3.根据权利要求1所述的一种生产直接还原铁的煤气处理方法，其特征在于：所述中温脱碳气的温度为120℃～160℃，部分中温脱碳气与预热至120℃～160℃的富甲烷气混合进入转化炉与从转化炉顶部喷吹的预热至120℃～160℃的氧气生成温度为1100℃～1300℃的二级高温还原气。

4.根据权利要求1所述的一种生产直接还原铁的煤气处理方法，其特征在于：所述三级高温还原气中CO和H₂的体积比≥85％，H₂和CO的体积比为3～5，(H₂+CO)/(H₂O+CO₂)≥10。

5.根据权利要求1所述的一种生产直接还原铁的煤气处理方法，其特征在于：所述脱碳气换热所用热源为经除尘换热后的炉顶煤气。

6.根据权利要求1所述的一种生产直接还原铁的煤气处理方法，其特征在于：氢气通过氢气加热炉预热，氢气预热的燃料气为经除尘换热后的炉顶煤气。

7.根据权利要求1所述的一种生产直接还原铁的煤气处理方法，其特征在于：氧气经过氧气加热器预热后进入转化炉，氧气加热器采用蒸汽作为加热介质。

8.根据权利要求1所述的一种生产直接还原铁的煤气处理方法，其特征在于：脱碳后形成的CO₂气体的纯度≥95％，温度为30℃～40℃。

9.一种生产直接还原铁的煤气处理系统，其特征在于：包括用于炉顶煤气除尘换热的除尘换热管路，除尘换热管路连接有脱碳分离系统、燃料气管路和与全厂管网连接的输气管路，脱碳分离系统连接有CO₂处理支路和脱碳气处理支路，CO₂处理支路包括沿气流方向顺次设置的第一加压机、第一混合装置、管式加热炉和逆水煤气变换反应器，第一混合装置连接有氢气供气管路以向第一混合装置提供氢气，脱碳气处理支路包括沿气流方向顺次设置的第二加压机、换热装置、转化炉，在连接换热装置和转化炉之间的管道上连接有富甲烷气供气管路，转化炉连接有氧气供气管路以向转化炉提供氧气，转化炉、逆水煤气变换反应器均与第二混合装置相连，氢气供气管路连接有与燃料气管路连接的氢气加热炉，氢气加热炉与第二混合装置相连，在连接换热装置和富甲烷气供气管路之间的管道上连接有中温脱碳气支路，中温脱碳气支路与第二混合装置相连，第二混合装置与竖炉连接。

10.根据权利要求9所述的一种生产直接还原铁的煤气处理系统，其特征在于：所述除尘换热管路包括沿气流方向顺次设置的粗除尘装置、精除尘装置和换热装置，精除尘装置为干法除尘装置，换热装置为多级换热装置，经除尘后的炉顶煤气在换热装置的一级换热器内与经脱碳分离系统后的脱碳气进行换热；富甲烷气与经除尘后的高温炉顶煤气在换热装置的二级换热器内进行换热。