[发明专利]一种冶炼还原气的高温富碳重整系统及工艺

说明书

本发明公开了一种冶炼还原气的高温富碳重整系统及工艺，包括热解重整炉、煤粉制备装置、旋风分离装置、气化重整炉、冶炼还原装置、燃烧器、高温煤气换热器、空气换热器、中温煤气换热器、余热锅炉、煤气加压装置；本发明直接以循环煤气作为气化剂，直接参与气化反应，有效降低了循环煤气中的CO₂、H₂O，增加了CO、H₂，反应温度高于1500℃，反应中焦粉(C)足量，更加有利于气化反应中CO、H₂的产生；本发明以循环煤气为煤粉热解提供热量，在1200℃的高温条件下，更有利于煤粉热解产生小分子的CO、H₂等气体，其中，煤热解产生大量H₂，提高煤气中H₂成分，提高煤气还原势。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种冶炼还原气的高温富碳重整系统及工艺。

背景技术

气基竖炉直接还原法是当今世界上的主流直接还原工艺，全球采用气基竖炉直接还原工艺生产的海绵铁占比大于75％。气基还原工艺因其在节能减排、低碳环保方面的作用受到政策层面支持，气基还原技术是产品质量优良的低碳绿色炼铁技术，应该成为我国直接还原炼铁技术的主要发展方向。

希尔法(HYL)工艺与米德莱克斯法(Midrex)工艺是主要的也是比较成熟的气基竖炉直接还原铁工艺，还原尾气中含有大量的CO、H₂，直接排放污染环境、浪费资源，用来发电、供热联产效率低下，间接造成资源浪费。为提高还原气成分利用率，节约成本，需要对还原气进行重整循环利用。其中，HYL工艺还原气重整以水蒸气为裂化剂，以天然气为原料通过催化裂化反应制取。Midrex工艺还原气是用天然气经催化裂化制取的，裂化剂采用炉顶煤气。这些工艺对还原气进行重整都是以天然气为原料，在天然气资源匮乏的地区，无法支撑工业大规模生产。

科研人员提出了基于煤制气的气基竖炉还原工艺，为天然气资源匮乏地区发展直接还原工艺开辟了新途径。该工艺炉顶煤气循环利用主要有两种方式，一是用焦炉煤气与处理后的炉顶煤气混合、重整，二是使用煤气化后的气体与炉顶煤气混合、重整，发明人发现，两种重整方式基于自身还原势的限制，在与循环煤气混合、重整后，得到的还原气还原势偏低，能源利用率不高。

中国发明专利-CN108728601A-一种基于顶煤气循环利用的炼铁方法，通过在其汽化炉拱顶区域1050℃的空间内，喷入碳粉与顶煤气中的二氧化碳发生反应生成一氧化碳，再与冷煤气混合调温，实现对顶煤气的循环利用。发明人发现，该方法气化温度受炉顶煤气最高温度以及还原空间限制，反应生成的CO有限，煤气还原气体组分偏低。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种冶炼还原气的高温富碳重整系统及工艺，通过在高温、富碳、纯氧条件下重整得到的还原气，提高了还原气的还原势，进一步有效提高了能源利用率。

本发明的技术方案如下：

第一方面，提供了一种冶炼还原气的高温富碳重整系统，包括依次连接的冶炼还原装置、中温煤气换热器、余热锅炉和煤气加压装置；其中，煤气加压装置的煤气出口分别连接中温煤气换热器冷介质入口、燃烧器煤气入口、煤气外供口；

还包括高温煤气换热器，用于将来自燃烧器的烟气和来自中温煤气换热器的煤气进行热量交换；气化重整炉，用于进行一次还原气重整；热解重整炉，用于进行二次还原气重整。

在本发明的一些实施例中，所述高温煤气换热器与空气预热器相连，空气预热器将空气利用烟气余热加热，空气预热器烟气出口连接排放烟囱。

在本发明的一些实施例中，所述气化重整炉与余热锅炉的水蒸气出口、空气预热器的空气出口、高温煤气换热器的煤气出口相连；气化重整炉的底部与热解重整炉底部通过U型段连接，U型连接段下部设有排渣口。