CN104129929B - 一种煅烧石灰石、发电联产还原铁的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明煅烧石灰石、发电联产还原铁的方法和装置，装置包括间壁煅烧炉、间壁气化炉、间壁还原炉、干馏炉和发电设备。石灰石煅烧、煤气化和还原炼铁为间壁加热设备。煅烧产生的二氧化碳、还原炼铁过程产生的尾气和发电后的废蒸气作为气化剂一起进入间壁气化炉进行煤气化。煤气化产生的一氧化碳和氢气一部分进入间壁还原炉进行还原，另一部分用于制备CNG，粗还原铁到还原铁精炼单元精炼。石灰石煅烧、煤气化和还原炼铁过程燃烧产生的烟气用于发生蒸汽驱动发电设备发电。本发明将煅烧炉、气化炉、干馏炉、还原炼铁炉和发电设备联合，简化了工艺流程，减少了能量损失和动力消耗，降低了生产和运输成本，有利于环境保护。

Description

一种煅烧石灰石、发电联产还原铁的方法和装置

技术领域

本发明属于化工生产及设备技术领域，涉及一种煅烧石灰石、发电联产还原铁的方法和装置。

背景技术

石灰窑是大型的高耗能装置，随着国民经济的迅猛发展，工业炉窑的余热非常丰富，可利用的潜力巨大。钢铁工业、电石工业、氧化铝工业和耐火材料工业是石灰消耗大户，上述行业的快速增长，带动了石灰窑的高速发展。石灰窑余热回收利用，可以节约能源消耗，降低石灰生产成本，同时减小污染物的排放。但是利用的效率低，公开号为CN102786234A的中国发明专利申请公开“一种能回收CO₂的U形内燃旋转石灰窑，利用是旋转窑体形状，在窑体内设置U形隔焰加热炉与U形煅烧腔，在隔焰加热炉内壁上和煅烧腔内壁上布设有叶片，还与煅烧腔连通经石灰石加料口设置有收集器”，该方法收集的只是二氧化碳，而对其它的尾气并没有再一步的利用，造成大量的余热与气体的排放与浪费，由于存在以上的诸多的问题，一直没有很好的方法使石灰窑尾气的利用达到一个高的水平。

发明内容

本发明的目的是提供一种煅烧石灰石、发电联产还原铁的方法，联合石灰石煅烧、煤干馏、煤气化、还原炼铁过程和发电过程，能量相互利用，资源共享，简化工艺流程，降低石灰、发电、还原炼铁和焦化生产成本，提高产能。本发明另一目的是提供一种实现上述方法的装置。

本发明的技术方案是：煅烧石灰石、发电联产还原铁的方法，包括石灰石煅烧、煤干馏、煤气化和还原炼铁过程，石灰石煅烧、煤气化和还原炼铁为间壁加热，石灰石煅烧、煤气化和还原炼铁过程燃烧产生的烟气用于发生蒸汽驱动发电设备发电。石灰石经间壁煅烧炉煅烧成石灰，煤经干馏炉提取煤焦油和焦化气后进入间壁气化炉，铁矿粉进入间壁还原炉。石灰石煅烧产生的二氧化碳和发电后的废蒸气作为气化剂一起进入间壁气化炉进行煤气化。煤气化产生一氧化碳和氢气一部分进入间壁还原炉进行熔融还原，另一部分用于制备压缩天然气；还原炼铁过程产生的二氧化碳和水蒸气到煤气化还原炉作气化剂，粗还原铁到还原铁精炼单元精炼。

煤气化产生的残炭用作石灰石煅烧、煤气化和还原炼铁间壁加热装置燃烧室的燃料。

本发明煅烧石灰石、发电联产还原铁的装置，包括间壁煅烧炉、间壁气化炉、间壁还原炉和发电设备，间壁煅烧炉设有煅烧室和煅烧燃烧室，间壁气化炉设有气化室和气化燃烧室，间壁还原炉设有还原室和还原燃烧室。煅烧燃烧室、气化燃烧室和还原燃烧室与发电设备连接。煅烧室的分解气体出口和发电设备的废蒸汽管路分别连接到气化室的气化剂入口，干馏炉的焦炭出口连接到气化室的气化原料入口。气化室的煤气出口分别连接到还原室的还原气体入口和CNG制备单元，汽化室的残炭出口连接到残炭储仓。还原室的还原铁出口连接到还原铁精炼单元，还原室的尾气出口连接气化室的气化剂入口。

发电设备包括废热锅炉、蒸汽轮机和发电机组，废热锅炉设有蒸汽盘管。煅烧燃烧室、气化燃烧室和还原燃烧室连接到废热锅炉，蒸汽盘管与蒸汽轮机连接，蒸汽轮机与发电机组连接。干馏炉的焦化气出口连接到焦化气分离精制单元。间壁煅烧炉、间壁气化炉和间壁还原炉为间壁回转窑、间壁竖炉、间壁环形窑或间壁转底炉，不排除其它炉型。煅烧燃烧室、气化燃烧室和还原燃烧室设有烧嘴，烧嘴为气体燃料烧嘴、液体燃料烧嘴或固体燃料烧嘴，或上述烧嘴的组合。残炭储仓通过磨粉设备和输送设备连接到煅烧燃烧室、气化燃烧室和还原燃烧室的固体燃料烧嘴。

本发明煅烧石灰石、发电联产还原铁的方法和装置通过将间壁煅烧炉、气化炉、干馏炉、气化炉、还原炼铁炉和发电设备联合，上道工序的产物为下道工序提高原料或能量，简化了生产流程，减少物料输送过程的能量损失和动力消耗，降低了生产和运输成本。使用间壁煅烧炉有利于回收高纯度二氧化碳，提高煅烧产品的质量。以二氧化碳和水蒸气为气化剂在间壁气化室进行气化，避免氮气和二氧化碳进入，有利于生产高纯度、高热值的煤气，直接作CNG的原料和还原性气体。使用间壁还原炉进行还原炼铁，有利于保持还原过程的还原气氛，优化还原铁的质量。各个过程燃烧室燃烧产生的烟气通过蒸汽锅炉发生蒸汽进行发电，充分利用化工过程余热，提高联合装置的经济性。煤气化的残炭作煅烧、气化和还原过程的燃料，不仅废料得到充分利用，而且有利于环境保护。

附图说明

图1为本发明煅烧石灰石、发电联产还原铁的装置的流程示意图；

其中：

1—间壁煅烧炉、1a—煅烧室、1b—煅烧燃烧室、2—间壁气化炉、2a—气化室、2b—气化燃烧室、3—间壁还原炉、3a—还原室、3b—还原燃烧室、4—发电设备、5—干馏炉、6—CNG制备单元、7—还原铁精炼单元、8—废蒸汽管路。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内作出任何改动也属于本发明保护的范围。

本发明煅烧石灰石、发电联产还原铁的装置，包括间壁煅烧炉1、间壁气化炉2、间壁还原炉3、干馏炉5、CNG制备单元6、还原铁精炼单元7和发电设备4。间壁煅烧炉为间壁回转窑，设有煅烧室1a和煅烧燃烧室1b。间壁气化炉和间壁还原炉为间壁竖炉。间壁气化炉设有气化室2a和气化燃烧室2b，间壁还原炉设有还原室3a和还原燃烧室3b。发电设备包括废热锅炉、发电机组、蒸汽轮机和废蒸汽管路，废热锅炉设有蒸汽盘管。煅烧燃烧室、气化燃烧室和还原燃烧室连接到废热锅炉，蒸汽盘管与蒸汽轮机连接，蒸汽轮机与发电机组连接。煅烧室设有分解气体出口，气化室设有气化剂入口、煤气出口和残炭出口，还原室设有原料入口、还原气入口、还原铁出口和尾气出口。分解气体出口和发电设备的废蒸汽管路8分别连接到气化室的气化剂入口，干馏炉的焦炭出口连接到气化室的气化原料入口。气化室的煤气出口分别连接到还原室的还原气体入口和CNG制备单元6，汽化室的残炭出口连接到残炭储仓。还原室的还原铁出口连接到还原铁精炼单元7，还原室的尾气出口连接气化室的气化剂入口。干馏炉5的焦化气出口连接到焦化气分离精制单元。煅烧燃烧室、气化燃烧室和还原燃烧室设有固体燃料烧嘴，残炭储仓连接到磨粉设备，磨粉设备通过输送设备连接到煅烧燃烧室、气化燃烧室和还原燃烧室的固体燃料烧嘴。

本发明煅烧石灰石、发电联产还原铁的过程为，石灰石进入间壁煅烧炉1的煅烧室1a，煅烧燃烧室1b残炭粉燃烧隔焰加热煅烧室的石灰石物料，煅烧后的石灰出窑。煤原料进入干馏炉5进行煤的干馏过程，干馏后气体到焦化气分离精制单元进行气液分离，分出煤焦油和煤气，干馏后焦炭进入间壁气化炉的气化室2a。煅烧室煅烧石灰石分解的二氧化碳经分解气体出口，发电设备发电之后的乏汽经废蒸汽管路一起经气化剂入口进入汽化室。气化燃烧室2b残炭粉燃烧隔焰加热气化室的物料，进行煤气化过程，残炭经残炭出口到残炭储仓。铁矿粉经原料入口进入还原室3a，气化室气化后的煤气（CO和H₂）经煤气出口分为两路，一路到CNG制备单元制备压缩天然气，一路经还原气入口进入还原室作还原气，残炭经残炭出口到残炭储仓。还原燃烧室3b残炭粉燃烧隔焰加热还原室的物料，在还原性气氛下进行熔融还原炼铁过程，还原炼铁产生的尾气包括水蒸气和二氧化碳经气化剂入口进入气化室作气化剂，产生的还原铁经还原铁出口到还原铁精炼单元7进行精制过程。残炭储仓经磨粉机磨成残碳粉，经风力输送机输送到煅烧燃烧室、气化燃烧室和还原燃烧室作燃料。煅烧燃烧室、气化燃烧室和还原燃烧室燃烧产生的烟气到废气锅炉，废气锅炉的蒸汽盘管取热发生蒸汽，蒸汽驱动蒸汽轮机转动，带动发电机组发电。蒸汽轮机做功后的部分乏汽送经废气管路到气化室作气化剂。

Claims (8)

1.一种煅烧石灰石、发电联产还原铁的方法，包括石灰石煅烧、煤干馏、煤气化和还原炼铁过程，石灰石煅烧、煤气化和还原炼铁为间壁加热，石灰石煅烧、煤气化和还原炼铁过程燃烧产生的烟气用于发生蒸汽驱动发电设备发电；石灰石经间壁煅烧炉（1）煅烧成石灰，煤经干馏炉提取煤焦油和焦化气后进入间壁气化炉（2），铁矿粉进入间壁还原炉（3），其特征是：石灰石煅烧产生的二氧化碳和发电后的废蒸气作为气化剂一起进入间壁气化炉进行煤气化；煤气化产生一氧化碳和氢气一部分进入间壁还原炉进行还原，另一部分用于制备压缩天然气；还原炼铁过程产生的二氧化碳和水蒸气到煤气化还原炉作气化剂，粗还原铁到还原铁精炼单元精炼。

2.根据权利要求1所述的煅烧石灰石、发电联产还原铁的方法，其特征是：所述煤气化产生的残炭用作石灰石煅烧、煤气化和还原炼铁间壁加热装置燃烧室的燃料。

3.一种煅烧石灰石、发电联产还原铁的装置，包括间壁煅烧炉（1）、间壁气化炉（2）、间壁还原炉（3）、干馏炉（5）和发电设备（4），所述间壁煅烧炉设有煅烧室（1a）和煅烧燃烧室（1b），所述间壁气化炉设有气化室（2a）和气化燃烧室（2b），所述间壁还原炉设有还原室（3a）和还原燃烧室（3b）；煅烧燃烧室、气化燃烧室和还原燃烧室与发电设备连接，其特征是：所述煅烧室的分解气体出口和发电设备的废蒸汽管路（8）分别连接到气化室的气化剂入口，所述干馏炉的焦炭出口连接到气化室的气化原料入口；所述气化室的煤气出口分别连接到还原室的还原气入口和CNG制备单元（6），气化室的残炭出口连接到残炭储仓；所述还原室的还原铁出口连接到还原铁精炼单元（7），还原室的尾气出口连接气化室的气化剂入口。

4.根据权利要求3所述的煅烧石灰石、发电联产还原铁的装置，其特征是：所述发电设备包括废热锅炉、蒸汽轮机和发电机组，废热锅炉设有蒸汽盘管；所述煅烧燃烧室、气化燃烧室和还原燃烧室连接到废热锅炉，蒸汽盘管与蒸汽轮机连接，蒸汽轮机与发电机组连接。

5.根据权利要求3所述的煅烧石灰石、发电联产还原铁的装置，其特征是：所述干馏炉（5）的焦化气出口连接到焦化气分离精制单元。

6.根据权利要求3所述的煅烧石灰石、发电联产还原铁的装置，其特征是：所述间壁煅烧炉（1）、间壁气化炉（2）和间壁还原炉（3）为间壁回转窑、间壁竖炉、间壁环形窑或间壁转底炉。

7.根据权利要求3所述的煅烧石灰石、发电联产还原铁的装置，其特征是：所述煅烧燃烧室（1b）、气化燃烧室（2b）和还原燃烧室（3b）设有烧嘴，所述烧嘴为气体燃料烧嘴、液体燃料烧嘴或固体燃料烧嘴，或上述烧嘴的组合。

8.根据权利要求7所述的煅烧石灰石、发电联产还原铁的装置，其特征是：所述残炭储仓通过磨粉设备和输送设备连接到煅烧燃烧室（1b）、气化燃烧室（2b）和还原燃烧室（3b）的固体燃料烧嘴。