CN108315523B - 二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种二氧化碳‑甲烷自热重整生产直接还原铁的方法及系统，包括：将经过脱硫处理的富甲烷原料气与脱碳净化后升温的二氧化碳循环气混合，形成混合气；混合气与从转化炉出来的粗合成气进行换热，换热后的混合气升温并与氧气进入转化炉进行反应，生成粗合成气，粗合成气与所述混合气换热后降温；降温后的粗合成气与脱碳净化后的还原气进行换热，换热降温后的粗合成气进入脱碳净化器，换热后的所述还原气升温，再进一步升温后，进入竖炉进行直接还原铁反应；生成的炉顶气从所述竖炉出来，并与从所述脱碳净化器出口出来的所述二氧化碳循环气进行换热，换热后的所述炉顶气降温，经过洗涤冷却处理后，所述炉顶气进入所述脱碳净化器，如此循环。

Description

二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法及系统
技术领域
本发明涉及直接还原铁生产技术领域，特别是涉及一种二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法及系统。
背景技术
我国作为世界上规模最大的钢铁生产国，其钢铁产量连续20年位居世界首位。同时，我国的钢铁生产过程又是高能耗高碳排放的过程，钢铁行业的碳排放量占到了工业部门碳排放总量的30％。据欧盟钢铁协会称，中国应为全球钢铁生产50％以上的碳排放负责，而27个欧盟国仅需负责8％。因此，作为中国的国民经济行业的碳排放大户，实现钢铁行业的低碳化的发展对中国目前面临的碳减排压力非常重要。
目前广泛使用的直接还原炼铁技术为气基竖炉炼铁工艺，约占全球直接还原铁产量的80％。气基竖炉直接还原铁是使用富氢气体对铁矿石或含铁氧化物在熔化温度以下进行还原得到金属产品的炼铁过程。其中天然气为国外广泛使用的气基竖炉原料气，多采用天然气、蒸汽与净化后的炉顶气重整获得还原气。该技术至少存在以下缺点：炉顶气成分复杂，含有一氧化碳、氢气、二氧化碳和水等成分，造成转化炉复杂，设备投资大。
中国专利号200810226076.0的专利公开了一种焦炉煤气二氧化碳转化及气基竖炉直接还原铁生产方法，将焦化厂已经初步净化处理的焦炉煤气进行深度净化脱硫处理作为原料气，氧气、二氧化碳、水蒸汽为气体转化剂，进转化炉转化，转化气用作气基竖炉直接还原铁生产方法的还原气。该技术至少存在以下缺点：我国80％的焦炉煤气由钢铁联合企业生产，目前钢铁生产过程中焦炉煤气的利用率基本可以达到100％，焦炉煤气作为原料气无法满足钢铁生产的需求；
中国专利申请CN103276133A公开了一种利用天然气部分氧化工艺生产直接还原铁的方法，该方法添加了水蒸汽，易使合成气的还原性能受到影响，导致还原铁质量不高。
中国专利CN 103525966B公开了一种利用竖炉的还原尾气经过冷却除尘净化后得到的净化尾气与天然气催化转化生产竖炉还原气生产直接还原铁的方法，该方法净化尾气中气体成分复杂，工艺控制系统复杂。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法及系统，该方法更加低碳环保，工艺简洁，可实现直接还原铁生产过程中二氧化碳的资源化利用，进一步降低直接还原铁过程的二氧化碳排放。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法，所述方法至少包括：
在脱碳净化器出口分别获得二氧化碳循环气与还原气，所述二氧化碳循环气换热升温；
将经过脱硫处理的富甲烷原料气与换热升温后的所述二氧化碳循环气混合，形成混合气；
所述混合气与从转化炉出来的粗合成气进行换热，换热后的所述混合气升温并与预热的氧气进入所述转化炉进行反应，反应后生成所述粗合成气，所述粗合成气与所述混合气换热后降温；
降温后的所述粗合成气与所述还原气进行换热，换热后的粗合成气进一步降温并进入所述脱碳净化器，换热后的所述还原气升温，再经过燃烧炉进一步升温后，所述还原气进入竖炉进行直接还原铁反应；
所述直接还原铁反应完成后，生成的炉顶气从所述竖炉出来，并与从所述脱碳净化器出口出来的所述二氧化碳循环气进行换热，换热后的所述炉顶气降温，经过洗涤冷却处理后，所述炉顶气进入所述脱碳净化器。
作为本发明二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法的一种优化的方法，所述富甲烷原料气富含甲烷，包括天然气、油田气、焦炉气及炼厂气中的一种或多种的组合。
作为本发明二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法的一种优化的方法，所述富甲烷原料气富含甲烷和二氧化碳，包括煤层气、页岩气、甲醇合成驰放气及费托合成驰放气的一种或多种的组合。
作为本发明二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法的一种优化的方法，经过脱硫处理的所述富甲烷原料气的硫含量低于5ppm。
作为本发明二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法的一种优化的方法，所述转化炉中的出口温度介于700～1250℃之间；所述氧气与所述混合气中的甲烷摩尔比介于0.4～0.6之间，所述混合气中的二氧化碳与甲烷的摩尔比介于0.3～1之间。
作为本发明二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法的一种优化的方法，从所述转化炉出来的所述粗合成气中，氢气与一氧化碳的摩尔比介于1.1～1.5之间，甲烷的摩尔含量介于0～2％之间。
作为本发明二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法的一种优化的方法，所述混合气与从所述转化炉出来的所述粗合成气进行换热，换热后的所述混合气升温至400～700℃。
作为本发明二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法的一种优化的方法，所述粗合成气与所述混合气换热后降温至450～730℃。
作为本发明二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法的一种优化的方法，降温后的所述粗合成气与所述还原气进行换热，换热后的粗合成气进一步降温至200以下。
作为本发明二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法的一种优化的方法，与所述粗合成气换热后的所述还原气升温至280℃～420℃，再经过燃烧炉进一步升温至800℃以上，之后所述还原气进入所述竖炉进行直接还原铁反应。
作为本发明二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法的一种优化的方法，从所述竖炉出来的所述炉顶气首先通过废热锅炉回收热量，产生蒸汽副产品，所述炉顶气温度降至300～400℃，再与从所述脱碳净化器出口出来的所述二氧化碳循环气进行换热，换热后的所述炉顶气降温，经过洗涤冷却处理后，温度降至35～40℃，之后所述炉顶气进入所述脱碳净化器。
作为本发明二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法的一种优化的方法，所述燃烧炉的燃料气包括经洗涤冷却处理后获得的所述炉顶气。
本发明还提供一种二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的系统，所述系统至少包括：第一热交换器、第二热交换器、第三热交换器、转化炉、燃烧炉、竖炉、脱碳净化器及炉顶气清洗器；
所述第一热交换器的混合气入口与所述富甲烷原料气的脱硫装置以及所述第三热交换器的二氧化碳循环气出口相连；所述第一热交换器的粗合成气入口与所述转化炉的出口相连；所述第一热交换器的混合气出口与所述转化炉的混合气入口相连；所述第一热交换器的粗合成气出口与所述第二热交换器的粗合成气入口相连；
所述第二热交换器的还原气入口与所述脱碳净化器的还原气出口相连；所述第二热交换器的粗合成气出口与所述脱碳净化器的粗合成气入口相连；所述第二热交换器的还原气出口与所述燃烧炉的还原气入口相连；
所述燃烧炉的还原气出口与所述竖炉的还原气入口相连；
所述竖炉的炉顶气出口与所述第三热交换器的炉顶气入口相连；
所述第三热交换器的二氧化碳循环气入口与所述脱碳净化器的二氧化碳循环气出口相连；所述第三热交换器的炉顶气出口与所述炉顶气清洗器入口相连；
所述炉顶气清洗器出口与所述脱碳净化器的炉顶气入口相连。
作为本发明二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的系统的一种优化的方案，所述竖炉与所述第三热交换器之间还设置有废热锅炉。
作为本发明二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的系统的一种优化的方案，所述炉顶气清洗器的出口还与所述燃烧炉的燃料气入口相连。
如上所述，本发明的二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法及系统，具有以下有益效果：
1、本发明提供的二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法中，将脱碳净化器回收的二氧化碳作为转化炉中甲烷-二氧化碳自热重整的原料气，提高了系统碳利用效率。
2、本发明实现了无需补充水蒸汽的条件下二氧化碳与甲烷重整生产竖炉还原气并通过补充氧气提供反应的热量。
3、在转化炉前部设置换热器，采用转化炉出口的粗合成气来预热进入转化炉的气体，回收转化炉出口合成气的热量，减少系统的氧气用量。
4、本发明的炉顶气经废热锅炉回收热量后，再经过热交换器加热二氧化碳循环气，进一步回收热量，提高了能量利用率。
附图说明
图1为本发明二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法流程示意图。
图2为本发明二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的系统示意图。
元件标号说明
1 第一热交换器
2 第二热交换器
3 第三热交换器
4 转化炉
5 燃烧炉
6 竖炉
7 脱碳净化器
8 炉顶气清洗器
9 脱硫装置
10 废热锅炉
11 余热锅炉
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明提供一种二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法，如图1所示，所述方法至少包括如下步骤：
在脱碳净化器出口分别获得二氧化碳循环气与还原气，所述二氧化碳循环气换热升温；
将经过脱硫处理的富甲烷原料气与换热升温后的所述二氧化碳循环气混合，形成混合气；
所述混合气与从转化炉出来的粗合成气进行换热，换热后的所述混合气升温并与预热的氧气进入所述转化炉进行反应，反应后生成所述粗合成气，所述粗合成气与所述混合气换热后降温；
降温后的所述粗合成气与所述还原气进行换热，换热后的粗合成气进一步降温并进入所述脱碳净化器，换热后的所述还原气升温，再经过燃烧炉进一步升温后，所述还原气进入竖炉进行直接还原铁反应；
所述直接还原铁反应完成后，生成的炉顶气从所述竖炉出来，并与从所述脱碳净化器出口出来的所述二氧化碳循环气进行换热，换热后的所述炉顶气降温，经过洗涤冷却处理后，所述炉顶气进入所述脱碳净化器。
以上步骤为循环步骤，为方便描述，本实施例以如下的先后步骤顺序为例进行说明。
请参阅附图2，首先执行步骤一，在脱碳净化器7出口分别获得二氧化碳循环气(二氧化碳循环气-1)与还原气(还原气-1)，所述二氧化碳循环气换热升温(升温后成为二氧化碳循环气-2)。
需要说明的是，所述脱碳净化器7入口输入的是来自第二热交换器2的粗合成气(粗合成气-3)和来自炉顶气清洗器8的炉顶气(炉顶净化气)，所述粗合成气和炉顶气经过脱碳净化处理后，在脱碳净化器7出口分别获得二氧化碳循环气与还原气，所述二氧化碳循环气和第三换热器3中的炉顶气进行换热，换热后二氧化碳循环气升温；所述还原气则和第二换热器2中的粗合成气进行换热，换热后还原气升温(二氧化碳循环气和还原气各自的换热过程后续步骤还会有描述)。
需要说明的是，从脱碳净化器7出口出来的二氧化碳循环气一部分与第三换热器3中的炉顶气进行换热，另一部分则被回收。
请继续参阅附图2，然后执行步骤二，将经过脱硫处理的富甲烷原料气与换热升温后的所述二氧化碳循环气混合，形成混合气(混合气-1)。
作为示例，所述富甲烷原料气富含甲烷，包括天然气、油田气、焦炉气及炼厂气中的一种或多种的组合，当然，还可以是其他适合的富甲烷原料气，在此不做限制。
作为示例，所述富甲烷原料气还可以同时富含甲烷和二氧化碳，包括煤层气、页岩气、甲醇合成驰放气及费托合成驰放气的一种或多种的组合，当然，还可以是其他适合的富甲烷原料气，在此不做限制。
作为示例，将富甲烷原料气经压缩后升压到常压-5MPa范围内，进入脱硫装置内进行脱硫，经过脱硫处理的所述富甲烷原料气的硫含量低于5ppm。
请继续参阅附图2，接着执行步骤三，所述混合气(混合气-1)与从转化炉4出来的粗合成气(粗合成气-1)进行换热，换热后的所述混合气(混合气-2)升温并与预热的氧气进入所述转化炉4进行反应，反应后生成所述粗合成气(粗合成气-1)，所述粗合成气(粗合成气-1)与所述混合气(混合气-1)换热后降温。
在所述转化炉中发生甲烷和氧气的放热反应以及甲烷与CO2的重整反应，转化后的形成粗合成气。
作为示例，所述转化炉4中的出口温度介于700～1250℃之间；所述氧气与所述混合气中的甲烷摩尔比介于0.4～0.6之间，所述混合气中的二氧化碳与甲烷的摩尔比介于0.3～1之间。
优选地，所述转化炉4中的反应温度介于900-950℃之间；所述氧气与所述混合气中的甲烷摩尔比介于0.5-0.55之间，所述混合气中的二氧化碳与甲烷的摩尔比介于0.5-0.6之间。
作为示例，从所述转化炉4出来的所述粗合成气中，氢气与一氧化碳的摩尔比介于1.1～1.5之间，甲烷的摩尔含量介于0～2％之间。
作为示例，所述混合气与从所述转化炉4出来的所述粗合成气进行换热，换热后的所述混合气升温至400～700℃。
作为示例，所述粗合成气与所述混合气换热后降温至450～730℃。
本步骤中，通过甲烷-二氧化碳自热重整工艺生产竖炉还原气，同时实现了二氧化碳、甲烷两种的“温室气体”的高效利用，既减少了温室气体排放，提高了系统碳效率，又获得了宝贵的资源。
本发明还降低了还原气制备的能耗，除了实现高温重整转化炉内热量自供给外，二氧化碳-甲烷自热重整转化炉制备的高温粗合成气用于各原料气的预热、还原气的加热，降低生产系统的能耗。
采用转化炉4出口的粗合成气来预热进入转化炉的混合气，实现转化炉4出口粗合成气热量的回收，从而可以减少系统的氧气用量。
请再参阅附图2，执行步骤四，降温后的所述粗合成气(粗合成气-2)与所述还原气(还原气-1)进行换热，换热后的粗合成气(粗合成气-3)进一步降温并进入所述脱碳净化器7，换热后的所述还原气(还原气-2)升温，再经过燃烧炉5进一步升温后，所述还原气(还原气-3)进入竖炉6进行直接还原铁反应。
作为示例，降温后的所述粗合成气与所述还原气进行换热，换热后的粗合成气进一步降温至200以下。
作为示例，与所述粗合成气换热后的所述还原气升温至280℃～420℃，再经过燃烧炉5进一步升温至800℃以上，之后所述还原气进入所述竖炉6进行直接还原铁反应。
再执行步骤五，所述直接还原铁反应完成后，生成的炉顶气(炉顶气-1)从所述竖炉6出来，并与从所述脱碳净化器7出口出来的所述二氧化碳循环气(二氧化碳循环气-1)进行换热，换热后的所述炉顶气(炉顶气-3)降温，经过洗涤冷却处理后，所述炉顶气(炉顶净化气)进入所述脱碳净化器7。
作为示例，从所述竖炉6出来的所述炉顶气(炉顶气-1)可以先通过一废热锅炉10回收热量，产生蒸汽副产品，所述炉顶气(炉顶气-2)温度降至300～400℃，再与从所述脱碳净化器7出口出来的所述二氧化碳循环气(二氧化碳循环气-1)进行换热，换热后的所述炉顶气(炉顶气-3)降温，经过洗涤冷却处理后，温度降至35～40℃，之后所述炉顶气(炉顶净化气)进入所述脱碳净化器7。
作为较佳的实施方案，所述燃烧炉5的燃料气包括经洗涤冷却处理后获得的所述炉顶气，即经洗涤冷却处理后获得的所述炉顶气一部分被回收进入脱碳净化装置7，另一部分未回收的炉顶气作为竖炉6前置燃烧炉5的燃料气来加热燃烧炉5中的还原气。进入所述燃烧炉5的炉顶气若是未被利用，则从燃烧炉中排出，排出后可以利用一余热锅炉11进一步回收热量，最后转变为废气。
本发明还提供一种二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的系统，如图2所示，所述系统至少包括：第一热交换器1、第二热交换器2、第三热交换器3、转化炉4、燃烧炉5、竖炉6、脱碳净化器7及炉顶气清洗器8；
所述第一热交换器1的混合气入口与所述富甲烷原料气的脱硫装置9以及所述第三热交换器3的二氧化碳循环气出口相连；所述第一热交换器1的粗合成气入口与所述转化炉4的出口相连；所述第一热交换器1的混合气出口与所述转化炉4的混合气入口相连；所述第一热交换器1的粗合成气出口与所述第二热交换器2的粗合成气入口相连；
所述第二热交换器2的还原气入口与所述脱碳净化器7的还原气出口相连；所述第二热交换器2的粗合成气出口与所述脱碳净化器7的粗合成气入口相连；所述第二热交换器2的还原气出口与所述燃烧炉5的还原气入口相连；
所述燃烧炉5的还原气出口与所述竖炉6的还原气入口相连；
所述竖炉6的炉顶气出口与所述第三热交换器3的炉顶气入口相连；
所述第三热交换器3的二氧化碳循环气入口与所述脱碳净化器7的二氧化碳循环气出口相连；所述第三热交换器3的炉顶气出口与所述炉顶气清洗器8入口相连；
所述炉顶气清洗器8出口与所述脱碳净化器7的炉顶气入口相连。
总之，所述第一热交换器1用于所述混合气和粗合成气的换热，所述第二热交换器2用于所述粗合成气和还原气的换热，所述第三热交换器3用于所述炉顶气和二氧化碳循环气的换热。
作为示例，系统中，所述竖炉6与所述第三热交换器3之间还设置有废热锅炉10。利用所述废热锅炉10可以使从所述竖炉6出来的所述炉顶气的温度初步降低。
作为示例，所述炉顶气清洗器8的出口还与所述燃烧炉5的燃料气入口相连。未被回收的炉顶气可以从所述炉顶气清洗器8出来后进入燃烧炉5中作为加热用的燃料气。
下面结合附图2和具体实施案例对本发明作进一步详细说明。
本实施案例富甲烷原料气为天然气，天然气经脱硫装置后，硫含量低于5ppm，温度为380℃，脱硫后的天然气流量为41.8kmol，与来自脱碳净化器的二氧化碳循环气(流量为21.64kmol，温度为220℃)混合后，进入第一热交换器与转化炉出口的高温粗合成气-1换热，换热后的混合气-2温度上升至460℃，与预热后的氧气(流量为22.2kmol，温度为100℃)一起进入转化炉，进行自热重整反应。出转化炉的粗合成气-1的摩尔组成为：CO＝36.5％，CO2＝6.7％，H2＝43.6％，H2O＝11.9％，CH4＝1.3％，温度为950℃。粗合成气-1经第一热交换器和第二热交换器回收热量后温度降至200℃以下，与炉顶净化气一起去脱碳净化装置。
脱碳净化后的还原气-1中H2/CO的摩尔比为1.15，H2和CO的总摩尔含量大于90％，含水量低于2％，符合竖炉还原气的要求，还原气-1经第二热交换器温度加热至280℃，经燃烧炉进一步加热至850℃后进入竖炉还原铁装置，生产海绵铁(DRI)48.5kmol。
出竖炉还原铁装置的炉顶气-1流量为145.6kmol，温度为1500℃，去废热锅炉回收热量获得副产蒸汽产品，温度降至380℃，进入第三热交换器进一步回收热量后去炉顶气清洗器进行洗涤。炉顶气的回收率为70％，回收的炉顶气去脱碳净化器，未回收的炉顶气作为竖炉前置燃烧炉的燃料气加热还原气。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (15)

1.一种二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法，其特征在于，所述方法至少包括：
在脱碳净化器出口分别获得二氧化碳循环气与还原气，所述二氧化碳循环气换热升温；
将经过脱硫处理的富甲烷原料气与换热升温后的所述二氧化碳循环气混合，形成混合气；
所述混合气与从转化炉出来的粗合成气进行换热，换热后的所述混合气升温并与预热的氧气进入所述转化炉进行反应，反应后生成所述粗合成气，所述粗合成气与所述混合气换热后降温；
降温后的所述粗合成气与所述还原气进行换热，换热后的粗合成气进一步降温并进入所述脱碳净化器，换热后的所述还原气升温，再经过燃烧炉进一步升温后，所述还原气进入竖炉进行直接还原铁反应；
所述直接还原铁反应完成后，生成的炉顶气从所述竖炉出来，并与从所述脱碳净化器出口出来的所述二氧化碳循环气进行换热，换热后的所述炉顶气降温，经过洗涤冷却处理后，所述炉顶气进入所述脱碳净化器；
经过以上步骤实现无需补充水蒸气的条件下二氧化碳与甲烷重整生产竖炉还原气并通过补充氧气提供反应的热量。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法，其特征在于：所述富甲烷原料气富含甲烷，包括天然气、油田气、焦炉气及炼厂气中的一种或多种的组合。
3.根据权利要求1所述的二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法，其特征在于：所述富甲烷原料气富含甲烷和二氧化碳，包括煤层气、页岩气、甲醇合成驰放气及费托合成驰放气的一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述的二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法，其特征在于：经过脱硫处理的所述富甲烷原料气的硫含量低于5ppm。
5.根据权利要求1所述的二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法，其特征在于：所述转化炉中的出口温度介于700～1250℃之间；所述氧气与所述混合气中的甲烷摩尔比介于0.4～0.6之间，所述混合气中的二氧化碳与甲烷的摩尔比介于0.3～1之间。
6.根据权利要求1所述的二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法，其特征在于：从所述转化炉出来的所述粗合成气中，氢气与一氧化碳的摩尔比介于1.1～1.5之间，甲烷的摩尔含量介于0～2％之间。
7.根据权利要求1所述的二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法，其特征在于：所述混合气与从所述转化炉出来的所述粗合成气进行换热，换热后的所述混合气升温至400～700℃。
8.根据权利要求1所述的二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法，其特征在于：所述粗合成气与所述混合气换热后降温至450～730℃。
9.根据权利要求1所述的二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法，其特征在于：降温后的所述粗合成气与所述还原气进行换热，换热后的粗合成气进一步降温至200以下。
10.根据权利要求1所述的二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法，其特征在于：与所述粗合成气换热后的所述还原气升温至280℃～420℃，再经过燃烧炉进一步升温至800℃以上，之后所述还原气进入所述竖炉进行直接还原铁反应。
11.根据权利要求1所述的二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法，其特征在于：从所述竖炉出来的所述炉顶气首先通过废热锅炉回收热量，产生蒸汽副产品，所述炉顶气温度降至300～400℃，再与从所述脱碳净化器出口出来的所述二氧化碳循环气进行换热，换热后的所述炉顶气降温，经过洗涤冷却处理后，温度降至35～40℃，之后所述炉顶气进入所述脱碳净化器。
12.根据权利要求1所述的二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的方法，其特征在于：所述燃烧炉的燃料气包括经洗涤冷却处理后获得的所述炉顶气。
13.一种二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的系统，其特征在于，所述系统至少包括：第一热交换器、第二热交换器、第三热交换器、转化炉、燃烧炉、竖炉、脱碳净化器及炉顶气清洗器；
所述第一热交换器的混合气入口与富甲烷原料气的脱硫装置以及所述第三热交换器的二氧化碳循环气出口相连；所述第一热交换器的粗合成气入口与所述转化炉的出口相连；所述第一热交换器的混合气出口与所述转化炉的混合气入口相连；所述第一热交换器的粗合成气出口与所述第二热交换器的粗合成气入口相连；
所述第二热交换器的还原气入口与所述脱碳净化器的还原气出口相连；所述第二热交换器的粗合成气出口与所述脱碳净化器的粗合成气入口相连；所述第二热交换器的还原气出口与所述燃烧炉的还原气入口相连；
所述燃烧炉的还原气出口与所述竖炉的还原气入口相连；
所述竖炉的炉顶气出口与所述第三热交换器的炉顶气入口相连；
所述第三热交换器的二氧化碳循环气入口与所述脱碳净化器的二氧化碳循环气出口相连；所述第三热交换器的炉顶气出口与所述炉顶气清洗器入口相连；
所述炉顶气清洗器出口与所述脱碳净化器的炉顶气入口相连；
通过所述二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的系统实现无需补充水蒸气的条件下二氧化碳与甲烷重整生产竖炉还原气并通过补充氧气提供反应的热量。
14.根据权利要求13所述的二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的系统，其特征在于，所述竖炉与所述第三热交换器之间还设置有废热锅炉。
15.根据权利要求13所述的二氧化碳-甲烷自热重整生产直接还原铁的系统，其特征在于，所述炉顶气清洗器的出口还与所述燃烧炉的燃料气入口相连。
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