CN113502361A - 一种高炉炼铁用氢气的自重整系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及氢气利用技术领域，公开了一种高炉炼铁用氢气的自重整系统及方法。系统包括烟气发生炉、换热器、氢气裂解炉、氢气自重整炉和高炉。方法为，先将氢气通过氢气输送管道送入换热器进行加热后送入氢气裂解炉，进一步提高温度至950℃；送入氢气自重整炉，在氢气自重整炉内通入氧气将氢气中的CH4、CO2和水蒸气燃烧重整为还原气体CO和H2；将自重整后的气体通入高炉进行高炉炼铁，可以实现快速还原，降低高炉焦炭消耗，将焦化工艺和钢铁生成进行了有机结合，解决了乙二醇副产氢气放空烧掉浪费能源和环境污染的问题，可以获得较大的经济效益，同时也会获得较大的社会环境效益，也为我国钢铁企业乙二醇副产氢气的高效利用起到了示范作用。
Description
技术领域
本发明涉及氢气利用技术领域，具体为一种高炉炼铁用氢气的自重整系统及方法。
背景技术
氢冶金是钢铁工业提升基材品质、减少污染物排放的全新前沿技术。氢冶金就是在还原冶炼过程中主要使用氢气作还原剂。氢是最活泼的还原剂，在铁氧化物的气-固还原反应过程中，提高气体还原剂中氢气的比例，可以明显提高其还原速率和还原效率。与一氧化碳的还原潜能相比，氢气的还原潜能大大高于一氧化碳。用氢气还原氧化铁时，其主要产物是金属铁和水蒸气。还原后的尾气对环境没有任何不利的影响，可以明显减轻对环境的负荷。此外，由于氢还原是吸热反应，如果高炉里氢含量增加，高炉内就会出现热量不足。
发明内容
针对上述问题本发明提供了一种高炉炼铁用氢气的自重整系统及方法。
为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
本发明提供一种高炉炼铁用氢气的自重整系统，包括：烟气发生炉、换热器、氢气裂解炉、氢气自重整炉和高炉；其中，烟气发生炉的出口通过气体输送管道与换热器的第一进口连接，换热器的第二进口连接氢气输送管道，换热器的出口通过气体输送管道与氢气裂解炉的进口连接，氢气裂解炉的出口通过气体输送管道与氢气自重整炉的第一进口连接，氢气自重整炉的第二进口连接氧气输送管道，氢气自重整炉的出口通过气体输送管道与高炉进口连接。
进一步，所述管道均内衬保温耐材。
本发明还提供一种高炉炼铁用氢气的自重整方法，包括以下步骤：
步骤1，将氢气通过氢气输送管道送入换热器进行加热；
步骤2，将步骤1加热后的氢气通过气体输送管道送入氢气裂解炉，进一步提高温度；
步骤3，将经过步骤2提高温度后的氢气通过气体输送管道送入氢气自重整炉，进行氢气的自重整；
步骤4，将步骤3自重整后的气体通入高炉进行炼铁。
进一步，所述步骤1中氢气为乙二醇副产氢气，纯度为76％；换热器为高温多管式换热器，换热器的热源为烟气发生炉产生的高温烟气，高温烟气的温度为1050～1150℃，最终加热温度为650～750℃。
所述步骤2经过氢气裂解炉后的氢气温度为950℃。
所述步骤3中氢气自重整的具体过程为：在氢气自重整炉内通入氧气将氢气中的CH4、CO2和水蒸气燃烧重整为还原气体CO和H2。
所述通入氢气自重整炉内通入氧气的量为2417Nm3/h。
与现有技术相比本发明具有以下优点：
1、本发明通过自重整将乙二醇副产氢气中的CH4、CO2和水蒸气燃烧重整为还原气体CO和H2，用于高炉炼铁可以实现快速还原，降低高炉焦炭消耗，将焦化工艺和钢铁生成进行了有机结合，解决了乙二醇副产氢气放空烧掉浪费能源和环境污染的问题，可以获得较大的经济效益，同时也会获得较大的社会环境效益，也为我国钢铁企业乙二醇副产氢气的高效利用起到了示范作用。
2、本发明将氢气自重整后用于高炉炼铁，其主要产物是金属铁和水蒸气，产生的尾气对环境没有任何不利的影响，可以明显减轻对环境的负荷。
3、本发明在进行自重整的过程中将氢气温度提高到了950℃，进行高炉喷吹，弥补了由于氢还原导致的热量损失。
附图说明
图1为本发明系统示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行具体、详细的说明。
实施例所用副产氢气成分如下表：
表1副产氢气成分
| 成分 | H<sub>2</sub> | CH<sub>4</sub> | CO | CO<sub>2</sub> | N<sub>2</sub> | H<sub>2</sub>O | Total |
| 含量/％ | 76 | 12.5 | 1.5 | 1 | 9 | 0 | 100 |
实施例1
如图1所示，本发明高炉炼铁用氢气的自重整系统，包括：烟气发生炉1、换热器2、氢气裂解炉3、氢气自重整炉4和高炉5；其中，烟气发生炉1的出口通过气体输送管道与换热器2的第一进口连接，换热器2的第二进口连接H2输送管道，换热器2的出口通过气体输送管道与氢气裂解炉3的进口连接，氢气裂解炉3的出口通过气体输送管道与氢气自重整炉4的第一进口连接，氢气自重整炉4的第二进口连接氧气输送管道，氢气自重整炉4的出口通过气体输送管道与高炉进口连接。所述管道均内衬保温耐材。
实施例2
高炉炼铁用氢气的自重整，包括以下步骤：
将乙二醇副产氢气(纯度为76％)通过氢气输送管道送入高温多管式换热器，在烟气发生炉1产生的1150℃高温烟气的作用下，将氢气加热为750℃，送入氢气裂解炉3，提高氢气温度为950℃，通入氢气自重整炉4，以2417Nm3/h通入氧气将氢气中的CH4、CO2和水蒸气燃烧重整为还原气体CO和H2喷吹高炉用于炼铁。
将使用本发明方法进行自重整后的氢气以2417Nm3/h从高炉炉缸风口喷入1860m3的高炉进行炼铁，产量提高了5％。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种高炉炼铁用氢气的自重整系统，其特征在于，包括：烟气发生炉(1)、换热器(2)、氢气裂解炉(3)、氢气自重整炉(4)和高炉(5)；其中，烟气发生炉(1)的出口通过气体输送管道与换热器(2)的第一进口连接，换热器(2)的第二进口连接氢气输送管道，换热器(2)的出口通过气体输送管道与氢气裂解炉(3)的进口连接，氢气裂解炉(3)的出口通过气体输送管道与氢气自重整炉(4)的第一进口连接，氢气自重整炉(4)的第二进口连接氧气输送管道，氢气自重整炉(4)的出口通过气体输送管道与高炉(5)进口连接。
2.根据权利要求1所述的高炉炼铁用氢气的自重整系统，其特征在于：所述管道均内衬保温耐材。
3.一种高炉炼铁用氢气的自重整方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将氢气通过氢气输送管道送入换热器(2)进行加热；
步骤2，将步骤1加热后的氢气通过气体输送管道送入氢气裂解炉(3)，进一步提高温度；
步骤3，将经过步骤2提高温度后的氢气通过气体输送管道送入氢气自重整炉(4)，进行氢气的自重整；
步骤4，将步骤3自重整后的气体通入高炉(5)进行炼铁。
4.根据权利要求3所述高炉炼铁用氢气的自重整方法，其特征在于：所述步骤1中氢气为乙二醇副产氢气，纯度为76％；换热器(2)为高温多管式换热器，换热器(2)的热源为烟气发生炉(1)产生的高温烟气，高温烟气的温度为1050～1150℃，最终加热温度为650～750℃。
5.根据权利要求3所述高炉炼铁用氢气的自重整方法，其特征在于：所述步骤2经过氢气裂解炉(3)后的氢气温度为950℃。
6.根据权利要求3所述高炉炼铁用氢气的自重整方法，其特征在于：所述步骤3中氢气自重整的具体过程为：在氢气自重整炉(4)内通入氧气将氢气中的CH4、CO2和水蒸气燃烧重整为还原气体CO和H2。
7.根据权利要求6所述高炉炼铁用氢气的自重整方法，其特征在于：所述通入氢气自重整炉(4)内氧气的量为2417Nm3/h。
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