CN115141903A - 气基竖炉直接还原方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气基竖炉直接还原方法，属于非高炉炼铁领域。包括将铁氧化物从炉顶加入竖炉，竖炉自产净化煤气和原料气二分别经加热装置一和加热装置二加热后，从竖炉还原段喷入竖炉，原料气一从竖炉冷却段下部喷入竖炉，在竖炉内，原料气一、原料气二及竖炉自产净化煤气与铁氧化物反应，产生的气体进入煤气净化装置，铁氧化物被还原成直接还原铁，经竖炉冷却段排出炉外，加热装置二至少包括两个独立加热炉，通过向独立加热炉充入高温蒸汽和/或空气的方式清理积碳，加热装置采用蓄热式燃烧技术。本发明解决了气基竖炉投资大、运行成本高及焦炉煤气和煤制气加热易积碳影响生产正常运行的问题，比现有工艺更有优势。
Description
技术领域
本发明属于非高炉炼铁领域，具体涉及一种气基竖炉直接还原方法。
背景技术
气基竖炉直接还原工艺是一种非高炉炼铁工艺，也是世界上直接还原铁产量最大的非高炉炼铁技术。直接还原铁作为电炉、转炉、高炉、粉末冶金等行业使用的优质原料，近年来越来越得到了国家和冶金行业人员的重视。直接还原铁作为电炉炼钢的原料，可提高钢水的纯净度，是特钢冶炼所需的优质原料。尤其是对废钢质量不稳定的电炉企业，加入直接还原铁可以稀释钢中有害元素，稳定钢水质量。直接还原铁不使用焦炭，铁矿不用烧结，既节省焦煤资源又减少了钢铁企业废气排放量最大的炼焦和烧结两个环节，比高炉工艺更有利于环保。本文中的竖炉自产净化煤气、原料气一、原料气二、焦炉煤气、煤制气及天然气中任一种气体统称还原气。
现有的气基竖炉直接还原工艺有两种方法：一种方法是，将一部分竖炉自产粗煤气净化处理成为竖炉自产净化煤气，然后将天然气和竖炉自产净化煤气混合后加热成为热重整气，然后再将热重整气从竖炉还原段喷入竖炉内；另一种方法是，将一部分竖炉自产粗煤气净化处理成为竖炉自产净化煤气，然后加热天然气和竖炉自产净化煤气混合物，再然后将热的天然气和竖炉自产净化煤气混合物富氧提温，再从竖炉还原段喷入竖炉内。喷入竖炉内的还原气体与铁氧化物料直接接触，逆向运行，炉内的物料依靠自身重力从上往下运行，而高温还原气体是从下往上运行的，在运行过程中，还原气将铁氧化物还原成直接还原铁。现有气基竖炉缺点是：1、投资大：气基竖炉的MIDREX工艺、HYLIII工艺和PERED工艺都需要原料气重整工序，ENERGIRON-ZR虽然不用催化重整工序，但增加了制氧工序、富氧提温工序，这儿种工艺都投资大；2、运行成本高：重整工序、制氧工序、富氧提温工序中的催化剂、制氧费、电费、人工费等，造成生产成本过高；3、原料气加热过程中积碳，影响生产的正常运行：现有使用的气基竖炉的MIDREX工艺、PERED工艺和HYL工艺都是以天然气为原料气，而中国燃料资源现状是少气多煤，最可以利用的气源只有焦炉煤气和煤制气，如果焦炉煤气、煤制气等为原料气的技术仍然套用以天然气为气源的气基竖炉的工艺，则焦炉煤气和煤制气在加热过程中更易积碳，影响生产的正常运行，严重的造成生产事故；4、产品是高温热压铁块，造成竖炉热能损失，增加水耗：高温直接还原铁在700度热压成铁块后经水冷却，既浪费大量还原铁热能，又增加水耗，还造成大量的水汽腐蚀设备、低温地区还造成设备冻结；5、用传统管式加热炉加热原料气，能耗高：MIDREX、HYLIII、PERED和ENERGIRON-ZR工艺采用燃料加热炉管外壁，从而加热管内还原气的方式，通过换热器回收烟气余热，这种加热方式能耗高。这些不足严重制约现有的气基竖炉直接还原工艺在我国的推广应用。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种以焦炉煤气或煤制气为气源的气基竖炉直接还原方法。利用该方法可以不经重整、制氧、富氧提温等工序，降低投资和生产运行成本；最大程度减少需加热的易积碳气体量，并采取单独加热少量易积碳气体、定期清理积碳及两座以上独立加热炉交替工作等措施，确保生产正常运行；有效降低气基竖炉直接还原工艺的能耗；减少水资源的消耗；本发明的其它目的将在后面指出，或者对本领域的技术人员显而易见。
为实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：
一种气基竖炉直接还原的方法，包括将一定粒度的铁氧化物从炉顶装料装置加入气基竖炉，将竖炉自身产生的粗煤气净化成净化煤气，竖炉自产净化煤气和原料气加热后，从气基竖炉外喷入气基竖炉内，在气基竖炉内，铁氧化物与原料气和竖炉自产的净化煤气反应被还原成直接还原铁，经过气基竖炉下部冷却段后排出炉外，竖炉自产净化煤气经加热装置一加热后，从气基竖炉还原段喷入竖炉，原料气一从竖炉冷却段下部喷入竖炉，原料气二经加热装置二加热后，从气基竖炉还原段喷入竖炉，加热装置二至少包括两座独立加热炉，使得一座处理积碳时，另一座仍可以加热原料气二，竖炉自产净化煤气、原料气一和原料气二在竖炉内与铁氧化物反应后的粗煤气，进入竖炉煤气净化装置。
与现有技术相比，本发明方法具有以下有益效果：
1)简化工艺、降低整体投资
与现有气基竖炉技术相比，本发明将原料气分成两部分，其中原料气一不经加热直接进竖炉，去掉了原料气竖炉外重整工序、加热工序、制氧工序，原料气二也仅有加热工序、无重整工序，原料气一和原料气二在竖炉内完成自重整，使得气基竖炉整体投资大幅降低；
2)解决了原料气在竖炉外加热产生积碳的问题
本发明将竖炉还原气分成三部分，竖炉自产净化煤气、原料气一、原料气二，三部分气体采用不同的加热方法，分别解决积碳问题：
①因竖炉自产净化煤气加热不能产生积碳，因此竖炉自产净化煤气，单独加热，再喷入竖炉；
②将原料气一不加热，直接从竖炉冷却段下部喷入竖炉，在竖炉内与热还原铁进行热交换，冷却还原铁的同时，被热还原铁加热，避免了炉外加热产生积碳问题；
③以上两条已经将可能产生积碳的原料气量降到最低，此时再对可能产生积碳的少量原料气采用至少两套加热设备，一用一备的方法，使得少量原料气即使积碳，也能及时处理，不影响生产；
3)本发明用高温直接还原铁加热原料气一，节省了加热原料气一的能耗；
4)避免了水冷却高温直接还原铁造成的大量水汽腐蚀设备、甚至低温地区还造成设备冻结的问题，还减少了水资源的消耗；
5)与现有气基竖炉技术比，本发明省掉了重整工序、制氧工序，因而省掉了相关工序的催化剂、电费、人工费等气体加工费用，生产成本降低；
本发明的优选方案为：
竖炉自产净化煤气和原料气二分别经加热装置一和加热装置二加热后，采用下列任一种方式进入竖炉还原段：
(1)已加热的竖炉自产净化煤气和原料气二分别从气基竖炉还原段上的不同还原气入口进入竖炉，竖炉自产净化煤气在竖炉上的入口位于原料气二入口位置的上方；
(2)已加热的竖炉自产净化煤气和原料气二分别从气基竖炉还原段上的不同还原气入口进入竖炉，竖炉自产净化煤气在竖炉上的入口位于原料气二入口位置的下方；
(3)已加热的竖炉自产净化煤气和原料气二混合后，进入竖炉还原段还原气入口；
(4)已加热的竖炉自产净化煤气和原料气二分别从两个管路进入竖炉还原段上的每一个还原气入口。
竖炉自产净化煤气和原料气二进入竖炉的温度为900-1050℃，且竖炉自产净化煤气进入竖炉的温度小于等于原料气二进入竖炉的温度。
竖炉自产粗煤气全部净化处理成为竖炉自产净化煤气，用于竖炉自身循环使用。
加热竖炉自产净化煤气的加热装置一和加热原料气二的加热装置二均采用蓄热式加热技术。
当已加热的竖炉自产净化煤气和原料气二分别从两个管路进入竖炉还原段上的相同还原气入口时，载有热原料气二的管路从载有热竖炉自身净化煤气的管路一侧穿入，从管口伸出。
竖炉自产净化煤气和原料气二的加热方式采用下列方法中的一种：
(1)竖炉自产净化煤气和原料气二分别被蓄热式加热装置一和蓄热式加热装置二中的蓄热体加热；
(2)竖炉自产净化煤气和原料气二分别被蓄热式加热装置一和蓄热式加热装置二中的耐高温管加热，即蓄热式加热装置一和蓄热式加热装置二中的蓄热体用于加热空气，或分别加热空气和燃料气，通过空气与燃料气燃烧的方式加热燃烧室中的耐高温管，耐高温管内通有竖炉自产净化煤气或原料气二；
(3)竖炉自产净化煤气采用被蓄热式加热装置一中的蓄热体加热的方式，原料气二采用被蓄热式加热装置二中的耐高温管加热的方式；
(4)竖炉自产净化煤气采用被蓄热式加热装置一中的耐高温管加热的方式，原料气二采用被蓄热式加热装置二中的蓄热体加热的方式。
竖炉自产净化煤气或原料气二被蓄热体加热时，蓄热式加热装置一或蓄热式加热装置二中包括三座独立的蓄热式加热炉；竖炉自产净化煤气或原料气二被耐高温管加热时，蓄热式加热装置一或蓄热式加热装置二中包括两座独立的蓄热式加热炉。
加热装置二的每座独立加热炉的还原气入口管路上连通清理积碳的用气管路，还原气出口管路上连通用于排放清理积碳所产生废气的管路，通过向清理积碳的用气管路充入高温蒸汽和/或空气的方式清理积碳。
当原料气二采用被蓄热体加热的方式时，蓄热体可以取出，清理蓄热体材料上的积碳后，再装入蓄热式加热装置二中，重新使用。
与现有技术相比，采用本发明的优选方案，还有以下有益效果：
1)因粗煤气全部净化处理成竖炉自产净化煤气，单独加热，再返回竖炉，进一步减少了可能产生积碳的原料气量，降低了积碳处理成本。而现有技术是将1/3自产煤气做为燃料使用的；
2)与传统的管式加热炉不同，本发明采用蓄热式燃烧技术，加热更节能；
3)本发明采用的蓄热式加热炉的蓄热体材料可以取出，去除蓄热体材料上的积碳更容易；
现有使用的气基竖炉工艺，都是以天然气为原料气，而中国燃料资源现状是少气多煤，最可以利用的气源是焦炉煤气和煤制气，但焦炉煤气、煤制气等为原料气的技术不能套用以天然气为气源的气基竖炉的工艺，焦炉煤气和煤制气在加热过程中更易积碳，影响生产的正常运行，严重的造成生产事故。本发明的整体技术解决了积碳问题、投资大问题、能耗不合理问题及运行成本高问题，因此比现有工艺更有优势。
附图说明
图1为本发明的气基竖炉直接还原一个流程示意图，竖炉自产净化煤气在竖炉上的入口位于原料气二入口位置的上方；
图2为竖炉自产净化煤气被蓄热体加热的加热装置一的示意图；
图3为竖炉自产净化煤气被耐高温管加热的加热装置一的示意图；
图4为原料气二被蓄热体加热的加热装置二的示意图；
图5为原料气二被耐高温管加热的加热装置二的示意图；
图6为本发明的气基竖炉直接还原另一个流程示意图，竖炉自产净化煤气在竖炉上的入口位于原料气二入口位置的下方；
图7为本发明的气基竖炉直接还原另一个流程示意图，竖炉自产净化煤气和原料气二混合后进入竖炉；
图8为本发明的气基竖炉直接还原另一个流程示意图，竖炉自产净化煤气和原料气二分别从两个管路进入竖炉还原段上的每一个还原气入口；
图中标记为：1-竖炉预热段，2-竖炉还原段，3-竖炉冷却段，4-竖炉本体，41-竖炉还原气入口一，42-竖炉还原气入口二，43-竖炉还原气入口三，5-出料装置，6-原料气一，7原料气二，8-加热装置二，81-蓄热体加热炉二，82-耐高温管加热炉二，84-加热装置二的清理积碳的用气管路，85-加热装置二的排放积碳废气管路，86-加热装置二的烟道，87-加热装置二的还原气入口管路，88-加热装置二的还原气出口管路，811-蓄热体加热炉二燃烧室，812- 蓄热体加热炉二蓄热室，813-蓄热体加热炉二空气喷嘴，814-蓄热体加热炉二燃气喷嘴，815- 蓄热体加热炉二的还原气入口管路，816-蓄热体加热炉二还原气出口管路，817蓄热体加热炉二的烟道，818-蓄热体加热炉二的清理积碳的用气管路，819-蓄热体加热炉二的排放清理积碳产生废气的管路，8121-蓄热体加热炉二蓄热室内的蓄热体，8122-蓄热体加热炉二蓄热室下部蓄热体取出口，8151-蓄热体加热炉二的还原气入口管路上的阀门，8161-蓄热体加热炉二还原气出口管路上的阀门，8171-蓄热体加热炉二的烟道阀门，8181-蓄热体加热炉二的清理积碳的用气管路上的阀门，8191-蓄热体加热炉二的排放清理积碳产生废气的管路上的阀门，821-耐高温管加热炉二燃烧室，822-耐高温管加热炉二蓄热室，823-耐高温管加热炉二空气管路，824-耐高温管加热炉二燃气管路，825-耐高温管加热炉二的还原气入口管路，826- 耐高温管加热炉二还原气出口管路，827-耐高温管加热炉二的烟道，828-耐高温管加热炉二的清理积碳的用气管路，829-耐高温管加热炉二的排放清理积碳产生废气的管路，820-耐高温管加热炉二的换向阀，8211-耐高温管加热炉二燃烧室内耐高温管，8221-耐高温管加热炉二蓄热室内的蓄热体，8251-耐高温管加热炉二的还原气入口管路上的阀门，8261-耐高温管加热炉二还原气出口管路上的阀门，8271-耐高温管加热炉二的烟道阀门，8281-耐高温管加热炉二的清理积碳的用气管路上的阀门，8291-耐高温管加热炉二的排放清理积碳产生废气的管路上的阀门，9-加热装置一，91-蓄热体加热炉一，93-加热装置一的烟道，94-加热装置一的还原气入口管路，95-加热装置一的还原气出口管路，911-蓄热体加热炉一燃烧室，912-蓄热体加热炉一蓄热室，913-蓄热体加热炉一空气喷嘴，914-蓄热体加热炉一燃气喷嘴，915-蓄热体加热炉一的还原气入口管路，916-蓄热体加热炉一还原气出口管路，917蓄热体加热炉一的烟道，9121-蓄热体加热炉一蓄热室内的蓄热体，9151-蓄热体加热炉一的还原气入口管路上的阀门，9161-蓄热体加热炉一还原气出口管路上的阀门，9171-蓄热体加热炉一的烟道阀门，921-耐高温管加热炉一燃烧室，922-耐高温管加热炉一蓄热室，923-耐高温管加热炉一空气管路，924-耐高温管加热炉一燃气管路，925-耐高温管加热炉一的还原气入口管路，926- 耐高温管加热炉一还原气出口管路，927-耐高温管加热炉一的烟道，920-耐高温管加热炉一的换向阀，9211-耐高温管加热炉一燃烧室内耐高温管，9221-耐高温管加热炉一蓄热室内的蓄热体，10-煤气净化装置，11-还原铁，12-装料装置，13-竖炉自产净化后煤气。
具体实施方式
为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明，但本发明并不仅仅限于此。
请参阅图1，图1为本发明提供的一种气基竖炉直接还原的流程，包括：将粒度为8-16mm 的铁氧化物从炉顶装料装置12加入气基竖炉4，竖炉自产粗煤气经除尘、脱水、脱硫、脱二氧化碳一系列煤气净化装置10的净化处理后，成为竖炉自产净化后煤气13，竖炉自产净化后煤气13经加热装置一9的还原气入口管路94进入加热装置一9，在加热装置一9加热后，经排出口管路95，从气基竖炉还原段2的竖炉还原气入口一41喷入竖炉4内，原料气二7经加热装置二8的还原气入口管路87进入加热装置二8，在加热装置二8加热后，经排出口管路88，从气基竖炉还原段2的竖炉还原气入口一41下方的竖炉还原气入口二42喷入竖炉 4内，原料气一6不经加热从竖炉冷却段3下部竖炉还原气入口三43喷入竖炉4内；从炉顶装料装置12加入竖炉4内的铁氧化物与高温自产净化后煤气13、原料气一6和原料气二7 逆向运行，铁氧化物经竖炉上部预热段1和还原段2被逐步加热，同时与高温自产净化后煤气13、原料气二7和原料气一6发生反应，被还原成高温还原铁，竖炉自产净化后煤气13、原料气二7和原料气一6与铁氧化物反应后的气体经竖炉上部预热段1后，温度降低至 350-500℃，形成竖炉自产粗煤气，自产粗煤气经炉顶煤气管路进入竖炉煤气净化装置10；竖炉还原段2内的高温还原铁继续向下进入冷却段3与从竖炉冷却段3下部喷入的原料气一 6反应，进一步提高还原铁的金属化率，增加还原铁的渗碳量，原料气一6将还原铁11逐渐冷却，经过气基竖炉下部冷却段3，再经出料装置5排出炉外，同时高温还原铁将原料气一6 加热，被加热的原料气一6及其与高温还原铁反应后的气体逐步进入竖炉还原段2和上部预热段1继续参与竖炉还原段2和上部预热段1内物质的化学反应；在竖炉内的整个反应过程中，原料气一6和原料气二7中的碳氢化合物在还原铁的催化作用下，重整成还原气体氢气和一氧化碳，参与铁氧化物还原反应，原料气一6和原料气二7中的易积碳的乙烯、乙炔、 BTX、焦油和萘等成分被去除。
竖炉自产净化煤气的加热装置一采用下列任一种加热方式：①竖炉自产净化煤气被蓄热室内蓄热体加热的方式，我们称为蓄热体加热装置一，蓄热体加热装置一内的加热炉称为蓄热体加热炉一；②竖炉自产净化煤气被蓄热室内耐高温管加热的方式，我们称为耐高温管加热装置一，，耐高温管加热装置一内的加热炉称为耐高温管加热炉一。请参阅图2和图3。
图2为竖炉自产净化煤气被蓄热体加热的加热装置一的示意图，竖炉自产净化煤气采用蓄热体加热时，加热装置9一包括三座并联的独立蓄热体加热炉一91，三座独立蓄热体加热炉一91结构相同，三座独立蓄热体加热炉一91的三条还原气入口管路915和三条出口管路 916以及三条烟道917分别汇总成加热装置一9的还原气入口管路94和排出口管路95以及烟道93，每座独立蓄热体加热炉一91的还原气入口管路915和出口管路916以及烟道917 均有还原气入口管路阀门9151和出口管路阀门9161以及烟道阀门9171，每座独立蓄热体加热炉一91的蓄热室912一端与燃烧室911连通，另一端分别与蓄热体加热炉一91的还原气入口管路915和蓄热体加热炉一91的烟道917连通，燃烧室911连通空气喷嘴913和燃气喷嘴914及蓄热体加热炉一91的还原气出口管路916，蓄热室912内装有蓄热体9121，按图2 所示从左往右依次为第一座蓄热体加热炉一91，第二座蓄热体加热炉一91，第三座蓄热体加热炉一91。
图3为竖炉自产净化煤气被耐高温管加热的加热装置一的示意图，竖炉自产净化煤气采用耐高温管加热时，加热装置一9包括燃烧室921、两座蓄热室922、蓄热体9221、耐高温管9211、燃气管路924和空气管路923、烟道927及换向阀920。按图3所示，两座蓄热室 922从左向右依次为第一座蓄热室922和第二座蓄热室922，两座蓄热室结构相同。燃烧室 921两侧均连通一个蓄热室922和一个燃气管路924，蓄热体9221装在蓄热室922内，蓄热室922的另一端设有空气管路923和烟道927，两个蓄热室922与空气管路923和烟道927 间连接换向阀920，耐高温管9211位于燃烧室921内，耐高温管9211还原气入口管路925 和出口管路926位于燃烧室921外，耐高温管9211还原气入口管路925与加热装置一9的还原气入口管路94连通，还原气出口管路926与加热装置一9的还原气排出口管路95连通，烟道927与加热装置一9的烟道93连通。
原料气二的加热装置二采用下列任一种加热方式：①原料气二被蓄热室内蓄热体加热的方式，我们称为蓄热体加热装置二，蓄热体加热装置二内的加热炉称为蓄热体加热炉二；②原料气二被蓄热室内耐高温管加热的方式，我们称为耐高温管加热装置二，耐高温管加热装置二内的加热炉称为耐高温管加热炉二。请参阅图4和图5。
图4为原料气二被蓄热体加热的加热装置二的示意图，原料气二采用蓄热体加热时，加热装置二8包括三座并联的独立蓄热体加热炉二81，三座独立蓄热体加热炉二81结构相同，三座独立蓄热体加热炉二81的三条还原气入口管路815和三条出口管路816以及三条烟道 817分别汇总成加热装置二8的还原气入口管路87和排出口管路88以及烟道86，每座独立蓄热体加热炉二81的还原气入口管路815和出口管路816以及烟道817均有还原气入口管路阀门8151和出口管路阀门8161以及烟道阀门8171，每座独立蓄热体加热炉二81的蓄热室 812一端与燃烧室811连通，另一端分别与蓄热体加热炉二81的还原气入口管路815和蓄热体加热炉二81的烟道817连通，燃烧室811连通空气喷嘴813和燃气喷嘴814及蓄热体加热炉二81的还原气出口管路816，蓄热室812内装有蓄热体8121，蓄热室812下部设有蓄热体取出口8122，每座独立蓄热体加热炉二81的还原气入口管路815上连通清理积碳的用气管路818，管路818位于还原气入口管路阀门8151和蓄热体加热炉二81之间，管路818上设有阀门8181，三座独立蓄热体加热炉二81的三条清理积碳的用气管路818并联汇总成加热装置二8的清理积碳的用气管路84，每座独立蓄热体加热炉二81的还原气出口管路816上连通用于排放清理积碳产生废气的管路819，管路819位于还原气出口管路阀门8161和蓄热体加热炉二81之间，管路819上设有阀门8191，三座独立蓄热体加热炉二81的三条排放清理积碳产生废气的管路819并联汇总成加热装置二8的排放清理积碳产生废气的管路85，按图4所示从左往右依次为第一座蓄热体加热炉二81，第二座蓄热体加热炉二81，第三座蓄热体加热炉二81。
图5为原料气二被耐高温管加热的加热装置二的示意图，原料气二采用耐高温管加热时，加热装置二8由两座独立的耐高温管加热炉二82并联构成，两座独立耐高温管加热炉二82 结构相同，两座独立耐高温管加热炉二82的两条还原气入口管路825和两条出口管路826以及两条烟道827分别汇总成加热装置二8的还原气入口管路87和排出口管路88以及烟道86，每座耐高温管独立耐高温管加热炉二82的还原气入口管路825和出口管路826以及烟道827 均有还原气入口管路阀门8251和出口管路阀门8261以及烟道阀门8271。每座耐高温管加热炉二82包括燃烧室821、两座蓄热室822、蓄热体8221、耐高温管8211、燃气管路824和空气管路823、烟道827及换向阀820。按图5所示，两座蓄热室822从左向右依次为第一座蓄热室822和第二座蓄热室822，两座蓄热室结构相同。燃烧室821两侧均连通一个蓄热室822 和一个燃气管路824，蓄热体8221装在蓄热室822内，蓄热室822的另一端设有空气管路823 和烟道827，两个蓄热室822与空气管路823和烟道827间连接换向阀820，耐高温管8211位于燃烧室821内，耐高温管8211还原气入口管路825和出口管路826位于燃烧室821外，每座独立耐高温管加热炉二82的还原气入口管路825上连通清理积碳的用气管路828，管路828位于还原气入口管路阀门8251和耐高温管加热炉二82之间，管路828上设有阀门8281，两座独立耐高温管加热炉二82的两条清理积碳的用气管路828并联汇总成加热装置二8的清理积碳的用气管路84，每座独立耐高温管加热炉二82的还原气出口管路826上连通用于排放清理积碳产生废气的管路829，管路829位于还原气出口管路阀门8261和耐高温管加热炉二82之间，管路829上设有阀门8291，两座独立耐高温管加热炉二82的两条排放清理积碳产生废气的管路829并联汇总成加热装置二8的排放清理积碳产生废气的管路85。按图5所示从左往右依次为第一座耐高温管加热炉二82，第二座耐高温管加热炉二82。
实施例一
请参阅图2、图4和图6，采用焦炉煤气做原料气一和原料气二，竖炉自产净化煤气和原料气二加热温度为1000℃，竖炉自产净化煤气和原料气二分别被加热装置一和加热装置二中的蓄热体加热，竖炉自产净化煤气在竖炉上的入口位于原料气二入口位置的下方，加热装置二包括三座独立加热炉，气基竖炉直接还原的方法如下：
将粒度为8-16mm的铁氧化物从炉顶装料装置12加入气基竖炉4，竖炉自产粗煤气全部经除尘、脱水、脱硫、脱二氧化碳一系列煤气净化装置10的净化处理后，成为自产净化后煤气13，竖炉自产净化后煤气13经加热装置一9的还原气入口管路94进入加热装置一9，经加热装置一9加热至1000℃左右后，经排出口管路95，从气基竖炉还原段2的竖炉还原气入口一41下方的竖炉还原气入口二42喷入竖炉4内，竖炉自产净化后煤气13量约为1150M3/t·还原铁，原料气二7所需的焦炉煤气量约为180M3/t·还原铁，原料气二7经加热装置二8的还原气入口管路87进入加热装置二8，经加热装置二8加热至1000℃左右后，经排出口管路88，从气基竖炉还原段2的竖炉还原气入口一41喷入竖炉4内，原料气一6不经加热从竖炉冷却段3下部竖炉还原气入口三43喷入竖炉4内，原料气一6所需的焦炉煤气量约为220M3/t·还原铁；在竖炉4内，从炉顶装料装置12加入的铁氧化物与高温自产净化后煤气13、原料气一6和原料气二7逆向运行，铁氧化物经竖炉上部预热段1和还原段2被逐步加热，同时与高温自产净化后煤气13、原料气二7和原料气一6发生反应，被还原成高温还原铁，竖炉自产净化后煤气13、原料气二7和原料气一6与铁氧化物反应后的气体经竖炉上部预热段1后温度降低至350-500℃，形成竖炉自产粗煤气，自产粗煤气经炉顶煤气管路进入竖炉煤气净化装置10；竖炉还原段2内的高温还原铁继续向下进入冷却段3与从竖炉冷却段3下部喷入的原料气一6反应，进一步提高还原铁的金属化率，增加还原铁的渗碳量，原料气一6将还原铁11逐渐冷却，经过气基竖炉下部冷却段3，再经出料装置5排出炉外，同时高温还原铁将原料气一6加热，被加热的原料气一6及其与高温还原铁反应后的气体逐步进入竖炉还原段2和上部预热段1继续参与竖炉还原段2和上部预热段1内物质的化学反应；其中，在竖炉内的整个反应过程中，原料气一6和原料气二7中的碳氢化合物在还原铁的催化作用下，重整成还原气体氢气和一氧化碳，参与铁氧化物还原反应，同时去除了易积碳的乙烯、乙炔、BTX、焦油和萘等成分。
加热装置一9的加热过程：加热装置一9有三座一样的独立蓄热体加热炉一91，均采用蓄热体9121加热竖炉自产净化煤气13，三座独立蓄热体加热炉一91并联后的还原气入口管路94和出口管路95分别与竖炉自产净化后煤气13管路和气基竖炉还原段2的竖炉还原气入口二42的管路连通，每座独立加热炉一9的还原气入口管路915和出口管路916均有入口管路阀门9151和出口管路阀门9161。三座独立蓄热体加热炉一91同一时间内分别处于加热竖炉自产净化煤气13状态、燃烧加热蓄热室912状态及焖炉状态，即加热装置一9加热过程经过三个工序流程：(1)当第二座蓄热体加热炉一91燃烧加热蓄热室912内蓄热体9121，进入蓄热状态时，第三座蓄热体加热炉一91完成蓄热处于焖炉状态，第一座蓄热体加热炉一 91处于加热竖炉自产净化煤气13状态；(2)当第三座蓄热体加热炉一91加热竖炉自产净化煤气13时，第一座蓄热体加热炉一91燃烧加热蓄热室912内蓄热体9121，进行蓄热，第二座蓄热体加热炉一91完成蓄热室912蓄热，处于焖炉状态；(3)当第二座蓄热体加热炉一91加热竖炉自产净化煤气13时，第三座蓄热体加热炉一91燃烧加热蓄热室912内蓄热体9121，进行蓄热，第一座蓄热体加热炉一91完成蓄热室912蓄热，处于焖炉状态。下面对上述加热装置一9(1)工序流程进一步阐述：第二座蓄热体加热炉一91燃烧加热蓄热室过程如下，先将第二座蓄热体加热炉一91燃烧室911的空气喷嘴913和燃气喷嘴914打开，使空气和燃气燃烧产生的热烟气加热蓄热室912内蓄热体9121，流经蓄热室912降温后的烟气经烟道917排出，热烟气加热蓄热室912温度达到规定要求时，完成蓄热室912蓄热；第三座蓄热体加热炉一91焖炉过程如下，完成蓄热室912蓄热后，关闭空气喷嘴913、燃气喷嘴914 和烟道917的阀门9171，进入焖炉状态；第一座蓄热体加热炉一91加热竖炉自产净化煤气 13过程如下，将焖炉状态的第一座蓄热体加热炉一91的还原气入口管路915阀门9151和出口管路916阀门9161打开，竖炉自产净化煤气13经加热装置一9的还原气入口管路94，从第一座蓄热体加热炉一91的还原气入口管路915进入，经蓄热室912内蓄热体9121加热后，由还原气出口管路916排出，排出的热竖炉自产净化煤气经加热装置一9的还原气出口管路 95和竖炉还原气入口二42进入竖炉4内。上述加热装置一9三个工序流程中(2)和(3) 与(1)工序流程原理一致，此处不再叙述。加热装置一9完成三个工序流程后，再继续循环进行这三个工序流程。
加热装置二8的加热过程：加热装置二8有三座一样的独立蓄热体加热炉二81，均采用蓄热体8121加热原料气二7，蓄热体8121位于蓄热室812内，三座独立蓄热体加热炉二81 并联后的还原气入口管路87和出口管路88分别与原料气二7管路和气基竖炉还原段2的竖炉还原气入口一41的管路连通，每座独立蓄热体加热炉二81的入口管路815和出口管路816 均有还原气入口管路阀门8151和出口管路阀门8161。三座独立蓄热体加热炉二81同一时间内分别处于加热原料气二7状态、燃烧加热蓄热室812蓄热状态及焖炉状态，即加热装置二 8经过三个工序流程：(1)当第二座蓄热体加热炉二81燃烧加热蓄热室812内蓄热体8121，进入蓄热状态时，第三座蓄热体加热炉二81完成蓄热处于焖炉状态，第一座蓄热体加热炉二 81处于加热原料气二7状态；(2)当第三座蓄热体加热炉二81加热原料气二7时，第一座蓄热体加热炉二81燃烧加热蓄热室812内蓄热体8121，进行蓄热，第二座蓄热体加热炉二 81完成蓄热室812蓄热，处于焖炉状态；(3)当第二座蓄热体加热炉二81加热加热原料气二7时，第三座蓄热体加热炉二81燃烧加热蓄热室812内蓄热体8121，进行蓄热，第一座蓄热体加热炉二81完成蓄热室812蓄热，处于焖炉状态。下面对上述加热装置二8(1)工序流程进一步阐述：第二座蓄热体加热炉二81燃烧加热蓄热室过程如下，先关闭第二座蓄热体加热炉二81还原气入口管路815阀门8151、清理积碳的用气管路818上的阀门8181，打开烟道817阀门8171，关闭还原气出口管路阀门8161、排放积碳废气管路819的阀门8191，然后打开第二座蓄热体加热炉二81燃烧室811的空气喷嘴813和燃气喷嘴814，使空气和燃气燃烧产生的热烟气加热蓄热室812的蓄热体8121，降温后的烟气经烟道817排出，热烟气加热蓄热室812温度达到规定要求时，完成蓄热室812蓄热；第三座蓄热体加热炉二81焖炉过程如下，完成蓄热室812蓄热后，关闭空气喷嘴813、燃气喷嘴814和烟道817阀门8171，进入焖炉状态；第一座蓄热体加热炉二81加热原料气二7过程如下，将焖炉状态的第一座蓄热体加热炉二81的还原气入口管路815阀门8151和出口管路816阀门8161打开，原料气二 7从第一座蓄热体加热炉二81的还原气入口管路815进入，经蓄热室812内蓄热体8121加热后，由还原气出口管路816排出，排出的热原料气二7经加热装置二8的还原气出口管路 88，从竖炉还原气入口一41进入竖炉4内。上述加热装置二8三个工序流程中(2)和(3) 与(1)工序流程原理一致，此处不再叙述。加热装置二8完成三个工序流程后，再继续循环进行这三个工序流程。
清理加热装置二8积碳的过程：清理第一座蓄热体加热炉二81积碳时，另两座蓄热体加热炉二81负责加热原料气二7，先关闭第一座蓄热体加热炉二81还原气入口管路815阀门 8151、烟道817阀门8171、还原气出口管路816阀门8161，打开排放积碳废气管路819阀门8191、清理积碳的用气管路818上的阀门8181，向管路818通入高温蒸汽和/或空气，高温蒸汽和/或空气流经第一座蓄热体加热炉二81过程中，与第一座蓄热体加热炉二81内积碳反应，清除积碳后的气体从排放积碳废气管路819排出，清理完积碳后，第一座蓄热体加热炉二81恢复工作状态，继续清理第二座蓄热体加热炉二81，直至完成清理加热装置二8的积碳。当蓄热体加热炉二81工作较长时间，需要中修时，可以从蓄热室下部蓄热体取出口8122取出蓄热体8121，清理积碳后再放回，继续使用。
采用该实施例的方案，需单独加热的焦炉煤气量仅为传统加热方法总气量1750M3/t·还原铁的10％，极大地降低了了因加热焦炉煤气可能产生的积碳量，同时因三座炉子交替工作，清理一座加热炉积碳时，另两座加热炉继续为竖炉加热原料气二，不影响生产。
实施例二
请参阅图1、图2和图4，采用焦炉煤气做原料气一和原料气二，原料气二加热温度为 1050℃，竖炉自产净化煤气加热温度为1000℃，竖炉自产净化煤气和原料气二分别被加热装置一和加热装置二中的蓄热体加热，竖炉自产净化煤气在竖炉上的入口位于原料气二入口位置的上方，加热装置二包括三座独立加热炉，气基竖炉直接还原的方法如下：
将粒度为8-16mm的铁氧化物从炉顶装料装置12加入气基竖炉4，竖炉自产粗煤气全部经除尘、脱水、脱硫、脱二氧化碳一系列煤气净化装置10的净化处理后，成为自产净化后煤气13，竖炉自产净化后煤气13经加热装置一9的还原气入口管路94进入加热装置一9，在加热装置一9加热到1000℃左右后，经排出口管路95，从气基竖炉还原段2的竖炉还原气入口一41喷入竖炉4内，竖炉自产净化后煤气13量约为1150M3/t·还原铁，原料气二7所需的焦炉煤气量约为160M3/t·还原铁，原料气二7经加热装置二8的还原气入口管路87进入加热装置二8，在加热装置二8加热至1050℃左右后，经排出口管路88，从气基竖炉还原段 2的竖炉还原气入口一41下方的竖炉还原气入口二42喷入竖炉4内，原料气一6不经加热从竖炉冷却段3下部竖炉还原气入口三43喷入竖炉4内，原料气一6所需的焦炉煤气量约为240M3/t·还原铁；从炉顶装料装置12加入竖炉4内的铁氧化物与高温自产净化后煤气13、原料气一6和原料气二7逆向运行，铁氧化物经竖炉上部预热段1和还原段2被逐步加热，同时与高温自产净化后煤气13、原料气二7和原料气一6发生反应，被还原成高温还原铁，竖炉自产净化后煤气13、原料气二7和原料气一6与铁氧化物反应后的气体经竖炉上部预热段1后温度降低至350-500℃，形成竖炉自产粗煤气，自产粗煤气经炉顶煤气管路进入竖炉煤气净化装置10；竖炉还原段2内的高温还原铁继续向下进入冷却段3与从竖炉冷却段3下部喷入的原料气一6反应，进一步提高还原铁的金属化率，增加还原铁的渗碳量，原料气一 6将还原铁11逐渐冷却，经过气基竖炉下部冷却段3，再经出料装置5排出炉外，同时高温还原铁将原料气一6加热，被加热的原料气一6及其与高温还原铁反应后的气体逐步进入竖炉还原段2和上部预热段1继续参与竖炉还原段2和上部预热段1内物质的化学反应：其中，在竖炉内的整个反应过程中，原料气一6和原料气二7中的碳氢化合物在还原铁的催化作用下，重整成还原气体氢气和一氧化碳，参与铁氧化物还原反应，同时去除了易积碳的乙烯、乙炔、BTX、焦油和萘等成分。
加热装置一9和加热装置二8的加热过程以及清理加热装置二8积碳的过程与实施例一相同。
采用该实施例的方案，需单独加热的焦炉煤气量仅为传统加热方法总气量1750M3/t·还原铁的9％，极大地降低了了因加热焦炉煤气可能产生的积碳量，同时因三座炉子交替工作，即使清理一座加热炉积碳时，另两座加热炉继续为竖炉加热原料气二，不影响生产。
实施例三
请参阅图3、图5和图7，采用煤制气做原料气一和原料气二，竖炉自产净化煤气和原料气二加热温度为950℃，竖炉自产净化煤气和原料气二分别被加热装置一和加热装置二中的耐高温管加热，竖炉自产净化煤气和原料气二混合后进入竖炉，加热装置二包括两座独立加热炉，采用如下的气基竖炉直接还原方法：
将粒度为8-16mm的铁氧化物从炉顶装料装置12加入气基竖炉4，竖炉自产粗煤气全部经除尘、脱水、脱硫、脱二氧化碳一系列煤气净化装置10的净化处理后，成为自产净化后煤气13，竖炉自产净化后煤气13经加热装置一9的还原气入口管路94进入加热装置一9，在加热装置一9加热到950℃左右，竖炉自产净化后煤气13量约为1150M3/t·还原铁，原料气二7所需的煤制气量约为250M3/t·还原铁，原料气二7经加热装置二8的还原气入口管路87进入加热装置二8，在加热装置二8加热至950℃左右，经排出口管路95的已加热的竖炉自产净化后煤气13与经排出口管路88的已加热的原料气二7混合后从气基竖炉还原段2的竖炉还原气入口一41喷入竖炉4内，原料气一6不经加热从竖炉冷却段3下部竖炉还原气入口三43喷入竖炉4内，原料气一6所需的煤制气量约为350M3/t·还原铁。从炉顶装料装置 12加入竖炉4内的铁氧化物与高温自产净化后煤气13、原料气一6和原料气二7逆向运行。铁氧化物经竖炉上部预热段1和还原段2被逐步加热，同时与高温自产净化后煤气13、原料气二7和原料气一6发生反应，被还原成高温还原铁，竖炉自产净化后煤气13、原料气二7 和原料气一6与铁氧化物反应后的气体经竖炉上部预热段1后温度降低至350-500℃，形成竖炉自产粗煤气，自产粗煤气经炉顶煤气管路进入竖炉煤气净化装置10；竖炉还原段2内的高温还原铁继续向下进入冷却段3与从竖炉冷却段3下部喷入的原料气一6反应，进一步提高还原铁的金属化率，增加还原铁的渗碳量，原料气一6将还原铁11逐渐冷却，经过气基竖炉下部冷却段3排出炉外，同时高温还原铁将原料气一6加热，被加热的原料气一6及其与高温还原铁反应后的气体逐步进入竖炉还原段2和上部预热段1继续参与竖炉还原段2和上部预热段1内物质的化学反应。其中，在竖炉内的整个反应过程中，原料气一6和原料气二7中的碳氢化合物在还原铁的催化作用下，重整成还原气体氢气和一氧化碳，参与铁氧化物还原反应，同时去除了易积碳的乙烯、乙炔、BTX、焦油和萘等成分。
加热装置一9的加热过程：采用耐高温管加热竖炉自产净化煤气时，先调整换向阀920，使空气管路923内的空气经换向阀920进入第一蓄热室922，在第一蓄热室922蓄热后与燃气管路924的燃气燃烧，产生的热烟气加热燃烧室921内的耐高温管9211，加热完耐高温管 9211的热烟气进入第二蓄热室922，在第二蓄热室922内降温后的烟气经换向阀920由烟道 927排出，经过这一过程，第二蓄热室922完成了蓄热，竖炉自产净化煤气13通过加热装置一9的还原气入口管路94和耐高温管9211的还原气入口管路925进入耐高温管9211内，在耐高温管9211加热后，经耐高温管9211的还原气出口管路926和加热装置一9的还原气排出口管路95，与加热装置二8加热的原料气二7混合后，经竖炉还原气入口一41进入竖炉4 内，待第一蓄热室922内温度降低到规定温度时，将换向阀920换向，完成了一个加热循环，开始下一个加热循环。
加热装置二8的加热过程：加热装置二8有两座一样的独立耐高温管加热炉二82，均采用耐高温管8211加热原料气二7，两座独立耐高温管加热炉二82并联后的还原气入口管路 87和出口管路88分别与原料气二7管路和已加热的竖炉自产净化煤气13管路连通，还原气出口管路88和已加热的竖炉自产净化煤气13管路汇合后与气基竖炉还原段2的竖炉还原气入口一41的管路连通，每座独立耐高温管加热炉二82的还原气入口管路825和出口管路826 均有入口管路阀门8251和出口管路阀门8261。两座独立耐高温管加热炉二82同一时间内分别处于加热原料气二7状态及维护状态，采用蓄热式耐高温管加热原料气二7时，关闭耐高温管加热炉二82排放积碳废气管路829上的阀门8291、耐高温管加热炉二82清理积碳的用气管路828上的阀门8281，打开耐高温管加热炉二82还原气入口管路825上的阀门8251和还原气出口管路826上的阀门8261，调整换向阀820方向，使空气管路823内空气经换向阀 820进入第一蓄热室822，在第一蓄热室822蓄热后与燃气管路824的燃气燃烧，加热燃烧室 821内的耐高温管8211，由还原气入口管路825进入的原料气二7在耐高温管8211内被加热，燃烧产生的热烟气进入第二蓄热室822，在第二蓄热室822内降温后的烟气经换向阀820由烟道827排出，经过这一过程，第二蓄热室822完成了蓄热，被加热的原料气二7进入还原气出口管路826，完成了一个加热循环，然后将换向阀820换向，开始下一个加热循环。
清理加热装置二8积碳的过程：由于不同产地和煤种的灰熔点不同，低灰熔点煤种制成的煤制气更易含有易积碳的成分，加热时也更易积碳，因此需要清理原料气二加热系统积碳。清理第一座耐高温管加热炉二82积碳时，另一座耐高温管加热炉二82负责加热原料气二7，先关闭第一座耐高温管加热炉二82还原气入口管路825阀门8251、烟道827阀门8271、还原气出口管路826阀门8261，打开排放积碳废气管路829阀门8291、清理积碳的用气管路 828上的阀门8281，向管路828通入高温蒸汽和/或空气，高温蒸汽和/或空气流经第一座耐高温管加热炉二82过程中，与第一座耐高温管加热炉二82内积碳反应，清除积碳后的气体从排放积碳废气管路829排出，清理完积碳后，第一座耐高温管加热炉二82恢复工作状态，继续清理第二座耐高温管加热炉二82。
采用该实施例的方案，需单独加热的煤制气量仅为传统加热方法总气量1750M3/t·还原铁的15％，极大地降低了了因加热煤制气可能产生积碳造成的积碳量，同时因两座炉子交替工作，即使清理一座加热炉积碳时，另一座加热炉继续为竖炉加热原料气二，不影响生产。
实施例四
请参阅图1、图2和图5，采用煤制气做原料气一和原料气二，竖炉自产净化煤气加热温度为900℃，原料气二加热温度为980℃，竖炉自产净化煤气被加热装置一中的蓄热体加热、原料气二被加热装置二中的耐高温管加热，竖炉自产净化煤气在竖炉上的入口位于原料气二入口位置的上方，加热装置二包括两座独立加热炉，采用如下的气基竖炉直接还原方法：
将粒度为8-16mm的铁氧化物从炉顶装料装置12加入气基竖炉4，竖炉自产粗煤气经除尘、脱水、脱硫、脱二氧化碳一系列煤气净化装置10的净化处理后，成为自产净化后煤气 13，全部竖炉自产净化后煤气13经加热装置一9的还原气入口管路94进入加热装置一9，在加热装置一9加热到900℃左右后，经排出口管路95，从气基竖炉还原段2的竖炉还原气入口一41喷入竖炉4内，竖炉自产净化后煤气13量约为1150M3/t·还原铁，原料气二7所需的焦炉煤气量约为300M3/t·还原铁，原料气二7经加热装置二8的还原气入口管路87进入加热装置二8，在加热装置二8加热至980℃左右后，经排出口管路88，从气基竖炉还原段2的竖炉还原气入口一41下方的竖炉还原气入口二42喷入竖炉4内，原料气一6不经加热从竖炉冷却段3下部竖炉还原气入口三43喷入竖炉4内，原料气一6所需的煤制气量约为 300M3/t·还原铁；从炉顶装料装置12加入竖炉4内的铁氧化物与高温自产净化后煤气13、原料气一6和原料气二7逆向运行，铁氧化物经竖炉上部预热段1和还原段2被逐步加热，同时与高温自产净化后煤气13、原料气二7和原料气一6发生反应，被还原成高温还原铁，竖炉自产净化后煤气13、原料气二7和原料气一6与铁氧化物反应后的气体经竖炉上部预热段1后温度降低至350-500℃，形成竖炉自产粗煤气，自产粗煤气经炉顶煤气管路进入竖炉煤气净化装置10；竖炉还原段2内的高温还原铁继续向下进入冷却段3与从竖炉冷却段3下部喷入的原料气一6反应，进一步提高还原铁的金属化率，增加还原铁的渗碳量，原料气一 6将还原铁11逐渐冷却，经过气基竖炉下部冷却段3，再经出料装置5排出炉外，同时高温还原铁将原料气一6加热，被加热的原料气一6及其与高温还原铁反应后的气体逐步进入竖炉还原段2和上部预热段1继续参与竖炉还原段2和上部预热段1内物质的化学反应；其中，在竖炉内的整个反应过程中，原料气一6和原料气二7中的碳氢化合物在还原铁的催化作用下，重整成还原气体氢气和一氧化碳，参与铁氧化物还原反应，同时去除了易积碳的乙烯、乙炔、BTX、焦油和萘等成分。
加热装置一9的加热过程与实施例一相同；加热装置二8的加热和清理积碳过程与实施例三相同。
采用该实施例的方案，需单独加热的煤制气量仅为传统加热方法总气量1750M3/t·还原铁的17％，极大地降低了了因加热煤制气可能产生积碳造成的积碳量，同时因两座炉子交替工作，即使清理一座加热炉积碳时，另一座加热炉继续为竖炉加热原料气二，不影响生产。
实施例五
请参阅图3、图4和图8，采用焦炉煤气做原料气一和原料气二，竖炉自产净化煤气和原料气二加热温度为980℃，竖炉自产净化煤气被加热装置一中的耐高温管加热、原料气二被加热装置二中的蓄热体加热，竖炉自产净化煤气和原料气二分别从两个管路进入竖炉还原段上的相同还原气入口，加热装置二包括三座独立加热炉，采用如下的气基竖炉直接还原方法：
将粒度为8-16mm的铁氧化物从炉顶装料装置12加入气基竖炉4，竖炉自产粗煤气全部经除尘、脱水、脱硫、脱二氧化碳一系列煤气净化装置10的净化处理后，成为自产净化后煤气13，竖炉自产净化后煤气13经加热装置一9的还原气入口管路94进入加热装置一9，经加热装置一9加热至980℃左右后，经排出口管路95，从气基竖炉还原段2的竖炉还原气入口一41喷入竖炉4内，竖炉自产净化后煤气13量约为1150M3/t·还原铁，原料气二7所需的焦炉煤气量约为200M3/t·还原铁，原料气二7经加热装置二8的还原气入口管路87进入加热装置二8，经加热装置二8加热至980℃左右后，经排出口管路88，从气基竖炉还原段2 的竖炉还原气入口一41喷入竖炉4内，原料气一6不经加热从竖炉冷却段3下部竖炉还原气入口三43喷入竖炉4内，原料气一6所需的焦炉煤气量约为200M3/t·还原铁。从炉顶装料装置12加入竖炉4内的铁氧化物与高温自产净化后煤气13、原料气一6和原料气二7逆向运行。铁氧化物经竖炉上部预热段1和还原段2被逐步加热，同时与高温自产净化后煤气13、原料气二7和原料气一6发生反应，被还原成高温还原铁，竖炉自产净化后煤气13、原料气二7和原料气一6与铁氧化物反应后的气体经竖炉上部预热段1后温度降低至350-500℃，形成竖炉自产粗煤气，自产粗煤气经炉顶煤气管路进入竖炉煤气净化装置10；竖炉还原段2 内的高温还原铁继续向下进入冷却段3与从竖炉冷却段3下部喷入的原料气一6反应，进一步提高还原铁的金属化率，增加还原铁的渗碳量，原料气一6将还原铁11逐渐冷却，经过气基竖炉下部冷却段3排出炉外，同时高温还原铁将原料气一6加热，被加热的原料气一6及其与高温还原铁反应后的气体逐步进入竖炉还原段2和上部预热段1继续参与竖炉还原段2 和上部预热段1内物质的化学反应。其中，在竖炉内的整个反应过程中，原料气一6和原料气二7中的碳氢化合物在还原铁的催化作用下，重整成还原气体氢气和一氧化碳，参与铁氧化物还原反应，同时去除了易积碳的乙烯、乙炔、BTX、焦油和萘等成分。
加热装置一9的加热过程与实施例三相同，加热装置二8的加热过程和清理积碳的过程与实施例一相同。
采用该实施例的方案，需单独加热的焦炉煤气量仅为传统加热方法总气量1750M3/t·还原铁的12％，极大地降低了了因加热焦炉煤气可能产生的积碳量，同时因三座炉子交替工作，清理一座加热炉积碳时，另两座加热炉继续为竖炉加热原料气二，不影响生产。
最后，需要注意的是：以上列举的仅是本发明的优选实施例，当然本领域的技术人员可以对本发明进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种气基竖炉直接还原方法，包括将一定粒度的铁氧化物从炉顶装料装置加入气基竖炉，将竖炉自身产生的粗煤气净化成净化煤气，竖炉自产净化煤气和原料气加热后，从气基竖炉外喷入气基竖炉内，在气基竖炉内，铁氧化物与原料气和竖炉自产的净化煤气反应被还原成直接还原铁，经过气基竖炉下部冷却段后排出炉外，其特征在于竖炉自产净化煤气经加热装置一加热后，从气基竖炉还原段喷入竖炉，原料气一从竖炉冷却段下部喷入竖炉，原料气二经加热装置二加热后，从气基竖炉还原段喷入竖炉，加热装置二至少包括两座独立加热炉，使得一座处理积碳时，另一座仍可以加热原料气二，竖炉自产净化煤、气原料气一和原料气二在竖炉内与铁氧化物反应后的粗煤气，进入竖炉炉顶煤气净化装置。
2.根据权利要求1所述的一种气基竖炉直接还原方法，其特征在于竖炉自产净化煤气和原料气二分别经加热装置一和加热装置二加热后，采用下列任一种方式进入竖炉还原段：
(1)已加热的竖炉自产净化煤气和原料气二分别从气基竖炉还原段上的不同还原气入口进入竖炉，竖炉自产净化煤气在竖炉上的入口位于原料气二入口位置的上方；
(2)已加热的竖炉自产净化煤气和原料气二分别从气基竖炉还原段上的不同还原气入口进入竖炉，竖炉自产净化煤气在竖炉上的入口位于原料气二入口位置的下方；
(3)已加热的竖炉自产净化煤气和原料气二混合后，进入竖炉还原段还原气入口；
(4)已加热的竖炉自产净化煤气和原料气二分别从两个管路进入竖炉还原段上的每一个还原气入口。
3.根据权利要求1或2所述的一种气基竖炉直接还原方法，其特征在于竖炉自产净化煤气和原料气二进入竖炉的温度为900-1050℃，且竖炉自产净化煤气进入竖炉的温度小于等于原料气二进入竖炉的温度。
4.根据权利要求1所述的一种气基竖炉直接还原方法，其特征在于竖炉自产粗煤气全部净化处理成为竖炉自产净化煤气，用于竖炉自身循环使用。
5.根据权利要求1所述的一种气基竖炉直接还原方法，其特征在于加热竖炉自产净化煤气的加热装置一和加热原料气二的加热装置二均采用蓄热式加热技术。
6.根据权利要求2所述的一种气基竖炉直接还原方法，其特征在于当已加热的竖炉自产净化煤气和原料气二分别从两个管路进入竖炉还原段上的相同还原气入口时，载有热原料气二的管路从载有热竖炉自身净化煤气的管路一侧穿入，从管口伸出。
7.根据权利要求5所述的一种气基竖炉直接还原方法，其特征在于竖炉自产净化煤气和原料气二的加热方式采用下列方法中的一种：
(1)竖炉自产净化煤气和原料气二分别被蓄热式加热装置一和蓄热式加热装置二中的蓄热体加热；
(2)竖炉自产净化煤气和原料气二分别被蓄热式加热装置一和蓄热式加热装置二中的耐高温管接加热，蓄热式加热装置一和蓄热式加热装置二中的蓄热体用于加热空气，通过空气与燃料气燃烧的方式加热燃烧室中的耐高温管，耐高温管内通有竖炉自产净化煤气或原料气二；
(3)竖炉自产净化煤气采用被蓄热式加热装置一中的蓄热体加热的方式，原料气二采用被蓄热式加热装置二中的耐高温管加热的方式；
(4)竖炉自产净化煤气采用被蓄热式加热装置一中的耐高温管加热的方式，原料气二采用被蓄热式加热装置二中的蓄热体加热的方式。
8.根据权利要求7所述的一种气基竖炉直接还原方法，其特征在于竖炉自产净化煤气或原料气二被蓄热体加热时，蓄热式加热装置一或蓄热式加热装置二中包括三座独立的蓄热式加热炉；竖炉自产净化煤气或原料气二被耐高温管加热时，蓄热式加热装置一或蓄热式加热装置二中包括两座独立的蓄热式加热炉。
9.根据权利要求1或8所述的一种气基竖炉直接还原方法，其特征在于加热装置二的每座独立加热炉的还原气入口管路上连通清理积碳的用气管路，还原气出口管路上连通用于排放清理积碳所产生废气的管路，通过向清理积碳的用气管路充入高温蒸汽和/或空气的方式清理积碳。
10.根据权利要求7或8所述的一种气基竖炉直接还原方法，其特征在于当原料气二采用被蓄热体直接加热的方式时，蓄热体可以取出，清理蓄热体材料上的积碳后，再装入蓄热式加热装置二中，重新使用。
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|---|---|---|---|---|
| CN115786615A (zh) * | 2022-12-22 | 2023-03-14 | 中钢设备有限公司 | 一种富氢碳循环高炉配套煤气加热炉 |
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