CN203034041U - 一种粉煤气化制气及气基竖炉直接还原冶金的系统 - Google Patents

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吴道洪
叶明星
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Abstract

本实用新型提供了一种粉煤气化制气及气基竖炉直接还原冶金的系统，包括气化炉，除灰湿洗单元，水汽变换单元，脱硫脱碳单元，加热单元，还原竖炉单元、烟气废热回收单元；其中，所述气化炉依次连接除灰湿洗单元、水汽变换单元，脱硫脱碳单元，加热单元，还原竖炉单元，烟气废热回收单元；所述除灰湿洗单元连接脱硫脱碳单元。该实用新型使将煤气化与气基直接还原竖炉工艺相结合，克服气基直接还原法总天然气的局限性，形成大规模生产，且具有低能耗、低污染等优点。

Description

一种粉煤气化制气及气基竖炉直接还原冶金的系统
技术领域
本实用新型涉及一种竖炉直接还原冶金系统，尤其是一种粉煤气化制气及气基竖炉直接还原冶金的系统。 
背景技术
传统的钢铁冶金均是是沿用传统的高炉，转炉流程。碳冶金为该工艺流程的主要特点。高炉炼铁耗用大量焦炭，必须配以烧结，炼焦工序。焦煤在还原过程中全部转化为二氧化碳。因此，二氧化碳高排放成为高炉，转炉流程的最大弊病，同时在生产过程中产生大量的二恶瑛、3,4苯并芘，成为钢铁生产中的最大污染源。 
鉴于此，发展非焦炼铁是钢铁行业摆脱煤焦资源与枯竭、降低能耗、改善钢铁产品结构、提高钢铁产品质量的重要方向。非焦煤冶金技术的发展已成为现代冶金技术的热点与发展方向，从工艺上主要分为直接还原法和熔融还原法，其中，直接还原炼铁是非焦炼铁的主流方向。直接还原分煤基和气基两种，其中以天然气为气源的气基竖炉直接还原法应用最为广泛，在能源日紧的情况下，用天然气还原虽然有许多长处，但其价格较贵，无疑加大了生产成本。而且天然气也不是什么地方都有。因此以天然气为原料的气基还原法的发展受到了一定的限制。 
煤作燃料和还原剂的直接还原方法迫切需要创新技术来推动发展。随着近年来煤气化技术的取得了重大突破，煤制气技术的商业化实绩为煤制气生产直接还原铁提供了现实的可能。 
实用新型内容
本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种煤基还原气气基竖炉直接还 原冶金系统，该发明结合中国能源特征，将煤气化与气基直接还原竖炉工艺相结合，克服气基直接还原法总天然气的局限性，形成大规模生产，且具有低能耗、低污染等优点。 
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的： 
一种粉煤气化制气及气基竖炉直接还原冶金的系统包括气化炉，除灰湿洗单元，水汽变换单元，脱硫脱碳单元，加热单元，还原竖炉单元、烟气废热回收单元；其中，所述气化炉依次连接除灰湿洗单元、水汽变换单元，脱硫脱碳单元，加热单元，还原竖炉单元，烟气废热回收单元；所述除灰湿洗单元连接脱硫脱碳单元。 
还包括减压膨胀单元，所述减压膨胀单元分别连接脱硫脱碳单元和加热单元。 
所述除灰湿洗单元包括旋风除尘装置和湿洗装置。 
还包括冷却单元，所述冷却单元分别连接气化炉和除灰湿洗单元，所述冷却单元是通过激冷流程、废锅流程、半废锅流程其中的一种回收热量并将气体温度降低。 
所述气化炉操作压力为0.2-4MPa，所述还原竖炉单元的操作压力为0.1-0.8MPa。 
所述加热单元的加热温度为820-960℃。 
还包括烟气废热回收单元，烟气洗涤单元，烟气脱碳单元；其中所述还原竖炉单元依次连接烟气废热回收单元，烟气洗涤单元，烟气脱碳单元；所述烟气洗涤单元连接加热单元。 
本实用新型提供的技术方案，有助于摆脱传统冶金对焦炭的依赖，同时能减排CO2和有毒有害气体；能克服气基直接还原法中天然气的局限性，可以形成大规模生产；粉煤气化所产合成气中CH4含量较低，能有效降低还原气加热过程中的析碳现象；低能耗、低污染、同时可实现化工-冶金-电力多联产模式。 
附图说明
图1是本实用新型中煤基还原气气基竖炉直接还原冶金系统工艺流程图 
图2是本实用新型的具体实施方式二中煤基还原气气基竖炉直接还原冶金系统工艺流程图 
具体实施方式
为更好的说明本实用新型，下面结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。 
（一）具体实施方式一如图1所示，系统工艺流程包括： 
1、原料煤经粉碎后制成煤粉送入粉煤气化炉，以氧气和水蒸气作为气化剂，粉煤气化炉设计压力为0.2-4MPa； 
2、气化炉燃烧室产生的粗煤气经废锅、半废锅或激冷流程后湿煤气温度降至130-360℃，再经除灰和湿洗后，除去粗煤气中夹带的大量粉尘以及部分杂质，获得以CO和H2为主要组分的气体，CO和H2的体积百分含量占干气的80-94%； 
3、湿洗后的粗煤气分为两股，煤气1和煤气2，煤气1经水汽变换后进行脱硫脱碳，煤气2不经过水汽变换直接进行脱硫脱碳，经脱硫脱碳后的还原气气体组主要成份是CO和H2，且H2/CO比例在1-7之间可调，CH4含量低于0.8%（vol）； 
4、脱硫脱碳后的还原气压力较高，需要对其进行减压处理（附注：此步骤不是必需的，如果气化炉操作压力不高、脱硫脱碳后还原气压力不高，能够实现气化与竖炉的等压对接，则不存在减压膨胀步骤）， 
5、还原气经加热器后加热到820-960℃，与预热后的氧气进入竖炉，在与矿石的对流运动中，还原气完成对矿石的还原和预热，然后作为炉顶烟气从炉顶排出竖炉。 
（二）具体实施方式二如图2所示，系统工艺流程包括： 
1、原料煤经粉碎后制成煤粉送入粉煤气化炉，以氧气和水蒸气作为气化剂，粉煤气化炉设计压力为0.2-4MPa； 
2、气化炉燃烧室产生的粗煤气经废锅、半废锅或激冷流程后湿煤气温度降至130-360℃， 
3、再经除灰和湿洗后，除去粗煤气中夹带的大量粉尘以及部分杂质，获得以CO和H2为主要组分的气体，CO和H2的体积百分含量占干气的80-94%； 
4、湿洗后的粗煤气分为两股，煤气1和煤气2，煤气1经水汽变换后进行脱硫脱碳，煤气2不经过水汽变换直接进行脱硫脱碳，经脱硫脱碳后的还原气气体组成是CO和H2，且H2/CO比例在1-7之间可调,CH4含量低于0.8%（vol）； 
5、脱硫脱碳后的还原气压力较高，需要对其进行减压处理（附注：此步骤不是必需的，如果气化炉操作压力不高、脱硫脱碳后还原气压力不高，能够实现气化与竖炉的等压对接，则不存在减压膨胀步骤）； 
6、还原气经加热器后加热到820-960℃，与预热后的氧气进入竖炉，在与矿石的对流运动中，还原气完成对矿石的还原和预热，然后作为炉顶烟气从炉顶排出竖炉； 
7、炉顶烟气首先经过废热回收、再经过洗涤将还原过程产生的水蒸气冷凝脱除同时除去灰尘，进入烟气脱硫脱除反应过程中产生的大量二氧化碳，得到炉顶煤气。该炉顶煤气可作为燃料气供应还原气加热炉，也可与净还原气混合，预热后作为竖炉还原气使用。 
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。 

Claims (7)

1.一种粉煤气化制气及气基竖炉直接还原冶金的系统，其特征在于，包括气化炉，除灰湿洗单元，水汽变换单元，脱硫脱碳单元，加热单元，还原竖炉单元、烟气废热回收单元；其中，所述气化炉依次连接除灰湿洗单元、水汽变换单元，脱硫脱碳单元，加热单元，还原竖炉单元，烟气废热回收单元；所述除灰湿洗单元连接脱硫脱碳单元。 
2.根据权利要求1所述的粉煤气化制气及气基竖炉直接还原冶金的系统，其特征在于，还包括减压膨胀单元，所述减压膨胀单元分别连接脱硫脱碳单元和加热单元。 
3.根据权利要求1所述的粉煤气化制气及气基竖炉直接还原冶金的系统，其特征在于，所述除灰湿洗单元包括旋风除尘装置和湿洗装置。 
4.根据权利要求1所述的粉煤气化制气及气基竖炉直接还原冶金的系统，其特征在于，还包括冷却单元，所述冷却单元分别连接气化炉和除灰湿洗单元，所述冷却单元是通过激冷流程、废锅流程、半废锅流程其中的一种回收热量并将气体温度降低。 
5.根据权利要求1所述的粉煤气化制气及气基竖炉直接还原冶金的系统，其特征在于，所述气化炉操作压力为0.2-4MPa，所述还原竖炉单元的操作压力为0.1-0.8MPa。 
6.根据权利要求1所述的粉煤气化制气及气基竖炉直接还原冶金的系统，其特征在于，所述加热单元的加热温度为820-960℃。 
7.根据权利要求1-6任一所述的粉煤气化制气及气基竖炉直接还原冶金的系统，其特征在于，还包括烟气废热回收单元，烟气洗涤单元，烟气脱碳单元；其中所述还原竖炉单元依次连接烟气废热回收单元，烟气洗涤单元，烟气脱碳单元；所述烟气洗涤单元连接加热单元。 
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