1.一種氣基豎爐直接還原煉鐵的系統,其特征在于,所述系統包括:
氣基豎爐,具有氧化物料入口、還原氣入口、高溫爐頂氣出口和直接還原鐵出口;
洗滌器,具有高溫爐頂氣入口和凈化爐頂氣出口,所述高溫爐頂氣入口與所述氣基豎爐的高溫爐頂氣出口相連;
壓縮機,具有凈化爐頂氣入口和壓縮爐頂氣出口,所述凈化爐頂氣入口與所述洗滌器的凈化爐頂氣出口相連;
逆變換爐,具有H2入口、CO2入口、燃料氣入口、壓縮爐頂氣入口、高溫混合氣體出口,所述壓縮爐頂氣入口與所述壓縮機的壓縮爐頂氣出口相連;
間冷器,具有混合氣體入口、低溫還原氣出口和水出口,所述混合氣體入口與所述逆變換爐的高溫混合氣體出口相連;
加熱爐,具有低溫還原氣入口、燃料氣入口和高溫還原氣出口,所述低溫還原氣入口與所述間冷器的低溫還原氣出口相連,所述高溫還原氣出口與所述氣基豎爐的還原氣入口相連。
2.根據權利要求1所述的系統,其特征在于,所述系統還包括換熱器,所述換熱器具有低溫H2入口、低溫CO2入口、低溫壓縮爐頂氣入口、高溫混合氣體入口、預熱H2出口、預熱CO2出口、預熱壓縮爐頂氣出口和低溫混合氣體出口,所述低溫壓縮爐頂氣入口與所述壓縮機的壓縮爐頂氣出口相連,所述高溫混合氣體入口與所述逆變換爐的高溫混合氣體出口相連,所述預熱H2出口與所述逆變換爐的H2入口相連,所述預熱CO2出口與所述逆變換爐的CO2入口相連,所述預熱壓縮爐頂氣出口與所述逆變換爐的壓縮爐頂氣入口相連,所述低溫混合氣體出口與所述間冷器的混合氣體出口相連。
3.根據權利要求1所述的系統,其特征在于,所述洗滌器的凈化爐頂氣出口還與所述逆變換爐的燃料氣入口和/或所述加熱爐的燃料氣入口相連。
4.一種利用權利要求1-3中任一所述系統制備直接還原鐵的方法,其特征在于,所述方法包括如下步驟:
準備氧化物料、CO2和H2;
將從所述氣基豎爐中排出的高溫爐頂氣送入所述洗滌器中除塵和脫水,獲得凈化爐頂氣;
將所述凈化爐頂氣送入所述壓縮機中進行壓縮,獲得壓縮爐頂氣;
將所述壓縮爐頂氣、所述CO2和所述H2送入所述逆變換爐中,在催化劑的作用下反應生成高溫混合氣體;
將所述高溫混合氣體送入所述間冷器中冷卻,除去其中的水蒸氣,獲得低溫還原氣;
將所述低溫還原氣送入所述加熱爐中進行加熱,獲得高溫還原氣;
將所述高溫還原氣送入所述氣基豎爐中,用于還原所述氧化物料,獲得直接還原鐵。
5.根據權利要求4所述的系統,其特征在在于,將所述高溫混合氣體與所述壓縮爐頂氣、所述CO2和所述H2換熱,回收所述高溫混合氣體的熱量。
6.根據權利要求4所述的方法,其特征在于,所述H2、所述CO2和所述壓縮爐頂氣的體積比為25-40:0.1-10:50-75。
7.根據權利要求4所述的方法,其特征在于,所述催化劑為銅基催化劑或鐵基催化劑。
8.根據權利要求7所述的方法,其特征在于,在所述逆變換爐中,所述壓縮爐頂氣、所述CO2和所述H2的反應溫度為500℃-700℃。
9.根據權利要求4所述的方法,其特征在于,將5%-20%的所述凈化爐頂氣作為燃料氣送入所述逆變換爐和/或所述加熱爐中進行燃燒,提供熱量;將剩下的80%-95%的所述凈化爐頂氣送入所述壓縮機中進行壓縮。