專利名稱：一種利用焦爐煤氣生產海綿鐵的直接還原方法
技術領域：
本發明涉及一種使用直接還原法冶煉海綿鐵的方法。
背景技術：
鋼鐵工業是國民經濟的基礎產業，也是我國能源資源消耗和污染排放的重點行業。為加快鋼鐵工業結構調整和產業升級，轉變鋼鐵工業發展方式，促進節約、清潔和可持續發展，國家在《鋼鐵產業調整和振興規劃》中提出將“加強非高爐冶煉-煉鋼、精煉-直接軋制全新流程清潔工藝技術研發和試驗”等作為推進全行業節能減排的重點任務，全面推行清潔生產。直接還原工藝作為典型的非高爐煉鐵工藝，是實現鋼鐵生產短流程，即廢鋼/海綿鐵(DRI) —電爐流程的重要環節。世界上主流的氣基豎爐直接還原工藝是基于天然氣為原料氣開發的，我國的資源特點是多煤少天然氣，因此，發展具有自主知識產權的，利用煤制氣、焦爐煤氣、煤層氣及合成煤氣加大型化豎爐的直接還原工藝是我國直接還原技術發展的主流方向。對于焦爐煤氣生產海綿鐵，國外僅HYL公司提出利用焦爐煤氣進高壓豎爐 (>0. 6MPa(G))的HYL-ZR的工藝流程。但HYL-ZR工藝采用高壓豎爐，存在高壓設備和高壓密封等問題，同時其對H2和CO比例要求較為嚴格，通常要求>4，需要對高壓豎爐爐頂煤氣進行脫碳，豎爐操作壓力過高，同時由于重整和滲碳反應均為壓力增加的反應，從平衡角度來講，并不利于焦爐煤氣中CH4的重整和滲碳反應，
對于焦爐煤氣生產海綿鐵的方法，也有采用將豎爐爐頂氣和焦爐煤氣原料氣混合后在高溫轉化爐中進行轉化使CH4與H20、C02發生轉化反應生成CCHH2的方式進行，此種方法需要轉化爐，同時對H2和CO的比值要求較為嚴格，且甲烷轉化需要如Ni基等貴重金屬催化劑，投資、運行費用較高。

發明內容
本發明的目的是提供一種利用低壓豎爐生產的海綿鐵的利用焦爐煤氣生產海綿鐵的直接還原方法。為了實現上述目的，采用以下技術方案
一種利用焦爐煤氣生產海綿鐵的直接還原方法，其特征在于經過凈化、加壓的焦爐煤氣和經除塵、降溫、加壓后的豎爐爐頂氣一起，進入煤氣加熱裝置進行加熱，再進入低壓豎爐還原鐵礦石，生產海綿鐵。所述的焦爐煤氣為天然氣。所述的豎爐為操作壓力O. I O. 2MPa的低壓豎爐。所述的煤氣加熱的步驟為先由管式爐加熱煤氣至950°C后，再采用噴氧部分氧化的方式加熱煤氣至980 1000°C。所述的煤氣加熱裝置為熱風爐，將煤氣加熱至980 1000°C。
所述的豎爐爐頂氣溫度為420 470°C，經熱管換熱器換熱降溫至150°C，同時副產I. 3MPa、200°C的低壓蒸汽，然后進入后續除塵、降溫工序。所述的除塵和降溫步驟采用濕法洗滌除塵方法進行處理。所述的除塵和降溫步驟采用干法布袋除塵+冷卻噴淋的方法進行處理。本發明的有益效果
I)利用低壓豎爐(O. I O. 2MPa)爐內還原出的新鮮海綿鐵對CH4與CO2、H2O發生轉化反應的催化作用，以及海綿鐵和CH4的滲碳反應，使焦爐煤氣中的CH4在豎爐內轉化改質， 生成CO和H2，補充還原反應損失的還原氣。采用低壓豎爐可以避免高壓豎爐的高壓設備、 高壓密封等問題，同時，可放寬對H2和CO的限制，使工藝的投資、運行和靈活性獲得較大的改善。另外，低壓有利于CH4在低壓豎爐內的轉化反應和滲碳反應，且采用CH4在低壓豎爐內轉化改質生產CO和H2的方式，避免了外部轉化爐的投資和Ni基等貴重金屬催化劑的消耗費用。2)對凈化降溫后的豎爐爐頂氣不進行脫碳和加濕，直接和原料焦爐煤氣混合后回用，利用爐頂氣中的CO2和H2O作為后續工序的氧化劑，使工藝流程大大簡化，減少了工藝的投資和運行成本。另外，利用爐頂氣中的CO2作為氧化劑，可減少CO2的排放，可降低CO2的排放，充分回收豎爐爐頂煤氣的熱能，以降低運行成本，符合低碳經濟的發展方向。


圖I為本發明的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖I和具體實施例對本發明做進一步的說明。I、經過凈化、加壓的焦爐煤氣原料氣和后續經除塵、降溫、加壓后的豎爐爐頂氣混合后，進入煤氣加熱裝置中。煤氣加熱可采用兩步法，先采用管式爐加熱的方式加熱到950°C后，再采用管道內部分噴氧的方式提溫到980 1000°C后，進入低壓豎爐；
也可采用熱風爐加熱的方式直接加熱到980 1000°C后，進入低壓豎爐。加熱的燃料氣采用豎爐爐頂輸出煤氣，如有條件，也可采用外部低熱值煤氣如高爐煤氣等。2、低壓豎爐的操作壓力為O. I O. 2MPa，加熱后的煤氣，在豎爐里將鐵礦石還原成海綿鐵的同時，煤氣中的部分CH4與C02、H20以及Fe發生轉化改質反應和滲碳反應，生產 CCHH2以補充損失的還原氣。3、低壓豎爐反應后的爐頂氣溫度較高(約450°C )，經熱旋風除塵器粗除塵后，進入熱管換熱器回收煤氣熱能，產生I. 3MPa、200°C的低壓蒸汽，同時將煤氣溫度降至150°C 后，進入后續除塵、降溫系統進行除塵降溫。除塵、降溫可采用濕法洗滌除塵的方式，也可采用布袋除塵和冷卻噴淋的形式。4、經除塵降溫后的凈煤氣，一部分煤氣輸出，剩余煤氣經過加壓后，與補充的焦爐煤氣原料氣一起，進入步驟I的煤氣加熱工序。本發明中所涉及到的煤氣成分百分比，除特別說明外，均為濕煤氣成分百分比。
權利要求
1.一種利用焦爐煤氣生產海綿鐵的直接還原方法，其特征在于經過凈化、加壓的焦爐煤氣和經除塵、降溫、加壓后的豎爐爐頂氣一起，進入煤氣加熱裝置進行加熱，再進入低壓豎爐還原鐵礦石，生產海綿鐵。
2.權利要求I所述的利用焦爐煤氣生產海綿鐵的直接還原方法，其特征在于所述的焦爐煤氣為天然氣。
3.權利要求2所述的利用焦爐煤氣生產海綿鐵的直接還原方法，其特征在于所述的豎爐為操作壓力O. I O. 2MPa的低壓豎爐。
4.權利要求3所述的利用焦爐煤氣生產海綿鐵的直接還原方法，其特征在于所述的煤氣加熱的步驟為先由管式爐加熱煤氣至950°C后，再采用噴氧部分氧化的方式加熱煤氣至 980 1000 °C。
5.權利要求3所述的利用焦爐煤氣生產海綿鐵的直接還原方法，其特征在于所述的煤氣加熱裝置為熱風爐，將煤氣加熱至980 1000°C。
6.權利要求4或5所述的利用焦爐煤氣生產海綿鐵的直接還原方法，其特征在于所述的豎爐爐頂氣溫度為420 470°C，經熱管換熱器換熱降溫至150°C，同時副產I. 3MPa、 200°C的低壓蒸汽，然后進入后續除塵、降溫工序。
7.權利要求6所述的利用焦爐煤氣生產海綿鐵的直接還原方法，其特征在于所述的除塵和降溫步驟采用濕法洗滌除塵方法進行處理。
8.權利要求6所述的利用焦爐煤氣生產海綿鐵的直接還原方法，其特征在于所述的除塵和降溫步驟采用干法布袋除塵+冷卻噴淋的方法進行處理。
全文摘要
本發明公開了一種利用焦爐煤氣生產海綿鐵的直接還原方法，關鍵在于經過凈化、加壓的焦爐煤氣和經除塵、降溫、加壓后的豎爐爐頂氣一起，進入煤氣加熱裝置進行加熱，再進入低壓豎爐還原鐵礦石，生產海綿鐵。本發明利用低壓豎爐(0.1～0.2MPa)爐內還原出的新鮮海綿鐵對CH4與CO2、H2O發生轉化反應的催化作用，以及海綿鐵和CH4的滲碳反應，使焦爐煤氣中的CH4在豎爐內轉化改質，生成CO和H2，補充還原反應損失的還原氣。采用低壓豎爐可以避免高壓豎爐的高壓設備、高壓密封等問題，同時，可放寬對H2和CO的限制，使工藝的投資、運行和靈活性獲得較大的改善。
文檔編號C10K1/02GK102605133SQ201210064998
公開日2012年7月25日 申請日期2012年1月13日 優先權日2012年1月13日
發明者倪曉明, 宋華, 張濤, 彭華國, 李佳楣, 郭敏, 金明芳, 陳凌 申請人:中冶賽迪上海工程技術有限公司, 中冶賽迪工程技術股份有限公司