[发明专利]制备海绵铁的系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于直接还原炼铁技术领域，具体而言，本发明涉及制备海绵铁的系统和方法。

背景技术

直接还原铁(DRI)又称海绵铁，是铁矿石在低于熔化温度下直接还原得到的含铁产品。海绵铁是一种废钢的代用品，是电炉炼纯净钢、优质钢不可缺少的杂质稀释剂，是转炉炼钢优质的冷却剂，是发展钢铁冶金短流程不可或缺的原料。2015年，全世界直接还原铁的年产量达7520万吨，创历史新高。我国将直接还原工艺列为钢铁工业发展的主要方向之一。

生产直接还原铁的工艺称为直接还原法，属于非高炉炼铁工艺，分为气基法和煤基法两大类。其中气基法具有能耗低、污染小、产品质量稳定等特点。目前世界范围内，76％的直接还原铁是通过气基法生产，主要以天然气为制气原料以制备高品质的还原气，还原气中一氧化碳和氢气的总含量大于85％。目前这类工艺工业化生产装置主要集中在中东、南美等天然气储量丰富、价格低廉的地区，而对于天然气比较稀缺、价格昂贵的地区，则无法采用该工艺技术进行建设生产以获得良好的经济效益。中国的能源禀赋特点是“富煤少气缺油”，难以采用天然气重整—气基竖炉直接还原工艺。

因此，现有制备海绵铁的技术有待进一步改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种制备海绵铁的系统和方法。该系统可充分利用价格低廉的低阶煤生产还原铁矿石用的还原气，得到金属化率不低于90％的海绵铁，同时可显著降低整个系统的能耗，提高系统的经济性。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备海绵体的系统，根据本发明的实施例，该系统包括：

热解装置，所述热解装置具有低阶煤入口、热解油气出口和半焦出口；

加热装置，所述加热装置具有热解油气入口和预热后热解油气出口，所述热解油气入口与所述热解油气出口相连；

气基竖炉，所述气基竖炉具有铁矿石入口、还原气入口、炉顶气出口和海绵铁出口，所述还原气入口与所述预热后热解油气出口相连；

炉顶气净化单元，所述炉顶气净化单元具有炉顶气入口、热解油出口、燃料出口和净化炉顶气出口，所述炉顶气入口与所述炉顶气出口相连，所述燃料出口与所述加热装置和所述热解装置中的至少之一相连，所述加热装置进一步具有净化炉顶气入口和预热后净化炉顶气出口，所述净化炉顶气入口与所述净化炉顶气出口相连，所述预热后净化炉顶气出口与所述还原气入口相连，并且在所述加热装置的高度方向上，所述热解油气入口位于所述净化炉顶气入口上方。

根据本发明实施例的制备海绵铁的系统通过将低阶煤热解产生的热解油气供给至加热装置预热后再供给至气基竖炉中作为还原气使用，可充分高效地利用热解油气的显热，从而提高工艺的能源利用率，同时可显著降低系统的维护成本，使得气基竖炉的生产能耗降低0.1-0.3Gcal/DRI，并得到金属化率不低于90％的海绵铁，与现有技术相比，本申请中无需使用大量的天然气，使得天然气稀缺的地区可建立气基竖炉生产线，生产优质的海绵铁，同时热解油气经加热后可防止其应冷凝而粘在管道中；气基竖炉中得到的炉顶气经炉顶气净化单元作用后，可得到还原性较高的净化炉顶气、燃料和热解油，其中，净化炉顶气再经加热装置加热后可送至气基竖炉作为还原气还原铁矿石，由此，有利于提高铁矿石的还原效率。期间加热装置同时对温度相差几百度的热解油气和净化炉顶气进行加热，可显著节省整个工艺的成本，而所得的燃料可用于热解装置和加热装置，从而可进一步降低该工艺的能耗。

另外，根据本发明上述实施例的制备海绵铁的系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，上述制备海绵铁的系统进一步包括：气化装置，所述气化装置具有半焦入口、低阶煤进口、气化剂入口和煤制气出口，所述半焦入口与所述半焦出口相连，所述煤制气出口与所述加热装置和所述热解装置中的至少之一相连。由此，可实现对低阶煤的充分利用。

在本发明的一些实施例中，所述炉顶气净化单元包括依次相连的洗涤净化装置、加压装置和脱硫脱碳塔。由此，有利于提高炉顶气的还原性，从而提高气基竖炉的还原效率。

在本发明的再一个发明，本发明提出了一种采用上述制备海绵铁的系统制备海绵铁的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)将低阶煤供给至所述热解装置中进行热解处理，以便得到热解油气和半焦；

(2)将所述热解油气供给至所述加热装置中进行加热，以便得到预热后热解油气；