[实用新型]处理气基还原炉顶煤气的系统

说明书

本实用新型公开了处理气基还原炉顶煤气的系统，该系统包括：气基还原炉，具有还原气入口、待还原物料入口、还原物料出口和炉顶煤气出口；粗除尘器，具有炉顶煤气入口、粗除尘煤气出口和粗颗粒粉尘出口；换热器，具有粗除尘煤气入口、混合气入口、降温煤气出口和换热后混合气出口；精除尘器，具有降温煤气入口、精除尘煤气出口和精颗粒粉尘出口；炉顶煤气余压透平发电装置，具有精除尘煤气入口和发电后煤气出口；喷水降温装置，具有发电后煤气入口、水入口和含饱和水蒸气煤气出口；加压装置，具有含饱和水蒸气煤气入口和加压升温煤气出口；蓄热式重整炉，具有换热后混合气入口、燃料气入口、助燃气入口、高温还原气出口和烟气出口。

技术领域

本实用新型属于冶金化学领域，具体而言，本实用新型涉及处理气基还原炉顶煤气的系统。

背景技术

直接还原铁(DRI)是在不熔化、不造渣，原料保持原有物理形态的条件下，还原铁氧化物以获得的金属铁，生产DRI的工艺属于非高炉炼铁工艺。由于在提高钢铁产品质量、降低钢铁产业能耗、减少CO₂排放方面的优势，发展直接还原铁生产已成为我国钢铁工业实现可持续发展的重要途径。

DRI的生产分为煤基和气基两大类。气基法具有工序能耗低、单机产能大、自动化程度高、产品质量稳定等优点而成为世界发展直接还原铁的主流工艺，目前，世界直接还原铁的70％是由氢气竖炉技术生产。气基法的主要工艺有MIDREX法(竖炉法)和 ENERGIRON(HYL)法(反应罐法)。

MIDREX采用天然气和炉顶煤气重整制取还原气。约60％-70％的炉顶煤气用于与天然气重整，其余用作重整炉的加热燃料。炉顶煤气采用洗涤塔进行湿法除尘降温至压缩机要求的40摄氏度以下，经加压后与天然气按化学反应当量混合，混合气体与重整炉出来的高温烟气进行换热升温，然后进入重整炉进行重整反应，得到850-900摄氏度的高温还原气送入竖炉。为保证入炉还原气H₂/CO大于1.5的工艺要求，重整反应需要补加约15％左右的水蒸气，且由于采用容积式压缩机(如罗茨式)，加压过程中煤气需要加水冷却，炉顶循环气中的水蒸气被冷却析出，煤气出气温度与进气温度也基本维持不变，同时炉顶煤气中水蒸气经过洗涤和压缩工序的冷却基本被除去，不但其热能被浪费，还增加了用于冷却的动力能耗，且后续的重整工序需要的水蒸气又需要再添加，其工艺上是不合理的。

ENERGIRON(HYL)法以天然气和外加的水蒸气重整制取还原气。转化炉制取的高温还原气经过冷却除水并降温后与经过处理后的炉顶煤气混合后加热至900-950摄氏度送入竖炉。炉顶煤气与MIDREX法采用同样的洗涤塔进行湿法除尘，除尘降温后部分作为加热炉的燃料，大部分经过加压、脱硫脱碳后与转化炉制取的还原气混合再加热后入炉，循环使用。除了与MIDREX法一样炉顶煤气中水蒸气未得到利用且会增加能耗外，由于采用天然气与水蒸气重整制取还原气，炉顶煤气中CO₂也未得到利用。

目前国内高炉炉顶煤气除尘净化系统，分干法除尘和湿法除尘两种工艺流程。湿法除尘工艺要消耗大量的水资源，其污水及湿除尘灰难以处理，存在占地面积大、设备繁杂、系统运行能耗高、易造成环境污染等缺点，已被列入工信部《高耗水工艺、技术和装备淘汰目录》，属于要求被淘汰的落后工艺。同时由于其显热没有得到回收利用，造成能源浪费，且系统阻损大。气基竖炉的炉顶煤气温度通常在400摄氏度以上，是高炉炉顶煤气温度的 2倍以上，依据统计高炉顶煤气干法除尘与湿法除尘相比，其TRT的发电能力提高30％以上，可见气基竖炉的炉顶煤气如采用湿法除尘其能源浪费会更大。直接还原铁已列于我国钢铁工业发展的主要方向之一，如果仍沿用落后的湿法除尘工艺，既不利于气基竖炉生产工艺在我国的开展，也难以实现可持续发展。

由此，现有炉顶煤气的处理技术有待进一步改进。

实用新型内容