[发明专利]水煤浆气化炉与气基竖炉联合生产直接还原铁的系统和方法

说明书

本发明公开了水煤浆气化炉与气基竖炉联合生产直接还原铁的系统和方法，其中联合生产直接还原铁的系统包括：气化炉、辐射废锅、高温旋风分离器、除尘洗涤塔、脱硫脱碳塔、重整炉和气基竖炉，高温旋风分离器的粗煤气入口与辐射废锅的粗煤气出口相连；除尘洗涤塔与高温旋风分离器的预除尘煤气出口相连；脱硫脱碳塔与除尘洗涤塔相连；重整炉具有煤气‑蒸汽入口，还原气出口、燃料‑热空气入口、烟气出口，煤气‑蒸汽入口分别与脱硫脱碳塔和蒸汽供给装置相连，燃料‑热空气入口分别与脱硫脱碳塔和热空气供给装置相连；气基竖炉具有球团矿入口、还原气入口、还原铁出口和炉顶气出口，还原气入口与还原气出口相连。采用该联合生产直接还原铁的系统能够有效实现水煤浆气化炉与气基竖炉的耦合。

技术领域

本发明属于直接还原铁生产工艺领域，具体而言，本发明涉及水煤浆气化炉与气基竖炉联合生产直接还原铁的系统和方法。

背景技术

气化炉用于水煤浆的气化反应，产生粗煤气(主要成分为CO、H₂、CO₂、CH₄以及少量H₂S)，经过除尘、脱硫脱碳(脱除粗煤气中的粉尘、H₂S和CO₂)，经过重整炉，使CH₄和H₂O发生反应生成CO和H₂，最终生成主要成为H₂和CO(H₂/CO＝1.5)的还原气。

气基竖炉直接还原以还原性气体(CO及H₂)为还原剂，在低于天然矿石或人造团块软化温度条件下还原炉料以获得固态金属铁，产品可替代废钢并优于废钢，是冶炼纯净钢、高等级钢的最佳铁原料。气基竖炉直接还原具有生产规模大、成本低、操作灵活、环境友好等优点，在中东、印度等国家和地区得到广泛应用。由于我国煤炭资源储量丰富而天然气资源缺乏，使得这一炼铁工艺的应用受到限制，形成了单一的以煤炭为主要能源的钢铁冶金长流程模式，造成了整个行业高能耗、高污染、高成本的不利局面。

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水煤浆气化炉与气基竖炉联合生产直接还原铁的系统和方法，采用该系统和方法可以有效实现水煤浆气化炉与气基竖炉的耦合。

根据本发明的一个方面，本发明提出一种水煤浆气化炉与气基竖炉联合生产直接还原铁的系统，根据本发明的实施例，该系统包括：

气化炉，所述气化炉内具有气化腔室，所述气化腔室的内壁设置有第一水冷壁，所述气化炉的顶部设置有烧嘴，所述烧嘴适于向所述气化炉内喷入水煤浆和氧气，所述气化炉的底部具有气化产物出口；

辐射废锅，所述辐射废锅内设置有第二水冷壁，所述辐射废锅具有气化产物入口、排渣口和粗煤气出口，所述气化产物入口与所述气化产物出口相连，

高温旋风分离器，所述高温旋风分离器具有粗煤气入口、预除尘煤气出口和飞灰出口，所述粗煤气入口与所述粗煤气出口相连；

除尘洗涤塔，所述除尘洗涤塔与所述预除尘煤气出口相连；

脱硫脱碳塔，所述脱硫脱碳塔与所述除尘洗涤塔相连；

重整炉，所述重整炉具有煤气-蒸汽入口，还原气出口、燃料-热空气入口、烟气出口，所述煤气-蒸汽入口分别与脱硫脱碳塔和蒸汽供给装置相连，所述燃料-热空气入口分别与所述脱硫脱碳塔和热空气供给装置相连；

气基竖炉，所述气基竖炉具有球团矿入口、还原气入口、还原铁出口和炉顶气出口，所述还原气入口与所述还原气出口相连。

由此，本发明上述实施例的水煤浆气化炉与气基竖炉联合生产直接还原铁的系统能够将气化炉产生的合成气经过洗涤除尘、脱硫脱碳和重整后可以直接用于气基竖炉的还原铁，实现物料和能量的高效利用。