[发明专利]一种气体的铁浴加热方法和加热重整方法及其气基竖炉还原系统

说明书

本发明公开了一种气基竖炉还原气的加热方法和加热重整方法及其气基竖炉还原系统，属于化工和冶金领域。一种气体的铁浴加热方法和加热重整方法，将气体吹入铁浴炉中，气体与铁液接触，当气体为非烃类还原气时，铁液作为加热气体的热源，当气体为富烃类气时，铁液既作为加热气体的热源，也作为重整气体的催化剂，被加热或加热重整后的气体由铁浴炉气体出口排出。本发明设备简单，投资和运营成本低且加热气体不排放CO₂和NO_x。

技术领域

本发明属于化工和冶金领域，具体涉及一种气体的铁浴加热重整方法及其气基竖炉还原系统。

背景技术

目前化工和气基竖炉直接还原采用的气体加热和重整方法包括辐射管加热法和催化法、催化和非催化部分氧化法。这几种工艺至少存在下列一项缺点：(1)加热管是耐高温的，价格昂贵，单台加热器通常需要几百根加热管，投资大；(2)外热燃烧加热排放出大量的CO₂和NOx；(3)使用的催化剂，价格昂贵，需要定期更换，增加运营成本；(4)使用纯氧燃烧升温重整烃类气体，增加制氧投资和耗氧的运行费用。

如，申请号：CN201910952204.8，名称为，一种用于生产还原气的新型重整炉的专利提出，气基还原铁(俗称，海绵铁)的主要问题是解决还原气的生产，该专利重整炉包括辐射室箱体，重整炉管，燃烧器，过渡段以及对流段；所述的重整炉管成2m排立式并联布置于辐射室箱体内；一排重整炉管对应一根重整原料气进口支干管，每根重整原料气进口支于管上开设与每排重整炉管数量相同的分支，通过柔性管将重整炉管气体进口与重整原料气进口支干管相连；燃烧器成(2m+1)排布置于辐射室下方底壁板；重整炉管气体出口通过斜三通与冷壁支管连接；过渡段是辐射室箱体的两侧壁板上方设有若干个过渡段分支管引出至过渡段分支干管，两分过渡段分支干管在辐射室箱体的一端汇集成过渡段总管；过渡段总管与对流段相连，所述的对流段通过引风机与烟囱相连；所述的对流段由≥4个换热器组成，所述换热器为急速蒸发器、重整原料预热器、蒸汽过热器、脱硫焦炉气预热器、炉顶气预热器和燃烧空气预热器中的至少4种。过渡段出口1200℃的高温烟气，经对流段回收热量，使烟气温度降至100℃以下。

此技术方案存在以下问题：(1)采用燃料燃烧加热造成废气排放；(2)由于重整炉管采用外加热，因此限制了重整管直径，造成单个重整管体积小，重整炉管数量庞大。从该专利附图可以看到，重整炉管162根，燃烧器成70个。这造成辐射室加热系统设备庞大，安装复杂；(3)过渡段出口温度高达1200℃，说明重整炉管承受的温度要高于1200℃，这样的重整炉管和燃烧器价格非常昂贵，一套重整炉设备通常需要几百根重整炉管，因此，投资过大； (4)催化剂价格昂贵，使用量大，定期需更换，因此造成生产运行成本高；(5)排放烟气和利用烟气余热的过渡段以及对流段设备庞大，结构复杂，再次增加投资成本。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种气体的铁浴加热方法和重整方法及其气基竖炉还原系统。本发明的目的是降低投资、加热气体时不排放CO₂和NO_x，设备结构简单且不使用氧气，运营成本低。本发明的其它目的将在后面指出，或者对本领域的技术人员显而易见。

为实现上述目的，本发明铁浴加热重整方法采用以下的技术方案：

气体至少含有一种富烃类气，将气体流吹入铁浴炉中，气体与铁液接触，铁液作为加热气体的热源和重整气体的催化剂，被加热和重整后的气体由铁浴炉气体出口排出。

与现有技术相比，本发明铁浴加热重整方法具有以下有益效果：

1)本发明采用铁浴加热重整含烃类气，铁液作为加热气体的热源，加热过程无CO₂和NO_x排出。

2)本发明铁液既作为加热气体的热源又作为重整气体的催化剂，铁液来源于废钢，价格低廉，铁液损耗低，可反复使用，运营成本极低。