[发明专利]一种氢基竖炉生产直接还原铁的方法及装置

说明书

本发明涉及一种氢基竖炉生产直接还原铁的方法及装置，属于冶金工业技术领域。所述一种氢基竖炉生产直接还原铁的方法，包括：获取气基竖炉输出的炉顶煤气；将所述炉顶煤气进行脱碳处理，输出CO2气体和脱碳气体；将所述CO2气体进行加压后与输入的H2气体进行混合；将混合后的CO2气体和H2气体进行水煤气逆反应，获取含碳富氢气体，所述含碳富氢气体包括H2、CO和H2O；将所述脱碳气体和所述含碳富氢气体进行混合，补充部分碳氢气体再次进行混合，获取竖炉还原气；将所述竖炉还原气输入所述气基竖炉生产直接还原铁。将补充氢气和内循环过程产生的二氧化碳混合，通过水煤气逆反应来达到竖炉流程中碳素的改质变换，实现碳质内循环利用。

技术领域

本发明属于冶金工业技术领域，涉及一种氢基竖炉生产直接还原铁的方法及装置。

背景技术

直接还原炼铁(Direct Reduced Iron，DRI)工艺是实现钢铁生产的短流程，即废钢/直接还原铁-电炉流程的重要环节。与传统的高炉炼铁工艺相比，直接还原炼铁法特别是气基直接还原工艺，其碳减排效果更加显著。

作为目前世界上最为典型应用的直接还原炼铁技术，气基竖炉工艺一般是采用天然气重整的方法来制取以H2和CO为主的还原气，实现直接还原铁，竖炉上部顶煤气产生的碳氧化物，如CO和CO2，基本上采用部分回用CO2的方式和甲烷进行混合，另有部分CO2外排系统。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种氢基竖炉生产直接还原铁的方法及装置，用于解决现有技术中气基竖炉生产直接还原铁时碳排放高的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种氢基竖炉生产直接还原铁的方法，包括：

获取气基竖炉输出的炉顶煤气；

将所述炉顶煤气进行脱碳处理，输出CO2气体和脱碳气体；

将所述CO2气体进行加压后与输入的H2气体进行混合；

将混合后的CO2气体和H2气体进行水煤气逆反应，获取含碳富氢气体，所述含碳富氢气体包括H2、CO和H2O；

将所述脱碳气体和所述含碳富氢气体进行混合，补充碳氢气体再次进行混合，获取竖炉还原气；

将所述竖炉还原气输入所述气基竖炉生产直接还原铁。

可选的，将所述炉顶煤气进行脱碳处理，之前包括：将所述炉顶煤气进行洗涤脱水。

可选的，将混合后的CO2气体和H2气体进行水煤气逆反应，获取含碳富氢气体的步骤之后还包括：

对所述含碳富氢气体进行换热，获取的余热输入所述水煤气逆反应；

对所述含碳富氢气体进行脱水处理。

可选的，碳氢气体至少包括以下之一：天然气、液化石油气。

可选的，将所述CO2气体进行加压后与输入的H2气体进行混合的步骤中，输入的所述H2气体和所述CO2气体的摩尔分率比例为1.5～5.0。

可选的，将混合后的CO2气体和H2气体进行水煤气逆反应的温度为200℃～900℃。

可选的，在所述含碳富氢气中，H2的体积百分比为40％～55％，CO的体积百分比为15％～30％，H2O的体积百分比为15％～30％，CO2的体积百分比为0％～10％。

一种氢基竖炉生产直接还原铁的装置，包括：

气基竖炉，用于输出炉顶煤气；

脱碳系统，用于将所述炉顶煤气进行脱碳处理，输出CO2气体和脱碳气体；