[发明专利]一种采用快速热解生产气基竖炉还原气的装置与方法

说明书

本发明公开了一种采用快速热解生产气基竖炉还原气的装置及方法。所述装置包括热解炉、气基竖炉；热解炉包括第一腔体及第二腔体，热解荒煤气经热解炉第二腔体处理后，再经加热炉加热即可通入竖炉还原铁矿石，无需建设填装由大量昂贵催化剂的重整炉，系统得到简化，维护成本低。既直接充分利用了700‑900℃的热解荒煤气的全部显热，能源利用效率显著提高；又通过在第二腔体设置辐射管保证适宜的氧化球团还原、海绵铁重整温度和出炉净热解气温度，使得海绵铁金属化率高、重整转化效率大大提高、还生产出满足下游气基竖炉温度与成分要求的优质还原气；无热解荒煤气分离净化系统，且不需建设加热炉或重整炉，整个系统简单、投资小、生产成本低。

技术领域

本发明涉及化工冶金领域，涉及生产气基竖炉还原气的装置。

同时涉及生产气基竖炉还原气的方法。

背景技术

褐煤、长焰煤等低阶煤，具有挥发分高、活性强等特点，因其中的水分和氧含量高而热值低，直接燃烧或气化利用效率低，经济价值远不如高阶煤，因此大规模开发低阶煤必须先对其进行加工提质才能更好利用。热解处理，是处理低阶煤的最科学有效的方法之一。常说的热解是指煤在隔绝空气或在惰性气体条件下持续加热至较高温度时，所发生的一系列物理变化和化学反应，最终得到气体(热解气)、液体(焦油)、及固体(半焦)等产物，其中热解气可作为气基竖炉直接还原炼铁的原料气。

气基竖炉直接还原炼铁技术，是一种绿色低碳的炼铁新技术，属于非高炉炼铁工艺。气基竖炉法具有能耗低、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、水蒸气或二氧化碳为转化剂，在装有镍基催化剂的重整转化炉内制备高品质的还原气。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、价格低廉地区；而对于天然气比较稀缺、价格昂贵地区，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，还原气由煤炭制取将是最佳选择。

专利CN201610657153《一种热解炉与气基竖炉联用系统及处理煤的方法》中介绍了一种热解炉与气基竖炉联用系统与方法，系统由热解炉、分离净化系统、重整变换系统和气基竖炉构成。煤炭经热解炉热解产生半焦与高温热解荒煤气(700-900℃)，高温热解荒煤气经分离净化系统进行洗涤冷却、分离热解油、脱硫处理，得到低温净化热解气(低于50℃)，热解气再经重整变换系统处理后生成符合竖炉要求的还原气通入竖炉还原铁矿石。其中，热解荒煤气分离净化系统由初冷塔、鼓风机、电捕焦油器及脱苯塔等一套复杂的冷却、脱焦及脱苯装置构成，热解荒煤气经分离净化系统处理后回收少量的煤焦油。

该现有技术主要的不足之处在于：

1、热解荒煤气中因含有5-15％的CH4，不适合直接作为竖炉的还原气，需经装填有大量昂贵镍基催化剂的重整转化炉处理后再通入竖炉，且对入重整炉气体中的硫含量有严格限制。此外，热解荒煤气中含约10-20％的H2O(g)及5-10％的CO2等不利于还原铁矿石的氧化性成分，需进一步降低这二者含量后，才能变成优质还原气用于还原铁矿石。

2、热解荒煤气含有一定量的焦油等有机物，直接作为还原气通入竖炉可能对竖炉的正常运行产生不利影响。

3、700-900℃的热解荒煤气显热未被利用。

4、热解荒煤气分离净化系统工序复杂、投资大，煤焦油捕集与进一步利用成本高。

故，需要一种新的技术方案以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种装置，能够进一步的处理热解荒煤气，使热解荒煤气显热能更好的被直接利用，且装置中又不需要热解荒煤气分离净化系统，从而不需建设加热炉或重整炉，整个系统简单、投资小、生产成本低。

本发明还提供了使用上述装置生产气基竖炉还原气的方法。