-O. 25MPa，然后通过热风 炉加热至约Iiocrc-i2〇o°c，随后返回到兰炭炉中与含碳原料反应。
[0038] 二、直接还原铁生产系统
[0039] 脱除二氧化碳后的主要成分为一氧化碳和氨气的兰炭炉煤气经过脱硫、加压至 250kPa-650kPa并加热至850°C-Iioor后被通入到直接还原炉中作为还原剂对含铁原料 进行还原。含铁原料被还原为金属铁，进行渗碳后获得主要产品直接还原铁。根据直接还 原铁的杂质含量，本领域技术人员可W选择对直接还原铁进行破碎磁选或者直接进行压块 获得最终产品。
[0040] S、直接还原炉煤气处理
[0041] 直接还原炉中产生的煤气的主要成分是一氧化碳、二氧化碳、氨气和水，经过降溫 至130°C-160°c，脱水和除尘处理后的煤气分为四部分：第一部分煤气脱除二氧化碳，剩 余的富含一氧化碳和氨气的煤气汇流到脱除二氧化碳后的兰炭炉煤气中，一起进行脱硫处 理，然后加压至250kPa-650kPa并加热至850-1100°C，通入到直接还原炉中作为还原剂对 含铁原料进行还原；第二部分煤气减压至SkPa-lOkPa，然后用于燃烧加热通入到直接还原 炉中的还原气体；第S部分煤气减压至SkPa-lOkPa，然后用作热风炉的燃料，燃烧加热通 入到兰炭炉的二氧化碳气体；剩余的煤气可W送往电厂用于发电。 W42] 其中，第一部分煤气占总体积的10 % -15 %，第二部分煤气占总体积的 30% -40%，第S部分煤气占总体积的15% -25%。
[0043] 优选地，第一部分脱除的二氧化碳加压至0.OSMPa-O. 25MPa，然后通过热风炉加热 至Iiocrc-i2〇o°c，随后返回到兰炭炉中与含碳原料反应。
[0044] 本发明所设及的主要化学反应如下：
[0045] 2C+02= 2C0 W46] C+〇2=CO2
[0047] C+H2O=CO+H2
[0048] 〇2&0 =C〇2 巧 &
[0049] 3CO+Fe2〇3= 2Fe+3C〇2 阳化 0] 2C+C02= 2C0
[0051] 与现有技术相比，本发明主要有W下五点改进：
[0052] 第一，现有采用煤制气作为直接还原炉气源的技术一般采用烙融气化炉等产生煤 气来供给直接还原炉。煤气发生炉本身不是生产设备，只是直接还原炉的附属设施，运就增 加了设备投资。本发明将兰炭生产与直接还原铁生产相结合，兰炭炉本身是一套成熟的生 产系统，兰炭炉在生产兰炭和煤焦油的同时也是直接还原炉的煤气发生炉，可W同时生产 兰炭和直接还原铁，并且，兰炭炉煤气和直接还原炉煤气都得到了利用。运样一方面避免产 生大量煤灰渣固体废料，无废弃物排放，另一方面也实现了能源利用最大化。
[0053] 第二，现有的兰炭炉生产工艺中，产生的煤气除自用外，其余用于发电、燃烧或者 直接用作还原煤气，而在本发明中，兰炭炉煤气先脱除二氧化碳，然后再作为还原煤气使 用。脱除的二氧化碳返回到兰炭炉中，与碳反应生产一氧化碳。二氧化碳在兰炭生产系统 中的内部循环，即避免了二氧化碳的排放，又提供了煤的利用率，可W认为兰炭炉产生的煤 气中都是有价值的气体（一氧化碳和氨气）。
[0054] 第=，现有的直接还原铁生产工艺都没有对直接还原炉煤气中脱除的二氧化碳进 行利用，而本发明充分利用二氧化碳脱除技术，同时对兰炭炉煤气和直接还原炉煤气进行 二氧化碳的脱除，并且二者脱除的二氧化碳均形成了自循环，提高了碳利用率，最大程度降 低了二氧化碳排放。 阳化5] 第四，目前对从直接还原炉中脱除并返回至煤气发生炉的二氧化碳没有进行加 热，而本发明对返回的二氧化碳进行了加热。加热返回兰炭炉的二氧化碳，可W降低二氧化 碳参与碳气化反应对兰炭炉的影响。由于二氧化碳与碳反应生产一氧化碳属于吸热反应， 如果不对大量返回兰炭炉的二氧化碳气体进行加热，兰炭炉内的溫度将受到很大影响，造 成生产不顺行。
[0056] 第五，目前热风炉主要用于高炉喷吹空气的加热，而本发明采用热风炉加热二氧 化碳，燃料采用直接还原炉煤气。运一方面保证了生产稳定，另一方面采用生产系统内部煤 气资源，降低了生产成本，有效利用了资源。
[0057] 实施例
[0058] 本实施例所用原料为球团矿，其化学成分如表1所示
[0059] 表1 :球团矿化学成分：（表中数值的单位均为重量百分比）
[0060]
阳061] 町'e表不全铁含量，即矿石中的含铁总量。
[0062] 本实例采用的煤的工业分析如表2所示。 |；006；3]表 2 :
[0064]
阳0化]本实施例兰炭炉生产的副产煤气，其化学成分如表3所示。
[0066] 表3 (表中数值的单位均为体积百分比）
[0067]
[0068] 兰炭炉工艺条件为：
[0069] 装煤量为60t/h，氧气流量为1000NmVh-3500NmVh，氧气压力为0. 25MPa，返回的 兰炭炉煤气流量为23700NmVh，压力为0.IMPa,溫度为50°C，通入到兰炭炉中的C〇2溫度 为1150°C，压力为0. 2MPa，流量约为5400NmVh。兰炭炉输出总煤气量约为65000NmVh，溫 度为80°C，经过脱水、除尘，除了返回兰炭炉的煤气外剩余的兰炭炉煤气脱除C〇2后加压至 628kPa，随后加热至980°C通入到直接还原竖炉中。
[0070] 直接还原竖炉工艺条件为：
[0071] 球团矿粒度为15mm-18mm，加料速度为84t/h，操作压力为500kPa-600kPa，直接还 原铁排料溫度为50°C，金属化率为93% -95%，含碳3% -5%。直接还原竖炉煤气排出溫度 约为340-380°C，经过热交换降溫至150°C后经过脱水除尘，约13%的煤气进行C〇2脱除后 循环回还原竖炉，返回的煤气可W进行脱硫，也可W不进行脱硫，直接对其进行加压加热； 约40%的煤气作为燃料加热通向直接还原竖炉中的煤气；约25%的煤气作为热风炉燃料 加热通向兰炭炉中的C〇2气体；剩余部分为富余直接还原炉煤气。
[0072] W上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，运里具体的 描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明 书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。
【主权项】
1. 一种兰炭与直接还原铁的联合生产方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： (1) 将含碳原料加入到兰炭炉中，向兰炭炉中同时通入氧气和二氧化碳，含碳原料在兰 炭炉中热解，得到兰炭； (2) 热解过程产生的兰炭炉煤气一部分返回兰炭炉与氧气燃烧提供热量，剩余部分兰 炭炉煤气分离其中的二氧化碳； (3) 经过步骤（2)分离二氧化碳之后的兰炭炉煤气经过脱硫、加压和加热之后通入到 直接还原炉中作为还原剂对含铁原料进行还原，得到直接还原铁； (4) 还原过程产生的直接还原炉煤气经过降温、脱水和除尘处理之后得到的煤气分为 四部分：第一部分煤气经过分离二氧化碳之后返回步骤（3)与经过步骤（2)分离二氧化碳 处理之后的兰炭炉煤气汇流到一起；第二部分煤气经过减压之后用于燃烧加热步骤（3)中 通入到直接还原炉的气体；第三部分煤气经过减压之后用于燃烧加热步骤（1)中通入到兰 炭炉的二氧化碳；和剩余煤气； 其中，第一部分煤气占总体积的10% -15%，第二部分煤气占总体积的30% -40%，第 三部分煤气占总体积的15% -25%。2. 根据权利要求1所述的兰炭与直接还原铁的联合生产方法，其特征在于，步骤（2)分 离得到的二氧化碳经过加压、加热之后返回步骤（1)。3. 根据权利要求1或2所述的兰炭与直接还原铁的联合生产方法，其特征在于，步骤 (4)中，第一部分煤气分离掉的二氧化碳经过加压、加热之后返回步骤（1)。4. 根据权利要求1-3任一项所述的兰炭与直接还原铁的联合生产方法，其特征在于， 步骤（4)中的剩余煤气用于发电。5. 根据权利要求1-4任一项所述的兰炭与直接还原铁的联合生产方法，其特征在于， 在步骤（2)之前，先对热解过程产生的兰炭炉煤气进行降温、除尘处理，随后回收其中的煤 焦油。6. 根据权利要求1-5任一项所述的兰炭与直接还原铁的联合生产方法，其特征在于， 步骤（1)中，含碳原料的粒度是20-150mm。7. 根据权利要求1-6任一项所述的兰炭与直接还原铁的联合生产方法，其特征在于， 步骤（1)中，通入到兰炭炉中的氧气温度为常温，压力为0.05MPa-0.25MPa，二氧化碳温度 为IlOOcC-1200°C，压力为 0.05MPa-0.25MPa。8. 根据权利要求1-7任一项所述的兰炭与直接还原铁的联合生产方法，其特征在于， 步骤（1)中，含碳原料在兰炭炉中热解的温度是750°C_850°C。9. 根据权利要求1-8任一项所述的兰炭与直接还原铁的联合生产方法，其特征在于， 步骤（2)中，返回兰炭炉的兰炭炉煤气占总体积的30% -40%。10. 根据权利要求1-8任一项所述的兰炭与直接还原铁的联合生产方法，其特征在于， 步骤（2)中，返回兰炭炉的兰炭炉煤气压力为0? 02MPa-0.IMPa，温度为40°C-60°C。11. 根据权利要求1-10任一项所述的兰炭与直接还原铁的联合生产方法，其特征在 于，步骤（3)中，将经过步骤（2)分离二氧化碳处理之后的兰炭炉煤气加压至250-650kPa， 加热至 850-1100°C。12. 根据权利要求1-11任一项所述的兰炭与直接还原铁的联合生产方法，其特征在 于，步骤（3)中，采用热风炉或管式加热炉，优选热风炉，进行加热。
【专利摘要】本发明提供了一种兰炭与直接还原铁的联合生产方法，包括将含碳原料加入到兰炭炉中，向兰炭炉中同时通入氧气和二氧化碳，含碳原料在兰炭炉中热解，得到兰炭；热解过程产生的兰炭炉煤气一部分返回兰炭炉与氧气燃烧提供热量，剩余部分兰炭炉煤气分离其中的二氧化碳；处理后的兰炭炉煤气经过脱硫、加压和加热后通入到直接还原炉中作为还原剂对含铁原料进行还原，得到直接还原铁；直接还原炉煤气经过降温、脱水和除尘处理后得到的煤气分为四部分：第一部分煤气经过分离二氧化碳后与兰炭炉煤气汇流到一起；第二部分煤气经减压后用于燃烧加热通入直接还原炉的气体；第三部分煤气经减压后用于燃烧加热通入兰炭炉的二氧化碳；和剩余煤气。
【IPC分类】C21B13/00
【公开号】CN105219906
【申请号】CN201510807054
【发明人】崔瑜, 刘志宏, 赵铭
【申请人】中冶东方工程技术有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年11月19日