专利名称：一种利用焦炉煤气生产直接还原铁的方法
技术领域：
本发明涉及一种还原铁的方法。
背景技术：
直接还原工艺作是实现钢铁生产短流程，即废钢/海绵铁(DRI)-电炉流程的重要环节。是加快钢铁工业结构调整和产业升级，转变钢铁工业发展方式，促进节约、清洁和可持续发展的重要途径。目前投入大规模工业应用的直接还原生产工艺主要有竖炉法、流态化法、回转窑法及反应罐法4种，其中竖炉法为主要的生产工艺，2007年世界上竖炉法生产的直接还原铁约占77. 6%，典型代表是Midrex法和HYL/Energiron法。世界上竖炉生产直接还原铁工艺大都采用天燃气为原料，经催化裂化后制取高温还原气体，用于进行含铁原料的还原反应。我国的天然气短缺，发展具有自主知识产权的，利用焦炉煤气、煤制气、煤层气等加大型化竖炉的直接还原工艺是我国直接还原技术发展的主流方向。从竖炉还原段出来的海绵铁温度有750°C 800°C，如不加冷却会引起强烈的再氧化反应。从公开报道来看，现有竖炉生产海绵铁工艺，有的设置小循环冷却系统，冷却系统一般有冷却气洗涤器、加压机、脱水器和复杂管路组成。冷却气由冷却段上部集气管抽出炉外，经过冷却气冷却净化后再用送风机送入冷却段。有的海绵铁冷却系统设置海绵铁冷却仓，热态海绵铁进入冷却仓，冷却气从冷却仓底部通入对海绵铁进行冷却，从冷却仓抽出的气体经过除尘净化、加压后再用送风机送入冷却仓。在上述的冷却工艺方案中冷却气都采用氮气，从冷却段抽出的氮气温度高达600°C以上，经过冷却净化后物理热往往白白浪费，增加了工艺的能耗。而且增加除尘、冷却、加压等设备使得整个工艺路线的投资费用大大提闻。
发明内容
本发明的目的是提供一种无需单独冷却设备的利用焦炉煤气生产直接还原铁的方法。一种利用焦炉煤气生产直接还原铁的方法，其特征在于温度在1050°C 1200°C 的还原气体通入竖炉进行还原反应，竖炉的底部通有冷焦炉煤气，冷焦炉煤气从竖炉下部冷却段上升与还原气体混合后温度降到900°C 100(TC共同进入竖炉还原段，完成铁矿石还原。焦炉煤气为竖炉含铁原料的还原气，净化后的焦炉煤气一部分经过水蒸气加湿后，进入煤气加热装置，加热到温度1050°C 1200°C后进入竖炉的还原段。另一部分经过加压后进入竖炉冷却段底部，对温度高达750°C 800°C的海绵铁冷却，冷却气上升进入竖炉与之前进入竖炉温度1050°C 1200°C的焦炉煤气在还原段混合，温度降到900°C 1000°C。焦炉煤气冷却海绵铁过程中发生渗碳反应，3Fe + CH4 = Fe3C + 2 ，海绵铁表层附着渗碳层，在空气中不易二次氧化，适于贮存和后续电炉炼钢使用。竖炉的含铁炉料从竖炉顶部加入竖炉后，在其向下运动的过程中与从竖炉中从还原段下部进入的高温还原煤气逆向流动，完成换热和还原。竖炉炉顶煤气经过除尘、换热后一部分用于作为加热工序的燃料气；一部分经过加压和脱碳后与输入的焦炉煤气混合进入加湿器，加热后进入还原竖炉； 剩余炉顶煤气进行输出。本发明采用焦炉煤气为还原性气体，同时使用焦炉煤气为冷却气体，两股焦炉煤气在竖炉还原段底部混合共同参与反应，节能减排，减少了单独冷却系统的投资。
图I为本发明的流程图。
具体实施例下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。如图I所示，
I)经过净化、加压的焦炉煤气原料气和后续经除尘、降温、加压、脱碳后的竖炉炉顶气一起，进入煤气加湿器进行加湿，煤气加湿布置中采用竖炉炉顶煤气换热后产生的200°c低压蒸汽。2)经过加湿后的煤气，进入煤气加热系统，温度上升到1050°C 1200°C，加热的燃料气采用竖炉炉顶除尘后部分煤气。3)常温焦炉煤气从竖炉冷却段底部通入，将海绵铁冷却到50°C，焦炉煤气得到加热，上升的焦炉煤气从竖炉冷却段进入还原段，与直接通入还原段的焦炉煤气混合，温度降到900°C 1000°C左右，进行含铁原料的还原。4)竖炉里含铁原料在被还原成海绵铁的同时，煤气中的部分CH4与H20、CO2以及 Fe发生转化改质反应和渗碳反应，生产CCHH2以补充损失的还原气。5)竖炉反应后的炉顶气，经热选风除尘器粗除尘后，进入热管换热器回收煤气热能，副产低压蒸汽，同时将煤气温度降至150°C后，进入后续除尘降温系统进行除尘降温。后续除尘降温可采用湿法洗涤除尘的方式，也可采用布袋除尘+冷却喷淋的形式，换热器副产的低压蒸汽，就节流阀减压后用于混合煤气加湿工序。6)经除尘降温后的净煤气，一部分煤气输出，剩余煤气经过加压、空变压吸附脱碳后，与补充的焦炉煤气原料气一起，进入后序煤气加湿工序。
权利要求
1.一种利用焦炉煤气生产直接还原铁的方法，其特征在于温度在1050°C 1200°C的还原气体通入竖炉进行还原反应，竖炉的底部通有冷焦炉煤气，冷焦炉煤气从竖炉下部冷却段上升与还原气体混合后温度降到900°C KKKTC共同进入竖炉还原段，完成铁矿石还原。
2.如权利要求I所述的利用焦炉煤气生产直接还原铁的方法，其特征在于所述的焦炉煤气为天然气、煤制气或者煤层气。
3.如权利要求2所述的利用焦炉煤气生产直接还原铁的方法，其特征在于竖炉的炉顶气经换热、除尘后，一部分输出，一部分用作后续加热工序的燃料气，一部分经过除尘、降温后与补充的焦炉煤气混合形成还原气体，再经过加热和加湿后进入竖炉进行反应。
全文摘要
本发明公开了一种利用焦炉煤气生产直接还原铁的方法，关键在于温度在1050℃～1200℃的还原气体通入竖炉进行还原反应，竖炉的底部通有冷焦炉煤气，冷焦炉煤气从竖炉下部冷却段上升与还原气体混合后温度降到900℃～1000℃共同进入竖炉还原段，完成铁矿石还原。本发明采用焦炉煤气为还原性气体，同时使用焦炉煤气为冷却气体，两股焦炉煤气在竖炉还原段底部混合共同参与反应，节能减排，减少了冷却系统的投资。
文档编号C21B13/02GK102605132SQ20121006499
公开日2012年7月25日 申请日期2012年1月13日 优先权日2012年1月13日
发明者倪晓明, 宋华, 张涛, 彭华国, 李佳楣, 郭敏, 金明芳, 陈凌 申请人:中冶赛迪上海工程技术有限公司, 中冶赛迪工程技术股份有限公司