专利名称：纯氧竖炉中利用高纯水煤气还原金属化球团的方法及设备的制作方法
纯氧竖炉中利用高纯水煤气还原金属化球团的方法及设备(一) 技术领域木发明涉及一种直接还原铁的生产方法，主要是利用纯氧竖炉和高纯水煤 气在竖炉中还原金属化球团的方法。(二) 背景技术H前，世界上直接生产直接还原铁的产量达到6000万吨，其中90%是利用 天然气裂解后产生的C0和H2作还原剂，其典型方法是美闺的Midex法，由于 天然气资源的限制，而且成本太高，使竖炉直接还原在我国没有得到发展。山于我们已经掌握用非焦煤生产高纯度水煤^ C的方法(见专利 200610045968.1)完全可以代替天然气裂解产生的CO和H2，使我国以非焦煤 为基经气化后，通过竖炉生产直接还原铁将会取得较快发展。经检索未发现以煤气化后生产高纯水煤气作为还原剂，对氧化球团、富矿 或含碳球团进行还原，生产直接还原铁的工艺方法和设备。(三) 发明内容本发明的目的在于提供 -种利用纯氧竖炉和高纯水煤气在竖炉中还原金属 化球团的方法及设备，以达到降低铁的生产成本和丄序能耗，充分利用我闺储 量丰富的非焦煤，减排C02，进步发展氢能源冶炼的LI的。釆用的技术方案是纯氧竖炉中利用高纯水煤气还原金属化球团的方法，包括以下过程A、 用非焦煤自制高纯水煤气作为还原气和冷却气体从竖炉排料辊下部送入 竖炉中，对球团矿和富铁矿进行还原。B、 还原所需热量主要是通过在排料辊上方鼓入适量纯氧燃烧部分煤气，提高、控制竖炉还原带的温度，通过控制氧气、煤气流量控制竖炉还原带温度和尾气成分、尾气温度，还原带温度控制在1000-1250。C左右。C、 煤气进气压力控制在0.4—2MPa，，氧气压力大于煤气压力。D、 经除尘后煤气直接通过TRT (余压发电)，经变m吸附装置问收C02， 水蒸气经冷凝部分析出后，进入低压煤气罐，可经加压汚循环利用，或用作加 热和烧锅炉用。E、 煤气通过排料辊后，热态金属化球团对煤气的预热温度应大于70(TC以 F、经煤气冷却后金属化球团进入下排料罐，根据不同用途选择不同的钝化 和冷却或者保温方式供给下一环节用户。 本发明采用如下设备采用竖炉作还原炉，与竖炉相配置有加压煤气发生炉，煤气输出管接至竖 炉下部的环形煤气送入管；与竖炉上部的炉顶气导出相连依次安装重力除尘， 陶瓷管式除尘、布袋除尘、C02变压吸附装置；在竖炉的上端配有双钟式炉顶， 在竖炉的下端设置有狼牙式对辊下料机，下料机的卜端连接屮间罐，中间罐的 下端设置装配有上密封阀和下密封阀的出料罐；与双钟式炉顶相配置有矿料槽， 震动给料器、称量计和巻扬式上料机组成的上料装置。本发明利用高纯水煤气直接还原铁的使用设备还可包括与出料罐相配置 有冷却气体控制阀、冷却洗涤器和冷却气体加压机组成的循环冷却系统和炉顶 煤气余压发电系统。本发明利用高纯水煤气替代天然气，不经裂解直接加热后作为还原剂用于 生产直接还原铁的依据是1、 高纯水煤气的主要成分含H2—48-52%含CO—-52-48% ，不经裂解仅 用其中的H2和CO，在90(TC温度下即可对铁矿石进行还原，实际控制温度在 1000—1250 。C之间。2、 实际发生在竖炉内的反应是还原反应Fe203+H2=2FeO+H20 Fe203+CO=2 FeO+C02 Fe304+4H2=3Fe+4H20 Fe304+4CO=3Fe+4C02FeO+H2=Fe+H20 FeO+CO=Fe+C02氧化反应2C+02=2CO 2H2+02=2H20析碳反应2CO=C02+C本发明利用非焦煤加压造气，直接生产高纯水煤气，通过竖炉直接还原金 属化球团工艺，利用纯氧调整温度和尾气成分，与Midrex法相比较，取消了昂贵的天然气，而且不用主焦煤，供需能耗及生产成本都冇大幅度降低，工艺流 程简化，尤其是扩大了氢能源的利用率，对减排二氧化碳和改善环境有较大的经济和社会效益。(四)
图1是本发明使用设备的系统图。附图标记说明1…矿料槽2--震动给料器3—电子秤量计 4…巻扬式上料机5—双钟式炉顶6--竖炉7…狼牙式对辊下料机8…屮间罐9…上密封阀10—储料罐 11…下密封阀 12煤气送入符13…煤气发生炉14—氧气送入管 15…重力除尘器16—-陶瓷管式除尘器17…布袋除尘器 18--二氧化碳吸附装置19---余压发电装置具体实施方式
纯氧竖炉中利用高纯水煤气还原金属化球团的方法及设备，其要点是将球 团矿或高品位富矿储存于矿料槽l中，经震动给料器2、电子秤量计3把原料加 入巻扬式上料机4的料车中，由巻扬机运送至炉顶，经双钟式炉顶5将矿料加 入到竖炉6中。竖炉由钢壳和耐火材料内衬构成，竖炉6下部设有经若千个喷 射U连通至竖炉内的氧气送入管14，由煤气发生炉13生产出的高纯水煤气经煤 气送入管12送入中间罐8下部，煤气压力控制在0.5—0.8Mpa，冷水煤气直接 对热态还原铁进行冷却，同时冷水煤气被预热，预热后的水煤气进入到还原区， 还原区温度控制在1000-1050°C，从氧气送入管14鼓入热态纯氧燃烧部分煤气， 提供还原反应所需热量，还原后的炉气从竖炉上部导出，经重力除尘器15、陶 瓷管式除尘器16和布袋除尘器17及二氧化碳吸附装置18进行净化和降温。经 净化和降温的炉顶气通过管道通至余压发电装置19进行再利用。还原后的金属 化球团经装配于竖炉下端的狼牙式对辊下料机7对粘接的金属化球团进行破碎， 使其均匀的落在中间罐8中。置于中间罐中的产品经过上密封阀9进入储料罐 10屮，然后经出料罐的下密封阀11打开后泄出。
权利要求
1、纯氧竖炉中利用高纯水煤气还原金属化球团的方法，其特征在于包括以下过程A、用非焦煤自制高纯水煤气作为还原气体和冷却气体从竖炉排料辊下部送入竖炉中，对球团矿和富铁矿进行还原；B、还原所需热量主要是通过在排料辊上方鼓入适量纯氧燃烧部分煤气，提高控制竖炉还原带的温度，通过控制氧气、煤气流量控制竖炉还原带温度和尾气成分、尾气温度，还原带温度控制在1000-1250℃左右；C、煤气进气压力控制在0.4-2MPa，氧气压力大于煤气压力；D、经除尘后煤气直接通过余压发电，经变压吸附装置回收CO2，水蒸气经冷凝部分析出后，进入低压煤气罐，可经加压再循环利用，或用作加热和烧锅炉用；E、煤气通过排料辊后，由还原后的热态金属化球团对煤气预热；F、经煤气冷却后金属化球团进入下排料罐，根据不同用途选择不同的钝化和冷却或者保温方式供给下一环节用户。
2、 根据权利要求1所述的纯氧竖炉中利用高纯水煤气还原金属化球团的方 法，其特征在于所述的低温水煤气经还原后的热态金属团预热至70(TC以上。
3、 根据权利要求1所述的纯氧竖炉中利用高纯水煤气还原金属化球团的方 法，其特征在于所述的竖炉内通入纯氧，通过部分燃烧煤气，使还原带保持在 1000—1050。C。
4、 根据权利要求1所述的纯氧竖炉中利用高纯水煤气还原金属化球团的方 法，其特征在于所述的煤气进气压力最好控制在0.5—0.8Mpa。
全文摘要
纯氧竖炉中利用高纯水煤气还原金属化球团的方法，过程足A.用非焦煤自制高纯水煤气作为还原气体和冷却气体从竖炉排料辊下部送入竖炉中，对球团矿和富铁矿进行还原；B.在排料辊上方鼓入适量纯氧燃烧部分煤气；C.煤气进气压力控制在0.4-2MPa，氧气压力大于煤气压力；D.经除尘后煤气直接通过TRT，经变压吸附装置回收CO<sub>2</sub>，水蒸气经冷凝部分析出后，进入低压煤气罐；E.煤气通过排料辊后，由还原后的热态金属化球团预热；F.经煤气冷却后金属化球团进入下排料罐，根据不同用途选择不同的钝化和冷却或者保温方式供给下一环节用户。本发明工艺流程简化，尤其是扩大了氢能源的利用率，对减排二氧化碳和改善环境有较大的经济和社会效益。
文档编号C22B5/00GK101126112SQ20061004748
公开日2008年2月20日 申请日期2006年8月18日 优先权日2006年8月18日
发明者周久乐 申请人:沈阳东方钢铁有限公司