本發明專利技術提供了一種粉煤氣化制氣及氣基豎爐直接還原冶金的方法，原料煤粉碎后，以粉煤形式進入氣化爐，與氣化劑氧氣和水蒸汽反應，產生富含CO和H2的粗煤氣，氣化爐產生的高溫粗煤氣經降溫后再經過濕洗除塵得到以CO和H2為主的粗合成氣，粗合成氣通過水汽變換和凈化后被調整為作為氣基豎爐用還原劑，還原劑進入豎爐與塊礦或球團反應生成還原鐵。該發明專利技術使將煤氣化與氣基直接還原豎爐工藝相結合，克服氣基直接還原法總天然氣的局限性，形成大規模生產，且具有低能耗、低污染等優點。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種豎爐直接還原冶金方法及系統，尤其是一種粉煤氣化制氣及氣基豎爐直接還原冶金的方法及系統。
技術介紹
傳統的鋼鐵冶金均是是沿用傳統的高爐，轉爐流程。碳冶金為該工藝流程的主要特點。高爐煉鐵耗用大量焦炭，必須配以燒結，煉焦工序。焦煤在還原過程中全部轉化為二氧化碳。因此，二氧化碳高排放成為高爐，轉爐流程的最大弊病，同時在生產過程中產生大量的二惡瑛、3，4苯并芘，成為鋼鐵生產中的最大污染源。 鑒于此，發展非焦煉鐵是鋼鐵行業擺脫煤焦資源與枯竭、降低能耗、改善鋼鐵產品結構、提高鋼鐵產品質量的重要方向。非焦煤冶金技術的發展已成為現代冶金技術的熱點與發展方向，從工藝上主要分為直接還原法和熔融還原法，其中，直接還原煉鐵是非焦煉鐵的主流方向。直接還原分煤基和氣基兩種，其中以天然氣為氣源的氣基豎爐直接還原法應用最為廣泛，在能源日緊的情況下，用天然氣還原雖然有許多長處，但其價格較貴，無疑加大了生產成本。而且天然氣也不是什么地方都有。因此以天然氣為原料的氣基還原法的發展受到了一定的限制。煤作燃料和還原劑的直接還原方法迫切需要創新技術來推動發展。隨著近年來煤氣化技術的取得了重大突破，煤制氣技術的商業化實績為煤制氣生產直接還原鐵提供了現實的可能。
技術實現思路
本專利技術針對現有技術的不足，提供了一種粉煤氣化制氣及氣基豎爐直接還原冶金的方法及系統，該專利技術結合中國能源特征，將煤氣化與氣基直接還原豎爐工藝相結合，克服氣基直接還原法總天然氣的局限性，形成大規模生產，且具有低能耗、低污染等優點。本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的—種粉煤氣化制氣及氣基豎爐直接還原冶金的方法，包括步驟A、用粉煤制備還原氣，采取氣激冷結合水激冷的方式冷卻粗煤氣；B、通過水汽變換調整入爐氣H2/C0比值在1. 4-3. O之間；C、還原氣進入氣基豎爐，與鐵礦石或者氧化球團反應，生產出還原鐵。步驟A包括下述步驟(I)將原料煤粉碎后送入氣化爐，以氧氣和水蒸氣作為氣化劑，產生富含CO和H2的粗煤氣；(2)采取氣激冷結合水激冷的流程將粗煤氣的溫度降至150_280°C，氣激冷氣源來自豎爐爐頂氣；(3)將粗煤氣進行除塵和濕洗；(4)將經過除塵和濕洗后的氣體分成兩股第一氣體和第二氣體，其中第一氣體進行水汽變換；所述步驟(I)中氣化爐的操作壓力為O. 2_4MPa。所述步驟(2)中，豎爐爐頂氣作為氣激冷氣源，將粗煤氣激冷到600-900°C，再進一步通過水激冷流程將溫度降至150-280°C。。所述步驟(3)中，除塵濕洗可采取旋風除塵和濕洗結合的方式，或者采用多級濕洗結合的方式。所述步驟B包括( I)將氣體產物進行脫硫脫碳， (2)將脫硫脫碳的還原氣進行減壓膨脹，使得還原氣氣體H2和CO的體積比調整在1. 4-3之間，且甲烷體積含量低于O. 8% ；所述步驟C中豎爐操作壓力為O. 1-0. 8MPa。所述步驟C中，還原氣進入豎爐前通過加熱器加熱，加熱溫度為820-960°C。所述步驟C之后，還包括步驟D :出豎爐的高溫煙氣進行廢熱回收、洗滌后，進行脫硫脫碳得到爐頂煤氣和二氧化碳，爐頂煤氣可作為步驟C中的加熱器燃料氣，也可與凈還原氣混合，預熱后進入豎爐與鐵礦石或者氧化球團反應。一種根據權利要求1所述的粉煤氣化制氣及氣基豎爐直接還原冶金的系統，包括氣化爐，除灰濕洗單元，水汽變換單元，脫硫脫碳單元，加熱單元，還原豎爐單元、煙氣廢熱回收單元；其中，所述氣化爐依次連接除灰濕洗單元、水汽變換單元，脫硫脫碳單元，加熱單元，還原豎爐單元，煙氣廢熱回收單元；所述除灰濕洗單元連接脫硫脫碳單元。本專利技術提供的技術方案，有助于擺脫傳統冶金對焦炭的依賴，同時能減排C02和有毒有害氣體；能克服氣基直接還原法中天然氣的局限性，可以形成大規模生產；粉煤氣化所產合成氣中CH4含量較低，能有效降低還原氣加熱過程中的析碳現象；低能耗、低污染、同時可實現化工-冶金-電力多聯產模式。附圖說明圖1是本專利技術粉煤氣化制氣及氣基豎爐直接還原冶金的系統工藝流程圖具體實施例方式為更好的說明本專利技術，下面結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。具體實施方式一如圖1所示，該工藝流程包括1、原料煤經粉碎后制成煤粉送入粉煤氣化爐，以氧氣和水蒸氣作為氣化劑，粉煤氣化爐設計壓力為O. 2-4MPa ；2、氣化爐燃燒室產生的粗煤氣經氣激冷和水激冷后濕煤氣溫度降至150-280°C，再經除灰和濕洗后，除去粗煤氣中夾帶的大量粉塵以及部分雜質，獲得以CO和H2為主要組分的氣體，CO和H2的體積百分含量占干氣的80-94% ；3、濕洗后的粗煤氣分為兩股，煤氣I和煤氣2，煤氣I經水汽變換后進行脫硫脫碳，煤氣2不經過水汽變換直接進行脫硫脫碳，經脫硫脫碳后的還原氣氣體組主要成份是CO和H2,且H2/C0比例在1. 4-3之間可調，CH4含量低于O. 8% (vol)；4、脫硫脫碳后的還原氣壓力較高，需要對其進行減壓處理(附注此步驟不是必需的，如果氣化爐操作壓力不高、脫硫脫碳后還原氣壓力不高，能夠實現氣化與豎爐的等壓對接，則不存在減壓膨脹步驟)，5、還原氣經加熱器后加熱到820_960°C，與預熱后的氧氣進入豎爐，在與礦石的對流運動中，還原氣完成對礦石的還原和預熱，然后作為爐頂煙氣從爐頂排出豎爐。6、爐頂煙氣首先經過廢熱回收、再經過洗滌將還原過程產生的水蒸氣冷凝脫除同時除去灰塵，冷卻凈化后的爐頂氣部分作為馳放氣排掉，部 分作為氣化爐氣激冷氣源。權利要求1.一種粉煤氣化制氣及氣基豎爐直接還原冶金的方法，其特征在于，包括步驟A、用粉煤制備還原氣，以豎爐爐頂氣作為氣激冷的冷卻氣源，并將氣化爐所產高溫氣體激冷到600-900°C，再采取水激冷的方式將粗煤氣溫度降至150-280°C。B、通過水汽變換調整H2/C0范圍在1.4-3之間，滿足豎爐對合成氣H2/C0的要求。C、還原氣進入氣基豎爐，與鐵礦石或者氧化球團反應，生產出還原鐵。2.根據權利要求1所述的一種粉煤氣化制氣及氣基豎爐直接還原冶金的方法，其特征在于，步驟A包括下述步驟(1)將原料煤粉碎后送入氣化爐，以氧氣和水蒸氣作為氣化劑，產生富含CO和H2的粗煤氣；(2)采取氣激冷結合水激冷的流程將粗煤氣的溫度降至150-280°C，氣激冷氣源來自豎爐爐頂氣。(3)將粗煤氣進行除塵和濕洗；(4)將經過除塵和濕洗后的氣體分成兩股第一氣體和第二氣體，其中第一氣體進行水汽變換。3.根據權利要求2所述的一種粉煤氣化制氣及氣基豎爐直接還原冶金的方法，其特征在于，所述步驟(I)中氣化爐的操作壓力為O. 2-4MPa。4.根據權利要求2所述的一種粉煤氣化制氣及氣基豎爐直接還原冶金的方法，其特征在于，所述步驟(2)中，豎爐爐頂氣作為氣激冷氣源，將粗煤氣激冷到600-90(TC，再進一步通過水激冷流程將溫度降至150-280°C。5.根據權利要求2所述的一種粉煤氣化制氣及氣基豎爐直接還原冶金的方法，其特征在于，所述步驟(3)中，除塵濕洗可采取旋風除塵和濕洗結合的方式，或者采用多級濕洗結合的方式。6.根據權利要求1所述的一種粉煤氣化制氣及氣基豎爐直接還原冶金的方法，其特征在于，所述步驟B包括(1)將氣體產物進行脫硫脫碳，(2)將脫硫脫碳的還原氣進行減壓膨脹，使得還原氣氣體H2和CO的體積比本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種粉煤氣化制氣及氣基豎爐直接還原冶金的方法，其特征在于，包括步驟：?A、用粉煤制備還原氣，以豎爐爐頂氣作為氣激冷的冷卻氣源，并將氣化爐所產高溫氣體激冷到600?900℃，再采取水激冷的方式將粗煤氣溫度降至150?280℃。?B、通過水汽變換調整H2/CO范圍在1.4?3之間，滿足豎爐對合成氣H2/CO的要求。?C、還原氣進入氣基豎爐，與鐵礦石或者氧化球團反應，生產出還原鐵。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：吳道洪，葉明星，
申請(專利權)人：北京神霧環境能源科技集團股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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