[发明专利]一种还原竖炉炉顶煤气处理工艺

说明书

技术领域

本发明属于冶金化学技术类，涉及一种还原竖炉顶煤气处理工艺，特别是针对一种SDRF炉炼铁工艺的还原竖炉炉顶煤气处理工艺。

技术背景

SDRF炉炼铁工艺是中冶赛迪工程技术股份有限公司开发的一种新型炼铁工艺技术，由熔炼制气炉、还原竖炉、煤气处理系统组成，SDRF炉是一种既生产热铁水，又生产海绵铁，还有适宜煤气输出的环保、节能、节水型炼铁新工艺。

SDRF炉炼铁工艺牵涉到还原竖炉炉顶煤气回流、煤气热能、压力能回收等重大问题，其煤气工艺是整个工艺流程的关键组成部分。SDRF煤气工艺的关键在于采用还原竖炉炉顶煤气回流的方式以完全回收熔炼制气炉出口煤气的热量，以及对还原竖炉炉顶煤气采用干法除尘这两点上，但是其对还原竖炉炉炉顶煤气热能、压力能回收的考虑有所欠缺，主要体现在以下几点：1)还原竖炉炉炉顶煤气出口具有较高温度，需降温后进入干法除尘，原工艺没考虑这部分煤气降温的热能回收：2)原工艺采取煤气柜作为调节管网压力波动，煤气柜储存压力较低，导致进入煤气柜前煤气需进行透平膨胀降压，膨胀完之后进入脱碳系统脱出CO₂前又需要升压以及降温，以满足脱碳系统的进入温度压力要求，这样的处理工艺导致能耗、水耗以及投资增加，且没有充分利用还原竖炉炉顶煤气自身的压力；3)原工艺采用热风炉对进入还原竖炉的部分还原气进行加热，热风炉加热速度慢、投资高，并且加热排放的废气较多。

发明内容

从节能减排和技术国产化的思路出发，提出了一种还原竖炉炉顶煤气处理工艺。其特征在于：从还原竖炉出来的炉顶煤气经过除尘及降温处理后，进入脱碳系统脱除煤气中的CO₂，脱碳后的脱碳气，经加压后，一部分直接与熔炼制气炉出来的高温气体混合进入还原竖炉，另一部分被加热后再进入还原竖炉。本发明流程合理、优化节能减排和技术国产化，可以用于SDRF炉炼铁工艺的还原竖炉炉顶煤气处理工艺。

本发明目的如下：

1)优化SDRF炼铁工艺的煤气处理工艺，充分利用了还原竖炉炉顶煤气余压，回收煤气热能；降低煤气冷却所需耗水量，降低煤气处理工艺能耗；

2)采用管式炉+氧化燃烧的方法代替热风炉，减少投资。

本发明对直接还原炉炉顶煤气的处理工艺流程如下：

1)还原竖炉的炉顶煤气经粗除尘系统后进入一次降温系统，回收部分热能，副产中压蒸汽，并将温度降到干法除尘系统的工作范围内；

2)经过一次降温的煤气进入精除尘系统进行精除尘，除尘方式采用干法除尘，将煤气含尘量降为＜5mg/m³；

3)除尘后含尘量＜5mg/m³的煤气在二次降温系统内先过二次热能回收后，再用水喷淋的方式使煤气温度降到脱碳系统要求的温度范围内。二次热能回收可以是气气换热得到热空气或者气液换热得到低压蒸汽或热水的方式；

4)经过除尘、降温、精除尘、二次降温后的煤气，一部分进入钢铁厂煤气管网，另一部分进入脱碳设备进行脱碳，脱碳后的脱碳气CO+H₂＞92％；

5)经过脱碳后煤气经加压系统加压到满足直接还原炉入口煤气压力的范围内，然后一部分与熔炼制气炉出来的高温煤气混合，使其温度降到直接还原炉入口煤气要求的温度范围(～850℃)后进入直接还原炉；另一部分先进入管式炉进行加热，然后采用部分氧化的方法在燃烧炉内将煤气温度加热到850℃后进入直接还原炉。

工艺流程中的高压储气系统是用来调节管网压力波动的。当直接还原炉气量减少时，高压储罐向管网输送煤气，能维持一段时间的煤气波动。通常情况下，高压储罐是处于关闭状态的。

本发明具有如下的有益效果：

1)充分地利用还原竖炉炉顶煤气的压力，煤气经除尘和降温后不再加压而直接进入脱碳系统，省去了加压步骤，对于工艺投资和运行成本都有明显好处；

2)还原竖炉炉顶煤气除尘采用干法除尘，不需要污水处理系统，具有较好的环保节能作用。

3)采用还原竖炉炉顶煤气回流参与竖炉还原铁矿石的反应，以节省还原单位质量相同品位铁矿石所需的还原气，从而节省了熔炼制气炉的耗煤量。

4)对煤气进行了一次和二次降温，充分回收了高温煤气的热能，得到中压蒸汽、低压蒸汽或热空气，并使后续对煤气降温的水量大为减少，相应的运行能耗也大为改善；

5)采用高压储罐而不是煤气柜平衡煤气管网波动，节省了对煤气进行减压及升压的投资，降低了投资成本和运行能耗。