[发明专利]一种褐煤双床气化制备还原气的系统及方法

说明书

本发明提供一种褐煤双床气化制备还原气的系统及方法，其包括燃烧炉、气化炉、气固分离器、返料装置、催化剂罐及煤粉混合装置；燃烧炉设烟气出口、半焦/灰入口、灰渣出口及空气入口；气化炉内设气化剂分布板、半焦收集板及催化剂支撑板；气化炉的侧壁设半焦/灰出口、半焦出口、催化剂入口及进料口；半焦/灰出口通过返料装置与半焦/灰入口相连；半焦出口与催化剂罐的催化剂进口相连，催化剂入口与催化剂罐的催化剂出口相连；进料口与煤粉混合装置的出料口相连。利用该系统，可由褐煤制得还原气，该还原气可不经转换装置来调节气体组分用于气基竖炉直接还原炼铁。

技术领域

本发明涉及一种褐煤气化技术，特别涉及褐煤的双床气化，用来高效生产冶金还原气、煤气、以及合成气的系统及方法。

背景技术

以高炉为主的现代炼铁工艺，已经发展到了非常完善的程度，但存在流程长、投资大、使用焦炭、环境污染严重等缺点。相对于石油和天然气，尽管我国的煤炭资源丰富，但炼焦煤仅占37％，其中主焦煤仅占6％，且分布不均。这就决定了大量消耗焦煤的炼铁技术是不可持续的。直接还原炼铁是以煤、气体或液体燃料为能源和还原剂，在铁矿石软化温度以下，不熔化即将铁矿石中氧化铁还原获得固态直接还原铁的工艺，该工艺不使用焦炭，不用烧结矿，具有优质、低耗、低污染的特点。发展直接还原铁可以节约宝贵的炼焦煤资源，有利于钢铁工业的结构性调整，有利于开发复合铁矿、难选铁矿，可有效处理钢铁厂粉尘和有色冶金含铁渣等含铁废物，具有较好的市场空间和发展前景。其中，气基竖炉工艺在直接还原铁工艺中占主要地位，主要以天然气为原料，经变换成富H₂和CO的气体后，与铁矿石反应，生产出海绵铁，主要用于盛产石油或天然气的国家。结合我国富煤、贫油、少气的资源条件及钢铁产业发展现状，开发以煤制气+竖炉直接还原炼铁技术是适合我国发展新型炼铁技术的重要方向。

目前，世界上生产规模最大的气基竖炉工艺以Midrex法和HYL法为主，对还原气的要求是，H₂与CO的总体积分数大于90％，为1.0～4.0。目前的成熟气化工艺：固定床、流化床、气流床所产煤气成分中COH₂，现有的煤气化工艺均不能直接提供满足要求的气体组分，均需要配备CO变换装置来提高H₂的量，这种方式普遍存在气化炉压力高，制气成本高、能耗高等不足。

因此，开发适合直接还原炼铁工艺要求的新型气化工艺是非常必要的。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的之一在于提供一种褐煤双床气化制还原气的系统，利用该系统，可由褐煤为原料制得还原气，该还原气可不经转换装置来调节气体组分用于气基竖炉直接还原炼铁。

本发明的另一目的在于提供一种褐煤双床气化制还原气的方法，该方法采用前述系统。

为实现上述目的，本发明提供一种褐煤双床气化制还原气的系统，其包括燃烧炉、气化炉、气固分离器、返料装置、催化剂罐及煤粉混合装置；

所述燃烧炉设有烟气出口、半焦/灰入口、灰渣出口、空气分布板及空气入口；所述空气分布板设于所述燃烧炉的截面上以将进入的空气均匀分布，所述烟气出口靠近所述燃烧炉顶部，所述半焦/灰入口位于燃烧炉下部，所述灰渣出口位于燃烧炉底部，所述空气入口设于燃烧炉下部，位于由所述空气分布板和灰渣出口形成的腔室的侧壁；所述气固分离器设有进气口、固体出口及气体出口；所述烟气出口与所述气固分离器的进气口相连接，所述气固分离器的固体出口与所述煤粉混合装置相连接；

所述气化炉内设有气化剂分布板、半焦收集板及催化剂支撑板；所述气化炉的侧壁设有半焦/灰出口、半焦出口、催化剂入口及进料口，所述催化剂入口位于所述进料口上方，且位于催化剂支撑板上方，所述半焦出口位于所述进料口下方，所述半焦/灰出口位于所述半焦出口下方；所述气化炉顶端设有还原气出口，底端设有气化剂入口；

所述气化剂分布板设置在所述气化剂入口上方，用于将进入所述气化炉的气化剂均匀分布；