[发明专利]一种Lurgi气化气体经双重整转化生产直接还原铁的系统及方法

权利要求书

1.一种Lurgi气化气体经双重整转化生产直接还原铁的系统，其特征在于，所述系统包括依次连接的Lurgi气化单元(1)、除尘洗涤单元(2)、脱硫脱碳单元(3)、重整转化单元(5)和气基还原单元(6)。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述除尘洗涤单元(2)为洗涤塔。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述脱硫脱碳单元(3)包括脱硫装置和脱碳装置；

优选地，所述脱硫脱碳单元(3)的含硫物料与硫磺回收单元(10)连接；

优选地，所述脱硫脱碳单元(3)和所述重整转化单元(5)之间设置调压单元(4)；

优选地，所述调压单元(4)采用透平机；

优选地，所述调压单元(4)的出气口与重整转化单元(5)的原料气入口以及重整转化单元(5)的燃料入口相连。

4.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述重整转化单元(5)为双重整转化炉；

优选地，所述重整转化单元(5)包括水蒸汽注入装置；

优选地，所述气基还原单元(6)为Midrex还原竖炉或PERED还原竖炉；

优选地，所述气基还原单元(6)设有球团矿入口、合成气注入口、炉顶气出口和还原铁出口。

5.根据权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括炉顶气洗涤装置(7)和炉顶气压缩装置(8)，所述气基还原单元(6)的炉顶气出口与炉顶气洗涤装置(7)的气体入口相连，炉顶气洗涤装置(7)的气体出口分别与炉顶气压缩装置(8)的气体入口和重整转化单元(5)的燃料入口相连，炉顶气压缩装置(8)的气体出口与脱硫脱碳单元(3)的气体入口相连；

优选地，所述重整转化单元(5)的燃烧烟气出口与烟气换热系统(9)相连；

优选地，所述烟气换热系统(9)包括废热锅炉和燃烧空气预热器，所述烟气换热系统(9)的水蒸汽出口分别与重整转化单元(5)的水蒸汽入口和Lurgi气化单元(1)水蒸汽入口相连。

6.根据权利要求1-5任一项所述的系统的处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)原料煤在Lurgi气化单元(1)中与氧气和水蒸汽进行气化反应生成粗煤气；

(2)步骤(1)所述粗煤气经除尘和洗涤后，进行脱硫脱碳，得到净化后煤气；

(3)步骤(2)所述净化后煤气进行双重整转化反应，生成合成气；

(4)步骤(3)所述合成气进入气基还原单元(6)中与加入的球团矿逆流接触，进行还原反应，生成还原铁。

7.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)所述气化反应生成的粗煤气中CO的摩尔含量为15％～25％，H₂的摩尔含量为38％～41％，CH₄的摩尔含量为7％～13％，CO₂的摩尔含量为25％～32％。

8.根据权利要求6或7所述的处理方法，其特征在于，步骤(2)所述脱硫脱碳包括脱硫过程和脱碳过程；

优选地，所述脱硫过程使变换后煤气中的总硫含量＜1mg/m³；

优选地，所述脱碳过程使变换后煤气中的CO₂摩尔含量降至1％～5％；

优选地，步骤(3)所述净化后的煤气经过调压后，进行双重整转化反应；

优选地，所述调压为调节压力至0.2MPaG～0.5MPaG；

优选地，所述经调节压力后的煤气分为两部分，一部分作为原料气参与双重整转化反应，另一部分作为双重整转化反应的燃料；

优选地，步骤(3)所述合成气中H₂与CO的总摩尔含量＞90％；

优选地，步骤(3)所述合成气中H₂与CO的摩尔比为1.5～2.0；

优选地，步骤(3)所述合成气温度为800℃～950℃；

优选地，步骤(3)所述合成气的压力为0.2MPaG～0.5MPaG。

9.根据权利要求6-8任一项所述的处理方法，其特征在于，步骤(3)所述双重整转化反应产生的燃烧烟气作为热源与烟气换热系统(9)中的废热锅炉和燃烧空气预热器进行换热，废热锅炉经加热产生的水蒸汽返回参与气化反应和双重整转化反应，燃烧空气预热器经预热产生的预热空气参与炉顶气燃烧供热；

优选地，步骤(4)所述还原反应产生的炉顶气经洗涤后分为两部分，一部分经压缩后作为反应原料返回进行脱硫脱碳，另一部分作为双重整转化反应的燃料回收其热量。