[发明专利]一种竖炉生产直接还原铁的系统及其方法

权利要求书

1.一种竖炉生产直接还原铁的系统，其特征在于，所述系统包括制备竖炉还原气的子系统和气基竖炉，所述制备竖炉还原气的子系统包括转炉、热解炉、除尘器、脱硫塔、气体混合器和加热炉，

所述转炉包括转炉煤气出口；所述热解炉包括第一气体入口、低阶煤入口和第二气体出口；所述除尘器包括第二气体入口和第三气体出口；所述脱硫塔包括第三气体入口和第四气体出口；所述气体混合器包括除第四气体入口、氢气入口和还原气出口；所述加热炉包括还原气入口、加热炉燃料气入口和热还原气出口；所述气基竖炉包括热还原气入口、矿料入口和设置在竖炉顶部的竖炉炉顶气出口；

所述转炉的转炉煤气出口连接所述热解炉的第一气体入口，所述热解炉的第二气体出口连接所述除尘器的第二气体入口，所述除尘器的第三气体出口连接所述脱硫塔的第三气体入口，所述脱硫塔的第四气体出口连接所述气体混合器的第四气体入口，所述气体混合器的还原气出口连接所述加热炉的还原气入口，所述加热炉的热还原气出口连接所述气基竖炉的热还原气入口。

2.根据权利要求1所述的竖炉生产直接还原铁的系统，其特征在于，所述制备竖炉还原气的子系统还包括提氢装置，所述提氢装置包括精脱焦炉煤气入口、氢气出口和第五气体出口，所述氢气出口连接所述气体混合器的氢气入口。

3.根据权利要求2所述的竖炉生产直接还原铁的系统，其特征在于，

所述气基竖炉还包括第五气体入口和加热后第五气体出口，所述第五气体入口连接所述提氢装置的第五气体出口，所述加热后第五气体出口与所述加热炉燃料气入口连接。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的竖炉生产直接还原铁的系统，其特征在于，

所述系统还包括竖炉炉顶气循环系统，其包括所述气基竖炉的竖炉炉顶气出口、设置在所述气体混合器上的竖炉炉顶气入口、以及依次设置在所述竖炉炉顶气出口和所述竖炉炉顶气入口之间的洗涤塔和脱硫脱碳装置。

5.一种通过权利要求1所述的竖炉生产直接还原铁的系统生产直接还原铁的方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)低阶煤热解：从第一气体入口和低阶煤入口，分别向热解炉中通入转炉煤气和低阶煤，使所述低阶煤热解，得到调质转炉煤气，其从第二气体出口排出，其中，所述转炉煤气的温度为800-1100℃；

(2)除尘和脱硫：所述调质转炉煤气经由第二气体入口通入除尘器中进行除尘处理，得到除尘后的调质转炉煤气，并从第三气体出口排出，所述除尘后的调质转炉煤气经由第三气体入口通入脱硫塔中进行脱硫处理，得到除尘脱硫后的调质转炉煤气，并从第四气体出口排出；

(3)调氢：将所述除尘脱硫后的调质转炉煤气和氢气分别经由第四气体入口和氢气入口通入气体混合器进行混合，得到还原气；

(4)加热：使所述还原气在加热炉中被加热至900-1000℃，得到热还原气；

(5)直接还原：使所述热还原气在气基竖炉中与铁矿料接触，将所述铁矿料还原，得到直接还原铁，并将炉顶气经竖炉炉顶气出口排出。

6.根据权利要求5所述的生产直接还原铁的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述还原气中的H₂/CO摩尔比为1.5-5.0。

7.根据权利要求5所述的生产直接还原铁的方法，其特征在于，所述方法还包括焦炉煤气氢气分离步骤：在提氢装置中，使焦炉煤气经变压吸附法分离，得到氢气和第五气体，所得到的氢气通入所述气体混合器中，用于步骤(3)中，与除尘脱硫后的调质转炉煤气混合。

8.根据权利要求7所述的生产直接还原铁的方法，其特征在于，步骤(2)中得到的所述调质转炉煤气中含有(CO+H₂)的体积百分比为65-80％、CO₂ 10-20％，CH₄ 0.1-0.5％，N₂ 9-16％。

9.根据权利要求7所述的生产直接还原铁的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：将所述提氢装置得到的第五气体送入所述气基竖炉中，对所述直接还原铁进行冷却，得到加热后的第五气体，并将所述加热后的第五气体，用作步骤(4)中所述加热炉的燃料气。

10.根据权利要求5所述的生产直接还原铁的方法，其特征在于，所述方法还包括竖炉炉顶气循环步骤：采用竖炉炉顶气循环系统，使从所述竖炉炉顶气出口排出的炉顶气，依次经洗涤塔洗涤以及脱硫脱碳装置的脱硫脱碳处理后，得到净化后的炉顶气，使所述净化后的炉顶气用作还原气，通入所述气体混合器中，与步骤(3)得到的还原气混合。