[发明专利]一种煤气化炼铁方法和煤气化炼铁气化炉

说明书

本发明公开一种煤气化炼铁方法和煤气化炼铁气化炉，涉及炼铁技术领域，以解决煤气化炼铁铁矿石的一次转化率低的问题。该方法中，在气化炉内，煤粉和气化剂在气化炉内的气化区发生气化反应，生成包括一氧化碳和氢气的合成气，合成气与铁矿石在气化炉内的铁矿石还原区发生氧化还原反应，生成铁单质，其特征在于，在合成气进入铁矿石还原区之前，采取调整措施，使进入铁矿石还原区的合成气中，一氧化碳和氢气占合成气的体积百分比之和大于或等于预设值。本发明能够提高铁矿石的一次转化率。

技术领域

本发明涉及炼铁技术领域，尤其涉及一种煤气化炼铁方法和煤气化炼铁气化炉。

背景技术

煤气化是指在特定的设备内，在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂(如水蒸汽、氧气等)发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有一氧化碳、氢气、甲烷、二氧化碳和氮气等合成气的过程。

煤气化炼铁是将煤气化和炼铁相结合起来，利用煤气化产生的还原性气体(主要为一氧化碳和氢气)与铁矿石发生氧化还原反应，最终实现煤气化和炼铁的耦合，提高系统的能效和经济性。然而，由于煤气化的气化炉内气体组成和炼铁氧化还原反应热力学的限制，煤气化的气化炉直接产生的还原性气体无法有效地将铁矿石完全还原为铁单质，铁矿石的一次转化率很低。相关技术中，煤气化炼铁采取了在主反应炉后工序增加二次还原炉的方式，将未完全还原的铁矿石进一步还原，提高铁矿石的转化率。该方式不仅延长了煤气化炼铁系统的流程，而且增加了设备投资，降低了煤气化炼铁技术的经济性，严重制约了煤气化炼铁技术的工业化应用。

发明内容

本发明的实施例提供一种煤气化炼铁方法和煤气化炼铁气化炉，以解决煤气化炼铁铁矿石的一次转化率低的问题。

为了实现上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明的实施例提供一种煤气化炼铁方法，在气化炉内，煤粉和气化剂在所述气化炉内的气化区发生气化反应，生成包括一氧化碳和氢气的合成气，所述合成气与铁矿石在所述气化炉内的铁矿石还原区发生氧化还原反应，生成铁单质，在所述合成气进入所述铁矿石还原区之前，采取调整措施，使进入所述铁矿石还原区的合成气中，一氧化碳和氢气占所述合成气的体积百分比之和大于或等于预设值。

本发明实施例提供的煤气化炼铁方法从铁矿石氧化还原反应的层面出发，通过调控进入气化炉铁矿石还原区的合成气中的一氧化碳和氢气占合成气的体积百分比，使铁矿石的还原反应的平衡向提高铁单质产率的方向移动，从而提高了铁矿石的一次转化率，进而提高了铁单质的一次产率。而且，由于气化炉中铁矿石还原区中的铁矿石的一次转化率较高，从而无需再采用在气化炉后增加二次还原炉的方式进一步还原未完全还原的铁矿石，使煤气化反应和还原铁矿石生成铁单质的反应可以在同一气化炉内完成，实现了单炉煤气化炼铁，缩短了煤气化炼铁的工艺流程，提高了煤气化炼铁系统的经济性。

可选的，所述预设值为80％。

可选的，所述合成气与所述铁矿石发生氧化还原反应的温度为800℃～1000℃，压力为1.0～4.0MPa。

可选的，所述煤气化炼铁方法还包括：持续检测进入所述铁矿石还原区的合成气中各组分气体占所述合成气的体积百分比，根据检测结果，确定采取的所述调整措施，使所述合成气中一氧化碳和氢气占所述合成气的体积百分比之和大于或等于预设值。

可选的，所述调整措施包括以下四种措施中的至少一种：措施一：向所述气化炉内加入一氧化碳；措施二：向所述气化炉内加入氢气；措施三：向所述气化炉内加入能够吸收二氧化碳和/或水蒸气的固体物质；措施四：采出所述气化炉内的一部分气体。

可选的，所述能够吸收二氧化碳和/或水蒸气的固体物质包括氧化钙。

可选的，所述气化炉还包括位于所述气化区和所述铁矿石还原区之间的过渡区；所述措施一在所述过渡区实施；所述措施二在所述过渡区实施；所述措施三在所述过渡区实施；所述措施四在所述气化区内的上部实施。