[发明专利]一种近零排放的氢冶金工艺

权利要求书

1.一种近零排放的氢冶金工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1、从氢气还原炉(1)的炉顶通过上料系统将铁矿原料送入炉内，经过氢气还原后从氢气还原炉(1)的炉底排出直接还原铁，氢气还原炉(1)炉体中部和下部分别通入氢气；

S2、直接还原铁从氢气还原炉(1)排出后通过密封输送装置(15)运送至高温冶炼炉(16)；

S3、高温冶炼炉(16)将直接还原铁熔化，并通过造渣生产出纯净钢水，并排出炼钢渣；

S4、排出的炼钢渣进入钢渣改质炉内进行改质，在改质炉内实现钢渣脱磷，得到含磷副产品和新钢渣；

S5、新钢渣在高温下直接循环至高温冶炼炉内；

所述S1中，所述氢气由气体供应与循环系统提供；

所述气体供应与循环系统包括水制氢系统(5)、第二氢气压缩机(6)、调节阀组(7)、第三氢气压缩机(8)、加热器(9)和预热器(10)；

所述水制氢系统(5)生产的氢气一部分通过第三氢气压缩机(8)加压后进入预热器(10)先预热至300～700℃，然后再进入加热器(9)加热至800～1100℃，然后从炉体中部进入氢气还原炉；

所述水制氢系统(5)生产的另一部分氢气通过第二氢气压缩机(6)和调节阀组(7)后，从炉体下部进入氢气还原炉，氢气温度为-50℃～50℃；

所述S2中，所述密封输送装置(15)内衬有保温耐材，所述密封输送装置(15)是氢气还原炉(1)与高温冶炼炉(16)之间的物料热连接器，密封输送装置(15)内部通有保护气体；

所述S1中，所述气体供应与循环系统还包括煤气净化器(2)、第一脱水器(3)和第一氢气压缩机(4)；

所述氢气还原炉(1)顶部排出的气体先经过煤气净化器(2)、第一脱水器(3)，第一脱水器(3)分离出的水直接返回至水制氢系统(5)循环使用；第一脱水器(3)分离出的氢气分为两部分，第一部分氢气经过第一氢气压缩机(4)与通过第三氢气压缩机(8)后的氢气混合在一起进入预热器(10)，第二部分氢气作为燃气，先经过预热器(10)预热至50-300℃，然后再进入加热器(9)中燃烧，加热通入氢气还原炉(1)中部的氢气；

所述气体供应与循环系统还包括第二脱水器(11)、烟囱(12)和鼓风机(13)；

所述鼓风机(13)将空气通入预热器(10)对空气进行加热，加热后的空气进入加热器(9)中与第一脱水器(3)分离出的第二部分氢气燃烧，燃烧后产生的高温烟气作为预热器(10)的热源，烟气再经过第二脱水器(11)后将其中的水蒸汽冷凝，得到的水循环至水制氢系统(5)，其余烟气从烟囱(12)排放；

所述预热器(10)设置有第一换热管、第二换热管和第三换热管，分别对空气、用于燃烧的氢气和通入氢气还原炉(1)中部的氢气进行预热。

2.根据权利要求1所述的近零排放的氢冶金工艺，其特征在于，通过第三氢气压缩机(8)的氢气的压力为0.2-1Mpa，进入氢气还原炉(1)中的氢气压力为0.1-0.9Mpa；通过第二氢气压缩机(6)的氢气的压力为0.2-1Mpa，通过调节阀组(7)后氢气的压力为0.1-0.9Mpa。

3.根据权利要求1所述的近零排放的氢冶金工艺，其特征在于，所述S1中，氢气还原炉(1)排出的直接还原铁温度为50～600℃，直接还原铁的金属化率90％。

4.根据权利要求1所述的近零排放的氢冶金工艺，其特征在于，所述高温冶炼炉(16)设有辅料加入系统(17)和循环钢渣加料口。

5.根据权利要求1-4任一项所述的近零排放的氢冶金工艺，其特征在于，所述S4中，炼钢渣进入钢渣改质炉(19)后，向钢渣改质炉(19)内加入钢渣改质剂(20)，对炼钢渣进行脱磷。