[发明专利]一种多段气流床煤炭气化及悬态熔融还原冶炼一体化节能环保装置和方法

说明书

本发明公开一种多段气流床煤炭气化及悬态熔融还原冶炼一体化节能环保装置和方法。该装置包括多段气流床粉煤气化装置和悬态熔融还原冶炼装置为一体的成套装置；本发明集成多段气流床煤炭气化技术和悬态熔融还原冶炼技术为一体，为煤炭气化和悬态熔融还原冶炼的集成融合创新。形成一种全新的节能、环保、高效的煤炭气化和悬态熔融还原冶炼一体化的装置和方法，二者的集成、融合，克服了各自的缺陷，发挥了各自的优势，实现了新的技术突破，具有显著的新颖性、创造性和实用性。

技术领域

本发明涉及一种多段气流床煤炭气化及悬态熔融还原冶炼一体化节能环保装置和方法，属于煤炭气化节能环保技术领域。

背景技术

煤气化是煤炭高效清洁利用的关键技术。目前生产中使用的各种炉型，如航天炉、清华炉等，都存在：（1）高温激冷工艺，1200-1800°c的粗煤气激冷降温至200-250°C，煤气显热损失大；（2）煤炭气化率85-95%,有约5-15%的煤焦进入灰渣，造成炭的损失；（3）需要专门的灰渣处理系统，增加了投资。怎么改变这些状况，减少气化热损失，提高炭的利用率，低成本的处理气化灰渣，是科研技术人员一直思考的问题。

高炉炼铁存在高能耗、需要炼焦和环境污染问题。为了降低能耗保护环境，人们竞相研究各种非高炉直接熔融还原炼铁技术。近年来人们借鉴闪速炼铜技术提出闪速炼铁概念。但闪速炼铜是放热反应，其自身反应带来的强大的热动力条件使得铜的闪速熔炼成为可能；而炼铁是一种吸热反应，只有强大的热动力和氢气尽量多的还原气体才能推动反应快速进行。因此，寻找低成本而且强大的热动力和氢气尽量多的还原气体，是闪速炼铁技术走向可能的关键。

本发明在《一种耦合高温变换的多段气流床煤气化的方法及设备》发明专利（专利号 201510655258.X）的基础上，用多段气流床煤气化技术集成融合闪速炼铜和熔池还原炼铁的成熟工艺，为闪速炼铁提供了强大的热动力和氢气尽量多的还原气体。三者的集成融合，既克服了气流床煤炭气化存在的三个问题，同时给闪速还原熔炼提供了强大的热能支持和氢气尽量多的还原气氛支持，使闪速还原冶炼成为可能。

但它同时又带来一个新的问题，即过量的热能和还原气如何利用。如果不利用，将极大地增加炼铁能耗，使闪速炼铁能耗超过高炉炼铁能耗，这也是目前人们诟病闪速炼铁技术的关键。因此，我们提出进一步集成融合成熟的热能发电和煤气化产技术，实现“粉煤气化-闪速炼铁-热能发电-煤气化产”一体化技术，使本发明在具有显著的技术新颖性、创造性、实用性的基础上，兼具了经济合理性。

发明内容

本发明旨在提供一种多段气流床煤炭气化悬态熔融还原冶炼一体化节能环保装置和方法，是煤炭气化技术和悬态熔融还原冶炼技术的融合集成，给煤炭气化、悬态熔融还原炼铁及固废处理提供一个节能环保的新装置、新方法。

本发明提供了一种多段气流床煤炭气化悬态熔融还原冶炼一体化节能环保装置和方法，特别关注了既克服气流床煤炭气化存在的三个问题，同时又给闪速还原熔炼提供了强大的热能和氢气尽量多的还原气氛支持，使闪速还原熔炼成为可能。针对带来的新问题，又进一步提出“粉煤气化-闪速炼铁-热能发电-煤气化产”一体化技术，使本发明在具有显著的新颖性、创造性、实用性的基础上，兼具经济合理性。

本发明提供了一种多段气流床煤炭气化悬态熔融还原冶炼一体化节能环保装置，所述的一体化节能环保装置，包括自上到下依次连接的气流床煤炭气化装置、煤气变换制氢装置、悬态熔融还原冶炼装置、熔池装置，熔池另一侧设有上升烟道和高温煤气出口，出口外端依次连接热能发电装置和煤气化产装置；

所述气流床煤炭气化装置位于一体化装置的上部，炉体顶部设有煤粉进口、氧气进口和第一水蒸汽进口；气化装置高度小于1.5米；

在气流床煤炭气化装置下方连接煤气变换制氢装置，煤气变换制氢装置的上部两侧面设有物料进口和第二水蒸气进口；该物料进口与物料预热装置连接；

在煤气变换制氢装置下方连接悬态熔融还原冶炼装置；