[发明专利]全部采用焦炉煤气的零碳排放直接还原系统及工艺

说明书

本发明公开了一种全部采用焦炉煤气的零碳排放直接还原系统及工艺，其包括直接还原竖炉、顶气换热器、除尘冷却系统、工艺气压缩机、CO₂吸收装置、加热炉、焦炉煤气压缩机、料仓和出料装置；所述料仓位于直接还原竖炉顶部、出料装置连通直接还原竖炉的出料口；所述焦炉煤气压缩机的进气口连通焦炉煤气管路，出气口通过管路连通直接还原竖炉的还原气进口；所述直接还原竖炉的顶气出口通过管路连通顶气换热器的顶气进口，顶气换热器的顶气出口通过管路依次连通除尘冷却系统、工艺气压缩机和CO₂吸收装置。本系统及工艺能将过剩的焦炉煤气合理利用，能源结构得到优化，填补了焦炉煤气直接还原工艺领域的空白。

技术领域

本发明涉及一种直接还原炼铁技术，尤其是一种全部采用焦炉煤气的零碳排放直接还原系统及工艺。

背景技术

各钢铁企业相继出台减排措施。采用直接还原工艺短流程炼钢替代以往高炉长流程炼钢工艺优势愈加明显。

当前主流直接还原工艺以Midrex法、HYL气基竖炉法为主，然而这两种直接还原系统和工艺大部分采用天然气作为还原介质。我国由于缺少天然气，直接还原技术全采用煤基隧道窑罐式法或煤基回转窑法，导致气基直接还原系统和工艺发展缓慢，生产规模较小。

近年来我国焦炭产量突飞猛进，作为焦炭主要副产品的焦炉煤气已经过剩。运行生产的综合性钢厂中，能量是先天性不平衡的，据能源平衡统计显示，大部分过剩的焦炉煤气主要用于燃料或发电，这样不能达到经济合理的利用。采用未净化、未经处理的焦炉煤气进行直接还原铁的生产，是一种新型的途径，未来发展大有可观。利用充足的焦炉煤气作为还原气，我国可实现气基竖炉还原工艺大规模发展应用。

传统的高炉方法冶炼铁水所产生的 CO₂单位排放量，即使是以优化的工艺为基础，也约为 1.6 吨 CO₂/t 铁。有数据显示Midrex、HYL工艺会明显降低生产每吨生铁的 CO₂单位排放量，Midrex工艺约为 0.5吨 CO₂/t 铁，HYL工艺约为 0.25吨 CO₂/t 铁。然而Midrex、HYL工艺碳排放虽有大幅减少，但距离零排放仍有差距。想要进一步达到真正的零碳排放，亟需一种新的直接还原工艺。

根据当前迫在眉睫的减排形势，考虑我国天然气资源紧缺，焦炉煤气过剩的能源现状，需要开发一种采用焦炉煤气作为还原介质的直接还原系统及工艺。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种有效降低排放的全部采用焦炉煤气的零碳排放直接还原系统；本发明还提供了一种全部采用焦炉煤气的零碳排放直接还原工艺。

为解决上述技术问题，本发明系统所采取的技术方案是：其包括直接还原竖炉、顶气换热器、除尘冷却系统、工艺气压缩机、CO₂吸收装置、加热炉、焦炉煤气压缩机、料仓和出料装置；所述料仓位于直接还原竖炉顶部、出料装置连通直接还原竖炉的出料口；所述焦炉煤气压缩机的进气口连通焦炉煤气管路，出气口通过管路连通直接还原竖炉的还原气进口；所述直接还原竖炉的顶气出口通过管路连通顶气换热器的顶气进口，顶气换热器的顶气出口通过管路依次连通除尘冷却系统、工艺气压缩机和CO₂吸收装置；所述CO₂吸收装置的工艺气出口通过管路连通顶气换热器的工艺气进口，顶气换热器的工艺气出口通过管路连通加热炉的进气口；所述加热炉的出气口通过管路连通直接还原竖炉的工艺气进口；所述顶气和工艺气在顶气换热器内换热。

本发明系统所述焦炉煤气压缩机的出气口和除尘冷却系统的出气口通过管路汇合后连通加热炉的燃料进口。

本发明系统所述CO₂吸收装置和顶气换热器之间的管路上还连通有增湿器。

本发明系统所述加热炉和直接还原竖炉之间的管路上连通有加氧系统。

本发明系统所述加热炉的排烟口通过管路连通有烟气脱气塔。