[实用新型]一种熔融还原炉煤气富化及循环利用的装置

说明书

一种熔融还原炉煤气富化及循环利用的装置，属于铁氧化物熔融还原技术领域。解决炉顶煤气中CO₂含量高、煤气热值低等问题。装置包括熔融还原炉、汽化冷却烟道、煤气净化装置、CO₂脱除装置、煤气加压装置5、CO₂储罐6等；前5个部件依次连接，煤气加压装置分别与煤气喷枪和煤气加热装置连接；CO₂脱除装置分别与CO₂储罐和CO₂加压装置连接，CO₂加压装置和含铁料预热预还原装置物料出口经物料喷吹系统与固体料喷枪连接。优点在于：实现低热值煤气富化，富化后的煤气可用于含铁物料的预热预还原，实现CO₂再循环利用。

技术领域

本实用新型属于铁氧化物熔融还原技术领域，尤其涉及一种熔融还原炉煤气富化及循环利用的装置。

背景技术

现代高炉炼铁技术经过200多年的发展，工艺技术日臻成熟。高炉生产效率、能量消耗和使用寿命均已取得良好应用实绩，仍是当前最主要的炼铁工艺装置。高炉炼铁存在的最大挑战是不能摆脱对焦炭的依赖，焦炭在高炉中具有发热剂、还原剂、渗碳剂和料柱骨架的四重功能，特别是料柱骨架的作用，是其他物料都不能替代的，换而言之，就是焦炭成为高炉赖以生存的物质和能量基础。另外，高炉炼铁工艺需要对原料进行加工处理，将铁矿粉加工制备成球团矿、烧结矿等人造矿石，而且需要具有优异的物理性能和高温冶金性能，以满足高炉生产要求。因此，现代高炉必须配置焦化、烧结、球团等铁前工序装置，制备出人造矿石和焦炭作为高炉的原料和燃料。

统计表明，高炉生产过程的铁前工序能源消耗约占整个钢铁制造流程的70％-85％，铁前工序污染物排放约占70％以上，CO₂排放约占75％以上。因此，采用粉末流程、完全取消焦炭的熔融还原工艺具有显著优势：可以完全取消焦化、烧结、球团等铁前工序，用天然铁矿粉直接取代烧结矿或球团矿，利用煤粉取代焦炭，在熔融还原反应器内，经过高温冶炼生产铁水。这种全粉末流程的熔融还原工艺，可以大幅度降低颗粒物、SO_x、NO_x的排放，减少铁前工序的能源消耗，具有显著的CO₂排放技术优势和潜力，是未来非高炉低碳绿色冶金和氢冶金的主要技术发展方向。

现有熔融还原工艺中，炉顶煤气热值低，仅能作为一般的工业气体燃料，得不到充分利用；而且由于熔融还原过程直接碳素消耗较高，炉顶煤气中CO₂体积百分含量一般为25％以上，单元工序过程CO₂排放强度较高。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种熔融还原炉煤气富化及循环利用的装置，解决现有熔融还原工艺存在的关键技术缺陷：(1)炉顶煤气中CO₂体积百分含量高、煤气热值低、CO₂未进行分离脱除处理排放量大的问题；(2)矿粉预还原不充分、预还原率低，在熔融反应器内直接耗碳量高的问题；(3)矿粉、煤粉采用N₂作为输送载气，造成冶金煤气N₂体积百分含量高、煤气热值低的问题；(4)熔融还原冶金反应器内，高温区间处于反应器上部，向下部熔池传热机制效率不高、炉缸热量不够充沛的问题。