转炉煤气利用系统和利用转炉煤气的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种转炉煤气利用系统和利用转炉煤气的方法，所述转炉煤气利用系统包括：转炉、锅炉和转化炉，所述转炉的排气口与所述锅炉的出气口均与所述转化炉相连；脱碳塔，所述转化炉的出口与所述脱碳塔的进口相连；氮气分离装置，所述脱碳塔的出口与所述氮气分离装置的进口相连；气基直接还原装置，所述氮气分离装置的出口与所述气基直接还原装置的进气口相连。本发明专利技术实施例的转炉煤气利用系统，实现了转炉炼钢与气基直接还原装置的耦合，既可经济有效地利用转炉煤气，又可降低气基直接还原装置的投资，降低直接还原铁的生产成本。

Converter gas utilization system and method for using converter gas

The invention discloses a system and a method of using converter gas utilization of converter gas, including the use of converter gas system: converter, boiler and furnace, gas exhaust port of the converter and the boiler outlet are connected with the reformer connected; the co2removal towers, import export and conversion furnace the decarburization tower connected; nitrogen separation device, the inlet and the outlet of the decarburization tower nitrogen separation device connected; gas based direct reduction device, the nitrogen gas separation device outlet and the gas based direct reduction device connected to the inlet. The use of converter gas system of the embodiment of the invention realizes the converter and gas based direct reduction device coupling, not only can use the converter gas effectively, but also can reduce the gas based direct reduction equipment investment, reduce the production cost of dri.

【技术实现步骤摘要】
转炉煤气利用系统和利用转炉煤气的方法
本专利技术属于煤化工
，具体而言，涉及一种转炉煤气利用系统和利用转炉煤气的方法。
技术介绍
转炉炼钢在吹炼期间会产生大量煤气，其温度达1400℃-1600℃，转炉煤气中CO的含量达到60-85％，其发热值达7MJ/M3以上，由于煤气温度和CO含量高，出炉口后遇到空气就立即燃烧。相关技术中，对转炉煤气的利用主要有以下几种方式：(1)将煤气随意燃烧后经降温、除尘后放散，这种方式不仅浪费了大量资源还会造成严重的环境污染；(2)煤气回收利用，比如分离CO2富集CO，CO的分离复杂，会残余大量的N2，且CO仅作燃料，应用范围窄，可回收的煤气量少，即吨钢回收煤气只有70m3，单位发热值只有5MJ/m3左右。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种转炉煤气利用系统，所述转炉煤气利用系统可以有效地利用转炉煤气进行还原铁的生产。根据本专利技术实施例的转炉煤气利用系统，包括：转炉、锅炉和转化炉，所述转炉的排气口与所述锅炉的出气口均与所述转化炉相连；脱碳塔，所述转化炉的出口与所述脱碳塔的进口相连；氮气分离装置，所述脱碳塔的出口与所述氮气分离装置的进口相连；气基直接还原装置，所述氮气分离装置的出口与所述气基直接还原装置的进气口相连。根据本专利技术实施例的转炉煤气利用系统，将转炉煤气通过变换、脱碳、去氮工艺后用于气基直接还原，实现了转炉炼钢与气基直接还原装置的耦合，既可经济有效地利用转炉煤气，又可降低气基直接还原装置的投资，降低直接还原铁的生产成本。根据本专利技术一个实施例的转炉煤气利用系统，所述锅炉为余热锅炉，且所述转炉的排气口通过排气管与所述余热锅炉的换热器相连，且换热后的转炉煤气输入所述转化炉。根据本专利技术一个实施例的转炉煤气利用系统，还包括：洗涤塔，所述洗涤塔串联在所述转化炉的出口与所述脱碳塔的进口之间。根据本专利技术一个实施例的转炉煤气利用系统，所述脱碳塔内放置有碱性溶液。根据本专利技术一个实施例的转炉煤气利用系统，还包括：加热炉，所述加热炉连接在所述氮气分离装置与所述气基直接还原装置之间。根据本专利技术一个实施例的转炉煤气利用系统，还包括：压缩机和去油装置，所述压缩机的进口与所述氮气分离装置的出口相连，所述压缩机的出口与所述去油装置的进口相连，所述去油装置的出口与所述加热炉的进口相连。本专利技术还提出了一种使用上述任一种转炉煤气利用系统来利用转炉煤气的方法，包括如下步骤：煤气变换，将转炉煤气和水蒸气反应；脱碳处理，去除反应后的混合气体中的CO2；氮气分离，分离剩余气体中的氮气，以得到包含CO和H2的还原气体；还原铁矿石，用所述还原气体还原铁矿石或铁矿球团。根据本专利技术一个实施例的转炉煤气利用系统，在所述步骤煤气变换前，将所述转炉煤气输入余热锅炉的换热器以生产所述水蒸气。根据本专利技术一个实施例的转炉煤气利用系统，在所述步骤煤气变换与所述步骤脱碳处理之间还包括步骤：洗涤反应后的混合气体。根据本专利技术一个实施例的转炉煤气利用系统，在所述步骤还原铁矿石之前还包括步骤：加热还原气体，将所述还原气体加热至800℃-1100℃。根据本专利技术一个实施例的转炉煤气利用系统，在所述步骤加热还原气体之前还包括步骤：压缩所述还原气体，并进行脱油处理。所述利用转炉煤气的方法与上述的转炉煤气利用系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术实施例的转炉煤气利用系统的结构示意图；图2是根据本专利技术实施例的利用转炉煤气的方法示意图。附图标记：转炉煤气利用系统100，转炉1，锅炉2，换热器2a，转化炉3，洗涤塔4，脱碳塔5，氮气分离装置6，加热炉7，气基直接还原装置8。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。下面参考图1描述根据本专利技术实施例的转炉煤气利用系统100。如图1所示，根据本专利技术一个实施例的转炉煤气利用系统100包括转炉1、锅炉2、转化炉3、脱碳塔5、氮气分离装置6和气基直接还原装置8。其中，转炉1上可以设有排气管，以排出转炉煤气，转炉煤气的主要成分为CO、CO2和N2，锅炉2可以产生水蒸气，转炉1的排气口与转化炉3相连，以将转炉煤气通入到转化炉3内，锅炉2的出气口与转化炉3相连，以将水蒸气通入到转化炉3内，转化炉3内可以为高温环境，以使转炉煤气中的CO与H2O反应得到CO2和H2，化学方程式为CO+H2O＝CO2+H2，即部分的CO将H2O还原得到H2。转化炉3的出口与脱碳塔5的进口相连，脱碳塔5用于去除CO2，即转化后的混合气体通过管道输送到脱碳塔5内，以去除混合气体中的CO2，可选地，脱碳塔5内可以放置有碱性溶液，脱碳原理：CO2+碱性溶液＝碳酸盐液；例如碱性溶液为氢氧化钠溶液或者氢氧化钾溶液。脱碳塔5的出口与氮气分离装置6的进口相连，氮气分离装置6用于分离脱碳处理后的混合气体中的N2，以得到包含CO和H2的还原气体，此时还原气体的主要成分即为CO和H2。氮气分离可以采用物理方法，比如氮气分离装置6设置为降温冷凝式以分离N2。氮气分离装置6的出口与气基直接还原装置8的进气口相连。转炉煤气经过变换、脱碳、去氮处理后得到以CO+H2为主的还原气体，还包含少量氮气、CO2、H2O，还原气体进入气基直接还原装置8后可以还原铁矿石或铁矿球团，气基直接还原装置8可以为竖炉。根据本专利技术实施例的转炉煤气利用系统100，将转炉煤气通过变换、脱碳、去氮工艺后用于气基直接还原，实现了转炉炼钢与气基直接还原装置8的耦合，既可经济有效地利用转炉煤气，又可降低气基直接还原装置8的投资，降低直接还原铁的生产成本。根据本专利技术的一个优选实施例的转炉煤气利用系统100，如图1所示，锅炉2可以为余热锅炉，且转炉1的排气口通过排气管与余热锅炉的换热器2a相连，且换热后的转炉煤气输入转化炉3。也就是说，转炉1的高温排气管与余热锅炉的换热器2a相连，烟气经过高温排气管输入到余热锅炉的换热器2a来加热锅炉2以生产水蒸气，将换热后的转炉煤气再与水蒸气通过管道输入转化炉3加热反应。通过利用转炉煤气的高温显热进行余热锅炉的加热，充分利用了转炉煤气的显热，整个转炉煤气利用系统100的能效更高。根据本专利技术的一个实施例的转炉煤气利用系统100，转炉1输出的转炉煤气与锅炉2输出的水蒸气的比例可调。换言之，转炉煤气变换所需水蒸气量可以根据还原气体所要求的H2/CO比例可调，以使转化炉3内的反应更充分。比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种转炉煤气利用系统，其特征在于，包括：转炉、锅炉和转化炉，所述转炉的排气口与所述锅炉的出气口均与所述转化炉相连；脱碳塔，所述转化炉的出口与所述脱碳塔的进口相连；氮气分离装置，所述脱碳塔的出口与所述氮气分离装置的进口相连；气基直接还原装置，所述氮气分离装置的出口与所述气基直接还原装置的进气口相连。

【技术特征摘要】
1.一种转炉煤气利用系统，其特征在于，包括：转炉、锅炉和转化炉，所述转炉的排气口与所述锅炉的出气口均与所述转化炉相连；脱碳塔，所述转化炉的出口与所述脱碳塔的进口相连；氮气分离装置，所述脱碳塔的出口与所述氮气分离装置的进口相连；气基直接还原装置，所述氮气分离装置的出口与所述气基直接还原装置的进气口相连。2.根据权利要求1所述的转炉煤气利用系统，其特征在于，所述锅炉为余热锅炉，且所述转炉的排气口通过排气管与所述余热锅炉的换热器相连，且换热后的转炉煤气输入所述转化炉。3.根据权利要求1所述的转炉煤气利用系统，其特征在于，还包括：洗涤塔，所述洗涤塔串联在所述转化炉的出口与所述脱碳塔的进口之间。4.根据权利要求1所述的转炉煤气利用系统，其特征在于，还包括：加热炉，所述加热炉连接在所述氮气分离装置与所述气基直接还原装置之间。5.根据权利要求4所述的转炉煤气利用系统，其特征在于，还包括：压缩机和去油装置，所述压缩机的进口与所述氮气分离装置的出口相连，所述压缩机的出口与所述去油装置的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓君，薛逊，曹志成，冯鲁兴，唐敬坤，韩志彪，吴道洪，
申请(专利权)人：江苏省冶金设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32