一种高效的气基竖炉直接还原炼铁系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种高效的气基竖炉直接还原炼铁系统及方法，涉及气基直接还原炼铁技术领域，能够利用炉顶煤气作为还原气和渗碳气/冷却气，对竖炉中球团进行还原、冷却/渗碳，提高竖炉工作效率；该系统包括气基竖炉、洗涤装置、气体生产装置和重整装置；所述气基竖炉和所述洗涤装置连接；所述气体生产装置与所述洗涤装置连接汇总后再分为第一管路和第二管路，所述第一管路与所述重整装置、还原段依次连接；所述第二管路与冷却/渗碳段连接；其方法是对气基竖炉顶部排出的炉顶煤气进行处理后返回到气基竖炉用作还原气、冷却气和/或渗碳气参与直接还原炼铁的过程。本发明专利技术提供的技术方案适用于气基竖炉直接还原炼铁的过程中。

【技术实现步骤摘要】
一种高效的气基竖炉直接还原炼铁系统及方法
本专利技术涉及气基直接还原炼铁
，尤其涉及一种高效的气基竖炉直接还原炼铁系统及方法。
技术介绍
直接还原铁又称海绵铁，是铁矿石在固态条件下还原得到的固态金属铁，其中夹杂着矿石中的脉石成分。高纯度的优质海绵铁具有稀释钢中有害元素、降低气体和夹杂物含量的作用，是电炉短流程炼钢不可缺少的杂质稀释剂，同时也是电炉冶炼纯净钢、优质钢等特种钢不可缺少的杂质稀释剂和铁质原料，以及转炉炼钢最好的冷却剂、载能材料和铁源。直接还原炼铁工艺可根据还原剂的不同分为气基和煤基，其中气基直接还原工艺生产的直接还原铁占全世界直接还原铁产量的80%。气基竖炉炉顶煤气中含有大量的未反应气体CO及CH4，通常被循环使用，一方面可降低天然气、煤制气等还原气的成本，另一方面可降低环境污染，具有很高的利用价值。在现有气基竖炉中，一方面，炉顶煤气出口方向通常与水平方向平行，在生产过程中，球团物料容易同炉顶煤气一起，进入炉顶煤气洗涤装置，同时会限制竖炉内物料高度，进而影响竖炉效率；另一方面，循环使用的概念有了，但循环程度不够，不能充分利用炉顶煤气和最大限度的降低环境污染，依然制约着气基竖炉直接还原炼铁的工艺进步。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种高效的气基竖炉直接还原炼铁系统及方法，能够利用炉顶煤气作为还原气和渗碳气/冷却气，对竖炉中球团进行还原、冷却/渗碳，提高竖炉工作效率。一方面，本专利技术提供一种高效的气基竖炉直接还原炼铁系统，包括气基竖炉、洗涤装置、气体生产装置和重整装置；所述气基竖炉包括顶部的预热段、中部的还原段和底部的冷却/渗碳段；所述气基竖炉和所述洗涤装置连接；所述气体生产装置与所述洗涤装置连接汇总后再分为第一管路和第二管路，所述第一管路与所述重整装置、所述还原段依次连接；所述第二管路与所述冷却/渗碳段连接。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述气基竖炉直接还原炼铁系统还包括冷却气洗涤装置和冷却气冷却装置；所述冷却气洗涤装置的输入端与所述冷却/渗碳段的上部连接，所述冷却气洗涤装置的输出端与所述冷却气冷却装置的输入端连接，所述冷却气冷却装置的输出端与所述冷却/渗碳段的下部连接。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述气基竖炉的顶部设有炉顶煤气出口，所述炉顶煤气出口与所述洗涤装置的输入端连接；所述炉顶煤气出口与水平方向具有0°-90°的角度，所述炉顶煤气出口为椭圆形。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述还原段的下部设有还原段注入系统，所述还原段注入系统与所述重整装置连接。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述冷却/渗碳段的下部设有冷却/渗碳段注入系统，所述冷却/渗碳段注入系统与所述第二管路和所述冷却气冷却装置的输出端连接。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述气基竖炉的炉腹内设置有均流器，所述均流器通过支持臂与所述气基竖炉连接。另一方面，本专利技术提供一种高效的气基竖炉直接还原炼铁方法，对气基竖炉顶部排出的炉顶煤气进行处理后返回到气基竖炉用作还原气、冷却气和/或渗碳气参与直接还原炼铁的过程。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，对所述炉顶煤气进行的处理包括将炉顶煤气经洗涤装置进行洗涤净化，再与气体生产装置生产的原始还原气混合得到混合气；将所述混合气经重整装置进行重整处理后送入气基竖炉用作还原气和/或将所述混合气直接输送到气基竖炉用作冷却气/渗碳气。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，当所述混合气用作冷却气时，在冷却过程中得到的被加热的冷却气经均流器输出气基竖炉外进行洗涤和冷却，参与冷却气的循环。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，当所述混合气用作渗碳气时，所述混合气对炉内物料进行渗碳作用后，进入气基竖炉的还原段参与还原反应，最后由炉顶煤气出口排出。与现有技术相比，本专利技术可以获得包括以下技术效果：能够利用炉顶煤气作为还原气和渗碳/冷却气，对竖炉中球团进行还原、冷却/渗碳，提高竖炉工作效率；有效利用炉顶煤气中的CO及CH4，减少环境污染，降低生产成本。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1是本专利技术一个实施例提供的生产冷直接还原铁的气基竖炉直接还原炼铁系统结构示意图；图2是本专利技术一个实施例提供的生产热直接还原铁的气基竖炉直接还原炼铁系统结构示意图；图3是本专利技术一个实施例提供的高温还原气注入气环管部位示意图；图4是本专利技术一个实施例提供的均流器的主视图；图5是本专利技术一个实施例提供的均流器的顶视图。其中，图中：气基竖炉-1，预热段-101，还原段-102，冷却/渗碳段-103，洗涤装置-2，气体生产装置-3，重整装置-4，均流器-5，冷却气洗涤装置-6，冷却气冷却装置-7，还原气注入支管-8，还原气注入环管-9，调节气注入管-10，支持臂-11。【具体实施方式】为了更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术实施例进行详细描述。应当明确，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本专利技术。在本专利技术实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。图1是本专利技术一个实施例提供的生产冷直接还原铁的气基竖炉直接还原炼铁系统结构示意图。图2是本专利技术一个实施例提供的生产热直接还原铁的气基竖炉直接还原炼铁系统结构示意图。如图1、2所示，一种高效的气基竖炉直接还原炼铁系统，包括气基竖炉1、洗涤装置2、气体生产装置3和重整装置4。气基竖炉1包括顶部的预热段101、中部的还原段102和底部的冷却/渗碳段103。气基竖炉1、洗涤装置2和气体生产装置3依次连接。气体生产装置3生产的气体与经洗涤装置2净化后的炉顶煤气构成混合气体，混合气体分两路与气基竖炉1连接。第一管路与重整装置4和气基竖炉1的还原段102依次连接；第二管路与气基竖炉1的冷却/渗碳段103连接。冷却/渗碳段103在生产冷直接还原铁过程中对炉内物料进行冷却，可称为冷却段；在生产热直接还原铁的过程中对炉内物料进行渗碳，可称渗碳段。生产冷直接还原铁时，气基竖炉直接还原炼铁系统还包括：冷却气洗涤装置6和冷却气冷却装置7。冷却气洗涤装置6的输入端与气基竖炉1的还原段102连接，冷却气洗涤装置6的输出端与冷却气冷却装置7的输入端连接，冷却气冷却装置7的输出端与气体生产装置3的第二管路连接，两路气体混合后作为冷却气输入到冷却/渗碳段103。冷却气洗涤装置6用于对在冷却/渗碳段103加热后的气体进行洗涤净化，净化后的气体再本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效的气基竖炉直接还原炼铁系统，其特征在于：包括气基竖炉、洗涤装置、气体生产装置和重整装置；所述气基竖炉包括顶部的预热段、中部的还原段和底部的冷却/渗碳段；所述气基竖炉和所述洗涤装置连接；所述气体生产装置与所述洗涤装置连接汇总后再分为第一管路和第二管路，所述第一管路与所述重整装置、所述还原段依次连接；所述第二管路与所述冷却/渗碳段连接。

【技术特征摘要】
1.一种高效的气基竖炉直接还原炼铁系统，其特征在于：包括气基竖炉、洗涤装置、气体生产装置和重整装置；所述气基竖炉包括顶部的预热段、中部的还原段和底部的冷却/渗碳段；所述气基竖炉和所述洗涤装置连接；所述气体生产装置与所述洗涤装置连接汇总后再分为第一管路和第二管路，所述第一管路与所述重整装置、所述还原段依次连接；所述第二管路与所述冷却/渗碳段连接。2.根据权利要求1所述的高效的气基竖炉直接还原炼铁系统，其特征在于，还包括冷却气洗涤装置和冷却气冷却装置；所述冷却气洗涤装置的输入端与所述冷却/渗碳段的上部连接，所述冷却气洗涤装置的输出端与所述冷却气冷却装置的输入端连接，所述冷却气冷却装置的输出端与所述冷却/渗碳段的下部连接。3.根据权利要求1所述的高效的气基竖炉直接还原炼铁系统，其特征在于，所述气基竖炉的顶部设有炉顶煤气出口，所述炉顶煤气出口与所述洗涤装置的输入端连接；所述炉顶煤气出口与水平方向具有0°-90°的角度，所述炉顶煤气出口为椭圆形。4.根据权利要求1所述的高效的气基竖炉直接还原炼铁系统，其特征在于，所述还原段的下部设有还原段注入系统，所述还原段注入系统与所述重整装置连接。5.根据权利要求2所述的高效的气基竖炉直接还原炼铁系统，其特征在于，所述冷却/渗...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴志军，鲁庆，张建良，刘征建，
申请(专利权)人：中晋冶金科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14