氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出了氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)，包括：氣基豎爐，提氫裝置，加熱爐，其中，氣基豎爐具有進料口、排料口和爐頂氣出口，氣基豎爐具有還原腔室和位于還原腔室下方的冷卻腔室，其中，還原腔室具有還原氣進口、冷卻腔室具有冷卻氣進口；提氫裝置具有進氣口、氫氣出口和富一氧化碳氣體出口，富一氧化碳氣體出口與冷卻腔室的冷卻氣進口相連；以及加熱爐設(shè)置在提氫裝置與氣基豎爐之間，且分別與氫氣出口和還原腔室的還原氣進口相連。利用該系統(tǒng)可以有效降低氣基豎爐直接還原工藝的能耗。
【專利說明】氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，本實用新型涉及氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]海綿鐵是代替廢鋼并優(yōu)于廢鋼的煉鋼原料，可稀釋廢鋼中雜質(zhì)元素成分，為電爐煉鋼提供必不可少的純凈鐵原料，進而為高端裝備制造企業(yè)生產(chǎn)重要產(chǎn)品提供優(yōu)質(zhì)坯鑄件，是發(fā)展裝備制造業(yè)的重要原材料。
[0003]目前，世界上75%以上的海綿鐵采用氣基豎爐法生產(chǎn)，其中典型的工藝為MIDREX工藝、HYL III (Energiron)工藝和PERED工藝。海綿鐵的出料方式有兩種，即熱出料生產(chǎn)熱壓塊(HBI)和熱態(tài)海綿鐵(HDRI)，以及冷出料生產(chǎn)冷態(tài)海綿鐵(CDRI)。熱出料的產(chǎn)品只適合直接還原鐵廠和電爐廠距離很近的大型綜合鋼鐵企業(yè)，而絕大多數(shù)直接還原廠不具備這種條件，因此產(chǎn)品需要冷出料，避免海綿鐵再氧化，以保證海綿鐵的質(zhì)量。這種方法采取在豎爐下部冷卻段通入冷卻氣體，將海綿鐵冷卻至50°C以下再排出。同時在冷卻段進行滲碳，以減輕熔分單元的能耗負擔。
[0004]豎爐冷卻段通過冷卻洗滌塔和壓縮機等設(shè)備實現(xiàn)海綿鐵的冷卻降溫。室溫的天然氣和循環(huán)冷煤氣混合，經(jīng)壓縮機加壓后進入冷卻段下部，在氣體上升過程中與由上而下運動的海綿鐵進行熱交換，并進行滲碳反應(yīng)。然后，吸收了海綿鐵熱量的冷卻氣由冷卻段上部排除，經(jīng)冷卻洗滌塔后，與補充的天然氣混合，經(jīng)壓縮機加壓后再次進入冷卻段下部，形成冷卻氣小循環(huán)。這種方法存在四個問題:(1)由于還原氣體從還原段底部進入豎爐，而海綿鐵的顯熱沒有得到利用，因此還原氣加熱設(shè)備規(guī)模大、能耗高。(2)還原氣體從還原段底部圍管進入豎爐，還原氣體很難到達豎爐中心，還原氣流分布不均勻。(3)鐵礦石中的硫元素容易進入豎爐爐頂氣，循環(huán)利用豎爐爐頂氣需要加設(shè)脫硫裝置。(4)由于循環(huán)冷卻氣中H2/一氧化碳的值比較高，氣體中一氧化碳含量比較低，海綿鐵滲碳效果不是十分理想。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本實用新型的一個目的在于提出一種氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)。利用該系統(tǒng)可以有效降低氣基豎爐直接還原工藝的能耗，使還原氣氣流分布和溫度分布均勻，減輕豎爐爐頂氣脫硫設(shè)備的負擔，增加海綿鐵的滲碳量，降低熔分工藝的能耗等現(xiàn)有氣基豎爐直接還原工藝中的幾大主要問題。
[0006]根據(jù)本實用新型的一個方面，本實用新型提出一種氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)，包括:
[0007]氣基豎爐，所述氣基豎爐具有進料口、排料口和爐頂氣出口，所述氣基豎爐具有還原腔室和位于所述還原腔室下方的冷卻腔室，其中，所述還原腔室具有還原氣進口、所述冷卻腔室具有冷卻氣進口；
[0008]提氫裝置，所述提氫裝置具有進氣口、氫氣出口和富一氧化碳氣體出口，所述富一氧化碳氣體出口與所述冷卻腔室的冷卻氣進口相連；以及
[0009]加熱爐，所述加熱爐設(shè)置在所述提氫裝置與所述氣基豎爐之間，且分別與所述氫氣出口和所述還原腔室的還原氣進口相連。
[0010]因此，利用本實用新型上述實施例氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)可以有效降低氣基豎爐直接還原工藝的能耗，使還原氣氣流分布和溫度分布均勻，減輕豎爐爐頂氣脫硫設(shè)備的負擔，增加海綿鐵的滲碳量，降低熔分工藝的能耗等現(xiàn)有氣基豎爐直接還原工藝中的幾大主要問題。
[0011]在本實用新型的一些實施例中，上述氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)進一步包括--與所述爐頂氣出口順次相連且分別用于對爐頂氣進行洗滌冷卻處理、壓縮處理和脫硫脫碳處理，得到未反應(yīng)的還原氣的洗滌冷卻裝置、壓縮裝置和脫硫脫碳裝置。由此可以將爐頂氣中的未反應(yīng)的還原氣提取出來以便進行回收利用，降低制備海綿鐵的成本。
[0012]在本實用新型的一些實施例中，所述脫硫脫碳裝置與所述加熱爐相連。在本實用新型的一些實施例中，所述脫硫脫碳裝置與所述提氫裝置相連。在本實用新型的一些實施例中，所述脫硫脫碳裝置分別與所述加熱爐和所述提氫裝置相連。由此可以對爐頂氣進行充分利用，減少還原氣體的使用，降低能耗。
[0013]在本實用新型的一些實施例中，所述冷卻氣進口鄰近所述冷卻腔室的底端。由此可以充分對海綿鐵進行冷卻。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是根據(jù)本實用新型一個實施例的氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是根據(jù)本實用新型另一個實施例的氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3是根據(jù)本實用新型再一個實施例的氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4是根據(jù)本實用新型再一個實施例的氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖5是利用本實用新型一個實施例的氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)制備海綿鐵的方法的流程圖。
[0019]圖6是利用本實用新型另一個實施例的氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)制備海綿鐵的方法的流程圖。
[0020]圖7是利用本實用新型再一個實施例的氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)制備海綿鐵的方法的流程圖。
[0021]圖8是利用本實用新型再一個實施例的氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)制備海綿鐵的方法的流程圖。
[0022]圖9是利用本實用新型再一個實施例的氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)制備海綿鐵的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0023]下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0024]根據(jù)本實用新型的一個方面，本實用新型提出了一種氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)，下面參考圖1描述本實用新型實施例的氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)包括:氣基豎爐100、提氫裝置200和加熱爐300。
[0025]根據(jù)本實用新型的具體實施例，氣基豎爐100具有進料口 101、排料口 102和爐頂氣出口 103，氣基豎爐100具有還原腔室110和位于還原腔室110下方的冷卻腔室120，其中，還原腔室110具有還原氣進口 104、冷卻腔室具有冷卻氣進口 105 ;提氫裝置200具有進氣口 201、氫氣出口 202和富一氧化碳氣體出口 203，富一氧化碳氣體出口 203與冷卻腔室的冷卻氣進口 105相連；以及加熱爐300設(shè)置在提氫裝置200與氣基豎爐100之間，且分別與氫氣出口 202和還原腔室的還原氣進口 104相連。
[0026]首先，根據(jù)本實用新型的上述實施例的氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)，可以首先利用提氫裝置200將還原氣體進行提氫處理得到的富一氧化碳氣體和氫氣，并將富一氧化碳氣體作為冷卻氣體從氣基豎爐冷卻段的鄰近底端的冷卻氣進口輸送至氣基豎爐內(nèi)，在冷卻段內(nèi)被預熱的富一氧化碳氣體進入還原段內(nèi)繼續(xù)用于還原反應(yīng)。而提氫處理得到氫氣則與還原氣一同被加熱后用于還原段內(nèi)的還原反應(yīng)。由于一氧化碳的比熱容是H2的十分之一，因此采用提氫裝置處理得到的富一氧化碳氣體作為冷卻氣體的冷卻效果更好，同時一氧化碳氣體更容易被預熱。另一方面，富一氧化碳氣體在冷卻段內(nèi)還會進一步與海綿鐵發(fā)生滲碳反應(yīng)，一氧化碳的滲碳反應(yīng)為放熱反應(yīng)，更加利于冷卻氣體的預熱。因此，冷卻氣體在豎爐冷卻段經(jīng)熱海綿鐵預熱后，溫度可達850?900°C，充分利用了熱態(tài)海綿鐵的顯熱，為整個工藝流程節(jié)省能耗。由于冷卻氣體預熱后的溫度高，富氫還原氣只需加熱到900?1000°C，就可以在豎爐還原段形成氧化球團還原要求的溫度場，進一步減少了整個工藝流程的能耗。再一方面，由于經(jīng)過海綿鐵預熱的富一氧化碳氣體的溫度可以達到850?900°C，因此進入還原段后可直接進行還原反應(yīng)。并且富一氧化碳氣體是從直徑小的冷卻段進入還原段，可以到達熱態(tài)還原氣不易到達的還原段中心區(qū)域，由此可以使還原段內(nèi)溫度分布均勻，氣流分布均勻，更加利于產(chǎn)品質(zhì)量的控制。
[0027]其次，采用提氫裝置處理得到的富一氧化碳氣體作為冷卻段的冷卻氣體，更加利于冷卻段內(nèi)海綿鐵發(fā)生滲碳反應(yīng)，因此可以顯著提高海綿鐵的碳含量，使其能夠滿足更高的含碳要求，從而降低后續(xù)的熔分處理負擔，降低能耗。
[0028]第三，采用提氫裝置處理得到的采用富一氧化碳氣體作為冷卻段的冷卻氣體，在提高海綿鐵碳含量的同時，會消耗了更多冷卻氣中的一氧化碳，進而可以降低整個氣基豎爐內(nèi)的還原氣體的一氧化碳含量，同時還可以利用冷卻段內(nèi)金屬鐵的催化作用，催化裂解冷卻氣中的甲烷氣體，進而對氣體進行重整，進一步提高了還原段內(nèi)的還原氣體的h2/co比值，最終提高還原反應(yīng)效率。
[0029]因此，利用本實用新型上述實施例氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)可以有效降低氣基豎爐直接還原工藝的能耗，使還原氣氣流分布和溫度分布均勻，減輕豎爐爐頂氣脫硫設(shè)備的負擔，增加海綿鐵的滲碳量，降低熔分工藝的能耗等現(xiàn)有氣基豎爐直接還原工藝中的幾大主要問題。
[0030]如圖2-4所示，根據(jù)本實用新型上述實施例的氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)進一步包括:與爐頂氣出口順次相連且分別用于對爐頂氣進行洗滌冷卻處理、壓縮處理和脫硫脫碳處理，得到未反應(yīng)的還原氣的洗滌冷卻裝置400、壓縮裝置500和脫硫脫碳裝置600。由此通過上述裝置可以對從還原段110內(nèi)排出的爐頂氣進行凈化和脫硫脫碳處理，進而得到未反應(yīng)的還原氣。根據(jù)本實用新型的具體實施例，還可以將脫硫脫碳裝置排出的未反應(yīng)的還原氣用于氣基豎爐制備海綿鐵。
[0031]例如，根據(jù)本實用新型的具體實施例，脫硫脫碳裝置600與加熱爐300相連。進而可以將未反應(yīng)的還原氣輸送至加熱爐300內(nèi)被加熱后用于還原段內(nèi)的還原反應(yīng)。由此充分利用爐頂氣中未反應(yīng)的還原氣可以節(jié)省部分還原氣體，節(jié)省能耗，降低成本。
[0032]根據(jù)本實用新型的具體實施例，脫硫脫碳裝置600還可以與提氫裝置200相連。進而可以將未反應(yīng)的還原氣補入提氫裝置200，經(jīng)過提氫處理后得到的氫氣和一氧化碳分別用于還原段110內(nèi)的還原反應(yīng)和冷卻段120內(nèi)的海綿鐵的冷卻和滲碳反應(yīng)。由此通過充分利用爐頂氣中未反應(yīng)的還原氣可以節(jié)省部分還原氣體，節(jié)省能耗，降低成本。
[0033]根據(jù)本實用新型的具體實施例，脫硫脫碳裝置600還可以分別與加熱爐300和提氫裝置200相連。進而可以將未反應(yīng)的還原氣分別補入加熱爐300和提氫裝置200，由此充分利用爐頂氣中未反應(yīng)的還原氣可以節(jié)省部分還原氣體，節(jié)省能耗，降低成本。
[0034]根據(jù)本實用新型的具體實施例，當脫硫脫碳裝置600與提氫裝置200相連時，并且爐頂氣經(jīng)過處理后未反應(yīng)還原氣足夠多時，可以將未反應(yīng)還原氣輸送至提氫裝置200內(nèi)進行提氫處理，無需再向提氫裝置200內(nèi)額外補充還原氣，進而可以顯著節(jié)省能耗。
[0035]根據(jù)本實用新型的具體實施例，冷卻氣進口 105鄰近冷卻腔室120的底端。由此可以將富一氧化碳氣體作為冷卻氣從冷卻腔室120的鄰近底端進入，由此可以使得海綿鐵能夠充分地與一氧化碳接觸，提高冷卻效果和滲碳效果。
[0036]下面參考圖5描述利用本實用新型實施例的氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)制備海綿鐵的方法。該方法具體包括:
[0037](I)向氣基豎爐100內(nèi)加入氧化球團，其中，氣基豎爐100具有還原段110和冷卻段120，還原段110位于冷卻段120的上方；
[0038](2)將第一還原氣體在提氫裝置200進行提氫處理，以便得到氫氣和富一氧化碳氣體；
[0039](3)將第二還原氣體和氫氣混合并在加熱爐300內(nèi)進行加熱處理，以便得到熱態(tài)還原氣；
[0040](4)將熱態(tài)還原氣從還原段110送至氣基豎爐100內(nèi)，使熱態(tài)還原氣與氧化球團發(fā)生還原反應(yīng)，以便得到海綿鐵和爐頂氣；以及
[0041](5)將富一氧化碳氣體從冷卻段120的鄰近底端輸送至氣基豎爐100內(nèi)，以便使富一氧化碳氣體與冷卻段內(nèi)的海綿鐵進行熱交換和滲碳反應(yīng)后向上進入還原段并進行還原反應(yīng)。
[0042]首先，本實用新型將對還原氣體進行提氫處理得到的富一氧化碳氣體作為冷卻氣體從冷卻段的鄰近底端輸送至氣基豎爐內(nèi)，同時被預熱的富一氧化碳氣體進入還原段內(nèi)用于還原反應(yīng)。由于富一氧化碳氣體中的一氧化碳含量較高，根據(jù)本實用新型的具體實施例，富一氧化碳氣體中一氧化碳含量不小于70體積％，而一氧化碳的比熱容是H2的十分之一，因此冷卻效果更好，一氧化碳氣體更容易被預熱。另一方面，富一氧化碳氣體在冷卻段內(nèi)進一步與海綿鐵發(fā)生滲碳反應(yīng)，一氧化碳的滲碳反應(yīng)為放熱反應(yīng)，更加利于冷卻氣體的預熱。因此，冷卻氣體在豎爐冷卻段經(jīng)熱海綿鐵預熱后，溫度可達850?900°C，充分利用了熱態(tài)海綿鐵的顯熱，為整個工藝流程節(jié)省能耗。由于冷卻氣體預熱后的溫度高，富氫還原氣只需加熱到900?1000°C，就可以在豎爐還原段形成氧化球團還原要求的溫度場，進一步減少了整個工藝流程的能耗。再一方面，由于經(jīng)過海綿鐵預熱的富一氧化碳氣體的溫度可以達到850?900°C，因此進入還原段后可直接進行還原反應(yīng)。并且富一氧化碳氣體是從直徑小的冷卻段進入還原段，可以到達熱態(tài)還原氣不易到達的還原段中心區(qū)域，由此可以使還原段內(nèi)溫度分布均勻，氣流分布均勻，更加利于產(chǎn)品質(zhì)量的控制。
[0043]其次，由于采用富一氧化碳氣體作為冷卻段的冷卻氣體，更加利于冷卻段內(nèi)海綿鐵發(fā)生滲碳反應(yīng)，因此可以顯著提高海綿鐵的碳含量，使其能夠滿足更高的含碳要求，從而降低后續(xù)的熔分處理負擔，降低能耗。
[0044]第三，由于采用富一氧化碳氣體作為冷卻段的冷卻氣體，在提高海綿鐵碳含量的同時，消耗了更多冷卻氣中的一氧化碳，進而可以降低整個氣基豎爐內(nèi)的還原氣體的一氧化碳含量，同時還可以利用冷卻段內(nèi)金屬鐵的催化作用，催化裂解冷卻氣中的甲烷氣體，進而對氣體進行重整，進一步提高了還原段內(nèi)的還原氣體的h2/co比值，最終提高還原反應(yīng)效率。
[0045]因此，利用本實用新型上述實施例氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)可以有效降低氣基豎爐直接還原工藝的能耗，使還原氣氣流分布和溫度分布均勻，減輕豎爐爐頂氣脫硫設(shè)備的負擔，增加海綿鐵的滲碳量，降低熔分工藝的能耗等現(xiàn)有氣基豎爐直接還原工藝中的幾大主要問題。
[0046]根據(jù)本實用新型的具體實施例，上述步驟(2)和步驟(3)中的第一和第二還原氣體可以為天然氣、焦爐煤氣或者煤層氣的重整氣以及煤制氣，其中的H2和一氧化碳的總含量不低于90體積％。由此利用該還原氣體可以進一步還原反應(yīng)效率，以便進一步提高制備海綿體的效率和產(chǎn)率。根據(jù)本實用新型的具體實施例，進入還原段內(nèi)首先進行還原反應(yīng)的為加熱后的含有第二還原氣體和氫氣的混合熱態(tài)還原氣，其中的氫氣與一氧化碳比值較高，由此可以進一步提高還原反應(yīng)效率。同時經(jīng)過提氫處理得到的富一氧化碳氣體首先進入冷卻段后，與海綿鐵發(fā)生滲碳反應(yīng)會消耗部分一氧化碳，發(fā)生滲碳反應(yīng)和預熱后的高溫一氧化碳會向上進入還原段內(nèi)進而與含有第二還原氣體和氫氣的混合熱態(tài)還原氣再次混合并進行還原反應(yīng)，由于滲碳反應(yīng)消耗了一部分的一氧化碳，進而使得最終進入還原段內(nèi)的總還原氣中H2和一氧化碳的總含量在不低于90體積％的前提下，使得H2/C0比值也得到了提聞，進而更加有助于提聞還原反應(yīng)效率。
[0047]根據(jù)本實用新型的具體實施例，在步驟(3)中，只需將第二還原氣體和氫氣混合并進行加熱至900?1000攝氏度得到熱態(tài)還原氣，而傳統(tǒng)的用于氣基豎爐還原反應(yīng)的還原氣的溫度需要達到1050?1200攝氏度甚至更高，因此本實用新型上述實施例的氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)更加節(jié)省能耗。這是由于經(jīng)過海綿鐵預熱的富一氧化碳氣體的溫度可以達到850?900°C，不僅進入還原段后可直接進行還原反應(yīng)，并且富一氧化碳氣體是從直徑小的冷卻段進入還原段，可以到達熱態(tài)還原氣不易到達的還原段中心區(qū)域，由此可以使還原段內(nèi)溫度分布均勻，氣流分布均勻，還原反應(yīng)更容易進行，因此還原段的熱態(tài)還原氣的溫度無需過高，進而顯著節(jié)省能耗。而傳統(tǒng)的還原氣是從氣基豎爐還原段進入很難到達還原段的中心區(qū)域，容易導致反應(yīng)不完全，產(chǎn)品質(zhì)量不易控制，因此需要加熱至1000攝氏度以上來提高還原反應(yīng)程度。
[0048]如圖6所示，根據(jù)本實用新型的具體實施例，利用上述實施例的氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)制備海綿鐵的方法進一步包括:
[0049](6)將步驟(4)中得到的爐頂氣依次分別在洗滌冷卻裝置、壓縮裝置和脫硫脫碳裝置內(nèi)進行洗滌冷卻處理、壓縮處理和脫硫脫碳處理，以便得到未反應(yīng)的還原氣。
[0050](7)在進行步驟(3)之前，將步驟(6)中得到的未反應(yīng)的還原氣的與第二還原氣體混合進入加熱爐300內(nèi)。
[0051]由此對爐頂氣進行充分利用，避免浪費未反應(yīng)的還原性氣體。此外，通過對爐頂氣脫碳環(huán)節(jié)的控制，使二氧化碳脫除率為85%?95%，可以避免豎爐冷卻段大量析碳而導致的球團粉化問題，并且降低氣體壓力和吸收塔內(nèi)填料的高度，降低了生產(chǎn)成本。
[0052]根據(jù)本實用新型的具體實施例，為了壓縮機正常工作，爐頂氣經(jīng)洗滌冷卻處理后的溫度為50攝氏度以下。通常第一和第二還原氣體溫度也為50攝氏度以下。因此，進入冷卻段的富一氧化碳氣體溫度也是50攝氏度以下，進而可以對冷卻段內(nèi)的高溫海綿鐵進行冷卻。
[0053]根據(jù)本實用新型的具體實施例，還可以將上述爐頂氣中得到的未反應(yīng)的還原氣用于氣基豎爐制備海綿鐵。具體地，可以將未反應(yīng)的還原氣補入還原段內(nèi)或者冷卻段內(nèi)或者分別補入還原段和冷卻段內(nèi)。
[0054]由此，利用本實用新型上述實施例的氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)制備海綿鐵的方法還可以進一步包括:
[0055](8)在進行步驟(2)之前，將步驟(6)中得到的未反應(yīng)的還原氣的與第一還原氣體混合進入提氫裝置200內(nèi)。進而將未反應(yīng)的還原氣補入進入還原段110和冷卻段120內(nèi)的還原氣中，由此可以節(jié)省部分第一還原氣體，節(jié)省能耗。
[0056]如圖7-8所示，根據(jù)本實用新型的具體實施例，利用上述實施例的氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)制備海綿鐵的方法還可以進一步包括:
[0057](9)將步驟(6)中得到的未反應(yīng)的還原氣作為步驟(2)中的第一還原氣體進行提氫處理。
[0058]根據(jù)本實用新型的具體實施例，上述制備海綿鐵的方法還可以進一步包括:
[0059](10)將未反應(yīng)的還原氣的一部分作為步驟(2)中的第一還原氣體進行所述提氫處理；
[0060](11)在進行步驟(3)之前，將未反應(yīng)的還原氣的另一部分與第二還原氣體混合。
[0061]由此可以將未反應(yīng)的還原氣不全部或者部分作為第一還原氣體進行提氫處理，進而省去了額外提供第一還原氣體，進而將氣基豎爐內(nèi)產(chǎn)生的爐頂氣進行充分利用，節(jié)省能耗。
[0062]根據(jù)本實用新型的具體實施例，通過將爐頂氣經(jīng)過提氫處理后的一氧化碳作為冷卻氣體，可以利用冷卻段內(nèi)的海綿鐵脫除氣體中的硫元素，減輕了工藝中氣體脫硫裝置的負擔，不但降低了工藝的生產(chǎn)成本，而且提高了設(shè)備的生產(chǎn)效率。
[0063]如圖9所示，根據(jù)本實用新型的具體實施例，上述制備海綿鐵的方法還可以進一步包括:
[0064](12)在進行步驟(2)之前，將未反應(yīng)的還原氣的一部分與第一還原氣體在提氫裝置200內(nèi)混合；
[0065](13)在進行步驟(3)之前，將未反應(yīng)的還原氣的另一部分與第二還原氣體在加熱爐300內(nèi)混合。
[0066]由此將未反應(yīng)的還原氣分別補入第一還原氣體和第二還原氣體中，節(jié)省能耗。
[0067]實施例1
[0068]如圖2和圖6所示，將新鮮還原氣體分為兩部分，一部分經(jīng)過氣體提氫裝置，將這部分氣體分為氫氣和富一氧化碳氣體，將其中的氫氣與新鮮還原氣體的另一部分一同通入氣體加熱爐進行加熱至900?1000攝氏度，然后從豎爐還原段底部的圍管進入豎爐還原段內(nèi)與從豎爐上部進入的氧化球團進行還原反應(yīng)。富一氧化碳氣體從通入豎爐冷卻段底部，與熱態(tài)海綿鐵進行熱交換，并且在豎爐冷卻段內(nèi)將海綿鐵冷卻到50°C以下，同時進行滲碳反應(yīng)消耗一部分一氧化碳。這部分富一氧化碳氣體在豎爐的冷卻段內(nèi)被加熱至850?900攝氏度，并繼續(xù)向上流動進入還原段，并在還原段內(nèi)與圍管進入的富氫熱還原氣混合，共同還原氧化球團，從冷卻段進入還原段的富一氧化碳氣體可以到達還原段的中心區(qū)域，進而可以使得還原段內(nèi)的溫度和氣流分布均勻，還原反應(yīng)容易進行。
[0069]還原段內(nèi)產(chǎn)生的爐頂氣從豎爐爐頂氣出口排出。將排出的爐頂氣進行洗滌冷卻處理、壓縮處理和脫硫脫碳處理后得到未反應(yīng)的還原氣，將未反應(yīng)的還原氣通入加熱爐內(nèi)，用于還原段內(nèi)的還原反應(yīng)。節(jié)省了部分新鮮還原氣體。
[0070]實施例2
[0071]如圖3和圖7所示，將新鮮還原氣體通入氣體加熱爐進行加熱至900?1000攝氏度，然后從豎爐還原段底部的圍管進入豎爐還原段內(nèi)與從豎爐上部進入的氧化球團進行還原反應(yīng)，得到海棉鐵并產(chǎn)生了爐頂氣，海綿鐵進入冷卻段，產(chǎn)生的爐頂氣從豎爐爐頂氣出口排出。
[0072]將排出的爐頂氣進行洗滌冷卻處理、壓縮處理和脫硫脫碳處理后得到未反應(yīng)的還原氣，將未反應(yīng)的還原氣進行提氫處理，分別得到氫氣和富一氧化碳氣體，將其中的氫氣與新鮮還原氣體一同通入氣體加熱爐進行加熱。富一氧化碳氣體從通入豎爐冷卻段底部，與熱態(tài)海綿鐵進行熱交換，并且在豎爐冷卻段內(nèi)將海綿鐵冷卻到50°C以下，進行滲碳反應(yīng)消耗一部分一氧化碳，同時海綿鐵還可以脫除富一氧化碳氣體中的硫元素。這部分富一氧化碳氣體在豎爐的冷卻段內(nèi)被加熱至850?900攝氏度，并繼續(xù)向上流動進入還原段，并在還原段內(nèi)與圍管進入的富氫熱還原氣混合，共同還原氧化球團，從冷卻段進入還原段的富一氧化碳氣體可以到達還原段的中心區(qū)域，進而可以使得還原段內(nèi)的溫度和氣流分布均勻，還原反應(yīng)容易進行。
[0073]實施例3
[0074]如圖4和圖9所示，將新鮮還原氣體分為兩部分，一部分經(jīng)過氣體提氫裝置，將這部分氣體分為氫氣和富一氧化碳氣體，將其中的氫氣與新鮮還原氣體的另一部分一同通入氣體加熱爐進行加熱至900?1000攝氏度，然后從豎爐還原段底部的圍管進入豎爐還原段內(nèi)與從豎爐上部進入的氧化球團進行還原反應(yīng)。富一氧化碳氣體從通入豎爐冷卻段底部，與熱態(tài)海綿鐵進行熱交換，并且在豎爐冷卻段內(nèi)將海綿鐵冷卻到50°C以下，同時進行滲碳反應(yīng)消耗一部分一氧化碳。這部分富一氧化碳氣體在豎爐的冷卻段內(nèi)被加熱至850?900攝氏度，并繼續(xù)向上流動進入還原段，并在還原段內(nèi)與圍管進入的富氫熱還原氣混合，共同還原氧化球團，從冷卻段進入還原段的富一氧化碳氣體可以到達還原段的中心區(qū)域，進而可以使得還原段內(nèi)的溫度和氣流分布均勻，還原反應(yīng)容易進行。
[0075]還原段內(nèi)產(chǎn)生的爐頂氣從豎爐爐頂氣出口排出。將排出的爐頂氣進行洗滌冷卻處理、壓縮處理和脫硫脫碳處理后得到未反應(yīng)的還原氣，將未反應(yīng)的還原氣分別通入加熱爐和提氫裝置內(nèi)，以便分別用于還原段內(nèi)的還原反應(yīng)和對冷卻段內(nèi)的海綿鐵進行冷卻處理。節(jié)省了部分新鮮還原氣體。
[0076]在本實用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。
[0077]此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本實用新型的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
[0078]在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。
[0079]在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0080]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必針對的是相同的實施例或示例。而且,描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結(jié)合和組合。
[0081]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)，其特征在于，包括: 氣基豎爐，所述氣基豎爐具有進料口、排料口和爐頂氣出口，所述氣基豎爐具有還原腔室和位于所述還原腔室下方的冷卻腔室，其中，所述還原腔室具有還原氣進口、所述冷卻腔室具有冷卻氣進口； 提氫裝置，所述提氫裝置具有進氣口、氫氣出口和富一氧化碳氣體出口，所述富一氧化碳氣體出口與所述冷卻腔室的冷卻氣進口相連；以及 加熱爐，所述加熱爐設(shè)置在所述提氫裝置與所述氣基豎爐之間，且分別與所述氫氣出口和所述還原腔室的還原氣進口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括:與所述爐頂氣出口順次相連且分別用于對爐頂氣進行洗滌冷卻處理、壓縮處理和脫硫脫碳處理，得到未反應(yīng)的還原氣的洗滌冷卻裝置、壓縮裝置和脫硫脫碳裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)，其特征在于，所述脫硫脫碳裝置與所述加熱爐相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)，其特征在于，所述脫硫脫碳裝置與所述提氫裝置相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)，其特征在于，所述脫硫脫碳裝置分別與所述加熱爐和所述提氫裝置相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣基豎爐制備海綿鐵的系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻氣進口鄰近所述冷卻腔室的底端。
【文檔編號】C21B13/02GK204039428SQ201420400222
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】吳道洪, 張奔, 李志遠 申請人:北京神霧環(huán)境能源科技集團股份有限公司