本發(fā)明涉及鋼鐵冶金，特別是涉及一種煉鐵氫基豎爐用原料氣重整系統(tǒng)和工藝，屬于直接還原煉鐵和氫冶金的原料氣處理系統(tǒng)和工藝。

背景技術(shù)：

1、豎爐煉鐵為直接還原反應(yīng)，所使用的原料氣一般為天然氣或焦爐煤氣，這2種氣體的主要成分均為甲烷(ch4)，甲烷不能直接參與直接還原反應(yīng)，一般需將其重整為co和h2，重整反應(yīng)一般有兩種途徑，第一種加入水蒸汽高溫加熱，其化學反應(yīng)方程式為ch4+h2o＝co+3h2，第二種加入co2高溫加熱，其化學反應(yīng)方程式為ch4+co2＝2co+2h2。以上兩種反應(yīng)均在重整爐內(nèi)高溫加熱并在催化劑的作用下完成。

2、當前使用的天然氣重整爐，為了在重整爐內(nèi)部獲得均勻的高溫環(huán)境，會在重整爐的底部或頂部布置幾十個小燃燒器，但是，本申請發(fā)明人認識到：這種工藝復(fù)雜，幾十個小燃燒器布置在重整爐殼體上，控制難度大，設(shè)備故障率高，且?guī)资畟€小燃燒器加熱方式很容易導(dǎo)致重整爐爐內(nèi)溫度分布不均勻，進而影響天然氣的重整質(zhì)量。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，其目的在于提供一種煉鐵氫基豎爐用原料氣重整系統(tǒng)和工藝。本發(fā)明通過取消原重整爐內(nèi)的幾十個小功率燃燒器，而是采用單個大功率的高溫煙氣發(fā)生器來產(chǎn)生高溫煙氣，并使其進入重整爐內(nèi)為天然氣等原料氣的重整提供高溫環(huán)境，同時通過上腔室和下腔室均勻布置的腔間孔來均勻分配高溫煙氣，使其均勻進入反應(yīng)室，從而可對高溫反應(yīng)管內(nèi)原料氣進行均勻加熱。本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單可靠，工藝簡單，控制方便，可提高重整效率，大幅降低設(shè)備故障率。

2、上述目的可以是通過以下技術(shù)方案的實施方式實現(xiàn)：

3、根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供的一種煉鐵氫基豎爐用原料氣重整系統(tǒng)，包括：重整爐和一個布置在重整爐外的高溫煙氣發(fā)生器，其中，

4、所述重整爐包括：爐體和貫穿所述爐體的底部和頂部的均勻布置的多根高溫反應(yīng)管；其中，所述高溫反應(yīng)管的內(nèi)部填充有催化劑；所述爐體內(nèi)部從上向下依次分為上腔體、反應(yīng)室和下腔體三部分，所述上腔體的底部腔間隔層板上均勻布設(shè)有多個上腔間孔，下腔體的頂部的腔間隔層板上均勻布設(shè)有多個下腔間孔；其中，所述上腔間孔、下腔間孔和高溫反應(yīng)管呈交錯陣列式布置；

5、所述高溫反應(yīng)管的進口通過原料氣進氣管路與原料氣混合器相連，出口連接原料氣回收管路；所述原料氣混合器用于混合原料氣和反應(yīng)氣，入口或出口管路上設(shè)置有預(yù)熱器；

6、所述高溫煙氣發(fā)生器通過煙氣進氣管路與重整爐的一腔體的內(nèi)部相連，另一腔體連接煙氣排出管路。

7、可選地，所述原料氣進氣管路包括原料氣進氣總管和與其相連的多根原料氣進氣支管；所述原料氣回收管路包括原料氣回收總管和與其相連的多根原料氣回收支管；其中，一根高溫反應(yīng)管的進口和出口分別與一根原料氣進氣支管和一根原料氣回收支管相連。

8、可選地，所述煙氣進氣管路包括煙氣進氣總管和與其相連的多根煙氣進氣支管，通過多根煙氣進氣支管將煙氣進氣總管內(nèi)高溫煙氣送至重整爐內(nèi)；所述煙氣排出管路包括煙氣排出總管和與其相連的多根煙氣排出支管，通過多根煙氣排出支管將重整爐內(nèi)廢煙氣經(jīng)煙氣排出總管排出。

9、可選地，所述的重整爐為一個或者多個；且當為多個時，重整爐為并聯(lián)布置方式，所述煙氣進氣支管平均分配連接至各重整爐。

10、可選地，還包括：一個或多個與所述高溫煙氣發(fā)生器并聯(lián)的備用高溫煙氣發(fā)生器。

11、可選地，所述的重整爐的爐體壁和腔間隔層板均設(shè)置有耐火材料層和保溫材料層；所述的高溫反應(yīng)管外殼是金屬材料。

12、可選地，所述原料氣為含甲烷的氣體，所述含甲烷的氣體包括天然氣和焦爐煤氣，所述反應(yīng)氣為水蒸氣或二氧化碳。

13、根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明提供的一種煉鐵氫基豎爐用原料氣重整工藝，采用所述的煉鐵氫基豎爐用原料氣重整系統(tǒng)進行重整，包括：

14、采用高溫煙氣發(fā)生器產(chǎn)生高溫煙氣，高溫煙氣從煙氣進氣管路經(jīng)重整爐一腔體進入重整爐內(nèi)，對高溫反應(yīng)管進行加熱，以使其內(nèi)發(fā)生重整反應(yīng)，加熱后的廢煙氣從重整爐的另一腔體排出；

15、將原料氣和反應(yīng)器混合，預(yù)熱后經(jīng)原料氣進氣管路進入高溫反應(yīng)管內(nèi)，并基于高溫反應(yīng)管內(nèi)催化劑作用下發(fā)生重整反應(yīng)，反應(yīng)后生成的混合氣體進入原料氣回收管路，經(jīng)處理后進入氫基豎爐。

16、可選地，利用排出的廢煙氣進行預(yù)熱。

17、可選地，還包括：利用排出的廢煙氣對高溫煙氣發(fā)生器所使用的原料進行預(yù)熱。

18、有益效果：根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，通過取消了原重整爐內(nèi)幾十個小功率燃燒器，采用單個大功率的高溫煙氣發(fā)生器產(chǎn)生高溫煙氣，并將高溫煙氣均勻地送入重整爐內(nèi)；通過上腔室和下腔室及其腔間孔來均勻分配高溫煙氣進入反應(yīng)室，并將上腔間孔、下腔間孔和高溫反應(yīng)管呈交錯陣列式布置，使高溫煙氣在反應(yīng)室內(nèi)能夠更均勻地對高溫反應(yīng)管加熱，使天然氣等原料氣中ch4高效地重整為co和h2。本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單可靠，工藝控制方便，提高了重整效率，大幅降低了設(shè)備故障率。此外，高溫煙氣發(fā)生爐并不是安裝在重整爐殼體上，而是布置在重整爐外部，通過高溫煙氣進氣管道與重整爐一腔室相連，操作更加便捷，后續(xù)維修更加簡單。

技術(shù)特征：

1.一種煉鐵氫基豎爐用原料氣重整系統(tǒng)，其特征在于，包括：重整爐和一個布置在重整爐外的高溫煙氣發(fā)生器，其中，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉鐵氫基豎爐用原料氣重整系統(tǒng)，其特征在于，所述原料氣進氣管路包括原料氣進氣總管和與其相連的多根原料氣進氣支管；所述原料氣回收管路包括原料氣回收總管和與其相連的多根原料氣回收支管；其中，一根高溫反應(yīng)管的進口和出口分別與一根原料氣進氣支管和一根原料氣回收支管相連。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉鐵氫基豎爐用原料氣重整系統(tǒng)，其特征在于，所述煙氣進氣管路包括煙氣進氣總管和與其相連的多根煙氣進氣支管，通過多根煙氣進氣支管將煙氣進氣總管內(nèi)高溫煙氣送至重整爐內(nèi)；所述煙氣排出管路包括煙氣排出總管和與其相連的多根煙氣排出支管，通過多根煙氣排出支管將重整爐內(nèi)廢煙氣經(jīng)煙氣排出總管排出。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煉鐵氫基豎爐用原料氣重整系統(tǒng)，其特征在于，所述的重整爐為一個或者多個；且當為多個時，重整爐為并聯(lián)布置方式，所述煙氣進氣支管平均分配連接至各重整爐。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉鐵氫基豎爐用原料氣重整系統(tǒng)，其特征在于，還包括：一個或多個與所述高溫煙氣發(fā)生器并聯(lián)的備用高溫煙氣發(fā)生器。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉鐵氫基豎爐用原料氣重整系統(tǒng)，其特征在于，所述的重整爐的爐體壁和腔間隔層板均設(shè)置有耐火材料層和保溫材料層；所述的高溫反應(yīng)管外殼是金屬材料。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉鐵氫基豎爐用原料氣重整系統(tǒng)，其特征在于，所述原料氣為含甲烷的氣體，所述含甲烷的氣體包括天然氣和焦爐煤氣，所述反應(yīng)氣為水蒸氣或二氧化碳。

8.一種煉鐵氫基豎爐用原料氣重整工藝，其特征在于，采用權(quán)利要求1-7任一項所述的煉鐵氫基豎爐用原料氣重整系統(tǒng)進行重整，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的煉鐵氫基豎爐用原料氣重整工藝，其特征在于，利用排出的廢煙氣進行預(yù)熱。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的煉鐵氫基豎爐用原料氣重整工藝，其特征在于，還包括：利用排出的廢煙氣對高溫煙氣發(fā)生器所使用的原料進行預(yù)熱。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種煉鐵氫基豎爐用原料氣重整系統(tǒng)和工藝。系統(tǒng)包括重整爐和一個布置在重整爐外的高溫煙氣發(fā)生器，重整爐包括爐體和貫穿其底部和頂部的均勻布置的內(nèi)填充有催化劑的多根高溫反應(yīng)管；爐體內(nèi)依次分為上腔體、反應(yīng)室和下腔體三部分，上腔體底部均勻布設(shè)多個上腔間孔，下腔體頂部均勻布設(shè)多個下腔間孔；上腔間孔、下腔間孔和高溫反應(yīng)管呈交錯陣列式布置；高溫反應(yīng)管進口與原料氣混合器連，出口連接原料氣回收管路；原料氣混合器入口或出口管路設(shè)預(yù)熱器；高溫煙氣發(fā)生器通過煙氣進氣管路連至重整爐一腔體內(nèi)，另一腔體連接煙氣排出管路。本發(fā)明采用一個高溫煙氣發(fā)生器產(chǎn)生高溫煙氣為重整爐內(nèi)提供高溫環(huán)境，可提高重整效率，降低故障率。

技術(shù)研發(fā)人員：黃東升,陳冬,陳濤,王磊,趙國磊,趙奇強,高成云,李一帆,胡錚
受保護的技術(shù)使用者：中冶華天工程技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10