本發(fā)明屬于還原豎爐領(lǐng)域，具體涉及一種還原豎爐生產(chǎn)海綿鐵的爐頂氣利用系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
我國是鋼鐵生產(chǎn)大國，2015年我國大陸粗鋼產(chǎn)量為8.04億噸，占全球總產(chǎn)量49.5％。但是鋼鐵產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，鐵鋼比高、電爐鋼比例小，部分特殊的鋼材品種還需進(jìn)口，煉鋼工藝以高爐煉鐵-轉(zhuǎn)爐煉鋼的長流程為主，能源資源消耗大、生產(chǎn)成本高，經(jīng)濟(jì)效益差。氣基豎爐直接還原技術(shù)作為主要的非高爐煉鐵技術(shù)在國外已得到成熟應(yīng)用，具有能耗低，無需高爐煉鐵涉及到的燒結(jié)、焦化兩個高耗能、高污染工序，具有流程短、節(jié)能減排效果明顯的優(yōu)勢，是改善鋼鐵產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)清潔冶煉的重要生產(chǎn)技術(shù)。
氣基豎爐主要有Midrex和HYL工藝，主要采用天然氣重整方法制取還原氣，進(jìn)而還原鐵礦石。Midrex爐頂氣冷卻工藝是將凈爐頂煤氣作為豎爐下部海綿鐵冷卻氣，完成冷卻過程后的爐頂煤氣再作為重整劑與天然氣混合，預(yù)熱后則通入轉(zhuǎn)化爐制取還原氣，再進(jìn)入豎爐內(nèi)對鐵礦石進(jìn)行還原。部分爐頂煤氣與適量天然氣混合后作為轉(zhuǎn)化爐燃料。但工藝采用外部轉(zhuǎn)化爐，增加投資，需要消耗大量Ni基等貴金屬催化劑，運(yùn)行費(fèi)用較高。
HYL-ZR(Energiron)工藝取消天然氣重整爐，以經(jīng)過洗滌凈化后的爐頂氣為重整劑與天然氣混合入爐，由爐內(nèi)的海綿鐵為催化劑重整生成還原氣。針對天然氣資源貧乏地區(qū)，同時(shí)開發(fā)了以焦?fàn)t煤氣制取還原氣生產(chǎn)海綿鐵技術(shù)，其爐頂氣利用方式與傳統(tǒng)MIDREX及HYL-ZR工藝類似。豎爐還原過程耗氣量大，還原鐵礦石后的爐頂氣溫度大約為400℃左右，富含大量顯熱還未有效利用，同時(shí)爐頂氣中CO+H2含量仍然較高，具有一定還原能力。因此，研究爐頂煤氣如何高效利用的工藝，對豎爐煉鐵工藝流程降低能耗有著極為重要的意義。
因此，針對現(xiàn)有技術(shù)豎爐生產(chǎn)海綿鐵時(shí)爐頂氣熱能回收率偏低，只能回收部分熱能及副產(chǎn)中壓蒸汽，及爐頂煤氣處理過程復(fù)雜，處理工藝只適用于熔煉制氣爐-豎爐工藝，并不適用于以天然氣、焦?fàn)t煤氣為原料氣重整制取還原氣生產(chǎn)海綿鐵工藝的問題，有必要提出一種新的爐頂氣利用技術(shù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種還原豎爐生產(chǎn)海綿鐵的爐頂氣利用系統(tǒng)及方法，主要為了提高爐頂氣熱能回收率，簡化爐頂煤氣處理過程，并適用于以天然氣、焦?fàn)t煤氣為原料氣重整制取還原氣生產(chǎn)海綿鐵的工藝。
本發(fā)明提供了一種還原豎爐生產(chǎn)海綿鐵的爐頂氣利用系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括預(yù)熱罐、洗滌塔、脫水器、脫碳系統(tǒng)、冷卻氣輸入管、冷卻氣排出管和預(yù)還原罐，其中，所述預(yù)熱罐、洗滌塔、脫水器和脫碳系統(tǒng)依次相連設(shè)于還原豎爐的外部，所述預(yù)熱罐的預(yù)熱氣體入口連接所述還原豎爐的爐頂氣出口；所述冷卻氣輸入管和冷卻氣排出管從下到上依次設(shè)于所述還原豎爐的下部冷卻段并與所述冷卻段內(nèi)部相連通；所述冷卻氣輸入管的入口連接所述脫碳系統(tǒng)的冷卻氣出口；所述預(yù)還原罐設(shè)于所述還原豎爐的外部，所述預(yù)還原罐的預(yù)還原氣體入口與所述冷卻氣排出管的出口連接。
上述的爐頂氣利用系統(tǒng)，在所述脫水器和脫碳系統(tǒng)之間還連接有壓縮機(jī)。
上述的爐頂氣利用系統(tǒng)，所述冷卻氣輸入管與所述脫碳系統(tǒng)之間連接有加壓系統(tǒng)，所述加壓系統(tǒng)還連接焦?fàn)t煤氣或天然氣管道。
進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括依次相連的熱交換器、脫水設(shè)備、第二壓縮機(jī)、CO2脫除器和加熱器，所述熱交換器與所述預(yù)還原罐的煤氣出口相連；所述加熱器的氣體入口還連接加壓焦?fàn)t煤氣或天然氣管道；所述加熱器的混合氣輸出管道與氧氣管道相交連通后與所述還原豎爐的還原氣入口相連。
進(jìn)一步地，所述加熱器的燃料入口連接所述脫水設(shè)備的煤氣出口。
本發(fā)明還提供一種上述的爐頂氣利用系統(tǒng)的爐頂氣利用方法，所述方法包括以下步驟：
將還原豎爐的爐頂氣通入所述預(yù)熱罐，對冷態(tài)球團(tuán)進(jìn)行干燥和預(yù)熱；
將從所述預(yù)熱罐排出的爐頂氣送入所述洗滌塔進(jìn)行降溫除塵；
將所述降溫除塵后的爐頂氣進(jìn)行脫水、脫碳；
將所述脫碳后的脫碳?xì)庾鳛槔鋮s氣對還原豎爐冷卻段內(nèi)的高溫海綿鐵進(jìn)行冷卻；
將從所述冷卻段排出的高溫冷卻氣通入預(yù)熱后的鐵礦石內(nèi)，對所述鐵礦石進(jìn)行預(yù)還原。
上述的爐頂氣利用方法，在所述脫水和脫碳步驟之間還對所述爐頂氣進(jìn)行加壓，脫碳后的所述脫碳?xì)庵蠧O2的體積含量≤1％，H2O的體積含量≤2％。
進(jìn)一步地，上述的爐頂氣利用方法，脫碳后的所述脫碳?xì)庠诶鋮s高溫海綿鐵前還包括步驟：將所述脫碳?xì)饨?jīng)加壓后與焦?fàn)t煤氣或天然氣混合。
上述的爐頂氣利用方法，所述方法進(jìn)一步還包括：將所述預(yù)還原后的煤氣經(jīng)過熱交換、脫水、加壓、脫碳后與加壓焦?fàn)t煤氣或天然氣混合進(jìn)行加熱，加熱后的高溫混合氣通入豎爐內(nèi)進(jìn)行重整反應(yīng)，生成還原氣對爐內(nèi)鐵礦石進(jìn)行還原。
上述的爐頂氣利用方法，所述預(yù)熱用燃料包括從所述預(yù)還原排出后經(jīng)過熱交換與脫水的煤氣。
本發(fā)明利用高溫爐頂氣的顯熱對鐵礦石進(jìn)行干燥和預(yù)熱，預(yù)熱完成后的爐頂氣經(jīng)過降溫除塵、脫水后加壓進(jìn)入脫碳系統(tǒng)脫除CO2，隨后作為高溫海綿鐵的冷卻氣，通入還原豎爐冷卻段，完成冷卻過程的高溫爐頂氣再用來對預(yù)熱后的鐵礦石進(jìn)行預(yù)還原。
進(jìn)一步地，本發(fā)明將還原完成后的爐頂氣作為重整劑與天然氣或焦?fàn)t煤氣混合預(yù)熱后通入豎爐，依靠還原后的海綿鐵作催化劑進(jìn)行自重整生成CO和H2，進(jìn)而還原豎爐內(nèi)鐵礦石。
本發(fā)明可充分利用高溫爐頂氣所含熱能對礦石進(jìn)行預(yù)熱，并且能夠利用冷卻后的爐頂氣的熱能以及煤氣中的CO、H2還原氣體對預(yù)熱后的礦石進(jìn)行進(jìn)一步預(yù)還原。使預(yù)還原后的球團(tuán)進(jìn)入豎爐的豎爐熱裝球團(tuán)工藝可極大降低豎爐能耗，實(shí)現(xiàn)了豎爐煉鐵技術(shù)的低碳和環(huán)保生產(chǎn)。本發(fā)明進(jìn)一步采用天然氣或焦?fàn)t煤氣在豎爐內(nèi)的水蒸氣重整技術(shù),，可避免外部轉(zhuǎn)化爐的投資和Ni基等貴重金屬催化劑的消耗費(fèi)用，極大地降低了生產(chǎn)成本。
本發(fā)明利用爐頂氣的各工藝步驟銜接合理，充分考慮以天然氣、焦?fàn)t煤氣為原料氣重整制取還原氣生產(chǎn)海綿鐵的特點(diǎn)，使得爐頂氣與天然氣、焦?fàn)t煤氣結(jié)合起來，各部分協(xié)同作用，取得極佳的低能耗、環(huán)保節(jié)能的效果。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實(shí)施例的豎爐爐頂煤氣利用工藝系統(tǒng)流程示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案以及其各個方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的具體實(shí)施方式和實(shí)施例僅是說明的目的，而不是對本發(fā)明的限制。
如圖1所示，本發(fā)明提出一種還原豎爐生產(chǎn)海綿鐵的爐頂氣利用工藝，主要工藝為：從豎爐1出來的爐頂氣直接通入爐料預(yù)熱罐2，出爐料預(yù)熱罐2的爐頂氣則經(jīng)過降溫除塵、脫水、脫碳后與部分焦?fàn)t煤氣或天然氣混合通入豎爐冷卻段，從冷卻段出口排出的高溫冷卻氣通入爐料預(yù)還原罐3對鐵礦石進(jìn)行還原，之后經(jīng)過處理與焦?fàn)t煤氣混合作為重整氣通入爐內(nèi)進(jìn)行重整、還原、滲碳反應(yīng)。
本發(fā)明提出的還原豎爐生產(chǎn)海綿鐵的爐頂氣利用系統(tǒng)主要包括預(yù)熱罐2、洗滌塔4、脫水器5、脫碳系統(tǒng)6、冷卻氣輸入管、冷卻氣排出管和預(yù)還原罐3。
所述預(yù)熱罐2、洗滌塔4、脫水器5和脫碳系統(tǒng)6依次相連設(shè)于還原豎爐1的外部，所述預(yù)熱罐2的預(yù)熱氣體入口連接所述還原豎爐1的爐頂氣出口。
所述冷卻氣輸入管和冷卻氣排出管從下到上依次設(shè)于所述還原豎爐1的下部冷卻段并與所述冷卻段內(nèi)部相連通；所述冷卻氣輸入管的入口連接所述脫碳系統(tǒng)6的冷卻氣出口。
所述預(yù)還原罐3設(shè)于所述還原豎爐1的外部，所述預(yù)還原罐3的預(yù)還原氣體入口與所述冷卻氣排出管的出口連接。
本發(fā)明對還原豎爐1爐頂氣的處理工藝流程具體實(shí)施如下所述。
豎爐爐頂氣由爐頂排出后直接進(jìn)入爐料預(yù)熱罐2，對罐內(nèi)冷態(tài)球團(tuán)進(jìn)行干燥和預(yù)熱。
經(jīng)過爐料預(yù)熱罐2排出的爐頂氣進(jìn)入洗滌塔4進(jìn)行降溫除塵。
在所述脫水器5和脫碳系統(tǒng)6之間還連接有壓縮機(jī)7。
經(jīng)過降溫除塵后的煤氣進(jìn)入脫水器5進(jìn)行脫水，隨后經(jīng)過壓縮機(jī)6加壓后進(jìn)入脫碳系統(tǒng)6脫碳，脫碳后的脫碳?xì)庵蠧O2的體積含量≤1％，H2O的體積含量≤2％。
所述冷卻氣輸入管與所述脫碳系統(tǒng)6之間連接有加壓系統(tǒng)8，所述加壓系統(tǒng)還連接焦?fàn)t煤氣或天然氣管道。
經(jīng)過脫碳后的爐頂煤氣作為冷卻氣，經(jīng)加壓系統(tǒng)8加壓到滿足冷卻段入口壓力范圍內(nèi)，與適量焦?fàn)t煤氣或天然氣混合直接通入爐內(nèi)，冷卻高溫海綿鐵。
從冷卻段排出的高溫冷卻氣直接通入預(yù)熱后鐵礦所在的罐內(nèi)(預(yù)還原罐3)，對鐵礦石進(jìn)行預(yù)還原。
所述系統(tǒng)還包括依次相連的熱交換器9、脫水設(shè)備10、第二壓縮機(jī)11、CO2脫除器12和加熱器13，所述熱交換器9與所述預(yù)還原罐3的煤氣出口相連；所述加熱器13的氣體入口還連接加壓焦?fàn)t煤氣或天然氣管道；所述加熱器13的混合氣輸出管道與氧氣管道相交連通后與所述還原豎爐1的還原氣入口相連。噴氧裝置與混合氣輸出管道連通時(shí)，可將較細(xì)噴氧管插入混合氣輸出管道的中心位置。
從預(yù)還原罐3排出的煤氣經(jīng)過熱交換器9及脫水設(shè)備10，并在加壓后進(jìn)行脫碳，得到的脫碳?xì)馀c加壓焦?fàn)t煤氣或天然氣混合后通入加熱器13進(jìn)行升溫。
經(jīng)過升溫后的混合氣在入爐前管道內(nèi)添加一定量氧氣，進(jìn)行部分氧化重整，并提高了混合氣溫度。混合氣在爐內(nèi)進(jìn)行自重整，產(chǎn)生富含CO和H2的還原氣，以此對爐內(nèi)的鐵礦石進(jìn)行還原。
所述加熱器13的燃料入口可連接所述脫水設(shè)備10的煤氣出口。
其中加熱器13所用燃料一部分可從預(yù)還原罐排出后經(jīng)過換熱脫水的煤氣，另一部分燃料為焦?fàn)t煤氣或天然氣。
上述過程中，爐頂煤氣對鐵礦石的預(yù)熱及預(yù)還原工藝可包括三個反應(yīng)罐組，分別為冷料罐14、預(yù)熱罐2、預(yù)還原罐3。還原氣是自上向下通過反應(yīng)罐固定床料柱的。這3個反應(yīng)罐采用交替循環(huán)的方式進(jìn)行工作，裝料完成后的冷料罐14可轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)熱罐2，而原預(yù)熱罐2經(jīng)過爐頂煤氣預(yù)熱完成后可作為預(yù)還原罐3，還原完成后的預(yù)還原罐3則可轉(zhuǎn)變?yōu)槔淞瞎?4。
本發(fā)明提出的上述還原豎爐1爐頂氣利用工藝包含的爐頂氣利用系統(tǒng)及方法，能夠利用高溫爐頂氣對鐵礦石進(jìn)行干燥和預(yù)熱，預(yù)熱完成后的爐頂氣再經(jīng)過降溫除塵、脫水后加壓進(jìn)入脫碳系統(tǒng)脫除CO2。脫碳?xì)怆S后作為高溫海綿鐵的冷卻氣，通入還原豎爐冷卻段，完成冷卻過程的高溫爐頂氣則用來對預(yù)熱后的鐵礦石進(jìn)行還原，將還原完成后的爐頂氣與天然氣/焦?fàn)t煤氣混合并預(yù)熱后通入豎爐，依靠還原后的海綿鐵作催化劑進(jìn)行自重整生成CO和H2，進(jìn)而還原鐵礦石。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以充分利用豎爐爐頂氣的顯熱以及豎爐冷卻段內(nèi)高溫海綿鐵顯熱，脫碳脫水后得到CO+H2含量較高的煤氣可實(shí)現(xiàn)對鐵礦石的預(yù)還原，可以獲得具有一定溫度和還原率的爐料，該爐料熱裝入爐可以降低爐內(nèi)還原氣的消耗。
最終在預(yù)還原罐反應(yīng)結(jié)束后的煤氣與原料氣重整回流參與豎爐還原鐵礦石的反應(yīng)，節(jié)省了還原單位質(zhì)量相同鐵礦石需要的還原氣，降低了豎爐的耗氣量。
總之，本發(fā)明可充分利用高溫爐頂氣所含熱能對礦石進(jìn)行預(yù)熱，并且能夠利用冷卻后的爐頂氣的熱能以及煤氣中CO、H2還原氣體對預(yù)熱后的鐵礦石進(jìn)行預(yù)還原。本發(fā)明的這種使鐵礦石經(jīng)預(yù)熱與預(yù)還原后的豎爐熱裝球團(tuán)工藝可降低豎爐能耗，實(shí)現(xiàn)豎爐煉鐵技術(shù)的低碳和環(huán)保生產(chǎn)。此外，本發(fā)明進(jìn)一步采用豎爐內(nèi)自重整技術(shù)，避免了外部轉(zhuǎn)化爐的投資和Ni基等貴重金屬催化劑的消耗費(fèi)用。
實(shí)施例1
本實(shí)施例以焦?fàn)t煤氣為原料氣進(jìn)行豎爐鐵礦石還原，焦?fàn)t煤氣精制脫硫后成分為：60％H2、8％CO、27％CH4、4％C2+、2％CO2、2％N2、0.5％O2。350-400℃的豎爐爐頂氣成分為：32.6％H2、12.2％CO、12.6％CH4、9.7％CO2、9.3％N2、23.6％H2O，經(jīng)排氣管排出后直接進(jìn)入鐵精礦球團(tuán)預(yù)熱罐，對鐵精礦球團(tuán)進(jìn)行預(yù)熱。如圖1所示，煤氣經(jīng)爐料預(yù)熱罐2后出口溫度為150℃，隨后進(jìn)入降溫除塵系統(tǒng)如洗滌塔4降溫至40℃左右，含塵量降至500mg/m3。除塵后的煤氣經(jīng)脫水器5脫水，再經(jīng)過壓縮機(jī)7加壓后進(jìn)入脫碳系統(tǒng)6如MDEA溶液進(jìn)行脫碳處理，得到脫碳?xì)怏w成分為：47.4％H2、17.7％CO、18.3％CH4、1％CO2、13.5％N2、2％H2O。
脫碳?xì)馀c焦?fàn)t煤氣混合后作為下部海綿鐵的冷卻氣，其中焦?fàn)t煤氣所占比例為20％，由豎爐1冷卻段下部的冷卻氣輸入管通入爐內(nèi)，由爐內(nèi)分配器均勻地吹入，在向上流動的同時(shí)與高溫海綿鐵對流換熱，最后通過裝設(shè)在冷卻段上部的收集罩進(jìn)入冷卻氣排出管排出爐外。出口冷卻氣溫度在550℃左右，爐料在冷卻段的停留時(shí)間為5h。
隨后將550℃左右的出口煤氣通入預(yù)還原罐3即已經(jīng)完成預(yù)熱爐料的預(yù)熱罐2，利用煤氣中的CO和H2還原鐵礦石，預(yù)還原后鐵礦石的金屬化率可達(dá)到20％左右。完成對預(yù)還原罐3內(nèi)爐料還原的煤氣進(jìn)入熱管換熱器9進(jìn)行熱能回收，副產(chǎn)低壓蒸汽或熱水。然后經(jīng)過脫水器10脫水并加壓后進(jìn)入脫碳系統(tǒng)12進(jìn)行脫碳得到循環(huán)爐頂氣，成分為：45.6％H2、18.1％CO、21.5％CH4、1％CO2、11.8％N2、2％H2O。
循環(huán)爐頂煤氣與焦?fàn)t煤氣混合后先經(jīng)過加濕器15使H2O％控制在16％左右，之后將加濕后的混合氣通入加熱器13內(nèi)預(yù)熱至900℃左右。在入爐前，在還原氣管道上注入氧氣，將混合氣溫度上升到1050℃左右，混合氣入爐后發(fā)生還原、重整和滲碳反應(yīng)，得到一定含碳量的金屬化率為92％的優(yōu)質(zhì)海綿鐵。
實(shí)施例2
本實(shí)施例以焦?fàn)t煤氣為原料氣進(jìn)行豎爐鐵礦石還原，焦?fàn)t煤氣精制脫硫后成分為：60％H2、8％CO、27％CH4、4％C2+、2％CO2、2％N2、0.5％O2。350-400℃的豎爐爐頂氣成分為：32.6％H2、12.2％CO、12.6％CH4、9.7％CO2、9.3％N2、23.6％H2O，經(jīng)排氣管排出后直接進(jìn)入鐵精礦球團(tuán)預(yù)熱罐，對鐵精礦球團(tuán)進(jìn)行預(yù)熱。如圖1所示，煤氣經(jīng)爐料預(yù)熱罐2后出口溫度為150℃，隨后進(jìn)入降溫除塵系統(tǒng)如洗滌塔4降溫至40℃左右，含塵量降至500mg/m3。除塵后的煤氣經(jīng)脫水器5脫水，再經(jīng)過壓縮機(jī)7加壓后進(jìn)入脫碳系統(tǒng)6如MDEA溶液進(jìn)行脫碳處理，得到脫碳?xì)怏w成分為：47.7％H2、17.8％CO、18.4％CH4、0.8％CO2、13.6％N2、1.7％H2O。
脫碳?xì)馀c焦?fàn)t煤氣混合后作為下部海綿鐵的冷卻氣，其中焦?fàn)t煤氣所占比例為25％，由豎爐1冷卻段下部的冷卻氣輸入管通入爐內(nèi)，由爐內(nèi)分配器均勻地吹入，在向上流動的同時(shí)與高溫海綿鐵對流換熱，最后通過裝設(shè)在冷卻段上部的收集罩進(jìn)入冷卻氣排出管排出爐外。出口冷卻氣溫度在550℃左右，爐料在冷卻段的停留時(shí)間為5h。
隨后將550℃左右的出口煤氣通入預(yù)還原罐3即已經(jīng)完成預(yù)熱爐料的預(yù)熱罐2，利用煤氣中的CO和H2還原鐵礦石，預(yù)還原后鐵礦石的金屬化率可達(dá)到20％左右。完成對預(yù)還原罐3內(nèi)爐料還原的煤氣進(jìn)入熱管換熱器9進(jìn)行熱能回收，副產(chǎn)低壓蒸汽或熱水。然后經(jīng)過脫水器10脫水并加壓后進(jìn)入脫碳系統(tǒng)12進(jìn)行脫碳得到循環(huán)爐頂氣，成分為：46.7％H2、17.4％CO、22.0％CH4、1.0％CO2、10.9％N2、2％H2O。
循環(huán)爐頂煤氣與焦?fàn)t煤氣混合后先經(jīng)過加濕器15使H2O％控制在16％左右，之后將加濕后的混合氣通入加熱器13內(nèi)預(yù)熱至900℃左右。在入爐前，在還原氣管道上注入氧氣，將混合氣溫度上升到1050℃左右，混合氣入爐后發(fā)生還原、重整和滲碳反應(yīng)，得到一定含碳量的金屬化率為92％的優(yōu)質(zhì)海綿鐵。
實(shí)施例3
本實(shí)施例以焦?fàn)t煤氣為原料氣進(jìn)行豎爐鐵礦石還原，焦?fàn)t煤氣精制脫硫后成分為：60％H2、8％CO、27％CH4、4％C2+、2％CO2、2％N2、0.5％O2。350-400℃的豎爐爐頂氣成分為：32.6％H2、12.2％CO、12.6％CH4、9.7％CO2、9.3％N2、23.6％H2O，經(jīng)排氣管排出后直接進(jìn)入鐵精礦球團(tuán)預(yù)熱罐，對鐵精礦球團(tuán)進(jìn)行預(yù)熱。如圖1所示，煤氣經(jīng)爐料預(yù)熱罐2后出口溫度為150℃，隨后進(jìn)入降溫除塵系統(tǒng)如洗滌塔4降溫至40℃左右，含塵量降至500mg/m3。除塵后的煤氣經(jīng)脫水器5脫水，再經(jīng)過壓縮機(jī)7加壓后進(jìn)入脫碳系統(tǒng)6如MDEA溶液進(jìn)行脫碳處理，得到脫碳?xì)怏w成分為：47.8％H2、17.9％CO、18.5％CH4、0.7％CO2、13.6％N2、1.5％H2O。
脫碳?xì)馀c焦?fàn)t煤氣混合后作為下部海綿鐵的冷卻氣，其中焦?fàn)t煤氣所占比例為30％，由豎爐1冷卻段下部的冷卻氣輸入管通入爐內(nèi)，由爐內(nèi)分配器均勻地吹入，在向上流動的同時(shí)與高溫海綿鐵對流換熱，最后通過裝設(shè)在冷卻段上部的收集罩進(jìn)入冷卻氣排出管排出爐外。出口冷卻氣溫度在550℃左右，爐料在冷卻段的停留時(shí)間為5h。
隨后將550℃左右的出口煤氣通入預(yù)還原罐3即已經(jīng)完成預(yù)熱爐料的預(yù)熱罐2，利用煤氣中的CO和H2還原鐵礦石，預(yù)還原后鐵礦石的金屬化率可達(dá)到20％左右。完成對預(yù)還原罐3內(nèi)爐料還原的煤氣進(jìn)入熱管換熱器9進(jìn)行熱能回收，副產(chǎn)低壓蒸汽或熱水。然后經(jīng)過脫水器10脫水并加壓后進(jìn)入脫碳系統(tǒng)12進(jìn)行脫碳得到循環(huán)爐頂氣，成分為：47.6％H2、16.9％CO、22.8％CH4、1％CO2、9.7％N2、2％H2O。
循環(huán)爐頂煤氣與焦?fàn)t煤氣混合后先經(jīng)過加濕器15使H2O％控制在16％左右，之后將加濕后的混合氣通入加熱器13內(nèi)預(yù)熱至900℃左右。在入爐前，在還原氣管道上注入氧氣，將混合氣溫度上升到1050℃左右，混合氣入爐后發(fā)生還原、重整和滲碳反應(yīng)，得到一定含碳量的金屬化率為92％的優(yōu)質(zhì)海綿鐵。
最后應(yīng)說明的是：顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。