一種利用電石爐尾氣制還原氣直接還原冶金的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種利用電石爐尾氣制還原氣直接還原冶金的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]氣基豎爐直接還原鐵技術(shù)具有短流程、單套設(shè)備產(chǎn)量大、節(jié)能、減少CO2排放的優(yōu)勢，成為我國直接還原煉鐵技術(shù)的主要發(fā)展方向。目前，氣基豎爐直接還原工藝中采用的氣源主要有天然氣、煤制氣、焦?fàn)t煤氣等，其中以天然氣為氣源的直接還原法應(yīng)用最為廣泛。由于我國天然氣緊缺，且價格較高，以天然氣為氣源的直接還原法的發(fā)展受到了一定限制；煤制氣工藝存在原料煤處理工作繁重、操作溫度高、氧氣消耗量大、設(shè)備投資較大等缺點(diǎn)；焦?fàn)t煤氣中主要含有氫氣、一氧化碳和甲烷，利用焦?fàn)t煤氣作還原氣源時，需提供高溫條件才能實現(xiàn)焦?fàn)t煤氣中甲烷的轉(zhuǎn)化，存在能耗高、設(shè)備復(fù)雜、投資和運(yùn)行費(fèi)用均較高等不足之處。
[0003]密閉式電石爐尾氣的主要成分是CO，體積分?jǐn)?shù)70?90 %，CO和出總含量約占88 %。預(yù)計2015年國內(nèi)電石需求總量約為2400萬t，而每生產(chǎn)一噸電石一般副產(chǎn)400Nm3尾氣，對如此大量的電石爐尾氣直接排放或高空點(diǎn)燃，不僅造成了資源浪費(fèi)，也對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型提供一種利用電石爐尾氣制還原氣直接還原冶金的系統(tǒng)，將電石爐尾氣與氣基豎爐直接還原工藝相結(jié)合，電石爐尾氣和豎爐爐頂氣混合之后經(jīng)除塵、換熱、除焦、脫硫、變換，將其中出/⑶比調(diào)節(jié)為適合氣基豎爐直接還原工藝中所需的比例，變換之后的還原氣經(jīng)脫碳、加熱，進(jìn)入氣基豎爐生產(chǎn)直接還原鐵。
[0005]具體而言，本實用新型提供了一種利用電石爐尾氣制還原氣直接還原冶金的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括依次順序相連的電石爐尾氣輸送管道、除塵單元、換熱單元降溫段、除塵除焦單元、脫硫單元、氣體變換單元、脫碳單元、換熱單元升溫段、加熱單元和氣基豎爐;所述氣基豎爐排放的爐頂氣經(jīng)氣體輸送管道與所述除塵單元相連。
[0006]所述除塵單元排出的氣體進(jìn)入換熱單元降溫段，所述脫碳單元排出的氣體進(jìn)入換熱單元升溫段，所述換熱單元降溫段與換熱單元升溫段之間進(jìn)行熱量交換。
[0007]所述系統(tǒng)還包括燃?xì)忮仩t，產(chǎn)生CO變換所需要的蒸汽;所述燃?xì)忮仩t通過蒸汽管道與所述氣體變換單元相連。
[0008]所述氣體變換單元可以包括相連的換熱器和變換爐;氣體進(jìn)入氣體變換單元后，依次通過換熱器和變換爐，從變換爐輸出的氣體再次通過換熱器后離開氣體變換單元，進(jìn)入變換爐前的氣體和從變換爐輸出的氣體在所述換熱器內(nèi)進(jìn)行熱量交換，以實現(xiàn)能量的充分利用。所述脫硫單元還可以通過混合燃?xì)夤艿婪謩e與所述燃?xì)忮仩t和加熱單元相連，以實現(xiàn)資源的充分利用。
[0009]所述脫硫單元內(nèi)包括用于脫除H2S的濕法脫除裝置或變壓吸附裝置，還包括用于脫除有機(jī)硫的加氫轉(zhuǎn)化裝置、水解裝置或變壓吸附裝置。
[0010]所述脫碳單元包括用于脫除CO2的濕法脫除裝置或變壓吸附裝置。
[0011]所述各單元內(nèi)均設(shè)置溫度監(jiān)控和調(diào)節(jié)裝置，以確保氣體在各單元內(nèi)以合適的溫度進(jìn)行處理。
[0012]本實用新型的提供的系統(tǒng)，可采用如下方法進(jìn)行電石爐尾氣制還原氣直接還原冶金:
[0013](I)來自電石爐的尾氣溫度為600?800°C、C0體積分?jǐn)?shù)70?90%，與氣基豎爐排出的400?450°C爐頂氣混合，混合氣體中CO含量降為40?60%，H2含量為20%左右；
[0014](2)混合氣體進(jìn)入除塵單元，除去氣體中的大顆粒粉塵，離開除塵單元的混合氣體溫度為450?550°C;
[0015](3)脫碳之后的還原氣與來自除塵單元的混合氣體進(jìn)行換熱，混合氣體降溫，還原氣被加熱，混合氣體溫度降至350?420°C，還原氣溫度升至200?300°C ；
[0016](4)經(jīng)過降溫的混合氣體進(jìn)入除塵、除焦單元，進(jìn)一步除去其中的粉塵和焦油，混合氣體溫度降至40°C左右，洗滌水除去焦油后進(jìn)行循環(huán)利用；
[0017](5)經(jīng)過除塵、除焦工序的混合氣體進(jìn)入脫硫單元，采用濕法或變壓吸附技術(shù)脫除其中的H2S，采用加氫轉(zhuǎn)化法、水解法或者變壓吸附脫除有機(jī)硫；
[0018](6)經(jīng)過脫硫的混合氣體一部分進(jìn)入氣體變換單元，將其中的CO轉(zhuǎn)化為H2,轉(zhuǎn)化后H2/C0比值在1.5?4.6之間，優(yōu)選比值為2.0?3.8之間，變換后的混合氣體冷卻至40°C左右進(jìn)脫碳單元；另一部分混合氣體作為加熱爐和燃?xì)忮仩t的清潔燃料;氣體變換所需的蒸汽可由所述燃?xì)忮仩t產(chǎn)生；
[0019](7)變換之后的混合氣體進(jìn)入脫碳單元，采用濕法或變壓吸附技術(shù)脫除其中的CO2;脫碳之后的混合氣體成份滿足氣基豎爐還原需求；
[0020](8)脫碳之后的還原氣與離開除塵單元的混合氣體進(jìn)行熱量交換，回收電石爐尾氣和爐頂氣顯熱初步升溫，然后進(jìn)入氣體加熱爐進(jìn)一步升溫至800?950°C;
[0021 ] (9)高溫還原氣被送至氣基豎爐內(nèi)與鐵礦石或氧化球團(tuán)反應(yīng)，生產(chǎn)直接還原鐵。
[0022]在豎爐進(jìn)行還原反應(yīng)后經(jīng)爐頂排出的氣體中含有未反應(yīng)的CO和H2,且含有較高的粉塵，將其與電石爐尾氣混合，一方面可以升高電石爐尾氣中H2的比例，降低變換部分的負(fù)荷，另一方面也省去了爐頂氣的降溫和水洗除塵處理。
[0023]本實用新型對電石爐尾氣和爐頂氣進(jìn)行混合處理，不但可以充分回收電石爐尾氣和爐頂氣顯熱用于預(yù)熱脫碳之后的還原氣，降低了還原氣加熱的負(fù)荷，而且節(jié)省了爐頂氣處理設(shè)備，增加了電石爐尾氣中的H2/C0比，降低了變換部分的負(fù)荷，利用部分脫硫后的混合氣體作為加熱爐和燃?xì)忮仩t清潔燃料，由燃?xì)忮仩t提供變換所需蒸汽，解決了現(xiàn)有技術(shù)還原氣制備環(huán)節(jié)操作溫度高、能耗高、設(shè)備復(fù)雜、氣體耗量大(純氧、蒸汽)、投資和運(yùn)行費(fèi)用高等問題，同時也解決了電石爐尾氣的排放和利用問題。
【附圖說明】
[0024]圖1為實施例所述系統(tǒng)的示意圖；其中，1、除塵單元，2、換熱單元，3、除塵除焦單元，4、脫硫單元，5、氣體變換單元，6、脫碳單元，7、加熱單元，8、氣基豎爐，9、燃?xì)忮仩t;a、電石爐尾氣輸送管道，b、爐頂氣輸送管道，c、蒸汽管道，d、混合燃?xì)夤艿馈?br>【具體實施方式】
[0025]以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。
[0026]實施例1
[0027]本實施例提供了一種利用電石爐尾氣制還原氣直接還原冶金的系統(tǒng)(部分參考圖1所示)，包括依次順序連接的電石爐尾氣輸送管道a、除塵單元1、換熱單元2的降溫段、除塵除焦單元3、脫硫單元4、氣體變換單元5、脫碳單元6、換熱單元2的升溫段、加熱單元7和氣基豎爐8;所述氣基豎爐8排出的爐頂氣經(jīng)輸送管道b與所述除塵單元I相連；
[0028]所述系統(tǒng)還包括燃?xì)忮仩t9;所述燃?xì)忮仩t9通過蒸汽管道c與所述氣體變換單元5相連。
[0029]實施例2
[0030]本實施例提供了一種利用電石爐尾氣制還原氣直接還原冶金的系統(tǒng)(參考圖1所示)；在實施例1的基礎(chǔ)上，所述氣體變換單元5內(nèi)包括相連的換熱器和變換爐，氣體進(jìn)入變換單元依次通過換熱器和變換爐，從變換爐輸出的氣體再次通過換熱器后離開變換單元，進(jìn)入變換爐前的氣體和從變換爐輸出的氣體在所