一种气基和煤基相结合的竖炉直接还原工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110453027A(43)申请公布日2019.11.15(21)申请号201910859778.0(22)申请日2019.09.11(71)申请人武汉科思瑞迪科技有限公司地址430074湖北省武汉市东湖新技术开发区汤逊湖北路33号华工科技园·创新基地办公研发楼18栋3层2室(72)发明人付邦豪周强李建涛唐恩汪朋陈泉锋(74)专利代理机构武汉开元知识产权代理有限公司42104代理人唐正玉(51)Int.Cl.C21B13/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种气基和煤基相结合的竖炉直接还原工艺(57)摘要本发明涉及一种气基和煤基相结合的竖炉直接还原工艺，固体炭素料与含铁矿物混合后装入竖炉反应器，并在竖炉反应器内完成固体炭素料热解气化反应及含铁矿物还原反应；炉内还原气与炉料一起向下运行，炉内还原气向下运行速度大于物料向下运行速度；还原后产品从竖炉反应器底部排料口排出，炉内还原气从竖炉反应器下部排气口排出；还原气排出后，根据需要对其成分进行调整，并重新加热升温至800～1350℃温度作为载热气体，从竖炉反应器上部进气口通入炉内，为炉内固体炭素料热解气化反应及含铁矿物的还原反应提供所需热量。本发明将固体炭素料热解气化与含铁矿物还原过程集于一套竖炉装置内完成，有利于提高能源利用效率，降低生产成本和工程投资。CN110453027ACN110453027A权利要求书1/1页1.一种气基和煤基相结合的竖炉直接还原工艺，其特征在于：采用高挥发分的固体炭素料作为产生还原气的主要原料，所述固体炭素料与含铁矿物混合后装入竖炉反应器，并在所述竖炉反应器内完成固体炭素料的热解气化反应及含铁矿物的还原反应；所述竖炉反应器的炉内温度分布，沿高度方向从上而下逐步降低，炉内的还原气与炉料一起向下运行，所述炉内的还原气向下运行的速度大于物料向下运行的速度；还原后的产品从竖炉反应器底部的排料口排出，炉内的还原气从竖炉反应器下部的排气口排出；所述还原气排出竖炉反应器后，根据需要对还原气成分进行调整，并重新加热升温至800～1350℃之间的合适温度作为载热气体，从竖炉反应器上部的进气口通入炉内，为炉内固体炭素料的热解气化反应及含铁矿物的还原反应提供所需的热量。2.根据权利要求1所述的气基和煤基相结合的竖炉直接还原工艺，其特征在于：其中所述高挥发分的固体炭素料的挥发分含量≥20％。3.根据权利要求2所述的气基和煤基相结合的竖炉直接还原工艺，其特征在于：所述高挥发分的固体炭素料为煤炭和/或生物质材料。4.根据权利要求1所述的气基和煤基相结合的竖炉直接还原工艺，其特征在于：其中所述成分调整后的还原气在通入炉内之前，将温度提升至800～1350℃之间的合适温度，所采用的加热方法为采用管式的气体加热器和/或采用空气和/或氧气与成分调整后的还原气进行直接混合燃烧加热。5.根据权利要求1所述的气基和煤基相结合的竖炉直接还原工艺，其特征在于：其中所述炉内的还原气包括从炉顶通入炉内的载热气体与炉内物料反应后产生的煤气、固体炭素料热解产生的煤气、固体炭素料与含铁矿物的还原反应产生的煤气以及固体炭素料的炭素气化反应产生的煤气。6.根据权利要求1所述的气基和煤基相结合的竖炉直接还原工艺，其特征在于：其中所述还原气排出竖炉反应器后的成分调整，包括脱除还原气中的H2O、CO2和/或N2。7.根据权利要求1所述的气基和煤基相结合的竖炉直接还原工艺，其特征在于：所述竖炉反应器上部的进气口，设置在竖炉反应器的炉内料面上部与炉顶之间的区域。8.根据权利要求1所述的气基和煤基相结合的竖炉直接还原工艺，其特征在于：其中所述还原后的产品为直接还原铁和半焦的混合物，还原后的产品排出竖炉反应器的温度为500～750℃或不超过100℃。9.根据权利要求1所述的气基和煤基相结合的竖炉直接还原工艺，其特征在于：其中所述含铁矿物为天然块矿和/或人造团块。2CN110453027A说明书1/4页一种气基和煤基相结合的竖炉直接还原工艺技术领域[0001]本发明属于非高炉炼铁领域，具体涉及一种气基和煤基相结合的竖炉直接还原工艺。背景技术[0002]非高炉炼铁工艺包括直接还原工艺和熔融还原工艺两大类，直接还原炼铁工艺根据使用还原剂的不同，可分为两大类：使用气体还原剂的气基直接还原法和使用固体还原剂的煤基直接还原法。[0003]目前的气基直接还原工艺的典型代表为Midrex竖炉法和Energiron/HYL竖炉法。这两种竖炉法是目前应用最广泛的气基直接还原工艺，其典型特点是：在气基竖炉外部通过一系列的装置制备合格的高温还原气后，通入炉内与物料直接接触，炉内的物料依靠自身重力从上往下运行，而高温还原气是从下往上运行的，