一種利用瓦斯氣制合成氣生產還原鐵的裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術提供了一種利用瓦斯氣制合成氣生產還原鐵的裝置。該裝置包括通過管路依序串接的瓦斯氣除塵器、第一脫硫塔、轉化爐與氣基豎爐，還包括設置在瓦斯氣除塵器與第一脫硫塔之間管路上的第一氣體混合器和/或設置在第一脫硫塔與轉化爐之間管路上的第二氣體混合器。應用本實用新型專利技術的裝置，利用瓦斯氣制合成氣生產還原鐵，可提高瓦斯氣的利用價值和效率。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
一種利用瓦斯氣制合成氣生產還原鐵的裝置
本技術是關于一種利用瓦斯氣制合成氣生產還原鐵的裝置。
技術介紹
直接還原鐵(DRI)又稱海綿鐵，是一種不用高爐冶煉而得到的金屬鐵，生產DRI的工藝叫非高爐煉鐵工藝。DRI的生產工藝分煤基和氣基兩類。其中目前氣基法占DRI產量的90%，典型工藝是罐式法(HYL法)和豎爐法(Midrex法)，豎爐法采用豎型移動床還原反應器，其主要分兩個部分:還原區，在高溫下還原氣體在該區中循環，800°C以上的氫氣和一氧化碳還原氧化鐵生成DRI，氫氣和一氧化碳生成水和二氧化碳；以及位于還原區下部的冷區，在DRI出料前，經過在冷卻回路中循環的含氫氣和一氧化碳的冷卻氣體將冷卻區的DRI冷卻至環境溫度。氣基法所用還原劑主要是天然氣，經蒸汽轉化或部分氧化生產合成氣CCHH2，而中國天然氣價格昂貴，在東部沿海一些地區天然氣價格已達5元/m3，而采用大型煤氣化生產的精制合成氣價格也在0.8元/m3以上，因此尋找一條價格便宜的還原氣原料渠道是大力發展中國DRI生產所必須面對的問題。煤層氣是儲存在煤層中的一種非常規天然氣(主要成分是甲烷)，也稱煤層吸附氣，是經地殼運動被埋入地下億萬年前的古代植物在地熱和厭氧細菌的作用下與煤同時生成的，煤在開采過程中煤層氣與空氣混合形成瓦斯氣。瓦斯氣的瓦斯濃度即指CH4濃度，如某煤礦井下抽采的瓦斯氣組成為CH4約50%、O2約10%、N2約35%、CO約2%、CO2約3%。瓦斯氣是一種易燃危險氣體，極易爆炸，因為甲烷的爆炸極限為5%?15%，因而限制了其的綜合利用。目前瓦斯氣主要用于發電，但由于受多種因素影響，發電的經濟效益受到限制。大量的瓦斯氣仍然沒有充分利用而排放，造成溫室氣體的增加及資源的浪費。CN1420077A公開了一種利用瓦斯氣生產合成氣的方法，其中通過向煤礦瓦斯氣中添加含氫的合成弛放氣，并經過加氫脫氧過程，降低煤礦瓦斯氣中的氧含量；通過吸附過程排出煤礦瓦斯氣中的氮氣，制得富甲烷氣；再通過蒸汽轉化過程，制得合成氣。該方法主要是用于甲醇和二甲醚的合成。經查，未見有關將瓦斯氣用于還原鐵生產的工藝及流程的技術報道。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種利用瓦斯氣制合成氣生產還原鐵的裝置，利用其高效且環保地利用瓦斯氣制備合成氣將鐵礦石還原成DRI。為達到上述目的，本技術提供了一種利用瓦斯氣制合成氣生產還原鐵的裝置，其特征在于，該裝置包括通過管路依序串接的瓦斯氣除塵器、第一脫硫塔、轉化爐與氣基豎爐，還包括設置在瓦斯氣除塵器與第一脫硫塔之間管路上的第一氣體混合器和/或設置在第一脫硫塔與轉化爐之間管路上的第二氣體混合器；其中:所述瓦斯氣除塵器設有瓦斯氣進口和除塵后瓦斯氣出口 ；該瓦斯氣除塵器是用于對瓦斯氣進行除塵等凈化處理，得到除塵后瓦斯氣；所述第一氣體混合器設有除塵后瓦斯氣進口、天然氣進口和氣體出口，除塵后瓦斯氣進口與瓦斯氣除塵器的除塵后瓦斯氣出口連接；該第一氣體混合器是用于將除塵后瓦斯氣與天然氣混合，得到瓦斯氣與天然氣的混合氣；所述第一脫硫塔設有待脫硫氣體進口和脫硫后氣體出口，待脫硫氣體進口與第一氣體混合器的混合氣體出口，或直接與瓦斯氣除塵器的除塵后瓦斯氣出口連接；該第一脫硫塔是用于對待脫硫氣體進行精脫硫以使所得脫硫氣體含硫量在Ippm以下；所述第二氣體混合器脫硫氣體進口、蒸汽進口和混合氣體出口，脫硫氣體進口與第一脫硫塔的脫硫氣體出口連接；該第二氣體混合器是用于將上述脫硫氣體與蒸汽混合，得到脫硫氣體與蒸汽的混合氣；所述轉化爐設有第一氣體進口、第二氣體進口以及轉化后得到的還原氣出口，第一氣體進口與第二混合氣的混合氣體出口連接，或直接與第一脫硫塔的脫硫氣體出口連接；該轉化爐是用于將來自第一脫硫塔的混合氣或第二混合器的混合氣與含氧氣體或CO2轉化為滿足氣基直接還原鐵要求的合成氣；所述氣基豎爐設有還原氣進口、球團礦入口、爐頂氣出口和還原鐵出口，還原氣進口與轉化爐的還原氣出口連接；該氣基豎爐是用于利用還原氣及球團礦生產直接還原鐵，并產生爐頂氣。 根據本技術的具體實施方案，本技術的利用瓦斯氣制合成氣生產還原鐵的裝置中，所述轉化爐為非催化轉化爐或容置有催化劑的催化轉化爐。根據本技術的具體實施方案，本技術的利用瓦斯氣制合成氣生產還原鐵的裝置還可包括第一換熱器，該第一換熱器根據需要設置在第一脫硫塔前、第二混合器前或轉化爐前的管路上，用于對進入第一脫硫塔、第二混合器前或轉化爐的氣體加熱至所需溫度。根據本技術的具體實施方案，本技術的利用瓦斯氣制合成氣生產還原鐵的裝置還可進一步包括氣基豎爐的爐頂氣凈化循環系統，該爐頂氣凈化循環系統包括通過管路依序串接的洗滌塔、第二脫硫塔以及變壓吸附塔；其中:所述洗滌塔設有爐頂氣進口以及洗滌后尾氣出口，爐頂氣進口與氣基豎爐的爐頂氣出口連接；該洗滌塔是用于對來自氣基豎爐的爐頂氣進行洗滌得到洗滌后尾氣；所述第二脫硫塔設有洗滌后尾氣進口以及脫硫尾氣出口，洗滌后尾氣進口與洗滌塔的洗滌后尾氣出口連接；該第二脫硫塔主要是用于脫除洗滌后尾氣中的硫得到脫硫尾氣；所述變壓吸附塔設有脫硫尾氣進口以及凈化尾氣出口，脫硫尾氣進口與第二脫硫塔的脫硫尾氣出口連接；該變壓吸附塔主要是用于通過變壓吸附脫除脫硫尾氣中的氮氣和二氧化碳得到凈化尾氣。根據本技術的具體實施方案，本技術的利用瓦斯氣制合成氣生產還原鐵的裝置中，所述爐頂氣凈化循環系統還包括第二換熱器，第二換熱器設有凈化尾氣進口以及還原氣出口，凈化尾氣進口與變壓吸附塔的凈化尾氣出口連接；該第二換熱器是用于將凈化尾氣加熱至800~ΙΟΟΟ?后作為還原氣返回氣基豎爐用于生產直接還原鐵。更優選地，是將凈化尾氣中的一部分用作燃料以加熱用于返回氣基豎爐的凈化尾氣(即，相應地，所述爐頂氣凈化循環系統還包括用于將凈化尾氣中的一部分用作燃料以加熱用于返回氣基豎爐的凈化尾氣的管路)。根據本技術的具體實施方案，本技術的利用瓦斯氣制合成氣生產還原鐵的裝置中，在轉化爐與氣基豎爐之間的管路上設置有用于混合合成氣及凈化尾氣的第三氣體混合器，用以將凈化尾氣與自轉化爐出來的合成氣混合后作為豎爐生產還原鐵的還原氣。應用本技術的裝置利用瓦斯氣制合成氣生產還原鐵，可以按照包括以下步驟的方法進行:①將抽采出的瓦斯氣凈化后與蒸汽和/或天然氣混合形成混合氣，使其偏離爆炸極限；②上述混合氣與含氧氣體或者與CO2在轉化爐中發生轉化，生成含H2、CO和N2的合成氣；③使含H2XC^PN2的合成氣作為全部或部分還原氣進入氣基豎爐還原氧化鐵生成還原鐵。根據本技術的具體實施方案，上述方法中，步驟①的混合氣中水蒸汽與甲烷的摩爾比≤0.1。根據本技術的具體實施方案，上述方法中，步驟②中是根據混合氣中CH4含量選擇該混合氣與含氧氣體 或是與CO2混合發生轉化；優選地，當混合氣中CH4含量低于35%時是將混合氣與CO2混合發生催化轉化。根據本技術的具體實施方案，上述方法中，步驟②中:混合氣與含氧氣體在轉化爐中的轉化是混合氣與含氧氣體在轉化爐燒嘴出口處部分燃燒，燃燒時控制火焰溫度為900~1700°C，從而使混合氣中的甲烷與氧或水蒸汽在高溫下發生轉化，生成含H2、C0和N2的合成氣；其中，控制合成氣在轉化爐出口本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用瓦斯氣制合成氣生產還原鐵的裝置，其特征在于，該裝置包括通過管路依序串接的瓦斯氣除塵器、第一脫硫塔、轉化爐與氣基豎爐，還包括設置在瓦斯氣除塵器與第一脫硫塔之間管路上的第一氣體混合器和/或設置在第一脫硫塔與轉化爐之間管路上的第二氣體混合器；其中：所述瓦斯氣除塵器設有瓦斯氣進口和除塵后瓦斯氣出口；所述第一氣體混合器設有除塵后瓦斯氣進口、天然氣進口和氣體出口，除塵后瓦斯氣進口與瓦斯氣除塵器的除塵后瓦斯氣出口連接；所述第一脫硫塔設有待脫硫氣體進口和脫硫氣體出口，待脫硫氣體進口與第一氣體混合器的混合氣體出口，或直接與瓦斯氣除塵器的除塵后瓦斯氣出口連接；所述第二氣體混合器脫硫氣體進口、蒸汽進口和混合氣體出口，脫硫氣體進口與第一脫硫塔的脫硫氣體出口連接；所述轉化爐設有第一氣體進口、第二氣體進口以及轉化后得到的還原氣出口，第一氣體進口與第二混合氣的混合氣體出口連接，或直接與第一脫硫塔的脫硫氣體出口連接；所述氣基豎爐設有還原氣進口、球團礦入口、爐頂氣出口和還原鐵出口，還原氣進口與轉化爐的還原氣出口連接。

【技術特征摘要】
1.一種利用瓦斯氣制合成氣生產還原鐵的裝置，其特征在于，該裝置包括通過管路依序串接的瓦斯氣除塵器、第一脫硫塔、轉化爐與氣基豎爐，還包括設置在瓦斯氣除塵器與第一脫硫塔之間管路上的第一氣體混合器和/或設置在第一脫硫塔與轉化爐之間管路上的第二氣體混合器；其中: 所述瓦斯氣除塵器設有瓦斯氣進口和除塵后瓦斯氣出口； 所述第一氣體混合器設有除塵后瓦斯氣進口、天然氣進口和氣體出口，除塵后瓦斯氣進口與瓦斯氣除塵器的除塵后瓦斯氣出口連接； 所述第一脫硫塔設有待脫硫氣體進口和脫硫氣體出口，待脫硫氣體進口與第一氣體混合器的混合氣體出口，或直接與瓦斯氣除塵器的除塵后瓦斯氣出口連接； 所述第二氣體混合器脫硫氣體進口、蒸汽進口和混合氣體出口，脫硫氣體進口與第一脫硫塔的脫硫氣體出口連接； 所述轉化爐設有第一氣體進口、第二氣體進口以及轉化后得到的還原氣出口，第一氣體進口與第二混合氣的混合氣體出口連接，或直接與第一脫硫塔的脫硫氣體出口連接； 所述氣基豎爐設有還原氣進口、球團礦入口、爐頂氣出口和還原鐵出口，還原氣進口與轉化爐的還原氣出口連接。2.根據權利要求1所述的利用瓦斯氣制合成氣生產還原鐵的裝置，其特征在于，所述轉化爐為非催化轉化爐或容置有催化劑的催化轉化爐。3.根據權利要求1所述的利用瓦斯氣制合成氣生產還原鐵的裝置，其特征...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周紅軍，余長春，李然家，周廣林，吳全貴，
申請(專利權)人：中國石油大學北京，北京中石大新能源研究院有限公司，
類型：新型
國別省市：北京;11