CN101358258A - 煤制还原气气基竖炉直接还原冶金方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤制还原气气基竖炉直接还原冶金方法及***。通过煤制还原气***用煤制备以CO和H₂为主要成分的还原气，并通过直接还原冶金***利用所述还原气与铁矿石进行还原反应。还原气主要用作还原流程的还原剂、冷却流程的冷却剂和直接还原冶金***的燃料。还原流程由还原竖炉、炉顶烟气换热器、炉顶烟气激冷/洗涤***、工艺气循环压缩机、压缩机二次冷却器、CO₂吸收器、工艺气加湿器和工艺气加热器等组成。竖炉下部的锥形段是竖炉直接还原冶金炉的冷却带。冷却气体由竖炉直接还原冶金炉下部的锥形区域喷入，向上逆向流过冶金炉。热的冷却气离开冷却区域后，经过冷却、压缩，再循环使用。***结构简单、工艺成本低。

Description

煤制还原气气基竖炉直接还原冶金方法及***

技术领域

本发明涉及一种用煤制备还原气并进行还原冶金的技术，尤其涉及一种煤制还原气气基竖炉直接还原冶金方法及***。

背景技术

自从1735年英国人亚·德尔比发明了煤炭炼焦的方法，采用焦炭的冶炼方法(如高炉)已经取得了巨大的进步，达到了空前完善的程度。焦炭冶炼方法严重依赖于焦煤，随着焦煤资源的枯竭，焦煤冶金工艺面临困境，开发和采用非焦煤炼铁工艺已迫在眉睫。

非焦煤冶金工艺是指不使用焦炭进行冶金生产的各种工艺方法，分为直接还原法和熔融还原法两大类别。其中，直接还原法为非焦煤冶金的主流。直接还原法有气基和煤基两种。在所有气基直接还原冶金工艺中，多数通过天然气获得还原气及能源。受天然气资源的限制，气基直接还原冶金工艺成本高，不适合中国国情。

发明内容

本发明的目的是提供一种***结构简单、工艺成本低的煤制还原气气基竖炉直接还原冶金方法及***。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的煤制还原气气基竖炉直接还原冶金方法，包括步骤：

A、用煤制备还原气，所述还原气的主要成分为CO和H₂；

B、利用所述还原气与铁矿石进行还原反应。

本发明的煤制还原气气基竖炉直接还原冶金***，包括煤制还原气***和竖炉直接还原冶金***，

所述煤制还原气***将煤制成以CO和H₂为主要成分的还原气，并将所述还原气输送给竖炉直接还原冶金***；

所述竖炉直接还原冶金***利用所述煤制还原气***输送给的还原气与铁矿石进行还原反应。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的煤制还原气气基竖炉直接还原冶金方法及***，由于通过煤制还原气***用煤制备主要成分为CO和H₂的还原气，并通过直接还原冶金***利用所述还原气与铁矿石进行还原反应。***结构简单、工艺成本低。

附图说明

图1为本发明中煤制还原气***的工艺流程图；

图2为本发明中还原冶金***的原理图。

具体实施方式

本发明的煤制还原气气基竖炉直接还原冶金方法及***，其较佳的具体实施方式包括：

步骤1、用煤制备还原气，所述还原气的主要成分为CO和H₂，还原气中H₂与CO的体积比一般为1.0～3.0，根据工艺需要也可以是其它的比例。

步骤2、利用所述还原气与铁矿石进行还原反应。

如图1所示，所述的步骤1包括：

步骤11、将煤与水的混合物磨细制成水煤浆；

步骤12、对所述水煤浆进行气化处理：将所述水煤浆与氧在高温、高压下进行混合燃烧和氧化反应，得到含有CO和H₂的粗煤气；

步骤13、对所述粗煤气进行净化处理：将所述粗煤气进行脱尘、脱碳、脱硫等处理，使CO和H2的含量比及总含量符合预定的要求，得到所述还原气。

在所述的步骤1中，不限于将煤制成水煤浆的形式，也可以是煤粉、煤块或工艺需要的其它的状态。煤与氧混合燃烧和氧化反应也不限于在高温、高压下进行，可以根据工艺的需要选择反应的温度和压力。

如图2所示，所述的步骤2包括：

步骤21、还原流程：所述还原气经预热后与铁矿石进行还原反应，即CO和H₂与氧化铁反应生成直接还原铁。

步骤22、冷却流程：未经预热的还原气对所述直接还原铁进行冷却，同时产生部分直接还原铁的渗碳反应。

本发明的煤制还原气气基竖炉直接还原冶金方法及***，包括煤制还原气***和直接还原冶金***，

所述煤制还原气***将煤制成以CO和H₂为主要成分的还原气，并将所述还原气输送给竖炉直接还原冶金***；

所述竖炉直接还原冶金***利用所述煤制还原气***输送给的还原气与铁矿石进行还原反应。

如图1所示，所述煤制还原气***包括：

水煤浆制备单元：用于将煤与水的混合物磨细制成水煤浆；

气化单元：用于高温、高压下对所述水煤浆进行气化处理，得到含有CO和H₂的粗煤气；

净化单元：用于对所述粗煤气进行净化处理，得到CO和H₂的含量比及总含量符合预定要求的还原气。

所述的净化单元包括：除尘装置、CO与H₂变换装置；二氧化碳及二氧化硫、硫化氢等硫化物脱除装置等。

如图2所示，所述直接还原冶金***包括还原气供给单元、还原单元和冷却单元，所述还原单元包括直接还原竖炉、还原气增湿器和还原气加热器，所述直接还原竖炉包括还原带和冷却带，

所述加热器用于加热部分还原气，以提高还原气的反应活性、维持竖炉内还原反应所需的工艺温度。

所述的还原单元还包括烟气换热器、烟气洗涤器、工艺气压缩机、CO₂吸收器、增湿器和加热器。还原反应后生成的烟气及部分未反应的还原气从还原竖炉的上部排出，并依次经过所述烟气换热器、烟气洗涤器、工艺气压缩机、CO₂吸收器、增湿器和加热器进行处理后，再次参与还原反应。

所述还原冶金***还包括冷却单元，所述还原气中另一部分，直接进入所述冷却带，对炉内还原出的直接还原铁进行冷却，并产生部分直接还原铁的渗碳反应。所述冷却单元包括冷却气体补给装置、冷却气体洗涤器、冷却气体压缩机，从所述冷却带排出的气体依次经过冷却气体洗涤器、冷却气体压缩机进行处理后，再次参与冷却流程。

下面以具体实施例对本发明的煤制还原气气基竖炉直接还原冶金方法及***进行详细的描述：

用煤制备还原气的方法及***主要包括以下工艺流程及设备：

1.1 空分

空气经过空气过滤器，除去灰尘和其它颗粒杂质后进入主空压机，经过多级压缩后进入空冷塔中冷却，以尽可能减少空气中水含量从而降低吸附器的工作负荷。空冷塔上部的冷冻水在水冷塔中利用干燥的出塔废氮气进行冷却后经过氨蒸发器进一步冷却，然后再进入空冷塔上部冷却空气。由空冷塔来的空气进入分子筛吸附器，吸附空气中的水份、CO₂和碳氢化合物。两台分子筛吸附器一台工作，另一台被蒸汽加热的废气再生。出吸附器的空气经过滤后分为两股，一股直接进入压力氮换热器冷却后进入下塔。另一股空气首先经过空气增压机压缩后再分为二路，一路进入主换热器被返流气冷却，然后经膨胀机膨胀后进入下塔；另一路空气经过增压透平膨胀机的增压侧增压后，经高压氧换热器被蒸发的产品——氧气冷却后节流进下塔。

洁净并被返流气体冷却的空气进入下塔后开始进行分离，进入下塔底部的空气穿过塔板并与塔板上的回流液进行热质交换，在下塔上部得到纯氮气，在塔釜得到富氧液空。下塔顶部除抽出的部分压力氮气复热后作为产品送出装置，其余纯氮进入冷凝蒸发器的冷凝侧，在那里氮气通过将上塔底部的液氧蒸发放出热量，自身得到冷凝并主要作为下塔回流液。其中部分液氮经液氮泵加压后在换热器中被正流高压空气汽化后作为产品送出装置。

另从下塔中部抽出一股污液氮，在过冷器中被过冷，并经节流后进入上塔顶部作为上塔的回流液。从下塔的塔釜抽出的富氧液空经过过冷，节流后送入上塔作为上塔回流液。氧产品最终在上塔精馏产生。高纯度的液氧从上塔底部抽出经液氧泵加压后送至高压氧换热器中，被正流高压空气汽化并复热，汽化的氧气作为产品气送出装置。

废氮从上塔上部抽出，首先在过冷器中被纯液氮、污液氮和富氧液空复热，然后进入换热器中复热后出冷箱。一部分作为纯化***的再生气，其余部分作为冷水塔的冷源。

1.2 原料储运

原料煤火车进厂，经解冻处理(冬季)后，在卸车站台，由螺旋卸车机将原料煤卸入受料槽中，由受料槽下地皮带运走，通过胶带输送机转运并计量，将原料煤送到贮煤场堆放(需要时，也可将原料煤直接送筛分、破碎***)。

贮煤场由抓斗起重机和推土机承担原料煤的倒运。抓斗起重机负责抓取原料煤，通过加料斗进入输送***。经两级筛分、破碎、倒运后，送至磨机前贮煤仓待用。

石灰石粉由槽车运来，直接送至磨机前贮仓待用。

磨机前贮仓中原料煤和石灰石粉(低灰熔点煤不加)，按配比经计量后送入磨机。

1.3 煤浆制备工艺流程

由煤运***送来的原料煤(干)送至煤贮斗，经称重给料机控制输送量送入棒磨机，加入一定量的水，物料在棒磨机中进行湿法磨煤。为控制煤浆粘度及保持煤浆的稳定性可加入适当的添加剂；为调整煤浆的pH值，加入碱液或氨水。共磨制浆达到要求的粒度分布，制得的料浆浓度约为60～65％。磨机溢流出的料浆经圆筒筛除去大颗粒后，依靠重力流入磨机出料槽，磨机出料槽搅拌器使料浆均化并保持悬浮状态。料浆再通过磨煤机出料槽泵送入气化***的煤浆槽供气化用。

制浆用水由制浆水泵将水由制浆水槽经计量后送入磨机。制浆用水来自灰水处理单元，以实现水循环运用，并降低水处理成本。其余部分根据需要，用原水补充。

1.4 气化

在本工段，煤浆与氧进行部分氧化反应制得粗还原气。

煤浆由煤浆槽经煤浆加压泵加压后连同空分送来的高压氧通过烧嘴进入气化炉，在气化炉中煤浆与氧发生如下主要反应：

C+O₂→CO₂

C+CO₂→2CO

C+H₂O→CO+H₂

CO+H₂O→H₂+CO₂

反应在2.0～6.OMPa(G)、1200～1500℃下进行。气化反应在气化炉反应段瞬间完成，生成由CO、H₂、CO₂、H₂O和少量CH₄、H₂S等气体组成的粗煤气。气化原料中少量未转化组分和由部分灰分形成的液态熔渣与粗煤气、细灰颗粒一起并流进入气化炉下部的激冷室。

激冷水由激冷水泵进入位于激冷室下降管顶端的激冷环，并沿下降管内壁向下流入激冷室。熔渣在水中淬冷固化，并沉入气化炉底部水浴。粗煤气与水直接接触进行冷却后，大部分细灰留在水中。经冷却和洗涤后的粗煤气沿下降管与导气管之间的环隙上升，经激冷室上部折流板折流分离出部分粗煤气中夹带的水分，从气化炉旁侧的出气口引出，送往文丘里管和洗涤塔。

粗煤气与来自激冷水泵的水经文丘里管混合，细灰被水完全浸湿，然后经洗涤塔下降管进入洗涤塔底部水浴，除去剩余的细灰，接着经下降管和导气管间的环隙上升，进入洗涤塔顶部的塔板，通过塔板上方的除沫器将夹带的水滴分离下来。基本上不含细灰的粗煤气出洗涤塔送到净化***。

沉积在气化炉激冷室底部的粗渣及其它固体颗粒，通过循环水流带入锁斗。大的渣块经破渣机进行破碎。从气化炉排出的大部分灰渣沉降在锁斗底部，定时排入渣池，由扒渣机捞出后装车外运。从锁斗顶部抽出较清的水，经锁斗循环泵循环进入气化炉激冷室水浴。

1.5 灰水处理

本工段将气化来的黑水进行渣水分离，处理后的水循环使用。

从气化炉和碳洗塔排出的高温黑水分别进入高压闪蒸器，经高压闪蒸浓缩后的黑水再经真空闪蒸浓缩后由渣池泵送入澄清槽，水中加入絮凝剂使其加速沉淀。澄清槽底部的细渣浆经泵抽出送往过滤机给料槽，经由过滤机给料泵加压后送至真空过滤机脱水，渣饼由汽车拉出厂外。

闪蒸出的高压气体经过灰水加热器回收热量之后，通过气液分离器分离掉酸性气体，冷凝液作为洗涤用水。

闪蒸出的低压气体直接送至洗涤塔给料槽，澄清槽上部清水溢流至灰水槽，由灰水泵分别送至洗涤塔给料槽、气化锁斗、磨煤水槽，少量灰水作为废水排往废水处理。

1.6 变换及热回收

来自气化工段被蒸汽充分饱和的原料气(3.74MPa、214℃左右)，经1#气液分离器分离液体后，约65％的粗煤气进入原料气预热器管程，被变换炉出来的工艺变换气预热，温度由214℃左右升高至305℃左右后进入变换炉。变换炉分两段，上段为预变换，在炉内气体发生如下化学反应：

CO+H₂O←→CO₂+H₂+Q

由于一氧化碳变换反应是放热过程，出变换炉的气体温度升至463℃、压力3.64MPa、含一氧化碳5.45％左右(湿基)，进入中压蒸汽过热器管程，与变换副产的中压饱和蒸汽换热，温度降至440℃左右，然后进入原料气预热器壳程与原料气换热，温度降至398℃左右，再进入中压蒸汽发生器管程，温度降至270℃左右，然后与未参加变换反应的35％左右的粗煤气汇合，满足还原气所需的H₂/CO的比例后，进入锅炉给水加热器壳程，温度降至220℃左右，去NHD再生塔煮沸器进行换热，然后进入2#气液分离器，分离工艺冷凝液后，气体进入低压蒸汽发生器，副产低压蒸汽(0.35MPa饱和)，温度进一步降低，气体中部分水蒸汽冷凝为水，气液混合物进入3#气液分离器，分离冷凝液后，气体进入脱盐水预热器管程，加热工程用脱盐水，再进入水冷却器用循环水冷却至40℃左右，最后进入4#气液分离器。

4#气液分离器的上部加入脱盐水，用来洗涤气体中微量的氨，防止产生碳酸氢铵结晶堵塞管道及阀门，出4#气液分离器的气体温度40℃、压力3.50MPa、CO 20.32％左右，送至NHD净化***。

1.7 脱碳、脱硫

水煤气经NHD脱碳工段的气-气换热器换热冷却后进入脱硫塔底部，与塔内自上而下的NHD溶液逆流接触吸收绝大部分H₂S及部分SO₂和COS，出脱硫塔的粗煤气(常温、3.65Mpa左右)去脱碳塔脱除剩余的CO₂。

脱硫塔底排出的富液，进入脱硫水力透平回收能量、减压后，进入高压闪蒸槽闪蒸，该闪蒸气与脱碳工段的高压闪蒸气合并一起进入脱碳闪压机，升压后同粗煤气一起进脱硫***以回收高压闪蒸气中的H₂。高压闪蒸槽液相经换热进低压闪蒸槽闪蒸后液相经溶剂再生塔再生，再生后贫液回脱硫塔循环使用。低压闪蒸气与再生塔顶酸性气体一起去硫回收装置。

自脱硫塔脱除H₂S及部分SO₂和COS的粗煤气进脱碳塔脱除CO₂。

进脱碳塔顶的NHD贫液温度为-5℃，在塔内吸收CO₂的过程中，由于CO₂的溶解热使溶液温度升高，出塔底的NHD富液温度达到16.5℃、压力3.58Mpa左右。富液进入水力透平回收静压能，降压后进入脱碳高压闪蒸槽，部分溶解的CO₂和大部分H₂在此解吸出来。高压闪蒸气和脱硫工段的脱硫闪蒸气混合后进入脱碳闪压机，闪蒸气升压、冷却后与粗煤气混合，经气-气换热器降温后(常温、1.3Mpa左右)再去脱硫工段循环吸收。

脱碳闪蒸糟底部出来的富液自流进入气提塔，溶液与气提氮气在填料层内逆流接触，此时溶液中溶解的CO₂被气提出来，排入大气。从气提塔底出来的贫液(6.7℃左右)，经脱碳贫液泵提压并经氨蒸发器冷却至-5℃左右后进入脱碳塔上部循环使用。

1.8 硫回收

酸性气体经气液分离后，被络合铁脱硫液自吸进入吸收塔上部，在喷射器内气液两相混合，并不断的更新接触面积，气液两相进入下部分离段，气相分离液滴后，进入填料吸收塔，经喷淋段、填料段吸收硫化氢后，尾气集中排放。

络合铁脱硫液富液自喷射吸收塔、填料吸收塔底部汇集进入富液槽，经富液泵打入再生塔顶部的喷射器，与自吸进入喷射器的空气充分混合，经反应后进入再生塔，在再生塔内进一步氧化再生，再生后的贫液从再生塔上部溢流进入贫液槽，由贫液泵升压送入喷射吸收塔、填料吸收塔循环吸收。

再生塔内析出的元素硫悬浮于再生塔顶部的环形塔内，并溢流进入泡沫槽，再由硫泡沫泵送入硫泡沫槽，经离心机过滤，进熔硫釜回收硫磺。

1.9 减压***

净化后的煤气经膨胀机，使气体压力由3.65MPa减至0.8Mpa左右，送至循环水***，换热后供竖炉直接还原工艺使用。膨胀减压做功带动机械设备可节约电能1500Kw左右，产生冷量4.75MJ/h左右。

经减压后还原气质量达到如下工艺要求：

CO+H₂          95.57％

CO₂            3％

CH₄、Ar、N₂    1.43％

压力           0.8Mpa

温度           常温

利用煤制还原气与铁矿石进行还原反应的***及方法主要包括以下工艺流程及设备：

2.1 还原反应的原理为，通过H₂和CO与铁矿石的化学反应将矿石中的氧除去，生产出高金属化率的直接还原铁：

Fe₂O₃+3H₂→2Fe+3H₂O

Fe₂O₃+3CO→2Fe+3CO₂

其工艺的核心是直接还原竖炉。如图2所示，从工艺角度出发，直接还原主要由还原气的供应、还原流程和冷却流程三部分组成。

2.2 还原气的供应

还原气供应流程见图2。通常还原气在气基竖炉直接还原工艺中主要用作还原流程的还原剂、冷却流程的冷却剂和燃料。

2.3 还原流程

还原流程由直接还原竖炉、炉顶烟气换热器、炉顶烟气激冷/洗涤***、工艺气循环压缩机、压缩机二次冷却器、CO₂吸收器、工艺气加湿器和工艺气加热器等组成。

还原流程的还原气由补充的合成气与脱除了CO₂的温度为50℃、压力为6.4kg/cm²左右的循环气体混合组成。

为获得渗碳过程的最优控制，还原气通过一个增湿罐，加入少量的水蒸汽，然后通过工艺气加热器加热到930℃左右。

热的还原气被送入竖炉还原带，压力大约为4.5kg/cm²，向上逆向流经铁矿石移动床，确保气体分布均匀，气固之间接触良好。

在竖炉的还原带，铁矿石首先通过热的还原气的热量传递被预热到还原过程所需的温度水平。预热阶段过后，还原气H₂和CO与氧化铁发生还原反应，矿石中的氧被去除。还原反应的机理包括还原剂气体在反应界面的吸附催化、固相层内离子和电子的扩散、新相核的形成及长大等。

还原过程的机理可描述为：

Fe₂O₃→Fe₃O₄→FeO→Fe

其中铁矿石与H₂的还原反应过程为：

3Fe₂O₃+H₂→2Fe₃O₄+H₂O

Fe₃O₄+H₂→3FeO+H₂O

FeO+H₂→Fe+H₂O

铁矿石与CO的还原反应过程为：

3Fe₂O₃+CO→2Fe₃O₄+CO₂

Fe₃O₄+CO→3FeO+CO₂

FeO+CO→Fe+CO₂

竖炉排出的温度约490℃的烟气，经过炉顶烟气换热器回收热量，生产用于CO₂脱除装置的蒸汽，然后通过烟气激冷/洗涤***。在此环节，还原过程中产生的水得到浓缩并且从气流中脱除，气体中携带的大部分的灰尘也被分离出去。洗涤过的气体通过工艺气体压缩机提高压力后循环使用。

2.4 冷却气体流程

竖炉下部的锥形段是竖炉直接还原的冷却带。

为便于冷态直接还原铁的卸料操作，温度约40℃、压力约4.8kg/cm²的合成气和冷却气体压缩机出来的循环冷却器混合后从反应器下部的锥形区域喷入，向上逆向流过直接还原铁移动床。在冷却带产品被冷却，同时产生部分直接还原铁的渗碳反应：

3Fe+CH₄→Fe₃C+2H₂

3Fe+2CO→Fe₃C+CO₂

3Fe+CO+H₂→Fe₃C+H₂O

CH₄→C+2H₂

还原区域也进行部分渗碳反应。大部分C以碳化铁(Fe₃C)的形式进入到产品中。

渗碳反应总体的高吸热行为强化了直接还原铁的冷却过程。

热的冷却气离开冷却区域，经过冷却、压缩，再循环使用。直接还原铁在大约55℃的条件下通过旋转阀排出竖炉的冷却带。

本发明通过煤制还原气***用煤制备包括CO和H₂的还原气，并通过直接还原冶金***利用所述还原气对铁矿石进行还原反应。***结构简单、工艺成本低。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种煤制还原气气基竖炉直接还原冶金方法，其特征在于，包括步骤：

A、用煤制备还原气，所述还原气的主要成分为CO和H₂；

B、利用所述还原气与铁矿石进行还原反应。

2、根据权利要求1所述的煤制还原气气基竖炉直接还原冶金方法，其特征在于，所述的还原气中H₂与CO的体积比为1.0～3.0。

3、根据权利要求1所述的煤制还原气气基竖炉直接还原冶金方法，其特征在于，所述的步骤A包括步骤：

A1、将煤与水的混合物磨细制成水煤浆；

A2、对所述水煤浆进行气化处理：将所述水煤浆与氧进行混合燃烧和氧化反应，得到含有CO和H₂的粗煤气；

A3、对所述粗煤气进行净化处理：将所述粗煤气进行脱碳、脱硫处理，使CO和H₂含量的比例及总含量符合预定的要求，得到所述还原气。

4、根据权利要求1所述的煤制还原气气基竖炉直接还原冶金方法，其特征在于，所述的步骤B包括步骤：

B1、还原流程：所述还原气经预热后与铁矿石进行还原反应，即CO和H₂与氧化铁反应生成直接还原铁；

B2、冷却流程：未经预热的还原气对所述直接还原铁进行冷却，同时产生部分直接还原铁的渗碳反应。

5、一种煤制还原气气基竖炉直接还原冶金***，其特征在于，包括煤制还原气***和竖炉直接还原冶金***，

所述煤制还原气***将煤制成以CO和H₂为主要成分的还原气，并将所述还原气输送给竖炉直接还原冶金***；

所述竖炉直接还原冶金***利用所述煤制还原气***输送给的还原气与铁矿石进行还原反应。

6、根据权利要求5所述的煤制还原气气基竖炉直接还原冶金***，其特征在于，所述煤制还原气***包括：

水煤浆制备单元：用于将煤与水的混合物磨细制成水煤浆；

气化单元：用于对所述水煤浆进行气化处理，得到含有CO和H₂的粗煤气；

净化单元：用于对所述粗煤气进行净化处理，得到CO和H₂的含量比及总含量符合预定要求的还原气。

7、根据权利要求6所述的煤制还原气气基竖炉直接还原冶金***，其特征在于，所述的净化单元包括：CO与H₂变换装置、二氧化碳及硫化物脱除装置。

8、根据权利要求5所述的煤制还原气气基竖炉直接还原冶金***，其特征在于，所述竖炉直接还原冶金***包括还原气供给单元、还原单元和冷却单元，所述还原单元包括直接还原竖炉、还原气增湿器和还原气加热器，所述直接还原竖炉包括还原带和冷却带，

所述加热器用于加热部分还原气，以提高还原气的反应活性、维持竖炉内还原反应所需的工艺温度；

所述还原气中的另一部分，直接进入所述冷却带，对炉内还原出的直接还原铁进行冷却，同时产生部分直接还原铁的渗碳反应。

9、根据权利要求8所述的煤制还原气气基竖炉直接还原冶金***，其特征在于，所述的还原单元还包括烟气换热器、烟气洗涤器、工艺气压缩机、CO₂吸收器；还原反应后生成的烟气及部分未反应的还原气从还原竖炉的上部排出，并依次经过所述烟气换热器、烟气洗涤器、工艺气压缩机、CO₂吸收器、增湿器、加热器进行处理后，再次参与还原反应。

10、根据权利要求8所述的煤制还原气气基竖炉直接还原冶金***，其特征在于，所述冷却单元包括冷却气体洗涤器、冷却气体压缩机，

从所述冷却带排出的气体依次经过冷却气体洗涤器、冷却气体压缩机进行处理后，再次参与冷却流程。

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