CN101787408A

CN101787408A - 利用粗煤气显热生产直接还原铁的方法

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Publication number: CN101787408A
Application number: CN201010124542A
Authority: CN
Inventors: 苏亚杰; 杜英虎; 陈寿林; 苏亚达
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2030-03-12
Also published as: WO2011110054A1; CN101787408B

Abstract

利用粗煤气显热生产直接还原铁的方法，是将粗煤气通入还原竖炉中，并对粗煤气进行三段连续除尘：一段用粉尘沉降室、挡板、旋风除尘器高温除尘后，将高温粗煤气送入直接还原竖炉中，用于加热直接还原竖炉中的铁矿煤球团，或氧化铁球团矿、铁矿石，或以煤粉、粘结剂、石灰粉混合物为包裹层的铁矿粉制成的球团生产直接还原铁；二段用还原竖炉中移动的料床除尘；三段用常规的布袋除尘或电袋复合除尘。经除尘后的还原气用于燃气，或用于发电，或用于生产化工产品的原料气。本发明的粗煤气显热利用效率比发电高2～3倍，在对粗煤气除尘的同时生产出直接还原铁，节省了水资源，减少了污染，提高了经济效益，可以实现清洁生产。

Description

利用粗煤气显热生产直接还原铁的方法

技术领域

本发明涉及一种煤炭气化粗煤气余热回收利用方法，具体是一种利用煤炭气化粗煤气显热直接加热铁矿煤球团或铁矿石、氧化铁球团矿，以生产直接还原铁的工艺方法。本发明将高温粗煤气直接送入直接还原竖炉中，用于加热直接还原竖炉中的铁矿煤球团或铁矿石、氧化铁球团矿生产直接还原铁。本发明的特点是在回收利用粗煤气中所含显热时采用了三段连续除尘，第一段用粉尘沉降室、挡板、旋风除尘器高温除尘，除去粗煤气中的较粗颗粒；第二段在还原竖炉中利用还原铁和铁矿煤球团或铁矿石、氧化铁球团矿颗粒床除尘；第三段在还原竖炉炉顶煤气降温后的净化过程中除尘。

背景技术

200610012837号发明专利公开了一种铁矿煤球团自产还原气生产直接还原铁的方法，该方法是在开炉前准备N₂、焦炉气、煤制气、天然气、煤层气中的一种或数种气体混合做为启动气源，将启动气源加热至1150℃，通入还原竖炉中加热铁矿煤球团，使球团中的一部分煤热解产生含CO、H₂、CH₄的煤热解气，一部分煤作为还原剂用于还原铁矿石，产生出含有CO₂和H₂O的还原尾气；产生的煤热解气与还原尾气由炉顶排出还原竖炉，经净化除尘、脱除焦油、硫及H₂O、CO₂等杂质气体后成为还原气。以加热的还原气逐步替代高温启动气源，直至完全替代高温启动气源通入还原竖炉中，加热新的铁矿煤球团，产生新的煤热解气和还原尾气，在还原气直接还原铁矿煤球团中铁精矿粉的同时，形成自产还原气循环生产与使用。如此反复循环，实现直接还原铁的连续生产。

2008100553998号发明专利公开了一种利用红焦加热直接还原铁中还原气的方法，是以干熄焦炉代替铁矿煤球团生产直接还原铁工艺中的还原气加热炉，由还原气代替N₂作为冷却红焦的传热介质，还原气在通入干熄焦炉冷却红焦的过程中吸收红焦显热，被升温至650～960℃，再向排出干熄焦炉的还原气中施加O₂，使其与还原气燃烧产生热量，将还原气加热到1100～1150℃，氧化度控制在＜20％后送入还原竖炉，为铁矿煤球团还原铁提供热量。该发明可以实现CO₂近零排放，并且没有气、液、固体废弃物排放，可实现清洁生产。

2009100753306号发明专利公开了利用垃圾制燃气加热直接还原铁中还原气的方法，是由垃圾焚烧或融熔焚烧产生的可燃气体，利用低热值燃气高温燃烧技术蓄热式加热炉、炼铁高炉热风炉来加热铁矿煤球团内生还原气生产直接还原铁中的循环还原气。该方法要求粗燃气的热值要≥850kcal(3558kj)，若达不到热值最低要求时，可以在垃圾焚烧或融熔焚烧炉中添加煤炭、焦炭、半焦、型煤以提高粗燃气热值。为防止垃圾焚烧或融熔焚烧以及燃气二次燃烧产生二噁英及二噁英类物质，需要在燃气燃烧前或燃气燃烧后做净化处理。利用该技术可以在处理城市生活垃圾的同时生产直接还原铁。

目前，煤炭气化粗煤气中的显热回收利用方法主要有：国外的Texaco气化工艺、Destec煤气化工艺、Shell煤气化工艺、Prenflo煤气化工艺；以及我国的煤炭气化技术如：多喷嘴对置式水煤浆气化技术、灰熔聚流化床粉煤气化技术、两段式煤炭气化技术等。这些技术中的粗煤气显热都是以水蒸气和热水形态回收的，其中包括有粗煤气激冷工艺技术、余热锅炉回收热量技术，回收的显热也主要是用于生产水蒸气和发电。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用煤炭气化高温粗煤气的显热加热直接还原竖炉中的铁矿煤球团，以生产直接还原铁的方法。

实现本发明目的的具体方法是：

a.选择煤灰熔点高于直接还原铁还原温度至少200℃的煤炭为原料，在煤气化炉中生产粗煤气；

b.控制从煤气化炉中产出的粗煤气温度在1000～1100℃，经高温第一段除尘后，由设在还原竖炉中部的围管输送到装填有铁矿煤球团的直接还原竖炉内；

c.进入还原竖炉的粗煤气从铁矿煤球团移动颗粒床层中穿过，经铁矿煤球团移动颗粒床第二段除尘，并加热铁矿煤球团以生产直接还原铁；

d.粗煤气将显热传给铁矿煤球团用于还原铁后，降温到150～200℃，作为还原竖炉炉顶气排出还原竖炉；

e.排出的炉顶气再经第三段电袋复合除尘，脱除H₂S、SCO、CO₂、微量煤焦油后，成为还原气；

f.还原竖炉中的铁矿煤球团经粗煤气加热还原生成直接还原铁，在还原竖炉下部冷却到300℃以下，经底部出料口锁斗密闭筛分出煤灰和还原铁后出炉。

本发明利用粗煤气显热生产直接还原铁的方法能够得以实现的原因是：由于在铁矿煤球团中配有煤粉作为还原剂，使得除尘后的粗煤气将显热传递给铁矿煤球团后，与铁矿煤球团在竖炉上部干馏段产生的干馏煤气、还原尾气和未参与还原反应的粗煤气一同作为炉顶气从竖炉炉顶排出竖炉。如果铁矿煤球团内配的煤粉还原剂与还原铁矿所需的还原剂量相等，则粗煤气中参与还原反应的H₂和CO的热量，与铁矿煤球团中未参与还原反应的煤热解气CH₄、H₂、CO等的热量大体上相等。即：由于球团中加配了煤，使得粗煤气中化学成分所含的热量与直接还原铁后炉顶气中化学成分所含的热量大体相等。生产直接还原铁只是利用了煤炭气化粗煤气中的显热。

一般认为，不能直接利用煤气化高温粗煤气来生产直接还原铁。更不可能利用高温粗煤气显热生产直接还原铁。其理由一是因为粗煤气中含有有害元素S，在还原铁过程中可能被还原铁吸收；二是粗煤气氧化度较高，不能保证直接还原铁所需要的低氧化度；三是粗煤气中含有大量粉尘，粉尘在高温下软化有粘结性，会粘滞在管道、除尘器、以及直接还原铁设备上，会使管道、除尘器及设备损坏失去设计功能，甚至造成停车等事故；四是因煤气化工艺不同粗煤气的压力有高有低，粗煤气低于直接还原铁工艺所需压力时无法加压。

然而，本发明研究发现：

调整粗煤气温度，达到直接还原铁工艺要求温度；粗煤气中含有足够量的H₂；粗煤气具有一定压力；氧化度低于直接还原铁工艺要求；在直接还原铁前和直接还原铁过程中清除粉尘；粗煤气就可以直接用于生产直接还原铁。GSP、Shell、两段式粉煤加压气化等煤气化工艺经选择煤灰熔点较高的煤和调整工艺参数，其粗煤气就可以直接用于生产直接还原铁。

各种煤气化工艺的粗煤气温度在800～1500℃之间，通过调整输O₂量，输水蒸气量和输煤量比例可以调整粗煤气温度，当粗煤气温度高于直接还原铁工艺温度时，也可以兑入冷煤气降低粗煤气温度，以达到直接还原铁工艺温度要求。

当粗煤气中H₂含量≥20％时，可以有效预防直接还原铁生产过程中单质铁对H₂S、SCO的吸收，并可以利用H₂脱除铁矿煤球团中的S。因此，不必担心S进入直接还原铁产品中，煤气中的H₂S、SCO可以在生产直接还原铁降温后再回收并加以利用。

煤气化炉的粗煤气出口压力范围为0.5～4.0MPa，可以在除尘过程中减压，或设减压阀门降压以满足直接还原铁工艺压力要求。

解决粗煤气中的粉尘粘结问题，可以选择煤灰熔点高于直接还原铁工艺温度200℃的煤，作为气化用煤，以避免煤灰熔点低，粘滞管道、阀门和设备的问题，并利用还原竖炉中的铁矿煤球团和直接还原铁，或铁矿石、氧化铁球团矿作为直接还原竖炉中移动颗粒床除尘的颗粒，在实现高温不间断连续除尘的同时生产出直接还原铁。

在本发明利用粗煤气显热生产直接还原铁的方法中，高温除尘是关键。宝钢COREX融熔还原工艺中，在熔融炉与还原竖炉之间设置有旋风除尘器，除尘温度850℃，但是应用效果不尽如意，因为除尘不彻底，粉尘进入还原竖炉后，容易造成炉料粘结，致使还原竖炉出料不畅，被迫停炉清理，影响COREX整体作业效率。竖炉预还原铁粘接的原因是：

1)、从融熔还原炉中产出的煤气粉尘中含有大量铁氧化物，降低了煤灰熔点，煤气从融熔还原炉进入直接还原炉的入口温度为830℃，煤气与粉尘在进入还原竖炉后，在铁球团和氧化铁球团矿过滤作用下聚集并造成粘结；

2)、从融熔还原炉中产生的煤气，在直接还原铁沿管道下降到融熔还原炉过程中，向上串入直接还原竖炉，其温度可达1000℃以上，超过预还原铁软化温度和氧化铁球团矿软熔点的温度，造成粘结；

3)、还原竖炉采用氧化球团矿和块状铁矿，其软熔点850℃左右，是造成反串煤气、粉尘与铁矿粘结的原因之一。

本发明为解决上述问题，采取了以下技术方案：

1)、选择灰熔点高的煤。选择灰熔点高于还原铁温度1000～1100℃以上200℃的煤，即煤灰熔点1200～1300℃以上。因为高于煤灰熔点温度200℃，一般情况下可以确保避免煤灰粘附堵塞管道、阀门、除尘器和还原竖炉。煤灰熔点与煤灰矿物成分有着直接关系，一般认为，含碱性氧化物(Fe₂O₃、CaO、MgO、Na₂O、K₂O)质量成分越高，煤灰的熔融温度越低；含酸性氧化物(AI₂O₃、SiO₂、TiO₂)质量成分越高，煤灰的熔融温度越高。各种煤中AI₂O₃在煤灰中的变化较大，一般在3～50％之间，AI₂O₃在煤灰中始终起着增高煤灰熔点的作用，在煤灰中的含量达到30％时，煤灰熔点可高达1300～1500℃以上。

2)、本发明采用铁矿煤球团来提高含铁矿原料的软熔点。铁矿煤球团软熔点1150℃，比氧化铁球团矿的软熔点850℃高出300℃，此时，将粗煤气进入还原竖炉的温度控制在1000～1100℃即可避免发生粘结。

3)、粗煤气经过还原竖炉后不再返回竖炉，避免了含铁矿粉的粉尘进入还原竖炉，因此也就避免了粘结的发生。

4)、增大原料球团矿的粒度，增大球团之间的空隙。本发明采用的铁矿煤球团的粒度为10～50mm，由于球团之间空隙增大，使得粉尘进入还原竖炉后的运动和滞留空间增大，料床不断向下移动携带粉尘向下移动，气流向上运动携带粉尘向上移动，不会因粉尘堆积造成堵塞。同时，改变原料球团矿形状也可以增大粉尘的运动和滞留空间，如将原料球团制成扁圆球形或扁圆柱体。

5)、送入还原竖炉中的粗煤气氧化度(H₂+CO)/(H₂+CO+CO₂+H₂O)要＜15％。实验表明，用煤气氧化度＞25％的煤气还原含碳铁矿球团时，含碳铁矿球团还原后会再氧化。由于铁矿煤球团还原产生大量氧化气体CO₂和H₂O，与粗煤气在还原竖炉中汇合后，会提高还原竖炉中气体的氧化度，消耗铁矿煤球团中的碳元素，严重时会使Fe₃O₄氧化为Fe₂O₃，造成铁矿晶体的晶格转变，导致球团膨胀、酥松，失去必要的球团强度而粉化，致使还原竖炉不能正常运行。为保证不出现上述问题，应选择煤炭气化工艺中氧化度低的气化工艺，降低输入还原竖炉中粗煤气的氧化度。

6)、粗煤气不脱硫。目前还没有成熟的1000～1100℃粗煤气脱硫技术，要脱硫必须将粗煤气温度降至常温再脱硫。如此，粗煤气中的显热就不能用于冶炼直接还原铁。本发明在试验中发现，铁矿煤球团在加热生产直接还原铁过程中有脱硫现象，脱硫率达到70～80％。这可能与煤中的H₂有关，与煤加氢热解脱硫工艺技术相似，接近于焦炉煤气与煤共热解脱硫工艺技术。焦炉煤气与煤共热解脱硫工艺技术实质上是把煤的加氢热解与煤甲烷共热解结合在一起的煤加氢、甲烷热解工艺。其脱硫作用分为两部分：①球团内的脱硫，即球团内煤热解产生的氢与硫反应生成H₂S和COS等气体并排出球团和竖炉；②还原气中的氢与煤和铁精矿中的硫反应生成的H₂S气体，随还原尾气排出竖炉。同时，在粗煤气中含有≥20％的H₂，可以抑制直接还原铁生产过程中单质铁对H₂S、SCO的吸收，由于H₂％含量较高，可以脱除铁矿及煤中的S。

7)、电捕焦油。煤气化工艺中的气流床煤气化工艺，如干粉煤气化工艺的粗煤气一般都不含煤焦油。在铁矿煤球团直接还原工艺中，每生产1吨还原铁使用218kg煤做还原剂，煤中的焦油含量约为4％，重约8.72kg，由于粗煤气和还原尾气的稀释作用，到了炉顶气中的煤焦油含量进一步降低，约为3.2g/m³。解决煤焦油问题的办法一是选择煤焦油露点温度85℃以上净化炉顶气，二是采用电捕焦油工艺清除焦油。

8)、调整输入还原竖炉的粗煤气温度。铁矿煤球团的最佳还原温度为1000～1100℃，为保证还原竖炉内的温度，输入还原竖炉的粗煤气温度可以提高到1100℃。调整粗煤气温度的最佳办法是选择煤气化工艺中粗煤气温度接近1100℃的工艺，在此基础上进行调整。例如在西安热工研究院两段式煤气化炉的上段，用调整喷煤量来调整粗煤气的出口温度，减少上段炉的喷煤量可以提高粗煤气出口温度，增加上段炉的喷煤量可以降低粗煤气出口温度。又如，增加上段炉的喷氧量可以提高粗煤气温度，减少喷氧量可以降低粗煤气温度。

9)、调整还原竖炉内的气体压力。粗煤气出口压力根据不同行业的需要可以是2.5～8.5MPa。本发明工艺要求适当的气体压力，是由于铁矿煤球团配煤选用高挥发分煤时，压力过高有可能造成煤的过度软化，降低球团强度，甚至造成事故。当然，提高还原竖炉内气体压力有利于提高产量和利用煤气化炉粗煤气气体压力，不过为了工艺设备的安全和稳定顺行，应选择适当的气体压力，一般应在0.1～3MPa。

本发明的特征之一，是三段干法连续除尘。与湿法除尘降温相比，本发明的三段干法连续除尘不会产生大量黑水，只是在炉顶气回收过程中会有少量污水产生。这一部分污水可以配制生产铁矿煤球团用粘结剂，也可以净化后回用，如生产水蒸气用于煤炭气化。因此可以实现污水零排放。

第一段除尘为初级除尘。可以用粉尘沉降室、挡板将粗颗粒粉尘分离，也可以用旋风除尘器除尘。因为从煤气化炉中产出的煤气带有一定的压力，不需要在旋风除尘器上加设电器及机械动力元器件，避免了高温对电器及机械动力元器件的影响，除尘器内衬选用耐高温的耐火材料，如氧化铝为原料的高温陶瓷，在钢板与耐火材料之间加隔热材料，也可以加水套，以防止含尘高温煤气高速旋转，对旋风除尘器壁摩擦产生高温损害除尘器。一段除尘设备可以串联也可以并联，如粉尘沉降室、挡板、旋风除尘器串联布置，或旋风除尘器多台并排或多管布置，也可以只使用粉尘沉降室、挡板、旋风除尘器其中的一种。

第二段除尘为移动颗粒床除尘。经一段除尘后的粗煤气携带部分粉尘进入还原竖炉进行第二段除尘，在给直接还原竖炉中的铁矿煤球团施加热量还原铁的同时，还对粗煤气起到了降温和除尘作用。其中一部分粉尘与煤气和还原后的尾气一起经炉顶排出竖炉，进入煤气净化工序进行第三段除尘；另一部分粉尘与直接还原铁一起下降到还原竖炉下部的冷却段，用炉顶气冷却净化后的煤气做冷却气，冷却气从直接还原竖炉下部送入还原竖炉，从还原竖炉中部粗煤气输入直接还原竖炉的围管下部排出竖炉；直接还原铁和部分粉尘在还原竖炉下段在冷却气作用下进行降温，并不断下降到出料口一起排出，经出料锁斗密闭筛分出直接还原铁和粉尘。炉顶气经电袋复合第三段除尘后排空，二段筛分出的粉尘与一、三段除尘产生的粉尘集中回收处理。

竖炉第二段除尘还包括冷却段除尘，即冷却煤气从竖炉下部输入竖炉，吸收还原铁热量后从粗煤气输入围管口下部排出，反吹出一部分粉尘，经废锅冷却利用余热，布袋除尘后冷煤气循环利用。也可以将吸收热量后的冷却煤气，输入竖炉粗煤气输入围管上段的竖炉中，用于预热炉料，需要在粗煤气输入竖炉围管上段加设煤气输入围管。

第三段除尘为常规的布袋除尘或电袋复合除尘。经前两段除尘后，从直接还原竖炉中排出的炉顶气温度已经降至150～200℃，其中含有H₂S、SOC、H₂O、少量焦油和少量粉尘，需要进行第三段除尘与净化后才能用于IGCC发电或用作化工原料气生产化工产品。从还原竖炉顶部排出的炉顶气的净化可以采用常规的煤气净化工艺，因炉顶气含有大量的CO、H₂、CO₂、H₂O、H₂S、COS、粉尘和少量煤焦油等，要依次清除净化，才能用于燃气、或化工原料气。炉顶煤气净化方法，应根据工艺实际选择不同工艺，可以选择低温甲醇洗、氨法系列脱硫技术、脱碳技术，以及变压吸附法等还原气净化方法。回收的S和CO₂可以再利用。净化后的煤气经压缩机加压升温送入燃气轮机燃烧发电，尾气再经余热锅炉回收水蒸气和发电。回收的粉尘可以作为建筑材料使用。

本发明的特征之二，是与余热发电比较，热能利用只是单一的热量传输，没有余热发电热量转换为蒸汽、蒸汽转换为动能、动能转换为电能的多次转换，所以粗煤气显热利用效率比发电高2～3倍。

本发明的特征之三，是与余热发电比较，不仅余热利用不消耗碳，而且生产直接还原铁产生的CO₂可以全部在炉顶气回收净化过程中以较低的成本回收，可以与粗煤气中有毒有害气体H₂S、SOC等和生产直接还原铁产生尾气中的H₂S、SOC等硫化物，以及其他有毒有害气体一起回收并加以利用。

本发明的特征之四，是直接还原铁生产过程没有废气、废渣排放，炉顶气回收过程中产生的少量水可以用于配制水煤浆，也可以净化后补充发电工序用水，或生产水蒸汽，喷入煤气化炉中用以增加煤气中的H₂含量，因此可以实现清洁生产。

本发明的特征之五，是生产直接还原铁的能源消耗低。由于只用粗煤气显热、煤粉还原剂和少量有机粘结剂，使得还原剂的理论能耗仅为218kg C/吨铁，实际仅为220～240kg标准煤/吨铁。

本发明的特征之六，是因为直接还原铁是强吸热反应，炉内温度只会因吸热反应不断降低，炉温不会升高，因此还原竖炉要保温尽量减少热量散失。

本发明的特征之七，是还原竖炉炉顶和炉底用N₂做气封。若还原炉中气体压力超过0.8Mpa时，上下气封应改为上下锁斗，即通过锁斗装料、出料，用N₂气作过渡气体，用以隔绝空气保障安全生产，防止安全事故。

本发明的特征之八，是因为利用了煤气化炉粗煤气压力，取消了还原竖炉还原气泵增压***，这一部分电能、动能消耗可以全部节省下来，有条件的还可以利用余压发电。

本发明也可以选用氧化铁球团矿和铁矿石为生产直接还原铁的原料和除尘颗粒，利用粗煤气显热生产直接还原铁，包括以下过程：

b.控制从煤气化炉中产出的粗煤气温度在790～900℃，经高温第一段除尘后，由设在还原竖炉中部的围管输送到装填有氧化铁球团矿和铁矿的直接还原竖炉内；

c.进入还原竖炉的粗煤气从氧化铁球团矿和铁矿移动颗粒床层中穿过，经氧化铁球团矿和铁矿移动颗粒床第二段除尘，粗煤气加热并还原氧化铁球团矿和铁矿，以生产直接还原铁；

d.粗煤气将显热传给氧化铁球团矿和铁矿用于还原铁后，降温到150～200℃，作为还原竖炉炉顶气排出还原竖炉；

e.排出的炉顶气再经第三段电袋复合除尘，脱除H₂S、SCO、CO₂、微量煤焦油后，成为还原气，或用于燃气，或用于发电，或用于生产化工产品的原料气；

f.在还原竖炉中氧化铁球团矿和铁矿经粗煤气加热还原生成直接还原铁，在还原竖炉下部冷却到300℃以下，经底部出料口锁斗加N₂气保护密闭筛分出煤灰和还原铁后出炉。

上述直接还原铁生产方法中，送入还原竖炉的粗煤气氧化度控制在≤8％，煤灰软化点控制在≥1000℃，其他工艺参数及过程(包括粗煤气压力、三段除尘、炉顶煤气净化等)与铁矿煤球团为原料的直接还原铁工艺相同。

以氧化铁球团矿和铁矿石为生产直接还原铁的原料和除尘颗粒时，在利用粗煤气显热的同时还要消耗粗煤气中相应的H₂和CO，消耗粗煤气量为700～1000m³。

本发明还可以选用以煤粉、粘结剂、石灰粉混合物为包裹层的铁矿粉制成的球团为直接还原铁原料和除尘颗粒，利用粗煤气显热生产直接还原铁，包括以下过程：

b.控制从煤气化炉中产出的粗煤气温度在900～1300℃，经高温第一段除尘后，由设在还原竖炉中部的围管输送到装填有以煤粉、粘结剂、石灰粉混合物为包裹层的铁矿粉制成的球团的直接还原竖炉内；

c.进入还原竖炉的粗煤气从上述铁矿球团移动颗粒床层中穿过，经上述铁矿球团移动颗粒床第二段除尘，粗煤气加热上述铁矿球团，由包裹层产生的煤气对铁矿球团实施还原反应；

d.粗煤气将显热传给上述铁矿球团用于还原铁后，降温到150～200℃，作为还原竖炉炉顶气排出还原竖炉；

f.还原竖炉中的上述铁矿球团经粗煤气加热还原生成直接还原铁，在还原竖炉下部冷却到300℃以下，经底部出料口锁斗加N₂保护，密闭筛分出煤灰和带有包裹层的还原铁，破碎筛分出直接还原铁。分离出的碳质包裹层可以作为煤气化炉的原料。

用煤粉、粘结剂、石灰粉混合物为包裹层的铁矿粉制成的球团生产直接还原铁的上述方法中，送入还原竖炉的粗煤气因有含煤保护层的保护以及石灰石的脱硫，氧化度及其它化学成分可以不受条件限制，其它工艺参数及过程(包括粗煤气压力、三段除尘、炉顶煤气净化等)与铁矿煤球团为原料的直接还原铁工艺相同。

具体实施方式

实施例1

粗煤气从煤气化炉出炉，温度达到1000～1100℃，煤灰熔点＞1300℃，粗煤气氧化度≤15％，压力0.1～4MPa，经过第一段挡板、陶瓷旋风除尘器除尘，输入装有铁矿煤球团用于生产直接还原铁的竖炉中；铁矿煤球团粒度为10～50mm。粗煤气在还原竖炉中进行移动颗粒床第二段除尘，还原铁后粗煤气与还原尾气、煤热解气一同从竖炉顶部排出竖炉，此时炉顶煤气温度已经降至150～200℃。炉顶煤气再经电袋复合第三段除尘，脱除H₂S、SOC、CO₂、H₂O等有毒有害气体后，作为燃气或化工原料气使用。直接还原铁成为产品。粉尘集中后作为建材原料使用，回收的S、CO₂可作为化工原料使用。

实施例2

粗煤气从煤气化炉产出，温度≥1150℃，煤灰熔点＞1300℃，氧化度≥15％，压力0.25～8MPa，经减压阀减压到0.1～4MPa，兑入净化后的还原竖炉炉顶煤气，将粗煤气温度降到1000～1100℃，氧化度降低到≤15％，经过粉尘沉降室、陶瓷旋风除尘器第一段除尘后，输入装有铁矿煤球团用于生产直接还原铁的竖炉中；铁矿煤球团粒度为10～50mm。粗煤气在还原竖炉中进行移动颗粒床第二段除尘，还原铁后的粗煤气与还原尾气、煤热解气一同从竖炉顶部排出竖炉，此时炉顶煤气温度已经降至150～200℃。炉顶煤气经电袋复合第三段除尘，除焦油、脱除H₂S、SOC、CO₂、H₂O等有毒有害气体后，作为燃气或化工原料气使用。直接还原铁成为产品。粉尘集中后作为建材原料使用，回收的S、CO₂作为化工原料使用。

实施例3

粗煤气从煤气化炉产出，温度达到1000～1100℃，煤灰熔点＞1300℃，粗煤气氧化度≤15％，压力0.25～8MPa，经减压阀减压到0.1～4MPa，再经第一段粉尘沉降室、挡板除尘，输入装有铁矿煤球团用于生产直接还原铁的竖炉中；铁矿煤球团粒度为10～50mm。粗煤气在还原竖炉中进行移动颗粒床第二段除尘，还原铁后粗煤气与还原尾气、煤热解气一同从竖炉顶部排出竖炉，此时炉顶煤气温度已降至150～200℃。炉顶煤气再经电袋复合第三段除尘，脱除H₂S、SOC、CO₂、H₂O等有毒有害气体后，作为化工原料气或燃气使用。直接还原铁成为产品。粉尘集中后作为建材原料使用，回收的S、CO₂作为化工原料使用。

实施例4

以氧化铁球团矿和铁矿石为生产直接还原铁的原料和除尘颗粒。从煤气化炉产出，温度达到900℃的粗煤气，煤灰熔点＞1100℃，兑入净化后冷的炉顶气，将温度调整到830℃，粗煤气氧化度＜8％，压力0.25～8MPa，经减压阀减压到0.1～4MPa，再经过第一段粉尘沉降室和旋风除尘器除尘后，输入装有氧化铁球团矿、铁矿石为原料的用于生产直接还原铁的竖炉中；氧化铁球团矿、铁矿石的粒度为10～50mm。粗煤气在还原竖炉中进行移动颗粒床第二段除尘，还原铁后的粗煤气与还原尾气、煤热解气一同从竖炉顶部排出竖炉，此时炉顶煤气温度已经降至200～300℃。炉顶煤气再经布袋第三段除尘，脱除H₂S、SOC、CO₂、H₂O等有毒有害气体后，作为化工原料气或燃气使用。直接还原铁成为产品。粉尘集中后作为建材原料使用。回收的S、CO₂作为化工原料使用。

实施例5

粗煤气从煤气化炉中产出，温度达到1000～1200℃，煤灰熔点＞1300℃，粗煤气氧化度8～25％，压力0.1～4MPa，经过第一段挡板、陶瓷旋风除尘器除尘，输入装有以煤粉、粘结剂、石灰粉混合物为包裹层的铁矿粉制成的球团为直接还原铁原料和除尘颗粒的竖炉中；包裹球团的粒度为30～80mm。粗煤气在还原竖炉中进行移动颗粒床第二段除尘，还原铁后的粗煤气与还原尾气、煤热解气一同从竖炉的顶部排出竖炉，此时炉顶煤气温度已经降至150～200℃。炉顶煤气再经电袋复合第三段除尘，脱除H₂S、SOC、CO₂、H₂O等有毒有害气体后，作为燃气或化工原料气使用。由干馏炭层包裹的直接还原铁成为产品，经破碎筛分出直接还原铁。粉尘集中后作为建材原料使用，回收的S、CO₂可作为化工原料使用。

Claims

1.利用粗煤气显热生产直接还原铁的方法，包括以下过程：

2.根据权利要求1所述的利用粗煤气显热生产直接还原铁的方法，其特征是所述的第一段除尘是沉降室除尘、挡板除尘、旋风除尘器除尘中的一种，或者几种的组合除尘。

3.根据权利要求1所述的利用粗煤气显热生产直接还原铁的方法，其特征是送入还原竖炉的粗煤气氧化度(H₂+CO)/(H₂+CO+CO₂+H₂O)＜15％。

4.根据权利要求1所述的利用粗煤气显热生产直接还原铁的方法，其特征是还原竖炉中装填的铁矿煤球团的粒度为10～50mm。

5.根据权利要求1所述的利用粗煤气显热生产直接还原铁的方法，其特征是所述直接还原铁的冷却是以净化的还原气做冷却气，由还原竖炉的下部输入，从中部还原气围管下部排出竖炉。

6.根据权利要求1所述的利用粗煤气显热生产直接还原铁的方法，其特征是产出的还原气用于燃气，或用于发电，或用于生产化工产品的原料气。

7.利用粗煤气显热生产直接还原铁的方法，包括以下过程：

f.在还原竖炉中氧化铁球团矿和铁矿经粗煤气加热还原生成直接还原铁，在还原竖炉下部冷却到300℃以下，经底部出料口锁斗密闭筛分出煤灰和还原铁后出炉。

8.根据权利要求7所述的利用粗煤气显热生产直接还原铁的方法，其特征是所述的第一段除尘是沉降室除尘、挡板除尘、旋风除尘器除尘中的一种，或者几种的组合除尘。

9.根据权利要求7所述的利用粗煤气显热生产直接还原铁的方法，其特征是送入还原竖炉的粗煤气氧化度(H₂+CO)/(H₂+CO+CO₂+H₂O)＜8％。

10.根据权利要求7所述的利用粗煤气显热生产直接还原铁的方法，其特征是还原竖炉中装填的氧化铁球团矿和铁矿的粒度为10～50mm。

11.利用粗煤气显热生产直接还原铁的方法，包括以下过程：

b.控制从煤气化炉中产出的粗煤气温度在1000～1300℃，经高温第一段除尘后，由设在还原竖炉中部的围管输送到装填有以煤粉、粘结剂、石灰粉混合物为包裹层的铁矿粉制成的球团的直接还原竖炉内；

c.进入还原竖炉的粗煤气从上述铁矿球团移动颗粒床层中穿过，经移动颗粒床第二段除尘，粗煤气加热上述铁矿球团，由包裹层产生的干馏煤气对铁矿球团实施还原反应；

f.还原竖炉中的上述铁矿球团经粗煤气加热还原生成直接还原铁，在还原竖炉下部冷却到300℃以下，经底部出料口锁斗加N₂保护，密闭筛分出煤灰和带有包裹层的还原铁，破碎筛分出直接还原铁。

12.根据权利要求11所述的利用粗煤气显热生产直接还原铁的方法，其特征是还原竖炉中装填的以煤粉、粘结剂、石灰粉混合物为包裹层的铁矿粉制成的球团的粒度为30～80mm。