CN107034331A - 制备海绵铁的***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备海绵铁的***和方法，该***包括：热解装置，具有低阶煤入口、热解油气出口和半焦出口；加热装置，所述加热装置具有热解油气入口和预热后热解油气出口；气基竖炉，所述气基竖炉具有铁矿石入口、还原气入口、炉顶气出口和海绵铁出口；炉顶气净化单元，所述炉顶气净化单元具有炉顶气入口、热解油出口、燃料出口和净化炉顶气出口，所述加热装置进一步具有净化炉顶气入口和预热后净化炉顶气出口，并且在所述加热装置的高度方向上，所述热解油气入口位于所述净化炉顶气入口上方。该***可充分利用价格低廉的低阶煤生产还原铁矿石用的还原气，得到金属化率不低于90％的海绵铁，同时可显著降低整个***的能耗，提高***的经济性。

Description

制备海绵铁的***和方法

技术领域

本发明属于直接还原炼铁技术领域，具体而言，本发明涉及制备海绵铁的***和方法。

背景技术

直接还原铁(DRI)又称海绵铁，是铁矿石在低于熔化温度下直接还原得到的含铁产品。海绵铁是一种废钢的代用品，是电炉炼纯净钢、优质钢不可缺少的杂质稀释剂，是转炉炼钢优质的冷却剂，是发展钢铁冶金短流程不可或缺的原料。2015年，全世界直接还原铁的年产量达7520万吨，创历史新高。我国将直接还原工艺列为钢铁工业发展的主要方向之一。

生产直接还原铁的工艺称为直接还原法，属于非高炉炼铁工艺，分为气基法和煤基法两大类。其中气基法具有能耗低、污染小、产品质量稳定等特点。目前世界范围内，76％的直接还原铁是通过气基法生产，主要以天然气为制气原料以制备高品质的还原气，还原气中一氧化碳和氢气的总含量大于85％。目前这类工艺工业化生产装置主要集中在中东、南美等天然气储量丰富、价格低廉的地区，而对于天然气比较稀缺、价格昂贵的地区，则无法采用该工艺技术进行建设生产以获得良好的经济效益。中国的能源禀赋特点是“富煤少气缺油”，难以采用天然气重整—气基竖炉直接还原工艺。

因此，现有制备海绵铁的技术有待进一步改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种制备海绵铁的***和方法。该***可充分利用价格低廉的低阶煤生产还原铁矿石用的还原气，得到金属化率不低于90％的海绵铁，同时可显著降低整个***的能耗，提高***的经济性。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备海绵体的***，根据本发明的实施例，该***包括：

热解装置，所述热解装置具有低阶煤入口、热解油气出口和半焦出口；

加热装置，所述加热装置具有热解油气入口和预热后热解油气出口，所述热解油气入口与所述热解油气出口相连；

气基竖炉，所述气基竖炉具有铁矿石入口、还原气入口、炉顶气出口和海绵铁出口，所述还原气入口与所述预热后热解油气出口相连；

炉顶气净化单元，所述炉顶气净化单元具有炉顶气入口、热解油出口、燃料出口和净化炉顶气出口，所述炉顶气入口与所述炉顶气出口相连，所述燃料出口与所述加热装置和所述热解装置中的至少之一相连，所述加热装置进一步具有净化炉顶气入口和预热后净化炉顶气出口，所述净化炉顶气入口与所述净化炉顶气出口相连，所述预热后净化炉顶气出口与所述还原气入口相连，并且在所述加热装置的高度方向上，所述热解油气入口位于所述净化炉顶气入口上方。

根据本发明实施例的制备海绵铁的***通过将低阶煤热解产生的热解油气供给至加热装置预热后再供给至气基竖炉中作为还原气使用，可充分高效地利用热解油气的显热，从而提高工艺的能源利用率，同时可显著降低***的维护成本，使得气基竖炉的生产能耗降低0.1-0.3Gcal/DRI，并得到金属化率不低于90％的海绵铁，与现有技术相比，本申请中无需使用大量的天然气，使得天然气稀缺的地区可建立气基竖炉生产线，生产优质的海绵铁，同时热解油气经加热后可防止其应冷凝而粘在管道中；气基竖炉中得到的炉顶气经炉顶气净化单元作用后，可得到还原性较高的净化炉顶气、燃料和热解油，其中，净化炉顶气再经加热装置加热后可送至气基竖炉作为还原气还原铁矿石，由此，有利于提高铁矿石的还原效率。期间加热装置同时对温度相差几百度的热解油气和净化炉顶气进行加热，可显著节省整个工艺的成本，而所得的燃料可用于热解装置和加热装置，从而可进一步降低该工艺的能耗。

另外，根据本发明上述实施例的制备海绵铁的***还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，上述制备海绵铁的***进一步包括：气化装置，所述气化装置具有半焦入口、低阶煤进口、气化剂入口和煤制气出口，所述半焦入口与所述半焦出口相连，所述煤制气出口与所述加热装置和所述热解装置中的至少之一相连。由此，可实现对低阶煤的充分利用。

在本发明的一些实施例中，所述炉顶气净化单元包括依次相连的洗涤净化装置、加压装置和脱硫脱碳塔。由此，有利于提高炉顶气的还原性，从而提高气基竖炉的还原效率。

在本发明的再一个发明，本发明提出了一种采用上述制备海绵铁的***制备海绵铁的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)将低阶煤供给至所述热解装置中进行热解处理，以便得到热解油气和半焦；

(2)将所述热解油气供给至所述加热装置中进行加热，以便得到预热后热解油气；

(3)将所述预热后热解油气和铁矿石供给至所述气基竖炉中进行还原处理，以便得到炉顶气和海绵铁；

(4)将所述炉顶气供给至所述炉顶气净化单元中进行净化处理，以便得到热解油、燃料和净化炉顶气，并将所述燃料供给至步骤(2)中的所述加热装置和步骤(1)中的所述热解装置中的至少之一作为燃料使用，将所述净化炉顶气供给至所述步骤(2)中的所述加热装置中进行加热，以便得到所述预热后净化炉顶气，并将所述预热后净化炉顶气供给至步骤(3)中的所述气基竖炉作为还原气使用。

根据本发明实施例的制备海绵铁的方法通过将低阶煤热解产生的热解油气供给至加热装置预热后再供给至气基竖炉中作为还原气使用，可充分高效地利用热解油气的显热，从而提高工艺的能源利用率，同时可显著降低***的维护成本，使得气基竖炉的生产能耗降低0.1-0.3Gcal/DRI，并得到金属化率不低于90％的海绵铁，与现有技术相比，本申请中无需使用大量的天然气，使得天然气稀缺的地区可建立气基竖炉生产线，生产优质的海绵铁，同时热解油气经加热后可防止其应冷凝而粘在管道中；气基竖炉中得到的炉顶气经炉顶气净化单元作用后，可得到还原性较高的净化炉顶气、燃料和热解油，其中，净化炉顶气再经加热装置加热后可送至气基竖炉作为还原气还原铁矿石，由此，有利于提高铁矿石的还原效率。期间加热装置同时对温度相差几百度的热解油气和净化炉顶气进行加热，可显著节省整个工艺的成本，而所得的燃料可用于热解装置和加热装置，从而可进一步降低该工艺的能耗。

另外，根据本发明上述实施例的制备海绵铁的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，上述制备海绵铁的方法进一步包括：(5)将低阶煤和所述半焦、气化剂供给至所述气化装置中进行气化处理，以便得到煤制气，并将所述煤制气供给至步骤(2)中的所述加热装置和步骤(1)中的所述热解装置中的至少之一作为燃料使用。由此，可实现对低阶煤的充分利用。

在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，所述净化处理依次包括洗涤净化处理、加压处理和脱硫脱碳处理。由此，有利于提高炉顶气的还原性，从而提高气基竖炉的还原效率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(5)中，所述半焦与所述低阶煤的混合质量比例为(0.7-0.9)：(0.1-0.3)。由此，有利于提高煤制气的热值。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的制备海绵铁的***结构示意图；

图2是根据本发明再一个实施例的制备海绵铁的***结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的制备海绵铁的方法流程示意图；

图4是根据本发明再一个实施例的制备海绵铁的方法流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备海绵体的***，根据本发明的实施例，参考图1，该***包括：热解装置100、加热装置200、气基竖炉300和炉顶气净化单元400。

根据本发明的实施例，热解装置100具有低阶煤入口101、热解油气出口102和半焦出口103，且适于将低阶煤进行热解处理，以便得到热解油气和半焦。具体的，将价格低廉的且粒径小于3mm的低阶煤从热解装置的顶部供给至热解装置中，进行热解，得到温度为800-900摄氏度的热解油气和半焦，所得的热解油气从热解装置的中下部排出。需要说明的是，低阶煤的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为长焰煤、褐煤中的至少之一。热解装置也不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为热解炉，优选蓄热室辐射管热解炉。热解温度也不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为800-950摄氏度。发明人发现，通过采用低阶煤生产热解油气来作为还原铁矿石的还原气，可以显著降低海绵铁的生产成本，并且与现有技术相比，本申请中无需使用大量的天然气，可使得天然气稀缺的地区可建立气基竖炉生产线，生产优质的海绵铁，同时可显著降低工艺的成本。

根据本发明的实施例，加热装置200具有热解油气入口201和预热后热解油气出口202，热解油气入口201与热解油气出口102相连，且适于将热解油气进行加热，以便得到预热后热解油气。发明人发现，通过将热解油气送至加热装置进行加热，可防止热解油气在送至气基竖炉的管道中冷凝而粘在管道上，从而可避免对管路的腐蚀，可提高整个***的使用寿命。

根据本发明的实施例，气基竖炉300具有铁矿石入口301、还原气入口302、炉顶气出口303和海绵铁出口304，还原气入口302与预热后热解油气出口202相连，且适于将预热后热解油气和铁矿石进行还原处理，以便得到炉顶气和海绵铁。具体的，将加热装置所得的预热后热解油气从气基竖炉的中部作为还原气送至气基竖炉，铁矿石从气基竖炉的顶部送入，还原气与铁矿石接触，热解油气中的还原气体与铁矿石发生还原反应，而其中的热解油挥发从竖炉顶部排出，得到温度为350-400摄氏度的炉顶气和金属化率不小于90％的海绵铁。需要说明的是，铁矿石的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为钒钛矿氧化球团、铁精矿氧化球团。发明人发现，热解装置所得的热解油气无需经水洗脱水冷却，也无需使用大量昂贵的重整催化剂，且对还原气的硫含量无严格限制，可将其直接经加热后送至气基竖炉作为还原气还原铁矿石，可充分高效地利用热解油气的显热、提高工艺的能源利用率，同时可显著降低***的维护成本，使得气基竖炉的生产能耗降低0.1-0.3Gcal/DRI，并得到金属化率不低于90％的海绵铁。

根据本发明的实施例，炉顶气净化单元400具有炉顶气入口401、热解油出口402、燃料出口403和净化炉顶气出口404，炉顶气入口401与炉顶气出口303相连，燃料出口403与加热装置200和热解装置100中的至少之一相连，加热装置200进一步具有净化炉顶气入口203和预热后净化炉顶气出口204，净化炉顶气入口203与净化炉顶气出口404相连，预热后净化炉顶气出口204与还原气入口302相连，并且在加热装置200的高度方向上，热解油气入口201位于净化炉顶气入口203上方。具体的，将炉顶气供给至炉顶气净化单元中进行净化处理，以便得到热解油、燃料和净化炉顶气，并将燃料供给至加热装置和热解装置中的至少之一作为燃料使用。将净化炉顶气供给至加热装置中进行加热，以便得到预热后净化炉顶气，并将预热后净化炉顶气供给至气基竖炉作为还原气使用。发明人发现，经炉顶气经炉顶气净化单元处理后得到的净化炉顶气的还原性显著升高，同时，经炉顶气净化单元处理后净化炉顶气的温度也显著降低，为了提高气基竖炉内铁矿石的还原效率，将净化炉顶气送至加热装置内与热解装置所得的热解油气分别独立的进行加热，因净化炉顶气的温度低于热解油气的，故而在加热装置内净化炉顶气的管路在热解油气的管路的下方，如此可使得净化炉顶气被加热的时间延长，从而使其与热解油气的温度差减小，如此，可有效增加气基竖炉的还原效率。同时，加热装置的燃料可以来自炉顶气净化单元产生的燃料，如此可进一步降低整个***的能耗。

根据本发明的一个实施例，炉顶气净化单元可以包括依次相连的洗涤净化装置、加压装置和脱硫脱碳塔。具体的，炉顶气先经洗涤净化装置进行洗涤净化，分离出热解油和洗涤净化炉顶气，然后将少部分洗涤净化炉顶气作为燃料供给至热解装置和加热装置中的至少之一作为燃料使用，剩余大部分洗涤净化炉顶气经加压装置加压，然后送至脱硫脱碳塔进行脱硫脱碳处理，得到净化炉顶气。由此，可进一步提高净化炉顶气的还原性。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对洗涤净化、加压和脱硫脱碳过程的具体操作条件进行选择。

根据本发明实施例的制备海绵铁的***通过将低阶煤热解产生的热解油气供给至加热装置预热后再供给至气基竖炉中作为还原气使用，可充分高效地利用热解油气的显热，从而提高工艺的能源利用率，同时可显著降低***的维护成本，使得气基竖炉的生产能耗降低0.1-0.3Gcal/DRI，并得到金属化率不低于90％的海绵铁，与现有技术相比，本申请中无需使用大量的天然气，使得天然气稀缺的地区可建立气基竖炉生产线，生产优质的海绵铁，同时热解油气经加热后可防止其应冷凝而粘在管道中；气基竖炉中得到的炉顶气经炉顶气净化单元作用后，可得到还原性较高的净化炉顶气、燃料和热解油，其中，净化炉顶气再经加热装置加热后可送至气基竖炉作为还原气还原铁矿石，由此，有利于提高铁矿石的还原效率。期间加热装置同时对温度相差几百度的热解油气和净化炉顶气进行加热，可显著节省整个工艺的成本，而所得的燃料可用于热解装置和加热装置，从而可进一步降低该工艺的能耗。

根据本发明的实施例，参考图2，上述制备海绵铁的***进一步包括：气化装置500。

根据本发明的实施例，气化装置500具有半焦入口501、低阶煤进口502、气化剂入口503和煤制气出口504，半焦入口501与半焦出口103相连，煤制气出口504与热解装置100和加热装置200中的至少之一相连，且适于将低阶煤和半焦、气化剂进行气化处理，以便得到煤制气，并将得到的煤制气供给至热解装置和加热装置中的至少之一作为燃料使用。具体的，热解装置所得的半焦与低阶煤按一定比例进行混合，并在气化剂的作用下于气化装置内生产煤制气，且所得的煤制气可供给至上述热解装置和加热装置中的至少之一作为燃料使用，由此，可显著降低整个***的能耗，同时，可达到充分利用低阶煤的作用。

根据本发明的一个实施例，半焦与低阶煤的混合质量比并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，半焦与低阶煤的混合质量比例可以为(0.7-0.9)：(0.1-0.3)。发明人发现，若半焦与低阶煤的混合质量比过高，易导致气化效率降低、增加能耗；而若半焦与低阶煤的混合质量比过低，则半焦富余，无法得到充分利用。由此，采用本发明提出的半焦与低阶煤的混合质量比可显著提高气化效率，同时实现半焦的充分利用，增加整个工艺的经济性。

如上所述，根据本发明实施例的制备海绵铁的***可具有选自下列的优点至少之一：

根据本发明实施例的制备海绵铁的***，热解装置生产的700-900摄氏度的高温热解油气的显热得到充分利用，整个***的能量利用效率高，气基竖炉生成能耗能降低0.1-0.3Gcal/DRI，同时整个***无需建设复杂的洗涤冷却净化、脱硫等装置，降低成本；

根据本发明实施例的制备海绵铁的***，热解油气可只需经简单的加热后直接热送至气基竖炉，无需使用大量昂贵的重整催化剂，***得到简化，维护成本低；

根据本发明实施例的制备海绵铁的***，采用一套加热装置就可分别独立的给温度相差几百度的热解油气和净化炉顶气进行加热，显著节省了整个***的设备投入；

根据本发明实施例的制备海绵铁的***，无需使用大量的天然气，而使用价格低廉的低阶煤做原料生产还原气，使得天然气稀缺地区建设气基竖炉生产线以生产优质直接还原铁成为可能，而且产品成本显著降低。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种采用上述制备海绵铁的***制备海绵铁的方法，根据本发明的实施例，参考图3，该方法包括：

S100：将低阶煤供给至热解装置中进行热解处理

该步骤中，将低阶煤供给至热解装置中进行热解处理，以便得到热解油气和半焦。具体的，将价格低廉的且粒径小于3mm的低阶煤从热解装置的顶部供给至热解装置中，进行热解，得到温度为800-900摄氏度的热解油气和半焦，所得的热解油气从热解装置的中下部排出。需要说明的是，低阶煤的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为长焰煤、褐煤中的至少之一。热解装置也不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为热解炉，优选蓄热室辐射管热解炉。热解温度也不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为800-950摄氏度。发明人发现，通过采用低阶煤生产热解油气来作为还原铁矿石的还原气，可以显著降低海绵铁的生产成本，并且与现有技术相比，本申请中无需使用大量的天然气，可使得天然气稀缺的地区可建立气基竖炉生产线，生产优质的海绵铁，同时可显著降低工艺的成本。

S200：将热解油气供给至加热装置中进行加热

该步骤中，将热解油气供给至加热装置中进行加热，以便得到预热后热解油气。发明人发现，通过将热解油气送至加热装置进行加热，可防止热解油气在送至气基竖炉的管道中冷凝而粘在管道上，从而可避免对管路的腐蚀，可提高整个***的使用寿命。

S300：将预热后热解油气和铁矿石供给至气基竖炉中进行还原处理

该步骤中，将预热后热解油气和铁矿石供给至气基竖炉中进行还原处理，以便得到炉顶气和海绵铁。具体的，将加热装置所得的预热后热解油气从气基竖炉的中部作为还原气送至气基竖炉，铁矿石从气基竖炉的顶部送入，还原气与铁矿石接触，热解油气中的还原气体与铁矿石发生还原反应，而其中的热解油挥发从竖炉顶部排出，得到温度为350-400摄氏度的炉顶气和金属化率不小于90％的海绵铁。需要说明的是，铁矿石的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为钒钛矿氧化球团、铁精矿氧化球团。发明人发现，热解装置所得的热解油气无需经水洗脱水冷却，也无需使用大量昂贵的重整催化剂，且对还原气的硫含量无严格限制，可将其直接经加热后送至气基竖炉作为还原气还原铁矿石，可充分高效地利用热解油气的显热、提高工艺的能源利用率，同时可显著降低***的维护成本，使得气基竖炉的生产能耗降低0.1-0.3Gcal/DRI，并得到金属化率不低于90％的海绵铁。

S400：将炉顶气供给至炉顶气净化单元中进行净化处理

该步骤中，将炉顶气供给至炉顶气净化单元中进行净化处理，以便得到热解油、燃料和净化炉顶气，并将燃料供给至S200中的加热装置和S100中的热解装置中的至少之一作为燃料使用，将净化炉顶气供给至S200中的加热装置中进行加热，以便得到预热后净化炉顶气，并将预热后净化炉顶气供给至S300中的气基竖炉作为还原气使用。发明人发现，经炉顶气经炉顶气净化单元处理后得到的净化炉顶气的还原性显著升高，同时，经炉顶气净化单元处理后净化炉顶气的温度也显著降低，为了提高气基竖炉内铁矿石的还原效率，将净化炉顶气送至加热装置内与热解装置所得的热解油气分别独立的进行加热，因净化炉顶气的温度低于热解油气的，故而在加热装置内净化炉顶气的管路在热解油气的管路的下方，如此可使得净化炉顶气被加热的时间延长，从而使其与热解油气的温度差减小，如此，可有效增加气基竖炉的还原效率。同时，加热装置的燃料来自炉顶气净化单元产生的燃料，如此可进一步降低整个***的能耗。

根据本发明的一个实施例，炉顶气净化处理可以依次包括洗涤净化处理、加压处理和脱硫脱碳处理。具体的，炉顶气先经洗涤净化装置进行洗涤净化，分离出热解油和洗涤净化炉顶气，然后将少部分洗涤净化炉顶气作为燃料供给至热解装置和加热装置中的至少之一作为燃料使用，剩余大部分洗涤净化炉顶气经加压装置加压，然后送至脱硫脱碳塔进行脱硫脱碳处理，得到净化炉顶气。由此，可进一步提高净化炉顶气的还原性。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对洗涤净化、加压和脱硫脱碳过程的具体操作条件进行选择。

根据本发明实施例的制备海绵铁的方法通过将低阶煤热解产生的热解油气供给至加热装置预热后再供给至气基竖炉中作为还原气使用，可充分高效地利用热解油气的显热，从而提高工艺的能源利用率，同时可显著降低***的维护成本，使得气基竖炉的生产能耗降低0.1-0.3Gcal/DRI，并得到金属化率不低于90％的海绵铁，与现有技术相比，本申请中无需使用大量的天然气，使得天然气稀缺的地区可建立气基竖炉生产线，生产优质的海绵铁，同时热解油气经加热后可防止其应冷凝而粘在管道中；气基竖炉中得到的炉顶气经炉顶气净化单元作用后，可得到还原性较高的净化炉顶气、燃料和热解油，其中，净化炉顶气再经加热装置加热后可送至气基竖炉作为还原气还原铁矿石，由此，有利于提高铁矿石的还原效率。期间加热装置同时对温度相差几百度的热解油气和净化炉顶气进行加热，可显著节省整个工艺的成本，而所得的燃料可用于热解装置和加热装置，从而可进一步降低该工艺的能耗。

根据本发明的实施例，参考图4，上述制备海绵铁的方法进一步包括：

S500：将低阶煤和半焦、气化剂供给至气化装置中进行气化处理

该步骤中，将低阶煤和半焦、气化剂供给至气化装置中进行气化处理，以便得到煤制气，并将煤制气供给至S200中的加热装置和S100中的热解装置中的至少之一作为燃料使用。具体的，热解装置所得的半焦与低阶煤按一定比例进行混合，并在气化剂的作用下于气化装置内生产煤制气，且所得的煤制气可供给至上述热解装置和加热装置中的至少之一作为燃料使用，由此，可显著降低整个***的能耗，同时，可达到充分利用低阶煤的作用。

根据本发明的一个实施例，半焦与低阶煤的混合质量比并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，半焦与低阶煤的混合质量比例可以为(0.7-0.9)：(0.1-0.3)。发明人发现，若半焦与低阶煤的混合质量比过高，易导致气化效率降低、增加能耗；而若半焦与低阶煤的混合质量比过低，则半焦富余，无法得到充分利用。由此，采用本发明提出的半焦与低阶煤的混合质量比可显著提高气化效率，同时实现半焦的充分利用，增加整个工艺的经济性。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例1

将粒度小于3mm的长焰煤从热解炉顶部投入热解炉，在950摄氏度热解后生成热解油气与半焦，从热解炉中下部排出约870摄氏度的热解油气通入加热炉加热后，从气基竖炉中部送入气基竖炉逆流向上运行还原铁矿石，形成约380摄氏度的炉顶气从气基竖炉炉顶排出炉外。炉顶气经洗涤净化除尘脱水处理(温度约40摄氏度)，回收热解油，并将洗涤净化后的10vt％炉顶气作为燃料，可供给至热解炉和加热炉中的至少之一作为燃料使用，剩余90vt％经加压、脱硫脱碳、加热炉加热处理后生成约920摄氏度的预热后净化炉顶气供给至上述气基竖炉作为还原气使用。热解炉产生的半焦与一定比例的长焰煤混合，二者比例为0.7：0.3，投入以空气为气化剂的气化炉生产煤制气，所得的煤制气可供给至热解炉和加热炉中的至少之一作为燃料使用，且煤制气可与炉顶气净化单元产生的燃料混合得到热值达1300kcal/Nm³的混合气。全铁67wt％的铁精矿氧化球团从气基竖炉顶部投入，被还原气还原后可形成金属化率91％的海绵铁。

实施例2

将粒度小于3mm的褐煤从热解炉顶部投入热解炉，在880摄氏度热解后生成热解油气与半焦，从热解炉中下部排出约850摄氏度的热解油气通入加热炉加热后，从气基竖炉中部送入气基竖炉逆流向上运行还原铁矿石，形成约380摄氏度的炉顶气从气基竖炉炉顶排出炉外。炉顶气经洗涤净化除尘脱水处理(温度约40摄氏度)，回收热解油，并将洗涤净化后的15vt％炉顶气作为燃料，可供给至热解炉和加热炉中的至少之一作为燃料使用，剩余85vt％经加压、脱硫脱碳、加热炉加热处理后生成约950摄氏度的预热后净化炉顶气供给至上述气基竖炉作为还原气使用。热解炉产生的半焦与一定比例的长焰煤混合，二者比例为0.9：0.1，投入以空气为气化剂的气化炉生产煤制气，所得的煤制气可供给至热解炉和加热炉中的至少之一作为燃料使用，且煤制气可与炉顶气净化单元产生的燃料混合得到热值达1350kcal/Nm³的混合气。全铁58wt％的铁钛矿氧化球团从气基竖炉顶部投入，被还原气还原后可形成金属化率90％的海绵铁。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种制备海绵铁的***，其特征在于，包括：

热解装置，所述热解装置具有低阶煤入口、热解油气出口和半焦出口；

加热装置，所述加热装置具有热解油气入口和预热后热解油气出口，所述热解油气入口与所述热解油气出口相连；

气基竖炉，所述气基竖炉具有铁矿石入口、还原气入口、炉顶气出口和海绵铁出口，所述还原气入口与所述预热后热解油气出口相连；

炉顶气净化单元，所述炉顶气净化单元具有炉顶气入口、热解油出口、燃料出口和净化炉顶气出口，所述炉顶气入口与所述炉顶气出口相连，所述燃料出口与所述加热装置和所述热解装置中的至少之一相连，所述加热装置进一步具有净化炉顶气入口和预热后净化炉顶气出口，所述净化炉顶气入口与所述净化炉顶气出口相连，所述预热后净化炉顶气出口与所述还原气入口相连，并且在所述加热装置的高度方向上，所述热解油气入口位于所述净化炉顶气入口上方。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，进一步包括：

气化装置，所述气化装置具有半焦入口、低阶煤进口、气化剂入口和煤制气出口，所述半焦入口与所述半焦出口相连，所述煤制气出口与所述加热装置和所述热解装置中的至少之一相连。

3.根据权利要求1或2所述的***，所述炉顶气净化单元包括依次相连的洗涤净化装置、加压装置和脱硫脱碳塔。

4.一种根据权利要求1-3中任一项所述的***制备海绵铁的方法，其特征在于，包括：

(1)将低阶煤供给至所述热解装置中进行热解处理，以便得到热解油气和半焦；

(2)将所述热解油气供给至所述加热装置中进行加热，以便得到预热后热解油气；

(3)将所述预热后热解油气和铁矿石供给至所述气基竖炉中进行还原处理，以便得到炉顶气和海绵铁；

(4)将所述炉顶气供给至所述炉顶气净化单元中进行净化处理，以便得到热解油、燃料和净化炉顶气，并将所述燃料供给至步骤(2)中的所述加热装置和步骤(1)中的所述热解装置中的至少之一作为燃料使用，将所述净化炉顶气供给至所述步骤(2)中的所述加热装置中进行加热，以便得到所述预热后净化炉顶气，并将所述预热后净化炉顶气供给至步骤(3)中的所述气基竖炉作为还原气使用。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，进一步包括：

(5)将低阶煤和所述半焦、气化剂供给至所述气化装置中进行气化处理，以便得到煤制气，并将所述煤制气供给至步骤(2)中的所述加热装置和步骤(1)中的所述热解装置中的至少之一作为燃料使用。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述净化处理依次包括洗涤净化处理、加压处理和脱硫脱碳处理。

7.根据权利要求4或5所述的方法，在步骤(5)中，所述半焦与所述低阶煤的混合质量比例为(0.7-0.9)：(0.1-0.3)。