CN116219101A - 含碳矿物球团还原***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种含碳矿物球团还原***及方法，属于冶金技术领域。该***包括：热解还原反应单元，用于含碳矿物球团在其中进行热解及矿物球团的还原，得到混合气和热解还原产物；净化单元，用于对从热解还原反应单元流出的混合气进行净化，得到净化气；变换单元，用于对净化气进行变换，得到变换气；脱碳单元，用于脱除变换气中的CO2，得到脱碳变换气；加热单元，用于对脱碳变换气进行加热，得到入炉还原气；反应单元包括出口端和入口端，热解还原反应单元通过出口端依次连接净化单元、变换单元、脱碳单元、加热单元，热解还原反应单元通过入口端连接于加热单元的出口。该方法基于该***而实现。其能够充分利用碳源，并降低***的投资成本。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，特别是涉及含碳矿物球团还原***及方法。
背景技术
海绵铁又称直接还原铁，采用优质矿石，利用氧化还原反应原理，通过滤式除淀方式进行排除，对管道、锅炉和循环水溶解氧腐蚀经水处理后水溶解氧含量可达到0.05mg/L以下。具有反洗频率低，抗压强度高，不粉化、不板结，比表面积大。活性高，再生效果好等优点。目前世界范围内，大多数直接还原铁是通过气基法生产，主要以天然气为制气原料、水蒸气或二氧化碳为转化剂，在装有镍基催化剂的重整转化炉内制备高品质的还原气；而基于国内能源富煤少、气缺油的特点，还原气多由煤炭制取。以煤制气原理上固然可行，但其投资成本巨大。另外，煤气化利用效率较低，使依靠纯还原气循环使用也是不经济的。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种含碳矿物球团还原***及方法，其能够充分利用碳源，并降低***的投资成本，从而更加适于实用。
为了达到上述第一个目的，本发明提供的含碳矿物球团还原***的技术方案如下：
本发明提供一种含碳矿物球团还原***，所述含碳矿物球团的物质组成包括碳源、铁矿粉和粘结剂，所述含碳矿物球团还原***包括：
热解还原反应单元，用于含碳矿物球团在其中进行热解及矿物球团的还原，得到混合气和热解还原产物；
净化单元，用于对从所述热解还原反应单元流出的混合气进行净化，得到净化气；
变换单元，用于对净化气进行变换，得到变换气；
脱碳单元，用于脱除所述变换气中的CO2，得到脱碳变换气；
加热单元，用于对所述脱碳变换气进行加热，得到入炉还原气，使得所述入炉还原气的温度升高到设定的温度；
所述反应单元包括出口端和入口端，所述热解还原反应单元通过所述出口端依次连接所述净化单元、变换单元、脱碳单元、加热单元，所述热解还原反应单元通过所述入口端连接于加热单元的出口。
本发明提供的含碳矿物球团还原***还可采用以下技术措施进一步实现。
作为优选，所述热解还原反应单元选自立式、卧式、滚道式、链条式、网袋式、转底式、隧道式、旋转式热解还原反应单元。
作为优选，所述含碳矿物球团还原***还包括：
热回收单元，用于从所述热解还原反应单元流出的混合气回收热量。
作为优选，所述含碳矿物球团还原***还包括：
补氧单元，用于向所述入炉还原气吹入氧气，使得所述入炉还原气的温度升高到设定的温度。
作为优选，所述净化及热回收单元包括依次连接的除尘器、余热过锅炉、压缩机、水洗塔、脱硫及脱碳塔，所述脱硫及脱碳塔的出口连接于所述变换单元。
作为优选，所述变换单元包括依次连接的热交换器、混合器、变换炉、热交换器、水冷器、气液分离器，变换炉的气体出口通过管路连接所述热交换器的加热介质入口，所述热交换器的加热介质出口连接所述水冷器。
作为优选，所述脱碳单元包括依次连接脱碳塔、塔顶冷却器、气液分离器，以及脱碳溶液通过管路连接的溶液换热器、溶液冷却器、再沸器及再生塔，所述余热锅炉和汽包的蒸汽出口通过蒸汽管道连接所述再生塔的再沸器的入口、变换反应器的入口。
为了达到上述第二个目的，本发明提供的含碳矿物球团还原方法的技术方案如下：
本发明提供的含碳矿物球团还原方法基于本发明提供的含碳矿物球团还原***而实现，所述含碳矿物球团还原方法包括以下步骤：
获取含碳矿物球团的原始物质组成，包括碳源、铁矿粉和粘结剂；
将所述含碳矿物球团的原始组成成型为含碳矿物球团；
所述含碳矿物球团在所述热解还原反应单元热解还原，得到还原产物和混合气；
所述混合气在所述净化单元净化后，得到的净化气，所述净化气中CO2的质量百分含量≤1％，总硫≤10mg/m3；
所述净化气在所述变换单元变换后，得到变换气，所述变换气中，H2的质量百分含量与CO的质量百分含量的比值取值范围为4.6-1.5；
脱除所述变换气中的CO2，得到脱碳变换气，所述脱碳变换气中，H2与CO的质量之和占总脱碳变换气总质量的90％以上，H2的质量百分含量与CO的质量百分含量的比值取值范围为4.6-1.5，氧化度＜5％，CO2的质量百分含量≤总脱碳变换气总质量的1％；
所述脱碳变换气经过加热后，得到入炉还原气，使得所述入炉还原气在进入至所述热解还原单元时的温度取值范围为700℃-850℃；
所述入炉还原气送入至所述热解还原反应单元，使得所述含碳矿物球团最终被还原为海绵铁。
本发明提供的含碳矿物球团还原方法还可采用以下技术措施进一步实现。
作为优选，所述脱碳变换气经过加热后，得到入炉还原气，使得所述入炉还原气在进入至所述热解还原单元时的温度取值范围为700℃-850℃的步骤过程中，若所述脱碳变换气经过加热后温度低于700℃，还包括以下步骤：
向所述经过加热的脱碳变换气通入氧气，使得所述脱碳变换气的温度取值范围达到700℃-850℃。
作为优选，所述混合气在所述净化单元净化后，得到的净化气的步骤过程中，还包括回收所述混合气的热量的步骤。
本发明提供了含碳矿物球团的还原***及方法无需额外增设还原气制气***，依靠含碳矿物球团的热解气和还原矿物球团过程产生的CO气体经过炉顶气循环和变换后调整氢碳比进入还原炉中进行矿物球团的还原，使得矿物球团的金属化率超过90％，实现无制还原气***的矿物球团的还原，充分利用碳源并降低***的投资成本。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
附图1为本发明实施例1提供的含碳矿物球团还原***中各单元之间的连接关系，及在各单元之间物质变化示意图；
附图2为本发明实施例2提供的含碳矿物球团还原***中各单元之间的连接关系，及在各单元之间物质变化示意图；
附图3为本发明实施例提供的含碳矿物球团还原方法的步骤流程图。
具体实施方式
有鉴于此，本发明提供了一种含碳矿物球团还原***及方法，其能够充分利用碳源，并降低***的投资成本，从而更加适于实用。
发明人经过艰苦卓绝的努力，发现，
钢铁工业是国民经济的基础，虽然近年来发展缓慢，但其地位仍无可动摇。我国的钢铁产量中，铁钢比高，电炉钢比例低，其中90％是采用传统的高炉-转炉流程生产，吨粗钢CO2排放量超过2.15t。钢铁联合企业里焦化、烧结、炼铁工序约占总能耗的70％，烧结工序的烧结烟气二噁英、NOx、CO2、SO2、粉尘排放及焦化工序的水污染物和粉尘排放，占排放总量的50％以上。
相较高炉炼铁，非高炉工艺不依赖焦炭，能源选择范围广，摆脱了焦煤资源短缺对钢铁工业发展的羁绊；同时取消了烧结及焦化工艺环节，降低了钢铁流程的产品综合能耗，环境负荷低、流程短，可实现资源的综合利用。非高炉工艺在国外取得了长足的发展，逐步形成以直接还原和熔融还原为主体的现代化非高炉炼铁工业体系。直接还原法有气基和煤基两种，气基直接还原法因具有容积利用率高、热效率高、生产率高等优点而成为非焦煤冶金工艺的主流技术。
现有技术中有一种热解炉与气基竖炉联用***与方法，***由热解炉、分离净化***、重整变换***和气基竖炉构成。方法是将原料煤热解产生的热解油气(700℃-900℃)经分离净化***和重整变换***处理后获得还原气，还原气通入竖炉还原铁矿石。其中，热解荒煤气分离净化***由初冷塔、鼓风机、电捕焦油器及脱苯塔等一套复杂的冷却、脱焦及脱苯装置构成，热解荒煤气经分离净化***处理后回收少量的煤焦油。其中，热解荒煤气含有5％-15％的CH4和一定量的焦油等有机物，直接作为还原气通入竖炉可能对竖炉的正常运行产生不利影响；焦油本身或者部分其分解产物会吸附于炉体内部，影响竖炉正常运行；对于体积含量较多的CH4，在炉内未能充分转化为一氧化碳和氢气，削弱了气体的还原性，不利于原料的还原；热解荒煤气中含约10％-20％的H2O(g)及5-10％的CO2，使得还原气中氧化气氛(H2O(g)+CO2)的体积摩尔含量高于5％，而还原气中氧化度过高不利于铁矿石的还原，需进一步降低这二者含量后，还原气才能变成优质还原气用于还原铁矿石；热解荒煤气分离净化***工序复杂、投资大，煤焦油捕集与进一步利用成本高。
现有技术中还有一种采用快速热解生产气基竖炉还原气的装置及方法。装置包括热解炉、气基竖炉；热解炉包括第一腔体及第二腔体，热解荒煤气经热解炉第二腔体处理后，再经加热炉加热即可通入竖炉还原铁矿石，无需建设填装由大量昂贵催化剂的重整炉，***得到简化，维护成本低。既直接充分利用了700℃-900℃的热解荒煤气的全部显热，能源利用效率显著提高；又通过在第二腔体设置辐射管保证适宜的氧化球团还原、海绵铁重整温度和出炉净热解气温度，使得海绵铁金属化率高、重整转化效率大大提高、还生产出满足下游气基竖炉温度与成分要求的优质还原气；无热解荒煤气分离净化***，且不需建设加热炉或重整炉，整个***简单、投资小、生产成本低。虽然直接充分利用了700℃-900℃的热解荒煤气的全部显热，能源利用效率显著提高，但是煤在快速热解过程产生的荒煤气中含有大量的粉尘和焦油，因整个***未设置荒煤气的分离净化***，粉尘和焦油会堵塞管道和竖炉入口的喷嘴，对竖炉的正常运行产生不利影响。
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种含碳矿物球团还原***及方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，具体的理解为：可以同时包含有A与B，可以单独存在A，也可以单独存在B，能够具备上述三种任一种情况。
含碳矿物球团还原***
实施例1
参见附图1，本发明实施例1提供的含碳矿物球团还原***，含碳矿物球团的物质组成包括碳源、铁矿粉和粘结剂，含碳矿物球团还原***包括：
热解还原反应单元，用于含碳矿物球团在其中进行热解及矿物球团的还原，得到混合气和热解还原产物；
净化单元，用于对从热解还原反应单元流出的混合气进行净化，得到净化气；
变换单元，用于对净化气进行变换，得到变换气；
脱碳单元，用于脱除变换气中的CO2，得到脱碳变换气；
加热单元，用于对脱碳变换气进行加热，得到入炉还原气，使得入炉还原气的温度升高到设定的温度；
反应单元包括出口端和入口端，热解还原反应单元通过出口端依次连接净化单元、变换单元、脱碳单元、加热单元，热解还原反应单元通过入口端连接于加热单元的出口。
本发明提供的含碳矿物球团的还原***无需额外增设还原气制气***，依靠含碳矿物球团的热解气和还原矿物球团过程产生的CO气体经过炉顶气循环和变换后调整氢碳比进入还原炉中进行矿物球团的还原，使得矿物球团的金属化率超过90％，实现无制还原气***的矿物球团的还原，充分利用碳源并降低***的投资成本。其中，
1)含碳矿物球团的还原方法无制氢气***，不依赖焦炭，能源选择范围广、环境负荷低、流程短，有效降低钢铁流程的产品综合能耗，生产的海绵铁金属化率高≥90％，碳含量3.6％～4.0％，可输出洁净的CO2副产品；
2)利用热解气和还原气回收的热量产生的蒸汽给吸收塔的溶液再生和变换反应供热，通过组合热解技术、变换技术和热能回收技术，实现无制气***的含碳矿物球团的还原，可回收热量，实现热能资源的综合利用。
3)替代现有的竖炉工艺，不依赖天然气，无大型煤气化投资和成本；
4)适合使用我国储量最大、价格低廉的褐煤、长焰煤、弱粘性烟煤、不粘性烟煤，原煤来源广泛且价格低；
5)脱硫可获得固态产品，满足环评要求；
6)余热回收利用率高，蒸气产量大，自供有余。
7)流程短，单位投资/能耗/成本低，制得的海绵铁化学成分稳定、杂质含量低，尤其是有害杂质S、P，粒度均匀，可用来生产许多废钢不能生产的特种钢，是特钢冶炼的优质原，经二次还原后可供粉末冶金用。
其中，热解还原反应单元选自立式、卧式、滚道式、链条式、网袋式、转底式、隧道式、旋转式热解还原反应单元。
其中，净化及热回收单元包括依次连接的除尘器、余热过锅炉、压缩机、水洗塔、脱硫及脱碳塔，脱硫及脱碳塔的出口连接于变换单元。
其中，变换单元包括依次连接的热交换器、混合器、变换炉、热交换器、水冷器、气液分离器，变换炉的气体出口通过管路连接热交换器的加热介质入口，热交换器的加热介质出口连接水冷器。
其中，脱碳单元包括依次连接脱碳塔、塔顶冷却器、气液分离器，以及脱碳溶液通过管路连接的溶液换热器、溶液冷却器、再沸器及再生塔，余热锅炉和汽包的蒸汽出口通过蒸汽管道连接再生塔的再沸器的入口、变换反应器的入口。
实施例2
参见附图2，与本发明实施例1提供的含碳矿物球团还原***的不同之处在于，本发明实施例2提供的含碳矿物球团还原***还包括：
热回收单元，用于从热解还原反应单元流出的混合气回收热量；
补氧单元，用于向入炉还原气吹入氧气，使得入炉还原气的温度升高到设定的温度。在这种情况下，能够提高还原气的还原温度，缩短矿物球团的还原时间，提高金属化率。
含碳矿物球团还原方法
参见附图3，本发明提供的含碳矿物球团还原方法基于本发明提供的含碳矿物球团还原***而实现，含碳矿物球团还原方法包括以下步骤：
步骤S1：获取含碳矿物球团的原始物质组成，包括碳源、铁矿粉和粘结剂；
步骤S2：将含碳矿物球团的原始组成成型为含碳矿物球团；
步骤S3：含碳矿物球团在热解还原反应单元热解还原，得到还原产物和混合气；
步骤S4：混合气在净化单元净化后，得到的净化气，净化气中CO2的质量百分含量≤1％，总硫≤10mg/m3；
步骤S5：净化气在变换单元变换后，得到变换气，变换气中，H2的质量百分含量与CO的质量百分含量的比值取值范围为4.6-1.5；
步骤S6：脱除变换气中的CO2，得到脱碳变换气，脱碳变换气中，H2与CO的质量之和占总脱碳变换气总质量的90％以上，H2的质量百分含量与CO的质量百分含量的比值取值范围为4.6-1.5，氧化度＜5％，CO2的质量百分含量≤总脱碳变换气总质量的1％；
步骤S7：脱碳变换气经过加热后，得到入炉还原气，使得入炉还原气在进入至热解还原单元时的温度取值范围为700℃-850℃；
步骤S8：入炉还原气送入至热解还原反应单元，使得含碳矿物球团最终被还原为海绵铁。
本发明提供的含碳矿物球团的还原方法无需额外增设还原气制气***，依靠含碳矿物球团的热解气和还原矿物球团过程产生的CO气体经过炉顶气循环和变换后调整氢碳比进入还原炉中进行矿物球团的还原，使得矿物球团的金属化率超过90％，实现无制还原气***的矿物球团的还原，充分利用碳源并降低***的投资成本。其中，
1)含碳矿物球团的还原方法无制氢气***，不依赖焦炭，能源选择范围广、环境负荷低、流程短，有效降低钢铁流程的产品综合能耗，生产的海绵铁金属化率高≥90％，碳含量3.6％～4.0％，可输出洁净的CO2副产品；
2)利用热解气和还原气回收的热量产生的蒸汽给吸收塔的溶液再生和变换反应供热，通过组合热解技术、变换技术和热能回收技术，实现无制气***的含碳矿物球团的还原，可回收热量，实现热能资源的综合利用。
3)替代现有的竖炉工艺，不依赖天然气，无大型煤气化投资和成本；
4)适合使用我国储量最大、价格低廉的褐煤、长焰煤、弱粘性烟煤、不粘性烟煤，原煤来源广泛且价格低；
5)脱硫可获得固态产品，满足环评要求；
6)余热回收利用率高，蒸气产量大，自供有余。
7)流程短，单位投资/能耗/成本低，制得的海绵铁化学成分稳定、杂质含量低，尤其是有害杂质S、P，粒度均匀，可用来生产许多废钢不能生产的特种钢，是特钢冶炼的优质原，经二次还原后可供粉末冶金用。
其中，脱碳变换气经过加热后，得到入炉还原气，使得入炉还原气在进入至热解还原单元时的温度取值范围为700℃-850℃的步骤过程中，若脱碳变换气经过加热后温度低于700℃，还包括以下步骤：
向经过加热的脱碳变换气通入氧气，使得脱碳变换气的温度取值范围达到700℃-850℃。
其中，混合气在净化单元净化后，得到的净化气的步骤过程中，还包括回收混合气的热量的步骤。
实施例1
参见附图1和附图3，本发明实施例1提供的含碳矿物球团还原方法包括以下步骤：
步骤S1：成型：碳源粉(高挥发分(生物质、垃圾、煤等))、铁矿石粉(黑色矿、有色矿等)和粘结剂混合后成型制成含碳矿物球团，矿/碳质量比：1.6。
步骤S2：热解/还原：含碳矿物球团进入反应炉，含碳矿物球团在炉内进行热解及矿物球团还原，热解及还原温度为700℃～1300℃(反应炉加热***可以为燃气加热或电加热)，还原时间20min～240min；反应炉热解产生的热解气和还原铁矿石产生的气体混合后进入净化及热回收单元。
步骤S3：净化及热回收：出还原炉的热解气和还原气的经过除尘后，进入余热锅炉回收其热能产生中压蒸汽，给再生塔溶液的再生供热，经过余热锅炉降温至50℃以下的热解气体经压缩机增压到0.2MPa～0.8MPa，然后进入混合气净化单元；净化后混合气H2S含量为0.03ppm，总硫含量小于0.05ppm，CO2的含量为20ppm。
步骤S4：变换：净化后的混合气经变换炉产生的的变换气换热后，混合气由～40℃升至180℃～260℃，之后与来自蒸汽锅炉的蒸汽混合进入变换工序，变换温度300℃～400℃，变换后还原气中H2/CO在4.6～1.5之间；变换气由400℃～300℃降至260℃～180℃，然后经水冷器，温度降至40℃左右，然后进入气液分离器分离液体后进入脱碳单元；
步骤S5：脱碳：变换后的变换气，进入脱碳单元脱除混合气中的CO2，经脱碳塔处理后CO2的含量为20ppm；
步骤S6：加热：脱碳气经加热***升温至700℃～850℃后进入反应炉还原矿物球团。
实施例2
参见附图2和附图3，本发明实施例2提供的含碳矿物球团还原方法包括以下步骤：
步骤S1：成型：碳源粉(高挥发分(生物质、垃圾、煤等))、铁矿石粉(黑色矿、有色矿等)和粘结剂混合后成型制成含碳矿物球团，矿/碳质量比：1.6；
步骤S2：热解还原反应：含碳矿物球团进入反应炉，含碳矿物球团在炉内进行热解及矿物球团还原，热解及还原温度为700℃～1300℃(反应炉加热***可以为燃气加热或电加热)，还原时间20min～240min；反应炉热解产生的热解气和还原铁矿石产生的气体混合后进入净化及热回收单元；
步骤S3：净化及热回收：出还原炉的热解气和还原气的经过除尘后，进入余热锅炉回收其热能产生中压蒸汽，给再生塔溶液的再生供热，经过余热锅炉降温至50℃以下的热解气体经压缩机增压到0.2MPa～0.8MPa，然后进入混合气净化单元；净化后混合气H2S含量为0.03ppm，总硫含量小于0.05ppm，CO2的含量为20ppm；
步骤S4.：变换：净化后的混合气经变换炉产生的的变换气换热后，混合气由～40℃升至180℃～260℃，之后与来自蒸汽锅炉的蒸汽混合进入变换工序，变换温度300℃～400℃，变换后还原气中H2/CO在4.6～1.5之间；变换气由400℃～300℃降至260℃～180℃，然后经水冷器，温度降至40℃左右，然后进入气液分离器分离液体后进入脱碳单元；
步骤S5：脱碳：变换后的变换气，进入脱碳单元脱除混合气中的CO2，经脱碳塔处理后CO2的含量为20ppm；
步骤S6：加热：脱碳气经加热***升温至700℃～850℃后进入反应炉还原矿物球团；
步骤S7：补氧：若变换气经加热***加热后进入反应炉后温度低于700℃，需要在还原气中吹入入少量氧气(20Nm3/tDRI～50Nm3/tDRI)，以提高变换气的还原温度，加快矿物球团的还原，提高金属化率。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种含碳矿物球团还原***，其特征在于，所述含碳矿物球团的物质组成包括碳源、铁矿粉和粘结剂，所述含碳矿物球团还原***包括：
热解还原反应单元，用于含碳矿物球团在其中进行热解及矿物球团的还原，得到混合气和热解还原产物；
净化单元，用于对从所述热解还原反应单元流出的混合气进行净化，得到净化气；
变换单元，用于对净化气进行变换，得到变换气；
脱碳单元，用于脱除所述变换气中的CO2，得到脱碳变换气；
加热单元，用于对所述脱碳变换气进行加热，得到入炉还原气，使得所述入炉还原气的温度升高到设定的温度；
所述反应单元包括出口端和入口端，所述热解还原反应单元通过所述出口端依次连接所述净化单元、变换单元、脱碳单元、加热单元，所述热解还原反应单元通过所述入口端连接于加热单元的出口。
2.根据权利要求1所述的含碳矿物球团还原***，其特征在于，所述热解还原反应单元选自立式、卧式、滚道式、链条式、网袋式、转底式、隧道式、旋转式热解还原反应单元。
3.根据权利要求1所述的含碳矿物球团还原***，其特征在于，还包括：
热回收单元，用于从所述热解还原反应单元流出的混合气回收热量。
4.根据权利要求1所述的含碳矿物球团还原***，其特征在于，还包括：
补氧单元，用于向所述入炉还原气吹入氧气，使得所述入炉还原气的温度升高到设定的温度。
5.根据权利要求3所述的含碳矿物球团还原***，其特征在于，所述净化及热回收单元包括依次连接的除尘器、余热过锅炉、压缩机、水洗塔、脱硫及脱碳塔，所述脱硫及脱碳塔的出口连接于所述变换单元。
6.根据权利要求1所述的含碳矿物球团还原***，其特征在于，所述变换单元包括依次连接的热交换器、混合器、变换炉、热交换器、水冷器、气液分离器，变换炉的气体出口通过管路连接所述热交换器的加热介质入口，所述热交换器的加热介质出口连接所述水冷器。
7.根据权利要求5所述的含碳矿物球团还原***，其特征在于，所述脱碳单元包括依次连接脱碳塔、塔顶冷却器、气液分离器，以及脱碳溶液通过管路连接的溶液换热器、溶液冷却器、再沸器及再生塔，所述余热锅炉和汽包的蒸汽出口通过蒸汽管道连接所述再生塔的再沸器的入口、变换反应器的入口。
8.一种含碳矿物球团还原方法，其特征在于，基于权利要求1-7中任一所述的含碳矿物球团还原***而实现，所述含碳矿物球团还原方法包括以下步骤：
获取含碳矿物球团的原始物质组成，包括碳源、铁矿粉和粘结剂；
将所述含碳矿物球团的原始组成成型为含碳矿物球团；
所述含碳矿物球团在所述热解还原反应单元热解还原，得到热解还原产物和混合气；
所述混合气在所述净化单元净化后，得到的净化气，所述净化气中CO2的质量百分含量≤1％，总硫≤10mg/m3；
所述净化气在所述变换单元变换后，得到变换气，所述变换气中，H2的质量百分含量与CO的质量百分含量的比值取值范围为4.6-1.5；
脱除所述变换气中的CO2，得到脱碳变换气，所述脱碳变换气中，H2与CO的质量之和占总脱碳变换气总质量的90％以上，H2的质量百分含量与CO的质量百分含量的比值取值范围为4.6-1.5，氧化度＜5％，CO2的质量百分含量≤总脱碳变换气总质量的1％；
所述脱碳变换气经过加热后，得到入炉还原气，使得所述入炉还原气在进入至所述热解还原单元时的温度取值范围为700℃-850℃；
所述入炉还原气送入至所述热解还原反应单元，使得所述含碳矿物球团最终被还原为海绵铁。
9.根据权利要求8所述的含碳矿物球团还原方法，其特征在于，所述脱碳变换气经过加热后，得到入炉还原气，使得所述入炉还原气在进入至所述热解还原单元时的温度取值范围为700℃-850℃的步骤过程中，若所述脱碳变换气经过加热后温度低于700℃，还包括以下步骤：
向所述经过加热的脱碳变换气通入氧气，使得所述脱碳变换气的温度取值范围达到700℃-850℃。
10.根据权利要求8所述的含碳矿物球团还原方法，其特征在于，所述混合气在所述净化单元净化后，得到的净化气的步骤过程中，还包括回收所述混合气的热量的步骤。
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