權(quán)利要求

1.焦?fàn)t與氣基豎爐耦合系統(tǒng)，其特征在于焦?fàn)t與氣基豎爐耦合系統(tǒng)包括焦?fàn)t(6)和氣基豎爐(1)，選取焦?fàn)t的多個(gè)碳化室(62)和/或多個(gè)燃燒室(61)，所選取的每個(gè)碳化室(62)和/或每個(gè)燃燒室(61)的頂部設(shè)有密閉通路，密閉通路置于焦?fàn)t(6)的爐頂耐火材料中，密閉通路的一端與載有冷還原氣的管路連通，另一端通過管路與氣基豎爐風(fēng)口(11)連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦?fàn)t與氣基豎爐耦合系統(tǒng)，其特征在于所述的密閉通路與氣基豎爐風(fēng)口(11)之間的管路還連通非催化部分氧化轉(zhuǎn)化爐出口管路，非催化部分氧化轉(zhuǎn)化爐煤氣進(jìn)口管路連通含焦?fàn)t煤氣的富烴氣管路。 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焦?fàn)t與氣基豎爐耦合系統(tǒng)，其特征在于富烴氣管路先連通焦?fàn)t煤氣上升管預(yù)熱器后再與非催化部分氧化法轉(zhuǎn)化爐的進(jìn)口管路連通。 4.根據(jù)權(quán)利要求2中所述焦?fàn)t與氣基豎爐耦合系統(tǒng)，其特征在于密閉通路與氣基豎爐風(fēng)口之間的管路除連通非催化部分氧化轉(zhuǎn)化爐出口管路外還連通富烴氣管路。 5.根據(jù)權(quán)利要求2中所述焦?fàn)t與氣基豎爐耦合系統(tǒng)，其特征在于密閉通路與氣基豎爐風(fēng)口之間的管路除連通非催化部分氧化轉(zhuǎn)化爐出口管路外還連通CO氣管路。 6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述焦?fàn)t與氣基豎爐耦合系統(tǒng)，其特征在于密閉通路連通冷還原氣的一端至少與載有氣基豎爐爐頂凈化煤氣的管路出口連通，氣基豎爐爐頂凈化煤氣為氣基豎爐爐頂煤氣經(jīng)預(yù)熱、除塵、脫水和脫CO 2后的產(chǎn)物。 7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述焦?fàn)t與氣基豎爐耦合系統(tǒng)，其特征在于密閉通路以直管路、蛇形管路或U型管路位于碳化室和/或燃燒室頂部耐火材料內(nèi)。 8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的焦?fàn)t與氣基豎爐耦合系統(tǒng)，其特征在于根據(jù)對(duì)還原氣加熱的溫度要求布置密閉通路在碳化室和/或燃燒室頂部耐火材料中的高度位置。 9.根據(jù)權(quán)利要求8所述焦?fàn)t與氣基豎爐耦合系統(tǒng)，其特征在于密閉通路在耐火材料內(nèi)設(shè)有多層密閉通路。 10.根據(jù)權(quán)利要求1所述焦?fàn)t與氣基豎爐耦合系統(tǒng)，其特征在于密閉通路的兩端設(shè)有閥門。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于冶金領(lǐng)域，具體涉及一種焦?fàn)t與氣基豎爐耦合系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的氣基豎爐直接還原工藝是將一部分豎爐自產(chǎn)粗煤氣凈化處理成為豎爐自產(chǎn)凈化煤氣，然后將天然氣和豎爐自產(chǎn)凈化煤氣混合后，通過燃料氣燃燒加熱，燃燒加熱產(chǎn)生的煙氣換熱后排入大氣，天然氣和豎爐自產(chǎn)凈化煤氣的混合氣被加熱后成為還原氣，還原氣再?gòu)呢Q爐還原段噴入豎爐內(nèi)。噴入豎爐內(nèi)的還原氣體與鐵氧化物料直接接觸，逆向運(yùn)行，爐內(nèi)的物料依靠自身重力從上往下運(yùn)行，而高溫還原氣體是從下往上運(yùn)行的，在運(yùn)行過程中，還原氣將鐵氧化物還原成直接還原鐵。

如，申請(qǐng)?zhí)枺篊N201910952204.8，名稱為，一種用于生產(chǎn)還原氣的新型重整爐的專利提出，氣基還原鐵(俗稱，海綿鐵)的主要問題是解決還原氣的生產(chǎn)，該專利重整爐包括輻射室箱體，重整爐管，燃燒器，過渡段以及對(duì)流段；所述的重整爐管成2m排立式并聯(lián)布置于輻射室箱體內(nèi)；一排重整爐管對(duì)應(yīng)一根重整原料氣進(jìn)口支干管，每根重整原料氣進(jìn)口支干管上開設(shè)與每排重整爐管數(shù)量相同的分支，通過柔性管將重整爐管氣體進(jìn)口與重整原料氣進(jìn)口支干管相連；燃燒器成(2m+1)排布置于輻射室下方底壁板；重整爐管氣體出口通過斜三通與冷壁支管連接；過渡段是輻射室箱體的兩側(cè)壁板上方設(shè)有若干個(gè)過渡段分支管引出至過渡段分支干管，兩分過渡段分支干管在輻射室箱體的一端匯集成過渡段總管；過渡段總管與對(duì)流段相連，所述的對(duì)流段通過引風(fēng)機(jī)與煙囪相連；所述的對(duì)流段由≥4個(gè)換熱器組成，所述換熱器為急速蒸發(fā)器、重整原料預(yù)熱器、蒸汽過熱器、脫硫焦?fàn)t氣預(yù)熱器、爐頂氣預(yù)熱器和燃燒空氣預(yù)熱器中的至少4種。過渡段出口1200℃的高溫?zé)煔?，?jīng)對(duì)流段回收熱量，使煙氣溫度降至100℃以下。又如，專利申請(qǐng)?zhí)?01210379144.3，名稱為一種利用富CH 4煤氣生產(chǎn)海綿鐵的直接還原工藝的專利提出，“將經(jīng)調(diào)壓后的富CH 4煤氣和依次經(jīng)降溫、除塵、及加壓處理后的氣基豎爐爐頂氣輸入外部轉(zhuǎn)化爐，并向外部轉(zhuǎn)化爐中補(bǔ)充作為CH 4發(fā)生改質(zhì)反應(yīng)氧化劑的蒸汽，使外部轉(zhuǎn)化爐中的CH 4、H 2O和CO 2在催化劑作用下發(fā)生改質(zhì)反應(yīng)生成主要包括CO和H 2的高溫還原煤氣”，“轉(zhuǎn)化爐出口的還原煤氣的溫度為850℃”。

現(xiàn)有氣基豎爐缺點(diǎn)是：1、外熱燃燒加熱爐管內(nèi)的原料氣，會(huì)造成燃燒產(chǎn)生的大量煙氣外排，污染環(huán)境。2、催化劑需定期更換，降低設(shè)備作業(yè)率：定期更換催化劑，造成停產(chǎn)，增加運(yùn)行成本；3、用傳統(tǒng)管式加熱爐加熱原料氣，能耗高：MIDREX、HYL、PERED和ENERGIRON-ZR工藝采用燃料加熱爐管外壁，從而加熱管內(nèi)還原氣的方式，這種外燃加熱的方式，能耗高。4、投資大：氣基豎爐的MIDREX工藝、HYL工藝和PERED工藝的還原氣加熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資大。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型是要解決上述的技術(shù)問題，而提供一種焦?fàn)t與氣基豎爐耦合系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的焦?fàn)t與氣基豎爐耦合系統(tǒng)包括焦?fàn)t6和氣基豎爐1，焦?fàn)t6的多個(gè)碳化室62和/或多個(gè)燃燒室61的頂部設(shè)有密閉通路，密閉通路置于焦?fàn)t6的爐頂耐火材料中，密閉通路的一端與載有冷還原氣的管路連通，另一端通過管路與氣基豎爐風(fēng)口11連通。

本實(shí)用新型的焦?fàn)t與氣基豎爐耦合系統(tǒng)的運(yùn)行方法為：冷還原氣經(jīng)密閉通路流經(jīng)焦?fàn)t6的多個(gè)碳化室62和/或多個(gè)燃燒室61的頂部，利用焦?fàn)t6的碳化室62和/或燃燒室61的頂部熱量將密閉通路內(nèi)的還原氣加熱，加熱后的還原氣直接或再經(jīng)調(diào)溫和調(diào)整成分由氣基豎爐風(fēng)口11進(jìn)入氣基豎爐1內(nèi)，在氣基豎爐1內(nèi)熱還原氣與鐵氧化物逆向運(yùn)動(dòng)并發(fā)生反應(yīng)，生成直接還原鐵和豎爐煤氣，直接還原鐵由氣基豎爐1的下部排出，豎爐煤氣由氣基豎爐頂部煤氣出口熱煤氣管路12排出，成為氣基豎爐爐頂煤氣。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型方法具有以下有益效果：

一、與原技術(shù)使用獨(dú)立龐大的氣基豎爐還原氣加熱及回收系統(tǒng)相比，本實(shí)用新型還原氣利用焦?fàn)t的熱量系統(tǒng)來加熱氣基豎爐的還原氣，大幅度減少了氣基豎爐還原氣加熱系統(tǒng)的設(shè)備，降低了投資；同時(shí)由于氣基豎爐還原氣的加熱過程充分利用了焦?fàn)t煤氣的爐頂熱量，使得焦?fàn)t和氣基豎爐的整體熱能利用率提高；

二、氣基豎爐還原氣加熱系統(tǒng)不需要外燃加熱，無煙氣排放；

三、氣基豎爐還原氣加熱系統(tǒng)不使用催化劑，無需停產(chǎn)更換催化劑；

四、經(jīng)非催化部分氧化法轉(zhuǎn)化的富烴氣需先脫出一部分H 2氣，一方面有利于降低轉(zhuǎn)化后還原氣成分中的水含量，提高還原氣有效成分；另一方面還能調(diào)節(jié)適宜的H 2/CO比值。

五、經(jīng)非催化部分氧化法轉(zhuǎn)化的還原氣中水含量較高，加入富烴氣中烴的轉(zhuǎn)化能消耗一部分水，有利于降低還原氣中的水分，還原氣中含有適量的烴成分，也有助于氣基豎爐內(nèi)的滲碳反應(yīng)，增加還原鐵的碳含量。

附圖說明

圖1為試驗(yàn)一的焦?fàn)t與氣基豎爐耦合系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為試驗(yàn)一的還原氣管線布置圖；

圖3為試驗(yàn)二的焦?fàn)t與氣基豎爐耦合系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為試驗(yàn)二中位于焦?fàn)t爐頂?shù)倪€原氣管線布置圖；

圖5為試驗(yàn)三的焦?fàn)t與氣基豎爐耦合系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為試驗(yàn)三中位于焦?fàn)t爐頂?shù)倪€原氣管線布置圖；

圖7為試驗(yàn)四的焦?fàn)t與氣基豎爐耦合系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為試驗(yàn)四中位于焦?fàn)t爐頂?shù)倪€原氣管線的布置圖；

圖9為試驗(yàn)五的焦?fàn)t與氣基豎爐耦合系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為試驗(yàn)五中焦?fàn)t的正視外觀示意圖；

圖11為試驗(yàn)五中位于焦?fàn)t爐頂?shù)倪€原氣管線的布置圖；

圖12為試驗(yàn)六的焦?fàn)t與氣基豎爐耦合系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13為試驗(yàn)七的焦?fàn)t與氣基豎爐耦合系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記為：1-氣基豎爐，2-非催化部分氧化轉(zhuǎn)化爐，3-燒嘴，4-氧氣管路，5-焦?fàn)t煤氣集氣管出口管路，6-焦?fàn)t，7-水蒸氣管路，8-生物質(zhì)氣管路，9-(H 2+CO)氣體管路，11-豎爐風(fēng)口，12-豎爐爐頂出口熱煤氣管路，121-降溫除塵后的第一股氣基豎爐爐頂煤氣管路，122-降溫除塵后的第二股氣基豎爐爐頂煤氣管路，123-脫出CO 2后的第一股氣基豎爐爐頂煤氣管路，91-冷還原氣總管，92-熱還原氣總管，13-豎爐熱煤氣換熱器，14-除塵裝置，15-豎爐爐頂煤氣壓縮機(jī)，16-脫CO 2裝置，21-非催化部分氧化爐出口還原氣管路，51-焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng)，52-焦?fàn)t煤氣壓縮機(jī)，53-焦?fàn)t煤氣管路，54-脫H 2裝置，55-H 2氣，56-CO氣管路，57-第二焦?fàn)t煤氣管路，61-焦?fàn)t燃燒室爐頂，62-焦?fàn)t碳化室爐頂，63-焦?fàn)t煤氣上升管，631-焦?fàn)t煤氣上升管上安裝的換熱器，64-焦?fàn)t煤氣集氣管，91-冷還原氣總管路、a91-連通冷還原氣總管的支管，92-熱還原氣總管，a92-連通熱還原氣總管的支管，a1、a2、a3、a4、a5-分別為子支管，b-閥門，c-碳化室排煙孔。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式為一種焦?fàn)t與氣基豎爐耦合系統(tǒng)，如圖1-圖13所示，具體包括焦?fàn)t6和氣基豎爐1，選取焦?fàn)t的多個(gè)碳化室62和/或多個(gè)燃燒室61，所選取的每個(gè)碳化室62和/或每個(gè)燃燒室61的頂部設(shè)有密閉通路，密閉通路置于焦?fàn)t6的爐頂耐火材料中，密閉通路的一端與載有冷還原氣的管路連通，另一端通過管路與氣基豎爐風(fēng)口11連通。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：所述的密閉通路與氣基豎爐風(fēng)口11之間的管路還連通非催化部分氧化轉(zhuǎn)化爐出口管路，非催化部分氧化轉(zhuǎn)化爐煤氣進(jìn)口管路連通含焦?fàn)t煤氣的富烴氣管路。其他與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式二不同的是：富烴氣管路先連通焦?fàn)t煤氣上升管預(yù)熱器后再與非催化部分氧化法轉(zhuǎn)化爐的進(jìn)口管路連通。其他與具體實(shí)施方式二相同。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式二不同的是：密閉通路與氣基豎爐風(fēng)口之間的管路除連通非催化部分氧化轉(zhuǎn)化爐出口管路外還連通富烴氣管路。其他與具體實(shí)施方式二相同。

具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式二不同的是：密閉通路與氣基豎爐風(fēng)口之間的管路除連通非催化部分氧化轉(zhuǎn)化爐出口管路外還連通CO氣管路。其他與具體實(shí)施方式二相同。

具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式為具體實(shí)施方式一至五之一不同的是：密閉通路連通冷還原氣的一端至少與載有氣基豎爐爐頂凈化煤氣的管路出口連通，氣基豎爐爐頂凈化煤氣為氣基豎爐爐頂煤氣經(jīng)預(yù)熱、除塵、脫水和脫CO 2后的產(chǎn)物。其他與具體實(shí)施方式一至五之一相同。

具體實(shí)施方式七：本實(shí)施方式為具體實(shí)施方式一至五之一不同的是：密閉通路以直管路、蛇形管路或U型管路位于碳化室和/或燃燒室頂部耐火材料內(nèi)。其他與具體實(shí)施方式一至五之一相同

具體實(shí)施方式八：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式七不同的是根據(jù)對(duì)還原氣加熱的溫度要求布置密閉通路在碳化室和/或燃燒室頂部耐火材料中的高度位置。其他與具體實(shí)施方式七相同。

具體實(shí)施方式九：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式八不同的是：密閉通路在耐火材料內(nèi)設(shè)有多層密閉通路。其他與具體實(shí)施方式八相同。

具體實(shí)施方式十：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：密閉通路的兩端設(shè)有閥門。其他與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式十一：本實(shí)施方式為具體實(shí)施方式一的焦?fàn)t與氣基豎爐耦合系統(tǒng)的運(yùn)行方法：冷還原氣經(jīng)密閉通路流經(jīng)焦?fàn)t6的多個(gè)碳化室62和/或多個(gè)燃燒室61的頂部，利用焦?fàn)t6的碳化室62和/或燃燒室61的頂部熱量將密閉通路內(nèi)的還原氣加熱，加熱后的還原氣直接或再經(jīng)調(diào)溫和調(diào)整成分后由氣基豎爐風(fēng)口11進(jìn)入氣基豎爐1內(nèi)，在氣基豎爐1內(nèi)熱還原氣與鐵氧化物逆向運(yùn)動(dòng)并發(fā)生反應(yīng)，生成直接還原鐵和豎爐煤氣，直接還原鐵由氣基豎爐1的下部排出，豎爐煤氣由氣基豎爐頂部煤氣出口熱煤氣管路12排出，成為氣基豎爐爐頂煤氣。

具體實(shí)施方式十二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式十一不同的是：經(jīng)焦?fàn)t碳化室和/或燃燒室頂部，將冷還原氣加熱到850℃～1000℃后直接由氣基豎爐風(fēng)口進(jìn)入氣基豎爐。其他與具體實(shí)施方式十一相同。

具體實(shí)施方式十三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式十一不同的是：冷還原氣流經(jīng)焦?fàn)t碳化室和/或燃燒室頂部后，被加熱到500℃～1000℃；至少含有一種焦?fàn)t煤氣的富烴氣經(jīng)非催化部分氧化法轉(zhuǎn)化成1100℃～1300℃的另一種熱還原氣，將兩種還原氣混合后，由氣基豎爐風(fēng)口進(jìn)入氣基豎爐。其他與具體實(shí)施方式十一相同。

具體實(shí)施方式十四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式十三不同的是：富烴氣先經(jīng)焦?fàn)t煤氣上升管預(yù)熱到200℃～500℃后，再經(jīng)非催化部分氧化法轉(zhuǎn)化成1100℃～1300℃的另一種熱還原氣。其他與具體實(shí)施方式十三相同。

具體實(shí)施方式十五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式十三或十四不同的是：經(jīng)非催化部分氧化法轉(zhuǎn)化的富烴氣需先脫出至少一部分H 2氣。其他與具體實(shí)施方式十三或十四相同。

具體實(shí)施方式十六：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式十一至十三之一不同的是：冷還原氣至少一部分來源于氣基豎爐爐頂煤氣，將氣基豎爐爐頂煤氣的一部分經(jīng)換熱、除塵、脫水、脫CO 2后成為冷還原氣。其他與具體實(shí)施方式十一至十三之一相同。

用以下試驗(yàn)對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行驗(yàn)證：

試驗(yàn)一：本試驗(yàn)為一種焦?fàn)t與氣基豎爐耦合系統(tǒng)及其運(yùn)行方法，見圖1和圖2所示，通過風(fēng)機(jī)將(H 2+CO)氣體管路9內(nèi)的冷還原氣(H 2+CO>90％)加壓后引導(dǎo)至焦?fàn)t爐頂6上的冷還原氣總管路91，冷還原氣總管路91沿焦?fàn)t一側(cè)(機(jī)側(cè)或焦側(cè))布置，冷還原氣總管路91橫跨多個(gè)碳化室62和多個(gè)燃燒室61，碳化室62和燃燒室61交替布置(現(xiàn)有技術(shù))，冷還原氣總管91上連通有多個(gè)支管a91，碳化室62和燃燒室61各對(duì)應(yīng)一個(gè)支管a91，每個(gè)支管a91又分為兩個(gè)子支管a1和a2(圖2所示)，a1和a2的下部埋入碳化室62和燃燒室61爐頂?shù)哪突鸩牧现?，并從碳化?2和燃燒室61爐頂?shù)囊粋?cè)(機(jī)側(cè)或焦側(cè))連通到另一側(cè)(焦側(cè)或機(jī)側(cè))，再?gòu)牧硪粋?cè)(焦側(cè)或機(jī)側(cè))的爐頂穿出(見圖2，圖2中虛線表示埋在耐火材料中)，每個(gè)在碳化室62和燃燒室61穿出的子支管a1和a2并聯(lián)后成為支管a92，支管a92再并聯(lián)后形成熱還原氣總管92；冷還原氣依次經(jīng)冷還原氣總管91、支管a91、子支管a1和a2和支管a92匯總到熱還原氣總管92，當(dāng)冷還原氣流經(jīng)焦?fàn)t碳化室62和燃燒室61的頂部時(shí)，管內(nèi)的冷還原氣被焦?fàn)t碳化室62和燃燒室61的頂部熱量加熱，由于碳化室62和燃燒室61頂部的溫度不同，流經(jīng)碳化室62頂部的還原氣被加熱的溫度小于燃燒室61頂部的還原氣被加熱的溫度，匯總到熱還原氣總管92后溫度為850℃～1000℃，再由氣基豎爐風(fēng)口11進(jìn)入氣基豎爐1；在氣基豎爐1內(nèi)，熱還原氣與鐵氧化物逆向運(yùn)動(dòng)，并發(fā)生反應(yīng)，生成直接還原鐵和豎爐煤氣，直接還原鐵由氣基豎爐1的下部排出，豎爐煤氣經(jīng)氣基豎爐頂熱煤氣出口管路12排出；埋在碳化室62和燃燒室61頂部耐火材料中的子支管a1和a2的主體部分是直管路，子支管a1和a2的兩端均設(shè)有閥門b；(H 2+CO)氣體中的H 2氣從焦?fàn)t煤氣中提取，CO氣從轉(zhuǎn)爐或高爐煤氣中提取。

試驗(yàn)二：如圖3和圖4所示，本試驗(yàn)與試驗(yàn)一不同的是：豎爐煤氣依次經(jīng)過氣基豎爐1的爐頂熱煤氣出口管路12、豎爐熱煤氣換熱器13和除塵裝置14后分成兩股氣流管路，分別為第一股氣流管路為121和第二股氣流管路為122；第一股氣流管路121再依次與豎爐爐頂煤氣壓縮機(jī)15、脫CO 2裝置16和脫出CO 2后的第一股氣基豎爐爐頂煤氣管路123進(jìn)口連通；(H 2+CO)氣體管路9和脫出CO 2后的第一股氣基豎爐爐頂煤氣管路123出口并聯(lián)后與冷還原氣總管91進(jìn)口連通；如果氣基豎爐爐頂煤氣硫含量高，在脫CO 2裝置16前還需設(shè)置脫硫裝置；第二股氣流管路122作為焦?fàn)t燃?xì)庥霉苈?；每個(gè)支管a91連通一個(gè)蛇形子支管a3，子支管a3另一端與支管a92連通，蛇形子支管a3僅在碳化室62爐頂布置，虛線表示埋在耐火材料中。

試驗(yàn)三：如圖5和圖6所示，本試驗(yàn)與試驗(yàn)二不同的是：焦?fàn)t6爐頂上的冷還原氣總管91進(jìn)口只連通脫出CO 2后的第一股氣基豎爐爐頂煤氣管路123的出口；每個(gè)支管a91連通兩個(gè)上下層布置的U型子支管a4和a5，子支管a4和a5的另一端與支管a92連通，冷還原氣總管91和熱還原氣總管92位于焦?fàn)t的同側(cè)(機(jī)側(cè)或焦側(cè))，虛線表示埋在耐火材料中，每個(gè)支管a91對(duì)應(yīng)一個(gè)碳化室62和燃燒室61；爐頂煤氣管路123內(nèi)的煤氣經(jīng)焦?fàn)t碳化室62和燃燒室61爐頂加熱后到達(dá)熱還原氣總管92內(nèi)的爐頂煤氣溫度約為500℃～1000℃；焦?fàn)t煤氣上升管63與碳化室62連接，焦?fàn)t煤氣上升管63上安裝換熱器631，焦?fàn)t煤氣經(jīng)焦?fàn)t煤氣上升管63與生物質(zhì)氣管路8中的生物質(zhì)氣在焦?fàn)t煤氣集氣管64中混合，混合后由焦?fàn)t煤氣集氣管出口管路5依次連通焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng)51、焦?fàn)t煤氣壓縮機(jī)52和焦?fàn)t煤氣上升管上安裝的換熱器631(提供熱量)，焦?fàn)t煤氣和生物質(zhì)氣的混合煤氣經(jīng)過上述工藝處理成為200～500℃的焦?fàn)t煤氣和生物質(zhì)氣的凈化煤氣，該煤氣經(jīng)焦?fàn)t煤氣的管路53與非催化部分氧化轉(zhuǎn)化爐2上的燒嘴3的煤氣通路連通，蒸汽管路7連通非催化部分氧化轉(zhuǎn)化爐2上的燒嘴3的蒸汽通路，氧氣管路4經(jīng)豎爐熱煤氣換熱器13后連通非催化部分氧化轉(zhuǎn)化爐2上的燒嘴3的氧氣通路；在非催化部分氧化轉(zhuǎn)化爐2內(nèi)，燒嘴3噴出的混合煤氣與氧氣和蒸汽發(fā)生部分氧化轉(zhuǎn)化反應(yīng)生成H 2和CO為主要成分的還原氣，通過生物質(zhì)氣和焦?fàn)t煤氣的配比調(diào)整還原氣中的H 2/CO的比值，非催化部分氧化轉(zhuǎn)化爐2出口還原氣管路21內(nèi)還原氣溫度約為1100℃～1300℃；將非催化部分氧化轉(zhuǎn)化爐出口還原氣管路21與熱還原氣總管92并聯(lián)后再與氣基豎爐風(fēng)口11連通，非催化部分氧化轉(zhuǎn)化爐出口還原氣管路21與熱還原氣總管92并聯(lián)后形成的混合熱還原氣的溫度為900℃～1050℃，H 2/CO約為1.6～2.5。

試驗(yàn)四：如圖7和圖8所示，本試驗(yàn)與試驗(yàn)三不同的是：每個(gè)支管a91連通一個(gè)U型子支管a5，子支管a5的另一端與支管a92連通；焦?fàn)t煤氣中不混入生物質(zhì)氣，焦?fàn)t煤氣集氣管出口管路5與脫H 2裝置54連通后再連通焦?fàn)t煤氣凈化系統(tǒng)51，焦?fàn)t煤氣脫出部分H 2氣55后有利于降低在非催化部分氧化爐內(nèi)轉(zhuǎn)化后還原氣成分中的水含量，提高還原氣有效成分；根據(jù)H 2/CO比值的要求，確定脫出的H 2氣是否加入冷還原氣91管路中以及加入的氣量。

試驗(yàn)五：如圖9、10和11所示，與試驗(yàn)一不同之處是：每個(gè)支管a91的并聯(lián)子支管a1和a2從焦?fàn)t的機(jī)側(cè)爐門上部且靠近焦?fàn)t爐柱65處進(jìn)入至焦?fàn)t焦側(cè)爐門上部，靠近焦?fàn)t爐柱65處穿出，再并聯(lián)成為支管a92；這個(gè)方案便于更換子支管a1和a2，更換時(shí)關(guān)閉閥門b，抽出子支管a1和a2即可。66為焦?fàn)t保護(hù)板，67為焦?fàn)t爐門框；子支管a1和a2也可以從焦?fàn)t的焦側(cè)爐門上部且靠近焦?fàn)t爐柱65處進(jìn)入至焦?fàn)t機(jī)側(cè)爐門上部穿出。

試驗(yàn)六：如圖12和圖8所示，與試驗(yàn)四不同之處是：焦?fàn)t煤氣中不混入生物質(zhì)氣，脫出CO 2后的第一股氣基豎爐爐頂煤氣管路123的出口與CO氣管路56并聯(lián)后與焦?fàn)t爐頂上的冷還原氣總管91進(jìn)口連通；CO氣從聯(lián)合鋼廠的轉(zhuǎn)爐煤氣、高爐煤氣、電爐煤氣中提取。加入CO氣一方面有利于降低大量循環(huán)使用氣基豎爐爐頂煤氣時(shí)，出現(xiàn)的還原氣中惰性氣體富集的問題，提高還原氣有效成分；另一方面還能調(diào)節(jié)適宜的H 2/CO比值。

試驗(yàn)七：如圖13和圖8所示，與試驗(yàn)六不同之處是：焦?fàn)t爐頂上的冷還原氣總管91進(jìn)口只與脫出CO 2后的第一股氣基豎爐爐頂煤氣管路123的出口連通；經(jīng)焦?fàn)t煤氣上升管換熱器631預(yù)熱到200℃～500℃的焦?fàn)t煤氣分成兩個(gè)管路，第一焦?fàn)t煤氣管路53與非催化部分氧化轉(zhuǎn)化爐2上的燒嘴3的煤氣通路連通，第二焦?fàn)t煤氣管路57與非催化部分氧化轉(zhuǎn)化爐2的出口還原氣管路21連通后再與熱還原氣總管92連通，然后再與氣基豎爐風(fēng)口11連通，這有助于第二焦?fàn)t煤氣管路57中的烴類成分，與非催化部分氧化轉(zhuǎn)化爐出口還原氣管路21中的水分反應(yīng)，分解成H 2和CO，有效降低還原氣中的水含量，未反應(yīng)的烴進(jìn)入豎爐內(nèi)還有助于滲碳。此方案，優(yōu)選爐頂煤氣管路123內(nèi)的煤氣經(jīng)焦?fàn)t碳化室和/或燃燒室爐頂加熱后，到達(dá)熱還原氣總管92內(nèi)的爐頂煤氣溫度范圍800℃～1000℃。

上述七個(gè)試驗(yàn)中位于焦?fàn)t碳化室62和燃燒室61頂部的支管a1、a2、a3、a4、a5、a92為耐高溫金屬管路，熱還原氣總管92內(nèi)裝有耐火材料內(nèi)襯；耐高溫金屬管路避開碳化室的導(dǎo)煙孔C(或裝煤孔)和燃燒室的看火孔。通過布置耐高溫金屬管路在碳化室62和燃燒室61爐頂沿焦?fàn)t高度方向的位置作為控制支管a92內(nèi)氣體溫度的一種方案。

焦?fàn)t與氣基豎爐耦合系統(tǒng).pdf