一种焦炉煤气直接还原原料气的预处理系统及方法与流程

本发明涉及一种气基直接还原炼铁工艺系统，尤其是一种焦炉煤气直接还原原料气的预处理系统及方法。

背景技术：

1、气基直接还原工艺因其较低的碳排放、以及与短流程炼钢良好的匹配性，在国内开始逐步兴起。经济性好的焦炉煤气，是国内替代天然气用于直接还原工艺补给气源的完美选择。河钢集团张宣科技基于焦炉煤气的直接还原工厂的成功运行，也证明了焦炉煤气能良好的用于直接还原工艺。

2、经实践发现：焦炉煤气用于直接还原工艺时，因其较高的氢气含量，必须采用高压操作才能取得较高的生产效率；其次，焦炉煤气中的重烃、芳香烃、硫化物等，对直接还原系统设备安全、工艺安全也带来较大的负面影响，必须控制到合理范围内，否则，焦炉煤气压力提高后，杂质组分随气相饱和度下降、极易析出，进而造成管道、阀组、设备等堵塞，危及直接还原系统的安全平稳运行；此外，焦炉煤气中的气化水，也必须进行有效控制，应极力避免其在管线输送过程中冷凝析出，否则积聚在管道的弯头、低点等位置，会严重影响仪表、阀门的正常工作。

3、由于来自炼焦系统的焦炉煤气存在压力低、洁净程度不够（对于直接还原工艺而言）的问题，因此，亟需一种适用于焦炉煤气直接还原工艺的原料气预处理系统，以实现炼焦系统和直接还原系统的完美衔接匹配。目前，国内外还没有人提出相对应的技术。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种焦炉煤气直接还原原料气的预处理系统，以实现炼焦系统和直接还原系统的衔接匹配；本发明还提供了一种焦炉煤气直接还原原料气的预处理方法。

2、为解决上述技术问题，本发明系统所采取的技术方案是：其包括一级压缩、深度净化和二级压缩单元；所述一级压缩单元包括一级压缩机、过滤器、换热器和1#气液分离罐；焦炉煤气管线通过过滤器连通一级压缩机的进口，一级压缩机的出口连通换热器的进口，换热器的出口连通1#气液分离罐；

3、所述深度净化包括深度净化吸附塔和过滤器；所述1#气液分离罐的出口连通深度净化吸附塔的进口，深度净化吸附塔的出口连通过滤器的进口，过滤器的出口连通直接还原加热炉；

4、所述二级压缩单元包括二级压缩机、冷却塔和2#气液分离罐；所述过滤器的出口连通二级压缩机的入口，二级压缩机的出口连通冷却塔的入口，冷却塔的出口连通2#气液分离罐的入口；所述2#气液分离罐的出口连通直接还原系统。

5、进一步的，还包括控水单元；所述控水单元包括加热器，加热器连通在2#气液分离罐的出口与直接还原系统之间。

6、进一步的，所述一级压缩单元还包括喷淋水泵，一级压缩机为螺杆压缩机；所述1#气液分离罐出水口通过喷淋水泵连通一级压缩机的入口。

7、进一步的，所述2#气液分离罐的出口还通过防喘阀连通过滤器的进口。

8、本发明方法采用上述的预处理系统，包括下述步骤：1）初步净化的焦炉煤气经过滤器过滤后，进入一级压缩机进行压缩；

9、2）经压缩后的焦炉煤气送入换热器进行冷却，然后进入1#气液分离罐进行脱水；

10、3）所述步骤2）脱水后的焦炉煤气进入深度净化吸附塔以脱除杂质，在进入过滤器进行过滤；过滤后的焦炉煤气一部分部分进入直接还原加热炉用作烧炉燃气；

11、4）另一部分过滤后的焦炉煤气经二级压缩机压缩、冷却塔冷却后，进入2#气液分离罐进行脱水，脱水后的焦炉煤气送入直接还原系统用作原料气。

12、进一步的，所述步骤4），脱水后的焦炉煤气先经加热器，再送入直接还原系统。

13、进一步的，所述步骤2），来自1#气液分离罐的水送往喷淋泵，被泵入一级压缩机入口用于喷淋。

14、进一步的，所述步骤4），开停机期间使用防喘阀进行自循环流量调节。

15、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明充分考虑了直接还原工艺的需求，采用分级压缩和深度净化的耦合，可以有效的提高净化效果；过滤器、换热器、吸附塔均可配置蒸汽在线清理、再生；最后环节设置控水单元，为系统的稳定连续运行，提供可靠保障。尤其是，本发明一级压缩单元和二级压缩单元选用不同的压缩机，兼具实用性和经济性。

技术特征：

1.一种焦炉煤气直接还原原料气的预处理系统，其特征在于：其包括一级压缩、深度净化和二级压缩单元；所述一级压缩单元包括一级压缩机（a）、过滤器、换热器和1#气液分离罐（e）；焦炉煤气管线（1）通过过滤器连通一级压缩机（a）的进口，一级压缩机（a）的出口连通换热器的进口，换热器的出口连通1#气液分离罐（e）；

2.根据权利要求1所述的一种焦炉煤气直接还原原料气的预处理系统，其特征在于：还包括控水单元；所述控水单元包括加热器（n），加热器（n）连通在2#气液分离罐（m）的出口与直接还原系统之间。

3.根据权利要求1所述的一种焦炉煤气直接还原原料气的预处理系统，其特征在于：所述一级压缩单元还包括喷淋水泵，一级压缩机（a）为螺杆压缩机；所述1#气液分离罐（e）出水口通过喷淋水泵连通一级压缩机（a）的入口。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种焦炉煤气直接还原原料气的预处理系统，其特征在于：所述2#气液分离罐（m）的出口还通过防喘阀（o）连通过滤器的进口。

5.一种焦炉煤气直接还原原料气的预处理方法，采用权利要求1-4任意一项所述的预处理系统，其特征在于，包括下述步骤：1）初步净化的焦炉煤气经过滤器过滤后，进入一级压缩机（a）进行压缩；

6.根据权利要求5所述的一种焦炉煤气直接还原原料气的预处理系统，其特征在于：所述步骤4），脱水后的焦炉煤气先经加热器（n），再送入直接还原系统。

7.根据权利要求5所述的一种焦炉煤气直接还原原料气的预处理系统，其特征在于：所述步骤2），来自1#气液分离罐（e）的水送往喷淋泵，被泵入一级压缩机（a）入口用于喷淋。

8.根据权利要求5、6或7所述的一种焦炉煤气直接还原原料气的预处理系统，其特征在于：所述步骤4），开停机期间使用防喘阀（o）进行自循环流量调节。

技术总结本发明公开了一种焦炉煤气直接还原原料气的预处理系统及方法，其包括一级压缩、深度净化和二级压缩单元；所述一级压缩单元包括一级压缩机、过滤器、换热器和1#气液分离罐；焦炉煤气管线通过过滤器连通一级压缩机的进口，一级压缩机的出口连通换热器的进口，换热器的出口连通1#气液分离罐；所述深度净化包括深度净化吸附塔和过滤器；所述1#气液分离罐的出口连通深度净化吸附塔的进口，深度净化吸附塔的出口连通过滤器的进口，过滤器的出口连通直接还原加热炉；所述二级压缩单元包括二级压缩机、冷却塔和2#气液分离罐。本系统充分考虑了直接还原工艺的需求，采用分级压缩和深度净化的耦合，可以有效的提高净化效果。技术研发人员：于勇,覃开伟,王新东,王宏斌,杨永强,李洋,王中华,郭小龙,杨鹏,秦愉,张明刚,刘浩受保护的技术使用者：河北张宣高科科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4