【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術屬于化工氣體轉(zhuǎn)化，涉及一種重整轉(zhuǎn)化反應爐、氫冶金煉鐵系統(tǒng)以及煉鐵工藝，尤其涉及一種綠色電氣化重整轉(zhuǎn)化系統(tǒng)、氫冶金煉鐵系統(tǒng)以及煉鐵工藝。
技術介紹
1、天然氣或輕烴重整轉(zhuǎn)化據(jù)需要通過重整轉(zhuǎn)化反應，在催化劑的加持下，依托于加熱工況下進行一系列物理化學反應制得。該系統(tǒng)極為龐大，主要設備工藝涵蓋：輻射段、對流段、引風機、鼓風機、空氣過濾器和煙囪組成。輻射段設置有低氮燃燒器、火檢和高溫紅外探頭等，以及配套的燃料氣系統(tǒng)和滅火蒸汽系統(tǒng)，箱體儀表檢測和控制聯(lián)鎖系統(tǒng)較為集中。整個系統(tǒng)設置較復雜，投資費用較高，操作靈活性較差。特別是在重整爐豎琴式輻射室內(nèi)，爐子頂部設置多排燒嘴，爐中豎直安裝若干支轉(zhuǎn)化爐管，工藝物料在爐管內(nèi)催化劑的催化作用下，協(xié)同管外傳遞進去的熱量的推動下發(fā)生重整轉(zhuǎn)化反應。爐箱體內(nèi)由高溫火焰輻射和高溫煙氣對流傳熱，約占整個熱負荷的70～80％。輻射傳熱形式只能在高溫區(qū)間獲得較高的傳熱效率，且在此過程中高溫煙氣帶走了大量的熱量，只能通過在爐子的其他區(qū)域設置對流段對煙氣中的高溫余熱進行回收。由于工藝氣、煙氣和空氣等介質(zhì)的對流傳熱效率較低，使得對流段換熱器換熱面積較大投資費用較高，并且為了防止煙氣露點腐蝕等問題，爐子整體熱損失在5～8％之間，熱損失較為嚴重。為了保證充分的回收余熱，使得該部分的設備選型較大從而導致效率較差，又設置了引風機和鼓風機等設備強化對流傳熱，再次導致整體投資上升。
2、因此，如何找到一種更為適宜的重整爐，提高能源利用效率，保證天然氣或輕烴重整轉(zhuǎn)化反應的連續(xù)穩(wěn)定運行，已成為業(yè)內(nèi)相關生產(chǎn)企業(yè)亟待解決的
技術實現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本專利技術要解決的技術問題在于提供一種重整轉(zhuǎn)化反應爐、氫冶金煉鐵系統(tǒng)以及煉鐵工藝，特別是一種綠色電氣化重整轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。本專利技術設計的采用直接電極高通量高負荷加熱的新型節(jié)能，靈活調(diào)整負荷的綠色電氣化重整轉(zhuǎn)化反應系統(tǒng)，可靈活使用綠能并聯(lián)組合應用，提升效能。
2、本專利技術提供了一種重整轉(zhuǎn)化反應爐，包括u型爐管；
3、所述u型爐管的雙開口位于上方，u型底位于下方的豎立在反應爐中；
4、所述u型爐管的雙開口為工藝氣進口。
5、優(yōu)選的，所述u型爐管為電加熱u型爐管；
6、所述u型爐管包括高溫合金離心澆鑄爐管；
7、所述u型爐管的兩條豎直管路上均設置有絕緣材料保護圈；
8、所述絕緣材料保護圈位于u型爐管上部，臨近雙開口位置。
9、優(yōu)選的，所述u型爐管的兩條豎直管路上均設置有電極接口；
10、所述電極接口位于u型爐管上部，設置在絕緣材料保護圈下方；
11、所述u型爐管的兩條豎直管路上均設置有催化劑裝卸口；
12、所述催化劑裝卸口位于u型爐管上部，設置在電極接口下方。
13、優(yōu)選的，所述u型爐管的材質(zhì)包括zg45ni35cr27nbw；
14、所述u型爐管中設置有催化劑。
15、優(yōu)選的，所述u型爐管的u型底部設置有還原氣出氣管路；
16、所述還原氣出氣管路上設置有絕緣材料保護圈。
17、優(yōu)選的，所述重整轉(zhuǎn)化反應爐中包括多個并聯(lián)的u型爐管；
18、所述重整轉(zhuǎn)化反應爐還包括頂部工藝氣集合管；
19、所述頂部工藝氣集合管的出口分別與多個并聯(lián)的u型爐管的工藝氣進口相連接。
20、本專利技術提供了一種氫冶金煉鐵系統(tǒng)，包括上述技術方案任意一項所述的重整轉(zhuǎn)化反應爐；
21、與所述重整轉(zhuǎn)化反應爐相連接的豎爐單元。
22、優(yōu)選的，所述重整轉(zhuǎn)化反應爐的還原氣出口與所述豎爐單元的豎爐塔的還原氣進口相連接；
23、所述氫冶金煉鐵系統(tǒng)還包括除塵系統(tǒng)；
24、所述豎爐塔頂部的爐頂氣出口與所述除塵系統(tǒng)進氣口相連接；
25、所述除塵系統(tǒng)的除塵后爐頂氣出口通過混合管路與所述重整轉(zhuǎn)化反應爐的工藝氣進口相連接；
26、所述混合管路上設置有補充工藝氣進口。
27、本專利技術提供了一種氫冶金煉鐵工藝，包括以下步驟：
28、1)將凈化處理后的豎爐爐頂氣與補充工藝氣混合后，得到工藝氣，然后送入重整轉(zhuǎn)化反應爐的u型爐管中，在u型爐管中的催化劑作用下，進行重整轉(zhuǎn)化反應后，得到還原氣；
29、所述重整轉(zhuǎn)化反應爐包括上述技術方案任意一項所述的重整轉(zhuǎn)化反應爐；
30、2)將上述步驟得到的還原氣送入豎爐塔內(nèi)，與氧化球團發(fā)生還原反應后，底部得到海綿鐵，頂部產(chǎn)生爐頂氣；
31、3)將上述步驟產(chǎn)生的爐頂氣，經(jīng)除塵凈化后，得到凈化處理后的豎爐爐頂氣，然后進行步驟1)形成循環(huán)。
32、優(yōu)選的，所述工藝氣中，co2與h2o的總摩爾數(shù)與ch4的摩爾數(shù)比值為(1.3～1.5):1；
33、所述工藝氣中，ch4的摩爾含量為10％～20％；
34、所述重整轉(zhuǎn)化反應的溫度為950～1050℃；
35、所述還原氣的溫度為950～1050℃；
36、所述還原氣中，ch4的摩爾含量為2～4％；
37、所述還原氣中，co+h2的總摩爾數(shù)占co2+co+h2o+h2的總摩爾數(shù)的比值≥95％。
38、本專利技術提供了一種重整轉(zhuǎn)化反應爐，包括u型爐管；所述u型爐管的雙開口位于上方，u型底位于下方的豎立在反應爐中；所述u型爐管的雙開口為工藝氣進口。與現(xiàn)有技術相比，本專利技術特別設計了一種具有特定結構的重整轉(zhuǎn)化反應爐，在反應器核心爐管上采用“u”型管并在底部設置出口的形式，其本身既是發(fā)熱體，又是催化劑的承載裝置，通電發(fā)熱，將電能直接轉(zhuǎn)化成熱能。由于爐管材質(zhì)的特點，通過電加熱后，既保證了爐管發(fā)熱均勻并具有需要的強度，這樣更有利于催化劑性能的發(fā)揮和反應的充分性。本專利技術采用此設計方式使得電極接線端處于原料氣進料的低溫段，這樣既降低了對電極材料和相關附屬管道的材料選型要求、節(jié)省投資，并且使得裝置運行安全性更強，且更有利于實現(xiàn)裝置的模塊化，操作的靈活性調(diào)節(jié)。一旦裝置要降低運行負荷，為了保證催化劑的運行空速，不得隨意降低單管的氣體流量，所以，本專利技術可以通過開關單管運行的方式實現(xiàn)運行負荷的增減。
39、本專利技術設計了一套采用直接電極高通量高負荷加熱的新型節(jié)能，靈活調(diào)整負荷的綠色電氣化重整轉(zhuǎn)化反應系統(tǒng)，可靈活使用綠能并聯(lián)組合應用，提升效能，而且還能在現(xiàn)有重整轉(zhuǎn)化爐管材質(zhì)及相關性能(比如，材質(zhì)組分、電阻值等關鍵參數(shù))的基礎上，不改變公共配套，在保證重整轉(zhuǎn)化溫度、壓力、空速和催化劑自身特性的前提下，設計了一套采用直接電極高通量高負荷加熱的新型節(jié)能，靈活調(diào)整負荷的綠色電氣化重整轉(zhuǎn)化反應系統(tǒng)，可靈活使用綠能并聯(lián)組合應用，提升效能。
40、由于現(xiàn)有系統(tǒng)燃料熱值的損失主要體現(xiàn)在設備本身的熱散失和煙氣帶走的熱量，在石化燃料燃燒過程中有碳排放產(chǎn)生。按照一類城鎮(zhèn)天然氣計，高位發(fā)熱值為36mj/m3(101.325kpa，20℃)，折算碳排放量約為2.0kg，標準的9本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.一種重整轉(zhuǎn)化反應爐，其特征在于，包括U型爐管；
2.根據(jù)權利要求1所述的重整轉(zhuǎn)化反應爐，其特征在于，所述U型爐管為電加熱U型爐管；
3.根據(jù)權利要求2所述的重整轉(zhuǎn)化反應爐，其特征在于，所述U型爐管的兩條豎直管路上均設置有電極接口；
4.根據(jù)權利要求1所述的重整轉(zhuǎn)化反應爐，其特征在于，所述U型爐管的材質(zhì)包括ZG45Ni35Cr27NbW；
5.根據(jù)權利要求1所述的重整轉(zhuǎn)化反應爐，其特征在于，所述U型爐管的U型底部設置有還原氣出氣管路；
6.根據(jù)權利要求1所述的重整轉(zhuǎn)化反應爐，其特征在于，所述重整轉(zhuǎn)化反應爐中包括多個并聯(lián)的U型爐管；
7.一種氫冶金煉鐵系統(tǒng)，其特征在于，包括權利要求1～6任意一項所述的重整轉(zhuǎn)化反應爐；
8.根據(jù)權利要求7所述的氫冶金煉鐵系統(tǒng)，其特征在于，所述重整轉(zhuǎn)化反應爐的還原氣出口與所述豎爐單元的豎爐塔的還原氣進口相連接；
9.一種氫冶金煉鐵工藝，其特征在于，包括以下步驟：
10.根據(jù)權利要求9所述的氫冶金煉鐵工藝，其特征在于，所述工藝氣中，CO2與H2O
...【技術特征摘要】
1.一種重整轉(zhuǎn)化反應爐，其特征在于，包括u型爐管；
2.根據(jù)權利要求1所述的重整轉(zhuǎn)化反應爐，其特征在于，所述u型爐管為電加熱u型爐管；
3.根據(jù)權利要求2所述的重整轉(zhuǎn)化反應爐，其特征在于，所述u型爐管的兩條豎直管路上均設置有電極接口；
4.根據(jù)權利要求1所述的重整轉(zhuǎn)化反應爐，其特征在于，所述u型爐管的材質(zhì)包括zg45ni35cr27nbw；
5.根據(jù)權利要求1所述的重整轉(zhuǎn)化反應爐，其特征在于，所述u型爐管的u型底部設置有還原氣出氣管路；
6.根據(jù)權利要求1所述的...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：金鋒，劉西琨，程立，孫鳳如，付艷鵬，樊波，
申請(專利權)人：中鋼設備有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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