1.一種利用爐頂氣制備直接還原鐵的系統(tǒng),其特征在于,所述系統(tǒng)包括:
氣基豎爐,具有氧化物料入口、還原氣入口、高溫爐頂氣出口和直接還原鐵出口;
洗滌器,具有高溫爐頂氣入口和凈化爐頂氣出口,所述高溫爐頂氣入口與所述氣基豎爐的高溫爐頂氣出口相連;
壓縮機,具有凈化爐頂氣入口和壓縮爐頂氣出口,所述凈化爐頂氣入口與所述洗滌器的凈化爐頂氣出口相連;
除氮裝置,具有壓縮爐頂氣入口、凈化氣出口和富氮氣出口,所述壓縮爐頂氣入口與所述壓縮機的壓縮爐頂氣出口相連;
脫硫脫碳塔,具有凈化氣入口、第一還原氣出口和CO2出口,所述凈化氣入口與所述脫氮裝置的凈化氣出口相連;
加熱爐,具有低溫還原氣入口和高溫還原氣出口,所述低溫還原氣入口與所述脫硫脫碳塔的第一還原氣出口相連,所述高溫還原氣出口與所述氣基豎爐的還原氣入口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其特征在于,所述系統(tǒng)還包括:
逆變換爐,具有H2入口、燃料氣入口、第一CO2入口、第二CO2入口和高溫混合氣體出口,所述第一CO2入口與所述脫硫脫碳塔的CO2出口相連;
間冷器,具有混合氣體入口、第二還原氣出口和水出口,所述混合氣體入口與所述逆變換爐的高溫混合氣體出口相連,所述第二還原氣出口與所述加熱爐的低溫還原氣入口相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng),其特征在于,所述系統(tǒng)還包括換熱器,所述換熱器具有低溫H2入口、第一低溫CO2入口、第二低溫CO2入口、高溫混合氣體入口、預(yù)熱H2出口、第一預(yù)熱CO2出口、第二預(yù)熱CO2出口和低溫混合氣體出口,所述第一低溫CO2入口與所述脫硫脫碳塔的CO2出口相連,所述高溫混合氣體入口與所述逆變換爐的高溫混合氣體出口相連,所述預(yù)熱H2出口與所述逆變換爐的H2入口相連,所述第一預(yù)熱CO2出口與所述逆變換爐的第一CO2入口相連,所述第二預(yù)熱CO2出口與所述逆變換爐的第二CO2入口相連,所述低溫混合氣體出口與所述間冷器的混合氣體出口相連。
4.一種利用權(quán)利要求1-3中任一所述系統(tǒng)制備直接還原鐵的方法,其特征在于,所述方法包括如下步驟:
準(zhǔn)備氧化物料;
將從所述氣基豎爐中排出的高溫爐頂氣送入所述洗滌器中除塵和脫水,獲得凈化爐頂氣;
將所述凈化爐頂氣送入所述除氮裝置中除氮,獲得凈化氣;
將所述凈化氣送入所述脫硫脫碳塔中,脫硫脫碳,獲得第一還原氣;
將所述第一還原氣送入所述加熱爐中加熱,獲得高溫還原氣;
將所述高溫還原氣送入所述氣基豎爐中,用于還原所述氧化物料,獲得直接還原鐵。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法,其特征在在于,所述脫硫脫碳塔還會排出CO2,再加入新的CO2,然后在催化劑的作用下,混合CO2與H2進行逆變換反應(yīng),再除去反應(yīng)制得的高溫混合氣體中的水蒸氣,獲得第二還原氣,將所述第二還原氣加熱后送入所述氣基豎爐中制備直接還原鐵。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其特征在于,將所述高溫混合氣體與所述混合CO2和所述H2進行換熱,回收所述高溫混合氣體的熱量。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其特征在于,所述催化劑為銅基催化劑或鐵基催化劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其特征在于,將所述第一還原氣和所述第二還原氣加熱至800℃-950℃,再送入所述氣基豎爐中,用于制備直接還原鐵。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其特征在于,所述混合CO2與所述H2的體積比為10-20:80-90。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其特征在于,所述混合CO2和所述H2在500℃-700℃的溫度下進行逆變換反應(yīng)。