處理褐煤的系統和方法與流程

本發明涉及冶金能源領域，具體而言，本發明涉及處理褐煤的系統和方法。

背景技術：

非焦煤冶金工藝是指不適用焦炭進行冶金生產的各種工藝方法，分為直接還原法和熔融還原法兩大類，其中直接還原法為非焦煤冶金的主流。直接還原法分氣基和煤基兩種。在所有氣基直接還原冶金工藝中，多數通過天然氣獲得還原及能源。受天然氣資源的限制，氣基直接還原冶金工藝成本高，不適合中國國情，而傳統的煤制氣工藝存在著設備投資高昂、成本高、水耗高、環境負荷大、技術尚不成熟、投資回報率低等弊端，阻礙了氣基直接還原在中國的發展。

因此，現有的煤制氣手段仍有待改進。

技術實現要素：

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出處理褐煤的系統和方法，該系統可以利用褐煤熱解產生的熱解氣作為氣基豎爐用還原氣，具有流程短、水耗低、co2排放少、投資低、環境友好等特點。

在本發明的第一方面，本發明提出了一種處理褐煤的系統。根據本發明的實施例，該系統包括：快速熱解裝置，所述快速熱解裝置具有褐煤入口、布料氣入口、熱解氣出口和固體半焦出口；除塵裝置，所述除塵裝置具有熱解氣入口、粉塵出口和除塵后熱解氣出口，所述熱解氣入口與所述熱解氣出口相連；脫硫裝置，所述脫硫裝置具有除塵后熱解氣入口和脫硫后熱解氣出口，所述除塵后熱解氣入口與所述除塵后熱解氣出口相連；加熱裝置，所述加熱裝置具有脫硫后熱解氣入口和加熱后熱解氣出口，所述脫硫后熱解氣入口與所述脫硫后熱解氣出口相連；氣基豎爐，所述氣基豎爐具有待還原物料入口、還原氣入口、冷卻氣入口、還原物料出口、爐頂氣出口和換熱后冷卻氣出口，所述還原氣入口與所述加熱后熱解氣出口相連。

根據本發明實施例的處理褐煤的系統通過將褐煤供給至快速熱解裝置中進行熱解處理，得到熱解氣和半焦，并將熱解氣供給至除塵裝置中進行除塵處理后，將得到的除塵后熱解氣進一步供給至脫硫裝置中進行脫硫處理，以便得到脫硫后熱解氣，進而再將脫硫后熱解氣供給至加熱裝置中進行加熱處理，并將得到的加熱后熱解氣作為還原氣供給至氣基豎爐使用。由此，該系統可以有效地將粉煤熱解得到的熱解氣用作氣基豎爐用還原氣，同時副產半焦，顯著提高了資源利用率并減少了co2排放，且工藝流程短、水耗低、投資低。

另外，根據本發明上述實施例的處理褐煤的系統還可以具有如下附加的技術特征：

在本發明的一些實施例中，所述處理褐煤的系統進一步包括：儲罐，所述儲罐具有進氣口和出氣口，所述進氣口與所述脫硫后熱解氣出口相連；甲烷裂解裝置，所述甲烷裂解裝置具有燃料入口、待裂解氣入口、裂解氣出口和炭黑出口，所述燃料入口與所述出氣口相連，所述待裂解氣入口分別與所述出氣口和所述脫硫后熱解氣出口相連，所述裂解氣出口與所述脫硫后熱解氣入口相連。由此，可以將脫硫后熱解氣的一部分供給至儲罐中儲存，并通過儲罐將脫硫后熱解氣的一部分供給至甲烷裂解裝置作為燃料，以便對脫硫后熱解氣的另一部分和儲罐中儲氣的另一部分進行裂解處理，以便得到高h2含量的裂解氣和炭黑。

在本發明的一些實施例中，所述處理褐煤的系統進一步包括：洗滌凈化裝置，所述洗滌凈化裝置具有爐頂氣入口和洗滌凈化后氣出口，所述爐頂氣入口分別與所述爐頂氣出口和所述換熱后冷卻氣出口相連，所述洗滌凈化后氣出口分別與所述冷卻氣入口、所述加熱裝置和所述布料氣入口相連。由此，可以將氣基豎爐中產生的爐頂氣和換熱后冷卻氣供給至洗滌凈化裝置中進行處理，以便得到洗滌凈化后氣，并將洗滌凈化后氣的第一部分返回氣基豎爐中作為冷卻氣使用，將洗滌凈化后氣的第二部分供給至加熱裝置中作為燃料使用，將洗滌后氣的第三部分與脫硫后熱解氣混合后供給加熱裝置中進行加熱處理，以便得到氣基豎爐用還原氣，將洗滌凈化后氣的第四部分返回快速熱解裝置中作為布料氣，從而進一步提高了資源利用率。

在本發明的第二方面，本發明提出了一種采用上述實施例的處理褐煤的系統處理褐煤的方法。根據本發明的實施例，該方法包括：(1)將褐煤供給至所述快速熱解裝置中進行熱解處理，以便得到熱解氣和固體半焦；(2)將所述熱解氣供給至所述除塵裝置中進行除塵處理，以便得到粉塵和除塵后熱解氣；(3)將所述除塵后熱解氣入口供給至所述脫硫裝置中進行脫硫處理，以便得到脫硫后熱解氣；(4)將所述脫硫后熱解氣供給至所述加熱裝置中進行加熱處理，以便得到加熱后熱解氣；(5)將冷卻氣和所述加熱后熱解氣供給至所述氣基豎爐中對待還原物料進行處理，以便得到還原物料、爐頂氣和換熱后冷卻氣。

由此，根據本發明實施例的處理褐煤的方法通過將褐煤供給至快速熱解裝置中進行熱解處理，得到熱解氣和半焦，并將熱解氣供給至除塵裝置中進行除塵處理后，將得到的除塵后熱解氣進一步供給至脫硫裝置中進行脫硫處理，以便得到脫硫后熱解氣，進而再將脫硫后熱解氣供給至加熱裝置中進行加熱處理，并將得到的加熱后熱解氣作為還原氣供給至氣基豎爐使用。由此，該方法可以有效地將粉煤熱解得到的熱解氣用作氣基豎爐用還原氣，同時副產半焦，顯著提高了資源利用率并減少了co2排放，且工藝流程短、水耗低、投資低。

另外，根據本發明上述實施例的處理褐煤的方法還可以具有如下附加的技術特征：

在本發明的一些實施例中，當所述脫硫后熱解氣中甲烷含量高于5v％時，所述處理褐煤的方法進一步包括：(6)將步驟(3)中得到的所述脫硫后熱解氣的一部分供給至所述儲罐中存儲，并將所述儲罐中儲氣的一部分供給至所述甲烷裂解裝置中作為燃料，以便對所述脫硫后熱解氣的另一部分和所述儲罐中儲氣的另一部分進行裂解處理，以便得到裂解氣和炭黑，并將所述裂解氣供給至步驟(4)中的所述加熱裝置。由此，可以顯著提高脫硫后熱解氣中的h2含量，并降低其中的甲烷含量，以便使其滿足用作氣基豎爐還原氣的要求。

在本發明的一些實施例中，所述處理褐煤的方法進一步包括：(7)將步驟(5)中得到的所述爐頂氣和所述換熱后冷卻氣供給至所述洗滌凈化裝置中進行處理，以便得到洗滌凈化后氣，并將所述洗滌凈化后氣的第一部分供給至步驟(5)中作為所述冷卻氣使用，將所述洗滌凈化后氣的第二部分供給至步驟(4)中的所述加熱裝置作為燃料使用，將所述洗滌凈化后氣的第三部分供給至步驟(4)中與所述脫硫后熱解氣混合進行加熱處理，將所述洗滌凈化后氣的第四部分供給至步驟(1)中的所述快速熱解裝置作為布料氣使用。由此，可以進一步提高資源的利用率。

在本發明的一些實施例中，步驟(1)中，所述熱解氣中甲烷含量不高于15v％，一氧化碳和氫氣總含量不低于75v％。

在本發明的一些實施例中，步驟(4)中，所述加熱后熱解氣中甲烷含量不高于5v％，一氧化碳和氫氣總含量不低于85v％。

在本發明的一些實施例中，步驟(6)中，所述裂解氣中甲烷含量不高于5v％，一氧化碳和氫氣總含量不低于90v％。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據本發明一個實施例的處理褐煤的系統結構示意圖；

圖2是根據本發明再一個實施例的處理褐煤的系統結構示意圖；

圖3是根據本發明一個實施例的處理褐煤的方法流程示意圖；

圖4是根據本發明再一個實施例的處理褐煤的方法流程示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語“相連”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系，除非另有明確的限定。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

在本發明的第一方面，本發明提出了一種處理褐煤的系統。根據本發明的實施例，參考圖1，該系統包括：快速熱解裝置100、除塵裝置200、脫硫裝置300、加熱裝置400和氣基豎爐500。

根據本發明的實施例，快速熱解裝置100具有褐煤入口101、布料氣入口102、熱解氣出口103和固體半焦出口104，快速熱解裝置100適于將褐煤進行快速熱解處理，以便得到熱解氣和固體半焦。發明人發現，通過對褐煤進行快速熱解，可以得到固體半焦以及富含h2和co的熱解氣，從而提高褐煤的綜合利用價值。

具體地，布料氣入口位于褐煤入口的下方，在布料氣(可以為熱解氣或后續過程得到的凈化后氣)的作用下將下落的褐煤打散，從而使其在快速熱解裝置內均勻分散，進而實現褐煤的熱解效率。需要說明的是，快速熱解裝置的具體類型并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，例如，快速熱解裝置為可以快速熱解爐，爐內布置有多層燃氣蓄熱式輻射管，多層蓄熱式輻射管在爐內沿熱解爐高度方向間隔分布，并且每層蓄熱式輻射管包括多個沿水平方向間隔分布的蓄熱式輻射管，具體的，輻射管的溫度為1000～1100℃，物料從快速熱解爐頂端加入，在布料氣的作用下被打散，在爐內均勻分散，然后在重力作用下下落，經蓄熱式輻射管加熱進行快速熱解，并且褐煤在爐內的停留時間為6～12秒，得到富含h2和co的熱解氣以及固體半焦，并且該過程中，褐煤中含水量不應高于5wt％，熱解得到的熱解氣溫度為700～900℃；同時，褐煤熱解產生的半焦可以用作民用或工業用燃料、高溫煉焦時的配煤添加劑、制取型膠或生產磷和銅用的還原劑等，從而進一步提高了資源的利用率。

根據本發明的具體實施例，熱解氣中的甲烷含量不高于15v％，一氧化碳和氫氣總含量不低于75v％，由此，可以保證熱解氣經進一步處理后可以用作氣基豎爐用還原氣。

根據本發明的實施例，除塵裝置200具有熱解氣入口201、粉塵出口202和除塵后熱解氣出口203，熱解氣入口201與熱解氣出口103相連，除塵裝置200適于將熱解氣進行除塵處理，以便得到粉塵和除塵后熱解氣。具體地，除塵裝置200可以為高溫旋風除塵器或高溫陶瓷過濾器，除塵處理得到的粉塵可以由高溫旋風除塵器或高溫陶瓷過濾器的料斗收集并排出，并且本領域技術人員可以根據實際除塵需要對除塵器的級數進行選擇。

根據本發明的實施例，脫硫裝置300具有除塵后熱解氣入口301和脫硫后熱解氣出口302，除塵后熱解氣入口301與除塵后熱解氣出口203相連，脫硫裝置300適于將除塵后熱解氣進行脫硫處理，以便得到脫硫后熱解氣。具體地，由于粉煤的熱解反應復雜，得到的熱解氣成分并不確定，發明人發現，如果經過處理后得到的脫硫后熱解氣中的甲烷含量不高于5v％，則可以直接將脫硫后熱解氣供給至后續加熱裝置中進行加熱處理，以便用作氣基豎爐用還原氣。具體的，除塵后的熱解氣先經過水洗除塵，得到除塵后熱解氣，接著除塵后的熱解氣經過熱煤氣脫硫技術進行脫硫，熱煤氣脫硫裝置由氣體流量控制器、流化床反應器、氣體取樣分析單元及出氣通道組成，催化劑采用鈦酸鋅脫硫劑。

根據本發明的實施例，加熱裝置400具有脫硫后熱解氣入口401和加熱后熱解氣出口402，脫硫后熱解氣入口401與脫硫后熱解氣出口302相連，加熱裝置400適于將脫硫后熱解氣進行加熱處理，以便得到加熱后熱解氣。具體地，通過加熱處理可以得到900～1050℃的加熱后熱解氣，以便用作氣基豎爐用還原氣。

根據本發明的具體實施例，加熱后熱解氣中的甲烷含量不高于5v％，一氧化碳和氫氣的總含量不低于85v％，由此，可以進一步保證加熱后熱解氣滿足用作氣基豎爐用還原氣的要求。

根據本發明的實施例，氣基豎爐500具有待還原物料入口501、還原氣入口502、冷卻氣入口503、還原物料出口504、爐頂氣出口505和換熱后冷卻氣出口506，還原氣入口502與加熱后熱解氣出口402相連，氣基豎爐500適于將加熱后熱解氣作為還原氣用于對待還原物料進行還原，以便得到還原物料和爐頂氣，并利用冷卻氣(后續洗滌凈化后的爐頂氣，即洗滌凈化后氣)將還原物料進行冷卻，以便得到冷卻還原物料和換熱后氣。具體地，加熱后熱解氣進入氣基豎爐后，可以作為還原氣與待還原物料逆向接觸并發生氣基直接還原反應，得到高溫還原物料與爐頂氣，在豎爐下部冷卻段，高溫還原物料與后續得到的經洗滌凈化后的爐頂氣直接接觸進行冷卻，得到冷卻還原物料和冷卻循環氣。

根據本發明實施例的處理褐煤的系統通過將褐煤供給至快速熱解裝置中進行熱解處理，得到熱解氣和半焦，并將熱解氣供給至除塵裝置中進行除塵處理后，將得到的除塵后熱解氣進一步供給至脫硫裝置中進行脫硫處理，以便得到脫硫后熱解氣，進而再將脫硫后熱解氣供給至加熱裝置中進行加熱處理，并將得到的加熱后熱解氣作為還原氣供給至氣基豎爐使用。由此，該系統可以有效地將粉煤熱解得到的熱解氣用作氣基豎爐用還原氣，同時副產半焦，顯著提高了資源利用率并減少了co2排放，且工藝流程短、水耗低、投資低。

參考圖2，上述處理褐煤的系統還可以進一步包括：儲罐600和甲烷裂解裝置700。

根據本發明的實施例，儲罐600具有進氣口601和出氣口602，進氣口601與脫硫后熱解氣出口302相連，儲罐600適于對脫硫后熱解氣中的一部分進行儲存，并將儲罐中儲氣的一部分供給至甲烷裂解裝置中作為燃料。發明人發現，通過預先將脫硫后熱解氣供給至儲罐中儲存，既可以起到穩壓、應急的作用，還可以保證后續氣基豎爐中還原氣的連續供應，從而提高生產的連續性。

根據本發明的實施例，甲烷裂解裝置700具有燃料入口701、待裂解氣入口702、裂解氣出口703和炭黑出口704，燃料入口701與出氣口602相連，待裂解氣入口702分別與出氣口602和脫硫后熱解氣出口302相連，裂解氣出口703與脫硫后熱解氣入口401相連，甲烷裂解裝置700適于利用儲罐中儲氣的一部分作為燃料，以便對脫硫后熱解氣的另一部分以及儲罐中儲氣的另一部分進行裂解處理，以便得到裂解氣和炭黑，并將裂解氣供給至加熱裝置400中。具體的，當褐煤熱解得到的熱解氣中甲烷含量大于5v％時，需要將熱解氣在除塵、脫硫處理后進一步供給至甲烷裂解裝置中進行裂解處理，以便將熱解氣中的甲烷裂解為炭黑和氫氣，從而降低熱解氣中的甲烷含量并提高其中的氫氣含量，使熱解氣中的還原性氣體含量滿足用作氣基豎爐用還原氣的要求，同時副產物炭黑還可以用于生成納米級纖維碳，從而進一步提高資源的利用率。該過程中，儲罐儲氣的一部分作為甲烷裂解裝置的燃料使用為甲烷裂解過程中脫硫后熱解氣的另一部分以及儲罐儲氣的另一部分進行裂解處理。

根據本發明的具體實施例，裂解氣中的甲烷含量不高于5v％，一氧化碳和氫氣的總含量不低于90v％，由此，可以進一步保證裂解氣經加熱處理后得到的加熱后熱解氣滿足用作氣基豎爐用還原氣的要求。

參考圖2，上述處理褐煤的系統還可以進一步包括：洗滌凈化裝置800。

根據本發明的實施例，洗滌凈化裝置800具有爐頂氣入口801和洗滌凈化后氣出口802，所述爐頂氣入口801與爐頂氣出口504和換熱后冷卻氣出口506相連，洗滌凈化后氣出口802分別與冷卻氣入口503、加熱裝置400、布料氣入口102以及脫硫后熱解氣入口401相連，洗滌凈化裝置800適于將氣基豎爐中產生的爐頂氣和換熱后冷卻氣進行洗滌凈化處理，得到洗滌凈化后氣，并將洗滌凈化后氣中的第一部分返回氣基豎爐作為冷卻氣對高溫還原物料進行冷卻，而第二部分進入加熱裝置中作為燃料使用，第三部分與脫硫裂解后的熱解氣混合加熱后作為豎爐還原氣，第四部分用于褐煤熱解爐的布料氣。具體的，洗滌凈化裝置主要包含洗滌塔、mdea溶液脫除設備和干燥塔。首先采用噴淋除塵技術，將爐頂氣中的粉塵(含鐵礦粉及碳粉等)進行一次水洗滌，將氣體中的粉塵進行洗滌，經洗滌后的氣體然后經過mdea溶液，進行脫二氧化碳和二氧化硫，經過凈化后的氣體經過干燥塔脫除氣體中的水分，經干燥后的氣體分為4路，一路用作氣基豎爐的冷卻氣，第二路用作加熱裝置的燃料氣，第三路作為快速熱解爐的布料氣，第四路并入與脫硫后熱解氣混合后經加熱裝置處理作為豎爐還原氣使用。

由此，根據本發明實施例的處理褐煤的系統通過將褐煤供給至快速熱解裝置中進行熱解處理，得到熱解氣和半焦，并將熱解氣供給至除塵裝置中進行除塵處理后，將得到的除塵后熱解氣進一步供給至脫硫裝置中進行脫硫處理，以便得到脫硫后熱解氣，經檢測，當脫硫后熱解氣中甲烷含量不高于5v％時，可以直接將脫硫后熱解氣供給至加熱裝置中進行加熱處理，并將得到的加熱后熱解氣作為還原氣供給至氣基豎爐使用；當脫硫后熱解氣中甲烷含量高于5v％時，則將脫硫后熱解氣供給至甲烷裂解裝置中進行裂解處理，以便得到裂解氣并副產炭黑，進而將再裂解氣供給至加熱裝置中進行加熱處理，得到加熱后熱解氣。后續，氣基豎爐中產生的爐頂氣可以經洗滌凈化裝置后得到洗滌凈化后氣，洗滌凈化后氣可以返回氣基豎爐中作為冷卻氣使用，也可以返回加熱裝置中用作燃料，也可以返回加熱裝置經加熱后用作氣基豎爐用還原氣，也可以進入快速熱解裝置中用于對待熱解粉煤進行布料。由此，該系統可以有效地將粉煤熱解得到的熱解氣用作氣基豎爐用還原氣，同時副產半焦和炭黑，顯著提高了資源利用率并減少了co2排放，且工藝流程短、水耗低、投資低。

在本發明的第二方面，本發明提出了一種采用上述實施例的處理褐煤的系統處理褐煤的方法。根據本發明的實施例，參考圖3和4，該方法包括：

s100：將褐煤供給至快速熱解裝置中進行熱解處理

該步驟中，具體的，在布料氣(可以為熱解氣或后續過程得到的凈化后氣)的作用下將下落的褐煤打散，從而使其在快速熱解裝置內均勻分散，進而實現褐煤的熱解效率。需要說明的是，快速熱解裝置的具體類型并不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，例如，快速熱解裝置為可以快速熱解爐，爐內布置有多層燃氣蓄熱式輻射管，多層蓄熱式輻射管在爐內沿熱解爐高度方向間隔分布，并且每層蓄熱式輻射管包括多個沿水平方向間隔分布的蓄熱式輻射管，輻射管溫度為1000～1050℃，物料從快速熱解爐頂端加入，在布料氣的作用下被打散，在爐內均勻分散，然后在重力作用下下落經蓄熱式輻射管加熱進行快速熱解，并且褐煤在爐內的停留時間為6～12秒，得到富含h2和co的熱解氣以及固體半焦，并且該過程中，褐煤中含水量不應高于5wt％，熱解得到的熱解氣溫度為700～900℃；同時，褐煤熱解產生的半焦可以用作民用或工業用燃料、高溫煉焦時的配煤添加劑、制取型膠或生產磷和銅用的還原劑等，從而進一步提高了資源的利用率。根據本發明的具體實施例，熱解氣中的甲烷含量不高于15v％，一氧化碳和氫氣總含量不低于75v％，由此，可以保證熱解氣經進一步處理后可以用作氣基豎爐用還原氣。

s200：將熱解氣供給至除塵裝置中進行除塵處理

該步驟中，具體的，將上述得到的熱解氣供給至除塵裝置中進行除塵處理，以便得到粉塵和除塵后熱解氣。具體地，除塵裝置可以為高溫旋風除塵器，除塵處理得到的粉塵可以由高溫旋風除塵器的料斗收集并排出，并且本領域技術人員可以根據實際除塵需要對除塵器的級數進行選擇。

s300：將除塵后熱解氣入口供給至脫硫裝置中進行脫硫處理

該步驟中，具體的，將除塵后熱解氣供給至脫硫裝置中進行脫硫處理，以便得到脫硫后熱解氣。具體地，由于粉煤的熱解反應復雜，得到的熱解氣成分并不確定，發明人發現，如果經過處理后得到的脫硫后熱解氣中的甲烷含量不高于5v％，則可以直接將脫硫后熱解氣供給至后續加熱裝置中進行加熱處理，以便用作氣基豎爐用還原氣。具體的，除塵后的熱解氣先經過水洗除塵，得到除塵后熱解氣，接著除塵后的熱解氣經過熱煤氣脫硫技術進行脫硫，熱煤氣脫硫裝置由氣體流量控制器、流化床反應器、氣體取樣分析單元及出氣通道組成，催化劑采用鈦酸鋅脫硫劑。

s400：將脫硫后熱解氣供給至加熱裝置中進行加熱處理

該步驟中，將脫硫后熱解氣供給至加熱裝置中進行加熱處理，以便得到加熱后熱解氣。具體地，通過加熱處理可以得到900～1050℃的加熱后熱解氣，以便用作氣基豎爐用還原氣。

根據本發明的具體實施例，加熱后熱解氣中的甲烷含量不高于5v％，一氧化碳和氫氣的總含量不低于85v％，由此，可以進一步保證加熱后熱解氣滿足用作氣基豎爐用還原氣的要求。

s500：將冷卻氣和加熱后熱解氣供給至氣基豎爐中對待還原物料進行處理

該步驟中，具體的，當脫硫后熱解氣中的甲烷含量不高于5v％，可以直接將加熱后熱解氣供給至氣基豎爐中作為還原氣用于對待還原物料進行還原，以便得到還原物料和爐頂氣，并利用冷卻氣將還原物料進行冷卻，以便得到冷卻還原物料和換熱后冷卻氣。具體地，加熱后熱解氣進入氣基豎爐后，可以作為還原氣與待還原物料逆向接觸并發生氣基直接還原反應，得到高溫還原物料，進而利用冷卻氣(后續洗滌凈化后的爐頂氣，即洗滌凈化后氣)與高溫還原物料直接接觸，將高溫還原物料進行冷卻，得到冷卻還原物料和換熱后冷卻氣。

根據本發明實施例的處理褐煤的方法通過將褐煤供給至快速熱解裝置中進行熱解處理，得到熱解氣和半焦，并將熱解氣供給至除塵裝置中進行除塵處理后，將得到的除塵后熱解氣進一步供給至脫硫裝置中進行脫硫處理，以便得到脫硫后熱解氣，進而再將脫硫后熱解氣供給至加熱裝置中進行加熱處理，并將得到的加熱后熱解氣作為還原氣供給至氣基豎爐使用。由此，該系統可以有效地將粉煤熱解得到的熱解氣用作氣基豎爐用還原氣，同時副產半焦，顯著提高了資源利用率并減少了co2排放，且工藝流程短、水耗低、投資低。

參考圖4，當褐煤熱解得到的熱解氣中甲烷含量大于5v％時，本發明實施例的處理褐煤的方法進一步包括：

s600：將步驟s300中得到的脫硫后熱解氣的一部分供給至儲罐中存儲，并將儲罐中儲氣的一部分供給至甲烷裂解裝置，并將裂解氣供給至步驟s400

該步驟中，首先將脫硫后熱解氣中的一部分供給至儲罐中進行儲存，并將儲罐中儲氣的一部分供給至甲烷裂解裝置中作為燃料，以便對脫硫后熱解氣的另一部分和儲罐中儲氣的另一部分進行裂解處理，得到裂解氣和炭黑，并將裂解氣供給至步驟s400中的加熱裝置。發明人發現，通過預先將脫硫后熱解氣供給至儲罐中儲存，既可以起到穩壓、應急的作用，還可以保證后續氣基豎爐中還原氣的連續供應，從而提高生產的連續性。進一步地，利用儲罐中儲氣的一部分作為燃料，以便對脫硫后熱解氣的另一部分以及儲罐中儲氣的另一部分進行裂解處理，得到裂解氣和炭黑，并將裂解氣供給至步驟s400中的加熱裝置。具體的，當褐煤熱解得到的熱解氣中甲烷含量大于5v％時，需要將熱解氣在除塵、脫硫處理后進一步供給至甲烷裂解裝置中進行裂解處理，以便將熱解氣中的甲烷裂解為炭黑和氫氣，從而降低熱解氣中的甲烷含量并提高其中的氫氣含量，使熱解氣中的還原性氣體含量滿足用作氣基豎爐用還原氣的要求，同時副產物炭黑還可以用于生成納米級纖維碳，從而進一步提高資源的利用率。該過程中，儲罐儲氣的一部分作為甲烷裂解裝置的燃料使用為甲烷裂解過程中脫硫后熱解氣的另一部分以及儲罐儲氣的另一部分進行裂解處理。

根據本發明的具體實施例，裂解氣中的甲烷含量不高于5v％，一氧化碳和氫氣的總含量不低于90v％，由此，可以進一步保證裂解氣經加熱處理后得到的加熱后熱解氣滿足用作氣基豎爐用還原氣的要求。

s700：將步驟s500中得到的爐頂氣和換熱后冷卻氣供給至洗滌凈化裝置中進行處理，并將洗滌凈化后氣的第一部分供給至步驟s500，將第二、三部分供給至步驟s400，將第四部分供給至步驟s100

該步驟中，具體的，將氣基豎爐中產生的爐頂氣和換熱后冷卻氣進行洗滌凈化處理，得到洗滌凈化后氣，并將洗滌凈化后氣中的第一部分返回氣基豎爐作為冷卻氣對高溫還原物料進行冷卻，而第二部分進入加熱裝置中作為燃料使用，第三部分與脫硫裂解后的熱解氣混合加熱后作為豎爐還原氣，第四部分用于褐煤熱解爐的布料氣。具體的，洗滌凈化裝置主要包含洗滌塔、mdea溶液脫除設備和干燥塔。首先采用噴淋除塵技術，將爐頂氣中的粉塵(含鐵礦粉及碳粉等)進行一次水洗滌，將氣體中的粉塵進行洗滌，經洗滌后的氣體然后經過mdea溶液，進行脫二氧化碳和二氧化硫，經過凈化后的氣體經過干燥塔脫除氣體中的水分，經干燥后的氣體分為4路，一路用作氣基豎爐的冷卻氣，第二路用作加熱裝置的燃料氣，第三路作為快速熱解爐的布料氣，第四路并入與脫硫后熱解氣混合后經加熱裝置處理作為豎爐還原氣使用。

由此，通過將褐煤供給至快速熱解裝置中進行熱解處理，得到熱解氣和半焦，并將熱解氣供給至除塵裝置中進行除塵處理后，將得到的除塵后熱解氣進一步供給至脫硫裝置中進行脫硫處理，以便得到脫硫后熱解氣，經檢測，當脫硫后熱解氣中甲烷含量不高于5v％時，可以直接將脫硫后熱解氣供給至加熱裝置中進行加熱處理，并將得到的加熱后熱解氣作為還原氣供給至氣基豎爐使用；當脫硫后熱解氣中甲烷含量高于5v％時，則將脫硫后熱解氣供給至甲烷裂解裝置中進行裂解處理，以便得到裂解氣并副產炭黑，進而將再裂解氣供給至加熱裝置中進行加熱處理，得到加熱后熱解氣。后續，氣基豎爐中產生的爐頂氣可以經洗滌凈化裝置后得到洗滌凈化后氣，洗滌凈化后氣可以返回氣基豎爐中作為冷卻氣使用，也可以返回加熱裝置中用作燃料，也可以返回加熱裝置經加熱后用作氣基豎爐用還原氣，也可以進入快速熱解裝置中用于對待熱解粉煤進行布料。由此，該系統可以有效地將粉煤熱解得到的熱解氣用作氣基豎爐用還原氣，同時副產半焦和炭黑，顯著提高了資源利用率并減少了co2排放，且工藝流程短、水耗低、投資低。

下面參考具體實施例，對本發明進行描述，需要說明的是，這些實施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發明。

實施例1

將褐煤供給至快速熱解裝置中在900攝氏度下進行快速熱解處理，得到熱解氣(h2＝48.14v％，co＝38.45v％，ch4＝4.17v％)和固體半焦，然后將得到的熱解氣供給至高溫除塵器中進行除塵處理，得到粉塵和除塵后熱解氣，接著除塵后的熱解氣經過熱煤氣脫硫裝置進行脫硫，熱煤氣脫硫裝置由氣體流量控制器、流化床反應器、氣體取樣分析單元及出氣通道組成，催化劑采用鈦酸鋅脫硫劑，脫硫裝置中的氣體溫度為800℃，經反應后脫硫器出口熱解氣中含硫量降至40ppm，將脫硫后熱解氣供給至加熱裝置中進行加熱處理，得到加熱后熱解氣(加熱裝置上加熱后熱解氣出口溫度950℃)，然后將冷卻氣(后續過程的洗滌凈化氣)和加熱后熱解氣供給至氣基豎爐中對鐵精礦氧化球團進行處理，得到海綿鐵、爐頂氣(氣基豎爐爐頂氣主要成分：h2＝38.20v％，co＝29.34v％，co2＝18v％，爐頂氣溫度450℃)和換熱后冷卻氣(80℃)，然后將爐頂氣和換熱后冷卻氣供給至洗滌凈化裝置進行水洗除塵，mdea溶液脫二氧化硫和二氧化碳，再進行干燥，得到洗滌凈化后氣(60℃)，并將洗滌凈化后氣的第一部分供給至氣基豎爐中作為冷卻氣使用，將洗滌凈化后氣的第二部分供給加熱裝置作為燃料使用，而將洗滌后氣的第三部分供給至加熱裝置與脫硫后熱解氣混合后進行加熱處理，第四部分供給至快速熱解裝置中作為布料氣使用。

實施例2

將褐煤供給至快速熱解裝置中在900攝氏度下進行快速熱解處理，得到熱解氣(h2＝43.14v％，co＝36.45v％，ch4＝13.26v％，有效氣含量86.59v％)和固體半焦，然后將得到的熱解氣供給至高溫除塵器中進行除塵處理，得到粉塵和除塵后熱解氣，除塵后的熱解氣經過熱煤氣脫硫裝置進行脫硫，熱煤氣脫硫裝置由氣體流量控制器、流化床反應器、氣體取樣分析單元及出氣通道組成，催化劑采用鈦酸鋅脫硫劑，脫硫裝置中的氣體溫度為800℃，經反應后脫硫器出口熱解氣中含硫量降至40ppm，得到脫硫后熱解氣，將得到的脫硫后熱解氣的一部分供給至儲罐中存儲，并將儲罐中儲氣的12％供給至甲烷裂解裝置中作為燃料，對脫硫后熱解氣的另一部分和儲罐中儲氣的另一部分進行裂解處理，得到裂解氣(裂解氣成分：h2＝55.46v％，co＝33.72v％，ch4＝4.5v％，有效還原氣含量89.18v％)和炭黑，并將裂解氣加熱裝置，得到加熱后熱解氣(加熱裝置上加熱后熱解氣出口溫度950℃)，然后將冷卻氣(后續過程的洗滌凈化氣)和加熱后熱解氣供給至氣基豎爐中對鐵精礦氧化球團進行反應，得到海綿鐵、爐頂氣(氣基豎爐爐頂氣主要成分：h2＝40.20v％，co＝27.34v％，co2＝16v％，爐頂氣溫度420℃)和換熱后冷卻氣(80℃)，然后將爐頂氣和換熱后冷卻氣供給至洗滌凈化裝置進行水洗除塵，mdea溶液脫二氧化硫和二氧化碳，再進行干燥，得到洗滌凈化后氣(58℃)，并將洗滌凈化后氣的第一部分供給至氣基豎爐中作為冷卻氣使用，將洗滌凈化后氣的第二部分供給加熱裝置作為燃料使用，而將洗滌后氣的第三部分供給至加熱裝置中與脫硫后熱解氣混合進行加熱處理，第四部分供給至快速熱解裝置中作為布料氣使用。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。

盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。