生產生鐵和/或海綿鐵的設備和方法
2023-04-28 00:41:16 2
專利名稱：生產生鐵和/或海綿鐵的設備和方法
技術領域：
本發明是1997年4月17日提交的、申請號為95195725.2、發明名稱為「生產生鐵和/或海綿鐵的設備和方法」的PCT申請的分案申請。
本發明涉及一種生產生鐵和/或海綿鐵的設備，該設備包括至少一個用於接收粉礦的流化床反應器，一根連通所述的流化床反應器的還原氣體輸入管道，一根從流化床反應器出發的廢氣排出管和一個排出裝置，最好還包括一個用於流化床反應器中生成的還原產品的制團裝置，其中，流化床反應器的廢氣排出管通入一個精煉裝置，例如洗滌器，接著再通入一個加熱裝置，最終通入流化床的還原氣體輸入管道。本發明還涉及一種使用此設備用於生產生鐵和/或海綿鐵的方法。
用粉礦製成海綿鐵的方法的原理已經在US-A-5,082,251中公開。其中，在重整鍋爐中催化重整脫硫和用過熱水蒸氣預熱的天然氣生產還原氣體。這種方法可以由粉礦生產高質量的海綿鐵。
本發明的目的在於以這樣一種方法來改進上述類型的設備，以最低的能量輸入根據高質量的標準來生產產品，例如生鐵和/或海綿鐵，尤其是這種產品展現出高的金屬化程度和高的純度，所以可以保證沒有任何困難地做進一步的加工。
在上述類型的設備中如此實現本發明目的，即加熱裝置包括兩級並且還設有一個熱交換器用作還原氣體的加熱裝置，一個帶氧氣輸入裝置的用於還原氣體的部分燃燒裝置與所述的加熱裝置串聯連接。
有利的是在流化床反應器的還原氣體輸入管道中設有脫CO2裝置，用於減少在流化床反應器中形成的廢氣中CO2含量。
根據本發明的用於生產生鐵和/或海綿鐵的方法的特徵在於，根據流化床方法用流化床直接還原反應區中的還原氣體來將粉礦還原成海綿鐵，其中將在流化床直接還原反應區中產生的經淨化的廢氣作為新鮮的供入的還原氣體的補充送至流化床直接還原反應區中，並且分兩步來加熱供入流化床直接還原反應區中的這種廢氣，最好是與新供入的還原氣體一起加熱，即在第一級中通過熱交換器而在第二級中利用至少送入部分還原氣體中的氧氣進行部分燃燒。
為了將供入流化床直接還原反應區中的還原氣體中的CO2含量降至預期值，使從流化床直接還原反應區來的廢氣適當地脫CO2。
有利的是將新供入的還原氣體送入流化床直接還原反應區時，同時還使其經過從流化床直接還原反應區來的廢氣的脫CO2裝置。
如從US-A-5,082,251中得知的那樣，在流化床方法中的直接還原可以分成兩步或多步。另外，也可以採用EP-B-0364865中所述的循環流化床來進行直接還原。
下面將根據附圖
所示的實施例來詳細地描述本發明，附圖中示意性地表示了一個根據本發明的設備的生產過程。
本設備包括兩個順序串聯連接的流化床反應器1,2，通過粉礦供入管3將粉礦引入第一流化床反應器1，再經傳輸管4送至相接的流化床反應器2中。在各流化床反應器1,2的流化床直接還原區5中完成還原的物料(海綿鐵)從第二流化床反應器2中排出後，送入一個制團設備6中並在此進行熱或冷制團。在將粉礦送入第一流化床反應器1中之前，對其進行礦石處理，例如乾燥，但圖中對此未做詳細表示。
還原氣體與礦石流方向相反地經氣體管道7從流化床反應器2流至流化床反應器1，亦即設在流往流化床反應器1和2中的流化床直接反應區5中，並作為廢氣經廢氣排出管8沿著礦石流的方向從第一流化床反應器1中排出。
從流化床反應器1中抽出的廢氣在一個淨化裝置9中冷卻並被洗滌，該淨化裝置9最好是一種溼法洗滌器，然後穿過供入新鮮還原氣體的還原氣體輸入管道10和廢氣排出管道8與新供入的還原氣體相互混合在一起。如此形成的混合氣體通過最好設計成CO2洗滌器的脫CO2裝置11，從而除去CO2。然後，在熱交換器12中分兩步將混合氣體加熱至約400℃。在熱交換器12後面設有一個復燃燒裝置13，一部分混合氣體在該復燃燒裝置中在供氧的情況下燃燒，因而混合氣體到達流化床反應器1,2中直接還原所需的溫度，約850℃。然後，這種已經加熱的混合氣體在流化床反應器1,2中作為還原氣體。
根據一個優選實施例，只有流化床反應器1,2的廢氣經CO2洗滌，通過管道14新供入的還原氣體只有在廢氣經CO2洗滌後才與之混合。
被製成團的海綿鐵在一個例如帶電爐和轉爐的緊湊的冶金廠中處理。如果必要，制團的海綿鐵也可以通過輸送裝置送入熔爐氣化器，並在那裡熔化。尤其是熔爐氣化器中有能量過剩的時候這樣是有利的。
有利的是熱交換器12與從流化床還原器來的通過管道15送入的部分廢氣共同工作。還原過程或熱交換器12不需要的廢氣通過排氣管道16供入其他用戶。排氣管道16最好通入用於排出氣體中間存儲器的氣體收集箱，例如氣量計。因此，可以按有利的方式監控和校正系統中不同的氣體生產和壓力偏差。
制團裝置6可以由一個排出裝置17來代替，例如一種冷排出裝置。
所有的輸送裝置和氣體管道均以常規方式分別裝設控制機構或壓縮機。
舉例裝入流化床反應器1中的粉礦為最大顆粒度為8mm的礦石。分兩步將其還原成海綿鐵並接著熱制團。熱制團的海綿鐵的金屬化度(Fe金屬/Fe總量)為92％。
通過將從用作塊礦直接還原的還原豎爐抽出的爐頂煤氣與沿著粉礦流方向設置的流化床反應器1抽出的部分廢氣混合製成引入流化床反應器1,2中的還原氣體。這種廢氣的量為189766Nm3/h，且其化學成分為表Ⅰ
其熱值為8337lKJ/Nm3。廢氣中的20905Nm3經廢氣排出管16分流，用作其他用途的輸出氣體。在爐頂煤氣和廢氣經過溼洗滌之後，使廢氣中的151000Nm3/h與從還原豎爐中抽出的爐頂煤氣混合。
如此構成的混合氣體(311000Nm3/h)的熱值為7873kJ/Nm3。其化學成份如下表
這種混合氣體在CO2洗滌器11中經CO2洗滌後，其化學成份表
其量為210140Nm3/h，熱值為11547kJ/Nm3。從CO2洗滌器11中引出的主要含CO2的氣體的量為100860Nm3/h。其化學成份如表Ⅳ所示。
表Ⅳ
此後，通過燃燒通過氣體管道15從流化床反應器1排出的17861Nm3/h的廢氣而在熱交換器12中實現對混合氣體的加熱。為了這種燃燒所需的空氣輸入量為32184Nm3/h。
權利要求
1．用於生產生鐵和/或海綿鐵的設備，包括至少一個用於接收粉礦的流化床反應器(1,2)，一根通至所述的流化床反應器(1,2)的還原氣體輸入管道(7)，一根從流化床反應器(1)引出的廢氣排出管道(8)和一個排出裝置(17)，最好有一個用於流化床反應器(1,2)中形成的還原產品的制團裝置(6)，其中，流化床反應器(1)的廢氣排出管道(8)通入一個淨化裝置，例如一個洗滌器(9)，接著再通入一個兩級加熱裝置(12,13)，最後通入流化床反應器(1,2)的還原氣體輸入管道(7)，其特徵在於，加熱裝置包括兩級並且設有一個熱交換器(12)作為還原氣體的加熱裝置，一個用於還原氣體並帶有氧氣輸入裝置(16)的部分燃燒裝置(13)與所述的加熱裝置串聯連接。
2．如權利要求1所述的設備，其特徵在於，在流化床反應器(1,2)的還原氣體輸入管道(7)中設有脫CO2裝置(11)。
3．用於生產生鐵和/或海綿鐵並包括如權利要求1或2所述的設備的方法，其特徵在於，根據流化床反應原理用流化床直接還原區(5)中的還原氣體將粉礦還原成海綿鐵，其中，在流化床直接還原區(5)中形成的淨化後的廢氣被作為新供入的還原氣體的補充供入流化床直接還原區(5)，最好是與新供入的還原氣體一起分兩步加熱這種供入流化床直接還原區(5)的廢氣，即在第一步(12)中通過熱交換器而在第二步(13)中利用被至少送入部分還原氣體中的氧進行部分燃燒。
4．如權利要求1至3所述的方法，其特徵在於，從流化床直接還原區(5)來的廢氣被脫CO2。
5．如權利要求3或4所述的方法，其特徵在於，在繞過用於從流化床直接還原區(5)來的廢氣的脫CO2裝置(11)的同時，將新供入的還原氣體送入流化床直接反應區(5)。
6．如權利要求3至5中之一或多個所述的方法，其特徵在於，分兩步或多步在流化床反應過程(5)中進行直接還原。
全文摘要
用於生產生鐵和/或海綿鐵的設備,包括至少一個用於接收粉礦的流化床反應器(1,2),一根通至所述的流化床反應器(1,2)的還原氣體輸入管道(7),一根從流化床反應器(1)引出的廢氣排出管道(8)和一個排出裝置(17),最好有一個用於流化床反應器(1,2)中形成的還原產品的制團裝置(6),流化床反應器(1)的廢氣排出管道(8)通入一個淨化裝置,例如一個洗滌器(9),接著再通入一個兩級加熱裝置(12,13),最後通入流化床反應器(1,2)的還原氣體輸入管道(7)。為了以最小的能量消耗生產高質量的產品,加熱裝置包括兩級並且設有一個熱交換器(12)作為還原氣體的加熱裝置,一個用於還原氣體並帶有氧氣輸入裝置(16)的部分燃燒裝置(13)與所述的加熱裝置串聯連接。
文檔編號C21B13/00GK1219596SQ9812380
公開日1999年6月16日 申請日期1998年10月30日 優先權日1994年10月17日
發明者利奧波德·維爾納·開普林格, 康斯坦丁·米廖尼斯, 迪特厄·休卡, 霍斯特·維辛格 申請人:奧地利鋼鐵聯合企業阿爾帕工業設備製造公司