專利名稱：能量優化和二氧化碳排放優化的鐵生產方法和設備的制作方法
能量優化和二氧化碳排放優化的鐵生產方法和設備本發明涉及能量和排放優化的鐵生產方法和實施這種方法的設備(Anlage)。在生產生鐵的熔融還原方法中，由碳載體和含氧氣體產生包含CO和H2作為還 原組分的通常所說的發生爐煤氣(Generatorgas)。發生爐煤氣在指定的還原反應器中 用作還原性氣體。將在還原反應器中產生的海綿鐵(Eisensctwamm)裝入到熔爐氣化器 (Einschmelzvergaser)中產生液態生鐵。由于發生爐煤氣具有對于在還原反應器中發生的 過程來說太高的溫度，因此通過引入冷卻氣體將其冷卻到還原反應器中所需的溫度。W09733006顯示了一種直接還原設備(Direckreduktionsanlage)，其中通過在氣 體-灰塵洗滌器中冷卻部分發生爐煤氣提供冷卻氣體。其中的一個缺點在于大量能量從發 生爐煤氣釋放到氣體-灰塵洗滌器的水中，沒有在鐵的生產中使用。在還原反應器中不是全部的還原性氣體的還原組分含量用于至海綿鐵的還原，結 果是從還原反應器中除去的爐頂氣體仍具有還原能力。由W09733006可知，使用爐頂氣體 中保留的還原組分用于在另外的還原豎爐(Reduktionsschacht)中生產鐵。為此，還原 反應器和另外的還原豎爐的洗滌過的爐頂氣體的混合物不含非還原組分CO2，借助換熱器 和還原性氣體爐中的后燃燒來加熱，并任選地在與部分量的清洗掉灰塵的發生爐煤氣合并 后，被引入到另外的還原豎爐中。還原反應器和另外的還原豎爐的洗滌過的爐頂氣體的混 合物富含CO2,因為還原工作在兩個還原單元中進行。這種方法過程的缺點是由于爐頂氣體 洗滌而變冷的混合物必須耗費地加熱至另外的還原豎爐中需要的溫度。另一個缺點是大量 能量散逸到氣體-灰塵洗滌器(Gas-Staqub^scher)的水中，而未用于生產鐵。此外，用于 換熱和用于后燃燒的設備部分必須被設計得大到足以應付被輸送到另外的還原豎爐的氣 體量，這不得不覆蓋其還原性氣體需求的大部分。相應大的設備部分操作更費力并且為了 使其運行需要能量，例如用作用在還原性氣體爐中的可燃氣體，這增加了整個設備每單位 量(Mengeneinheit)所產鐵的能量消耗。由于能量需求被化石能源(Engergietdger)覆 蓋，因此增加的能量消耗還自動意味著增加的(X)2排放。本發明的目的是提供一種減少生產單位量的鐵所需的能量和與此相關聯的(X)2排 放的方法。類似地，提供實施這種方法的設備。通過由用鐵礦石、優選塊狀鐵礦石，和任選的添加物形成的爐料生產液態生鐵或 液態鋼初級產物(Mahlvorprodukt)和海綿鐵的方法達到這個目的，其中爐料在第一還原 區中被直接還原成海綿鐵，在供入碳載體和含氧氣體的情況下，海綿鐵在熔爐氣化器中被 熔煉，并產生包含CO和H2的發生爐煤氣，發生爐煤氣在從熔爐氣化器中被排出后，首先被 冷卻，然后除塵，在這種除塵中得到的還原性氣體的第一部分量(Teilmenge)被作為第一 還原性氣體引入到第一還原區，在那里它被轉化并作為爐頂氣體(Topgas)排出，隨后對爐 頂氣體洗滌除塵，在洗滌除塵后，部分或完全地進行壓縮和(X)2洗滌(CO2-Wasche)，特征在 于，在所述(X)2洗滌后，至少部分量A的洗去(X)2的氣體在該發生爐煤氣離開該熔爐氣化器 后與該發生爐煤氣混合，其中冷卻發生爐煤氣，和在除塵中得到的還原性氣體的第二部分 量，任選地在混入了經加熱后的部分量B的洗去(X)2的氣體的情況下，被供入到至少一個用 于直接還原另外的鐵礦石的另外的還原區作為第二還原性氣體(zweit Reduktionsgas)。
對于這種方法進程，通過洗滌和脫除(X)2而在任何情況下已經被冷卻的部分量A 的洗去(X)2的氣體用作冷卻氣體。按照這種方法進程不需要如W09733006中描述的冷卻氣 體循環，因此也避免了能量損失到這種冷卻氣體循環的氣體-灰塵洗滌器的水中。由于從 第一還原區出來的爐頂氣體處于比發生爐煤氣更低的溫度，因此在氣體-灰塵洗滌器中冷 卻爐頂氣體克服了較小的溫度差，結果是與發生爐煤氣用氣體-灰塵洗滌器相比，額外減 少了至爐頂氣體用氣體-灰塵洗滌器的水中的能量損失。通過減少至氣體-灰塵洗滌器的 水中的能量損失，因此降低了產生單位量鐵的比能消耗，并相應減少了每單位量所產鐵的 CO2排放。此外，存在如下優點，即用作冷卻氣體的部分量A的洗去(X)2的氣體被再循環到 還原過程，并且其中包含的還原組分可再次通過第一還原反應器。這導致在熔爐氣化器中 產生的還原組分的還原能力的更好利用。因此，需要較少的發生爐煤氣被產生用于一定數 量鐵礦石的還原，這又降低了能量消耗和相應每單位量產物的(X)2排放。第二部分量的在除塵中得到的還原性氣體，或任選地由這種第二部分量和已通過 除塵、脫(X)2準備并加熱的爐頂氣體組成的混合物，被作為第二還原性氣體輸送到另外的還 原區。由于第二部分量的還原性氣體(die zweite Teilmenge des Reduktionsgases)在 進入另外的還原區的途徑中既未被冷卻，也未喪失還原能力，因此它的熱和化學能含量被 最佳地用于另外的還原區中的還原，并因此用于生產鐵。另外，在另外的還原區中利用混 入、準備和加熱的爐頂氣體的還原能力具有改善使用在熔爐氣化器中產生的還原組分用于 產生鐵的效果。塊狀的鐵礦石既指塊狀礦石又指丸粒。第二還原性氣體在另外的還原區中被轉化并引出作為第二爐頂氣體。根據按照本 發明的方法的有利實施方案，在灰塵洗滌后，使第二爐頂氣體與來自第一還原區的洗去灰 塵的爐頂氣體合并，得到的氣體混合物部分或完全地進行壓縮和(X)2洗滌，其中在(X)2洗滌 后的進一步使用與權利要求1中所述的部分量A和部分量B的洗去CO2的氣體類似地進行。按照這種方式，第二爐頂氣體的熱和化學能量含量也用于生產鐵，這又降低了能 量消耗，和因此降低了每單位量產物的(X)2排放。根據優選的實施方案，在正常操作(Normalbetrieb)期間，第二部分量的在除塵 中得到的還原性氣體占第二還原性氣體的20體積％至100體積％，優選20-50體積％，還 更優選25-35體積％。在本申請的范圍內，所有涉及氣體時給出的百分比均為體積百分比。第二部分量 的在除塵中得到的還原性氣體在第二還原性氣體中的份額越高，則必須被加熱的任選混入 的部分量B的洗去(X)2的氣體越少，因此為其加熱所耗費的比能量就下降。第二部分量的 還原性氣體與部分量B的洗去(X)2的氣體的比基本上由以下決定發生爐煤氣的溫度和用 于第一還原區的還原性氣體的所需溫度，第二還原性氣體的所需溫度，和洗去(X)2的氣體在 其加熱之前和之后的溫度。在本申請的范圍內，無論在范圍內給出何種百分比，都包括邊界 值。正常操作在這種情況下應被理解為是指用于實施本發明方法的設備在啟動階段 后和停止階段前的操作。第二部分量的還原性氣體占第二還原性氣體的份額越高，則加熱 混入氣體的要求就越低。第二部分量的還原性氣體的高溫度確保了第二還原性氣體對于在 所述另外的還原區中進行的工藝的足夠高的溫度。對混入氣體加熱減少的需求使得利用較
5小的氣體加熱裝置成為可能，對于其操作，這進而需要與更大裝置相比更少的能量。按照這 種方式，進一步降低了每單位量產物的比能量消耗和相應的ω2排放。根據優選的實施方案，在正常操作中，第二部分量占除塵中得到的還原性氣體總 量的5-50體積％，優選25-40體積％，尤其優選30體積％。對于另外的還原豎爐的操作，一定數量的第二還原性氣體是必需的。如果在除塵 后得到的大部分量的還原性氣體被要求用于第一還原區中的還原目的，則只有小部分量可 用于該另外的還原區。這種部分量和用于該另外的還原區操作所需的第二還原性氣體的量 之間的數量差異必須通過混入大部分量B的洗去(X)2的氣體在該氣體加熱后來彌補。然而， 在通過燃燒來加熱期間出現CO2,因此混入大部分量B的洗去(X)2的氣體在該氣體加熱后導 致第二還原性氣體中更高的(X)2含量。如果除塵中得到的還原性氣體的總數量中第二部分量的份額少于5體積％，則必 須混入大部分量B的洗去(X)2的經加熱的氣體以便提供另外的還原區所需的第二還原性氣 體的數量。在這種情況下是不利的，即在通過燃燒部分量B的一部分來加熱部分量B的情況 下，部分量B中的大量還原組分被氧化，并因此不再能用于該另外的還原區中的還原目的。為了確保第一還原區充分供應有還原性氣體，第二部分量的在除塵中得到的還原 性氣體總量中的份額應不超過50體積％。根據優選實施方案，在正常操作期間，部分量A的洗去(X)2的氣體占所述洗去(X)2 的氣體的15體積％和100%體積。在小于15%的情況下，在沒有利用洗滌器和壓縮機的額 外冷卻氣體循環時，熱發生爐煤氣的冷卻和精確的溫度控制不再可能。使用越多的洗去(X)2的氣體作為冷卻氣體(KUhlgas)，則爐頂氣體的越多還原組分 被再循環到還原過程中，則在熔爐氣化器中產生的還原組分的利用就更好，就需產生越少 的發生爐煤氣。優選根據還原性氣體的溫度預定值來控制將部分量A的洗去(X)2的氣體混 入發生爐煤氣。所述另外的還原區可由固定床還原區或串聯布置的一個或多個流化床還原區組 成。更優選地，另外的還原區為固定床還原區，因為這類還原區具有富CO還原性氣體 金屬化程度高和操作簡單的優點。于是也可在另外的還原區中處理塊狀的鐵礦石。可利用例如換熱器或借助使用氧氣燃燒器的部分氧化來進行部分量B的洗去CO2 的氣體的加熱。有利地借助氧氣燃燒器來進行，因為這類加熱具有高的效率和低的設備支 出，不需要從外部供給燃料，并且比換熱器產生更低的(X)2排放。根據優選的實施方案，首先借助換熱器進行部分量B的洗去(X)2的氣體的加熱至 最大50(TC，然后借助氧氣燃燒器加熱至超過650°C。在這種情況下，優選在氣體-灰塵洗 滌器中將其冷卻前利用第一和/或第二爐頂氣體進行換熱。超過500°C，金屬灰塵對換熱器 的腐蝕將破壞換熱器。針對另外的還原區中的還原過程使用任何情況下都存在的爐頂氣體 的熱含量減小了必須由氧氣燃燒器提供的溫度增加，由于這個原因，氧氣燃燒器可在較少 的能量和爐料耗費下工作。因此，也減少了每單位量產物的能量消耗和相應的(X)2排放。還有利的是使用小部分量的洗去(X)2的氣體作為先前使用的外部氣體的替代物用 于權利要求1前序部分的方法中的任務，也就是說，當裝入爐料時，非在工藝中產生的氣體 優選作為碎煤噴射用噴射氣體和/或作為冷卻氣體。爐料應被理解為是指被裝入到第一或另外的還原區或熔爐氣化器內的所有材料。在這兩種利用情況下，氣體直接通往第一或另外的還原區或通往熔爐氣化器并從 那里到第一或另外的還原區。因而，包含的還原成分可參與還原過程。這導致在熔爐氣化 器中產生的還原組分的更好利用，由于這個原因，必然產生較少的發生爐煤氣。迄今為止，在裝入爐料時，氮氣通常用于碎煤噴射或作為冷卻氣體，因此在還原性 氣體中產生氮氣部分。其不會參與還原過程，并且降低了還原性氣體中還原成分的濃度。因 此，為了使一定物質的量的還原成分循環，還原性氣體的循環量與未被氮氣稀釋的還原性 氣體相比更大，為此必然涉及設備的部件。通過提供氮氣的替代物避免這些影響。最大10體積％的洗去(X)2的氣體用作碎煤噴射用噴射氣體，最大5體積％的(X)2 洗出的氣體當裝入爐料時用作冷卻氣體，以允許足夠數量的氣體用于這種氣體的其它應用 目的。從另外的還原區得到的產物例如部分還原的鐵礦石(LRI)有利地用作在高爐中生 產鐵的原料，代替燒結體、丸粒和塊狀礦石的原料。因為，當按這種方式使用時，添加到高爐 中的原料已至少部分被還原，因此較少的還原劑尤其是焦炭需要被加入到高爐中。總之，對 于方法的給定數量的鐵產物，通過在高爐中使用LRI，鐵生產在能量消耗和(X)2產生方面的 總體平衡得到改善。這種改善尤其基于這樣的事實，即鐵氧化物的還原被部分地從高爐轉 移到另外的還原區，因為還原化合物在那里能比在高爐中更有效地用于還原。此外，同時提 高了高爐的生產率，因為高爐的透氣性因燒結體和/或塊狀礦石的替換而增加。本發明的另一個主題是實施本發明方法的裝置，包括用于鐵礦石(優選塊狀鐵礦 石)的第一還原反應器；熔爐氣化器；用于第一還原反應器中形成的反應產物的至少一個輸 送管線，其將熔爐氣化器與第一還原反應器相連接；包括通入到熔爐氣化器內的碳載體給 料管線和通入到熔爐氣化器內的含氧氣體給料管線；設在熔爐氣化器上的生鐵出料口和設 在熔爐氣化器上的渣出料口 ；并包括用于直接還原另外的鐵礦石的至少一個另外的還原反 應器；連接熔爐氣化器和除塵設備的發生爐煤氣出口管線；來自除塵設備的還原性氣體出 口管線；連接來自除塵設備的還原性氣體出口管線與第一還原反應器的管線；從第一還原 性氣體反應器出發的爐頂氣體管線，其通入到氣體-灰塵洗滌器；從氣體-灰塵洗滌器出發 的出口管線；和包括排出管線，該排出管線與從氣體-灰塵洗滌器出發的出口管線相連接， 并且在該排出管線中先后布置有下列裝置首先為氣體壓縮裝置、(X)2洗滌設備和氣體加熱 裝置，氣體壓縮裝置在最前面，特征在于
在(X)2洗滌設備和氣體加熱裝置之間，從排出管線分支出回流管線，該回流管線通入到 發生爐煤氣出口管線，和
排出管線通入到從還原性氣體出口管線出發的連接管線，其中該連接管線通入到另外 的還原反應器。根據一種優選實施方案，該另外的還原反應器為固定床還原反應器。于是也可在 另外的還原反應器中處理塊狀的鐵礦石。根據一種實施方案，爐頂氣體出口管線從該另外的還原反應器出發并通入到氣體 壓縮裝置上游的排出管線，在所述爐頂氣體出口管線中存在氣體-灰塵洗滌器。在這種爐 頂氣體出口管線上，從另外的還原反應器引出的第二爐頂氣體被通往來自第一還原反應器 的洗去灰塵的爐頂氣體。
氣體加熱裝置優選為氧氣燃燒器。根據另一種實施方案，在氣體加熱裝置上游的排出管線中和/或爐頂氣體出口管 線中存在利用爐頂氣體和/或第二爐頂氣體加熱部分量B的洗去(X)2的氣體的換熱器。出于能量平衡原因，在回流管線從排出管線分支出來之前布置換熱器在這種情況 下是優選的。根據另一種實施方案，在熔爐氣化器上存在碎煤噴射設備，其與從CO2洗滌設備下 游的排出管線分支出的噴射氣體管線相連接。根據另一種實施方案，存在用于裝入碳載體如塊煤、煤磚或焦炭到熔爐氣化器內 的裝料裝置，任選的還存在用于裝入其它爐料如添加物到熔爐氣化器內的裝料裝置，和存 在用于裝入鐵礦石以及任選的添加物到第一和/或另外的還原反應器內的裝料裝置，其中 裝料裝置與從(X)2洗滌設備下游的排出管線分支出的冷卻管線相連接。下面通過三個圖示意性說明本發明。
圖1顯示了根據本發明的設備的示意圖。圖2顯示了圖1中的設備，但存在額外的用爐頂氣體加熱洗去CO2的氣體的換熱器。圖3顯示了圖1中的設備，但在第一和另外的還原反應器中存在額外的用于為熔 爐氣化器裝料的裝料裝置。在圖1中，通過未示出的裝料系統將塊狀的鐵礦石以及任選的添加物填入到鐵礦 石用第一還原反應器1中。利用借助管線6引入到還原反應器1的還原性氣體將鐵礦石還 原成海綿鐵。在布置在該還原反應器下方的熔爐氣化器2中，由借助給料管線18裝入的碳 載體和借助給料管線19引入到熔爐氣化器2內的含氧氣體產生包含CO和H2的發生爐煤 氣。借助輸送管線17引入到熔爐氣化器的海綿鐵于是被熔煉。借助生鐵出料口 11和渣出 料口 12從熔爐氣化器中取出在熔爐氣化器2中產生的液態生鐵和液態渣。發生爐煤氣借 助出口管線4從熔爐氣化器2中被排出，在除塵設備3 (在這種情況下為旋風分離器)中除 塵，借助出口管線5從該旋風分離器中排出由此得到的還原性氣體。借助管線6將第一部 分量的還原性氣體作為第一還原性氣體引入到第一還原反應器1中。在第一還原反應器1 中轉化第一部分量的還原性氣體后，借助爐頂氣體管線7從第一還原反應器中取出爐頂氣 體并送往氣體-灰塵洗滌器8。在完成灰塵洗滌后，借助出口管線9從氣體-灰塵洗滌器8 中排出爐頂氣體。借助輸出氣體管線M將利用出口管線9排出的洗去灰塵的爐頂氣體的 一部分作為輸出氣體引出。借助排出管線10將利用出口管線9排出的洗去灰塵的爐頂氣 體的另外一部分首先輸送到氣體壓縮裝置20，然后送到(X)2洗滌設備21。使利用排出管線 10從(X)2洗滌設備21排出的洗去(X)2的氣體的部分量A借助回流管線14混入從熔爐氣化 器2排出的發生爐煤氣，該回流管線14從排出管線10分支出并通到除塵設備3上游的出 口管線4。由于部分量A經過氣體-灰塵洗滌器8和(X)2洗滌設備21，該部分量A比發生爐 煤氣冷，發生爐煤氣通過所述混入被冷卻。使利用排出管線10從CO2洗滌設備21排出的 在分支出部分量A后剩余的部分量B的洗去CO2的氣體通到氣體加熱裝置13 (在這種情況 下為氧氣燃燒器)，在其中被加熱并利用排出管線10離開氧氣燃燒器繼續前進到連接管線 15。在連接管線15中，流通第二部分量的還原性氣體，其中該連接管線15連接另外的還原 反應器16與出口管線5。因為在連接管線15通入到另外的還原反應器16前，排出管線10通入到連接管線15，已在氧氣燃燒器中加熱的部分量B的洗去(X)2的氣體混入第二部分量 的還原性氣體。借助連接管線15將通過這種混入得到的第二還原性氣體引入到另外的還 原反應器16中。在這個反應器中，其還原通過未示出的裝料裝置引入的另外的鐵礦石。在(X)2洗滌設備21和氣體加熱裝置13之間，從排出管線10分支出噴射氣體管線 22，通過它將洗去(X)2的氣體輸送到熔爐氣化器2上的碎煤噴射設備23。借助其中存在氣體-灰塵洗滌器35的過量空氣管線31，可將還原性氣體從出口管 線5直接通到輸出氣體管線M內，如果產生比還原反應器1和另外的還原反應器16中需 要的那些更多的還原性氣體的話。從另外的還原反應器16出發并且其中存在氣體-灰塵洗滌器36的爐頂氣體出口 管線32通入到位于氣體壓縮裝置20上游的排出管線10。通過這個爐頂氣體排出管線，從 另外的還原反應器16引出的第二爐頂氣體可通往來自第一還原反應器的洗去灰塵的爐頂 氣體。所述另外的還原反應器34的產物被輸送到未示出的高爐中作為高爐中生產鐵的 原料。圖2顯示了如圖1的設備，其中在爐頂氣體管線7中存在換熱器25，并在爐頂氣體 出口管線32上存在換熱器33，用于利用爐頂氣體加熱洗去(X)2的氣體。在換熱器33中被 加熱的氣體可被輸送到氣體加熱裝置13上游的排出管線10，或被輸送到回流管線14。為 了更加清楚，同樣存在并在圖1中標出的過量氣體管線31的圖示在圖2中被省略。圖3顯示了如圖1的設備，其中額外存在用于將碳載體裝入到熔爐氣化器的裝料 裝置27、用于將另外的爐料裝入到熔爐氣化器的裝料裝置觀、用于將鐵礦石和添加物裝入 到第一還原反應器的裝料裝置四和將鐵礦石和添加物裝入到另外的還原反應器的裝料裝 置30。所有這些裝料裝置都與冷卻管線沈相連接。冷卻管線從(X)2洗滌設備21下游的 排出管線10分支出來。通過冷卻管線沈，將洗去(X)2的氣體通往裝料裝置用于冷卻目的。1 第一還原反應器
2熔爐氣化器
3除塵設備
4發生爐煤氣出口管線
5還原性氣體(來自除塵設備)出口管線
6管線(來自除塵設備的還原性氣體出口管線，與第一還原反應器相 連接)
7爐頂氣體管線 8/35/36氣體-灰塵洗滌器
9出口管線(來自氣體-灰塵洗滌器)
10排出管線
11生鐵出料口
12渣出料口
13氣體加熱裝置
14回流管線15連接管線
16另外的還原反應器
17輸送管線(用于第一生產反應器中形成的反應產物)
18碳載體給料管線
19含氧氣體給料管線
20氣體壓縮裝置
21CO2洗滌設備
22噴射氣體管線
23碎煤噴射設備
24輸出氣體管線
25換熱器
26冷卻管線
27裝料裝置(用于將碳載體裝入到熔爐氣化器)
28裝料裝置(用于將另外的爐料裝入到熔爐氣化器)
29裝料裝置(用于將鐵礦石和添加物裝入到第一還原反應器)
30裝料裝置(用于將鐵礦石和添加物裝入到另外的還原反應器)
31過量氣體管線
32爐頂氣體出口管線
33換熱器
34另外的還原反應器的產物
權利要求
1.由鐵礦石、優選塊狀鐵礦石，和任選的添加物形成的爐料生產液態生鐵或液態鋼初 級產物和海綿鐵的方法，其中所述爐料在第一還原區中被直接還原成海綿鐵，在供入碳載體和含氧氣體的情 況下，海綿鐵在熔爐氣化器中被熔煉，并產生包含CO和H2的發生爐煤氣，該發生爐煤氣在 從該熔爐氣化器中被排出后，首先被冷卻，然后除塵，并且在這種除塵中得到的還原性氣體 的第一部分量作為第一還原性氣體被引入到所述第一還原區，在那里它被轉化并作為爐頂 氣體引出，隨后對爐頂氣體洗滌除塵，并在完成洗滌除塵后，部分或完全地對其進行壓縮和 CO2洗滌，特征在于，在CO2洗滌后，至少部分量A的洗去CO2的氣體在該發生爐煤氣離開該熔爐 氣化器后混入到該發生爐煤氣中，其中冷卻所述發生爐煤氣，和在所述除塵中得到的還原性氣體的第二部分量，任選地在混入了經加熱后的部分量 B的洗去CO2的氣體的情況下，被供入到至少一個用于直接還原另外的鐵礦石的另外的還原 區用于作為第二還原性氣體。
2.權利要求1所述的方法，特征在于用于直接還原的所述另外的還原區為固定床還 原區。
3.權利要求1或2所述的方法，特征在于，在灰塵洗滌后，使從所述另外的還原區引出 的第二爐頂氣體與來自第一還原區的洗去灰塵的爐頂氣體合并，得到的氣體混合物部分或 完全地進行壓縮和CO2洗滌，其中在CO2洗滌后的進一步使用與權利要求1中所述的部分量 A和部分量B的洗去CO2的氣體類似地進行。
4.前述權利要求中任一項所述的方法，特征在于部分量B的洗去CO2的氣體借助氧氣 燃燒器來加熱。
5.前述權利要求中任一項所述的方法，特征在于部分量B的洗去CO2的氣體首先借助 換熱器來加熱，隨后借助氧氣燃燒器加熱到超過650°C。
6.前述權利要求中任一項所述的方法，特征在于在正常操作期間，第二部分量的還原 性氣體占第二還原性氣體的20體積％至100體積％，優選20-50體積％，還更優選25-35 體積％。
7.前述權利要求中任一項所述的方法，特征在于在正常操作期間，第二部分量的還原 性氣體占還原性氣體總量的5體積％ -50體積％，優選20-40體積％，尤其優選30體積％。
8.前述權利要求中任一項所述的方法，特征在于在正常操作期間，部分量A的洗去CO2 的氣體占洗去CO2的氣體的15體積％ -100體積％。
9.前述權利要求中任一項所述的方法，特征在于根據還原性氣體的溫度預定值來控 制部分量A的洗去CO2的氣體混入至發生爐煤氣中。
10.前述權利要求中任一項所述的方法，特征在于不超過10體積％的部分量的洗去 CO2的氣體用作碎煤噴射用噴射氣體。
11.前述權利要求中任一項所述的方法，特征在于不超過5體積％的小部分量的洗去 CO2的氣體用作裝入爐料時的冷卻氣體。
12.前述權利要求中任一項所述的方法，特征在于由所述另外的還原區得到的產物用 作在高爐中生產鐵的原料。
13.用于實施本發明方法的裝置，包括用于鐵礦石，優選塊狀鐵礦石，的第一還原反應器(1)；熔爐氣化器(2)；用于第一還原反應器中形成的反應產物的至少一個輸送管線 (17)，該輸送管線連接所述熔爐氣化器(2)與第一還原反應器；包括通入到該熔爐氣化器 內的碳載體給料管線(18)和通入到該熔爐氣化器內的含氧氣體給料管線(19);設在該熔爐 氣化器上的生鐵出料口(11)和設在該熔爐氣化器上的渣出料口(12);并包括用于直接還原 另外的鐵礦石的至少一個另外的還原反應器(16)；連接所述熔爐氣化器和除塵設備(3)的 發生爐煤氣出口管線(4)；來自除塵設備的還原性氣體出口管線(5)；連接來自除塵設備的 還原性氣體出口管線(5)與第一還原反應器的管線(6);從第一還原性氣體反應器出發并通 入到氣體_灰塵洗滌器(8)的爐頂氣體管線(7);從氣體-灰塵洗滌器(8)出發的出口管線 (9)；和包括排出管線(10)，排出管線(10)與從氣體-灰塵洗滌器出發的出口管線相連接， 并且在該排出管線中先后布置有下列裝置首先為氣體壓縮裝置(20)、CO2洗滌設備(21) 和氣體加熱裝置(13)，特征在于在0)2洗滌設備(21)和氣體加熱裝置(13)之間，從排出管線(10)分支出回流管線(14)，該回流管線通入到發生爐煤氣出口管線(4)，和排出管線(10)通入到從還原性氣體出口管線(5)出發的連接管線(15)，其中連接管線(15)通入到所述另外的還原反應器。
14.權利要求13所述的裝置，特征在于所述另外的還原反應器(16)為固定床還原反 應器。
15.權利要求13或14所述的裝置，特征在于爐頂氣體出口管線(32)從所述另外的還 原反應器(16)出發，在該爐頂氣體出口管線中存在氣體-灰塵洗滌器，并且通入到氣體壓 縮裝置(20)上游的排出管線(10)。
16.權利要求13-15中任一項所述的裝置，特征在于所述氣體加熱裝置(13)為氧氣燃燒器。
17.權利要求13-16中任一項所述的裝置，特征在于在所述氣體加熱裝置(13)上游的 排出管線(10)中和/或爐頂氣體出口管線(32)中存在利用所述爐頂氣體和/或第二爐頂 氣體加熱部分量B的洗去CO2的氣體的換熱器(25)。
18.權利要求13-17中任一項所述的裝置，特征在于在熔爐氣化器上存在碎煤噴射設 備(23)，所述碎煤噴射設備與從CO2洗滌設備(21)下游的排出管線(10)分支出的噴射氣體 管線(22)相連接。
19.權利要求13-18中任一項所述的裝置，特征在于 存在用于裝入碳載體到熔爐氣化器(2 )內的裝料裝置(27 )，任選的用于裝入其它爐料到熔爐氣化器(2 )內的裝料裝置(28 )， 用于裝入鐵礦石以及任選的添加物到所述第一和/或所述另外的還原反應器(1，16) 內的裝料裝置(29，30)，其中裝料裝置(27，28，29，30)與在CO2洗滌設備(21)下游從排出管 線(10)分支出的冷卻管線(26)相連接。
全文摘要
本發明涉及一種能量和排放優化的鐵生產方法和實施該方法的裝置。在這種情況下，在熔爐氣化器中產生的第一部分量的發生爐煤氣用作第一還原區中的第一還原性氣體，和第二部分量被輸送到至少一個另外的還原區中作為第二還原性氣體。另外，在CO2洗滌后，從第一還原區取出的部分量的爐頂氣體在該發生爐煤氣離開該熔爐氣化器后與其混合，其中冷卻該發生爐煤氣。
文檔編號C21B13/00GK102099496SQ200980127845
公開日2011年6月15日 申請日期2009年6月24日 優先權日2008年7月17日
發明者A·佐伯尼格, B·魯梅, H·施米特, J·沃姆, R·米納, R·雷德, S·拉克納, T·貝格勒 申請人:西門子 Vai 金屬科技有限責任公司