CN1046962C - 生产液态生铁或液态钢预产品和海绵铁的方法及其设备 - Google Patents
生产液态生铁或液态钢预产品和海绵铁的方法及其设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1046962C CN1046962C CN96190922A CN96190922A CN1046962C CN 1046962 C CN1046962 C CN 1046962C CN 96190922 A CN96190922 A CN 96190922A CN 96190922 A CN96190922 A CN 96190922A CN 1046962 C CN1046962 C CN 1046962C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- output
- oxygen
- reduction
- heating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 75
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 title abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 262
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 134
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 70
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 70
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 69
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 67
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 34
- 239000003500 flue dust Substances 0.000 claims description 30
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 27
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 claims description 18
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 16
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 16
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 14
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 9
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims description 7
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims description 7
- 230000008676 import Effects 0.000 claims description 6
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 5
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 5
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 80
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 10
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 10
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 10
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 2
- 241000931705 Cicada Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- -1 and in addition Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 150000002926 oxygen Chemical class 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/0033—In fluidised bed furnaces or apparatus containing a dispersion of the material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/0006—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
- C21B13/0013—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state introduction of iron oxide into a bath of molten iron containing a carbon reductant
- C21B13/002—Reduction of iron ores by passing through a heated column of carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/14—Multi-stage processes processes carried out in different vessels or furnaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
- C21B2100/20—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases
- C21B2100/28—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by separation
- C21B2100/282—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by separation of carbon dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
- C21B2100/60—Process control or energy utilisation in the manufacture of iron or steel
- C21B2100/66—Heat exchange
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/122—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by capturing or storing CO2
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Manufacture Of Iron (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
在由铁矿石生产液态铁或液态钢预产品和海绵铁的方法中，铁矿石在第一还原带(4)直接还原成海绵铁，再在熔化气化带(10)在碳载体和含氧气体参与下熔化并生成含CO和H2的还原气体，该还原气体再输入第一还原带(4)，参与反应并以输出气体输出，再经CO2消除和加热后作为还原气体供入下一步还原带(29)，直接还原铁矿石，为尽量完全利用该步产生的输出气体，该气体热量被用作加热第一还原带(4)产生的输出气体。
Description
本发明涉及由含最好是块状和/或球状的铁矿石或助熔剂的原料生产液态生铁或液态钢预产品和海绵铁的方法及实现该方法的设备。其中原料在第一还原区直接还原成海绵铁，在熔化气化区，在有碳载体和含氧气体的情况下，海绵铁熔化并生成含CO和H2的还原气体，该气体输入第一还原区，在那儿反应并以输出气体输出，该输出气体经CO2消除及加热后作为大量除去CO2后的还原气体至少供入下一还原区，直接还原另外的铁矿石，与铁矿石反应后以输出气体输出。
已知了这类方法，如DE-C 4037,977，其中由下一还原区输出的输出气体先经清洗，然后与由第一还原带产生的输出气体一起除去CO2和加热。然后该混合气体作为还原气体供入下一还原过程，由此由下一还原区产生的输出气体作为再生还原气体供入下一步还原过程，因而实现了输出气体中一部分还原剂的充分利用。
在已知方法中，供入下一还原过程的还原气体先在热交换器中预热，然后在第二加热步骤中加热到直接还原所需的温度，上述进一步加热由还原气体部分燃烧实现。
但是，这种部分燃烧导致还原气体质量变坏，因为还原剂消耗并且CO2和/或H2O含量增加。CO2含量增加到太高时可以用加热前含很少量CO2和H2O的还原气体补偿，但这仍有缺点。由于对剩余CO2含量的严格的技术要求还原剂随CO2消除装置产生的废气一起排放了。
本发明的目的在于避免这些缺点与困难，提供一种方法和实现这一方法的装置，它能通过节约还原剂，尽可能充分利用下一还原过程产生的输出气体的能量。另外，可实现使外部供入下一还原过程的能量最小。而且，CO2消除装置能以高效的方式操作，即尽可能少损失还原剂，但同时保证供入下一还原区的还原气体中CO2和H2O含量足够低。
在开始所述的那类方法中，用由下一还原区出来的输出气体的热量来加热由第一还原区产生的输出气体，来实现该目的。
本发明的特殊目的是尽可能少利用由下一还原过程产生的输出气体来加热供入下一还原带的还原气体，这样该输出气体可以尽可能多地作为再生还原气体用于下一还原过程。
上述目的是这样来实现的，由下一步还原区产生的输出气体在热的未洗涤状态显热被再生吸收以用于加热，并通过热载体传递到由第一还原区产生的输出气体中。上述热载体最好包含由下一还原区产生的洗涤后的输出气体。
根据优选的实施例，为加热由第一还原过程产生的输出气体，下一还原区产生的输出气体洗涤后由下一还原区的未洗涤的输出气体再生加热和燃烧，此时烟尘气体再生加热第一还原区产生的输出气体，由此，用于燃烧的输出气体的量尽量减少，从而大量输出气体循环使用，最终使装置的生产能力得到很大提高。
根据又一优选的实施例，通过燃烧由下一还原区产生的输出气体以及烟尘气体中热量的再生传递使第一还原区产生的输出气体被预热。然后通过第一还原区产生的输出气体的部分燃烧再进一步加热，其中下一还原过程中未消耗的热能供入部分燃烧过程。
在此，用于部分燃烧的氧气或含氧气体经下一步还原过程产生的输出气体所含化学结合热(chemisch gebunden)和/或显热再生加热是有利的。
由此产生的优点是部分燃烧消耗的氧气和还原气体最少，这也为在CO2消除装置的净化气体获得较高对的CO2要求创造了条件，这不仅使得余热得到进一步利用，而且，还原气体质量比较高，(还原剂含量比较高)，并且提高了产量。
假如相应地，至少一部分下一步还原带产生的输出气体燃烧，并且，由此而产生的烟尘气体把显热再生传递给氧气或含氧气体，上述优点将会扩大。
一部分第一还原区产生的预热后的输出气体与氧气和/或含氧气体一起作为燃烧气体燃烧时，这些优点更加扩大。
更进一步，假如为燃烧下一还原区产生的输出气体将空气与上述输出气体混合，空气由下一还原区产生的输出气体燃烧时产生的烟尘气体再生加热，也是合适的。
实现该方法的设备包括还原最好是块状和/或球状的铁矿石的第一还原反应器，熔炉燃气发生器，连接熔炉燃气发生器和第一还原反应器且输送还原气体的管道，连接第一还原反应器与熔炉燃气发生器且输送第一还原反应器产生的还原产物的管道，从第一还原反应器中排放输出气体的排气管道，输送含氧气体和碳载体进入熔炉燃气发生器的输送管道，排放熔炉燃气发生器中产生的生铁与渣的排放口；至少一个接受另外的铁矿石的另外的还原反应器，通入该还原反应器的还原气体输送管道，从上述下一还原反应器排放输出气体的管道和排出其中产生的还原产物的装置，其中第一步还原反应产生的输出气体管道进入CO2消除装置，另外的还原反应器的还原气体输送管道由CO2消除装置引出，并经加热净化除去CO2后的输出气体的加热装置进入另外的还原反应器。其特征在于下一还原反应器的输出气体排放管经热交换器，再进入洗涤塔。洗涤塔后输出气体排放管分支出分支管道，并该分支管进入热交换器，以由未洗涤的输出气体再生加热分支输出的洗涤过的输出气体，然后将气体输送至加热装置。
假如分支管道通入加热装置的燃烧器，并且，燃烧器产生的烟尘气体由烟尘气体管道经热交换器流动以再生加热由管道供入加热装置的含氧气体或氧气这也是合适的。
更好的是，分支管道通入加热装置的燃烧器，燃烧器的烟尘气体由烟尘气体排放管道经热交换器供入以再生加热含氧气体如空气，其中加热后的空气经管道供入加热装置的燃烧器。
优选的实施例特征在于，在用于加热供入下一还原反应器的还原气体的热交换器后面，还原气体输送管由分支管分出，并与管道输送的氧气或含氧气体一起，进入复燃器。
另一优选的装置包括：还原最好是块状和/或球状的铁矿石的第一还原反应器，熔炉燃气发生器；连接熔炉燃气发生器与第一还原反应器的还原气体输送管道；连接第一还原反应器与熔炉燃气发生器且输送第一还原反应器中产生的还原产物的输送管道；输送含氧气体与碳载体进入熔炉燃气发生器的管道，放出由熔炉燃气发生器产生的生铁和渣的排放口，和至少一个接受另外的铁矿石的另外的还原反应器，给该还原反应器输送还原气体的管道，排放该下一还原反应器的输出气体的管道和输出在该还原反应器中产生的还原产物的装置，其中第一还原反应器的输出气体排放管道流入CO2消除装置；另外的还原反应器的还原气体输送管道由CO2消除装置引出并经除去CO2后的输出气体加热装置进入另外的还原反应器，其特征在于下一还原反应器的输出气体排放管分出分支管道，并进入加热装置的燃烧器，燃烧器的烟尘气体由烟尘气体排放管流经热交换器以再生加热含氧气体如空气或氧气。加热后的含氧气体或氧气由管道输入加热装置。
加热后的含氧气体或氧气也可以与由还原气体输送管分支出的支管供入的还原气体一起进入加热装置的复燃器。
下面通过几个实施例详细解释本发明，图1至图4分别为用方块图表示的一个方法变型。
根据图1至图4，含铁氧化物的颗粒物质，最好是块状铁矿石可能还有助熔剂通过管道2供入设计成竖炉1的第一还原反应器，还原气体由供入管道3输入还原竖炉1，以逆流方式相对下降的矿石上升，在还原区4使原料还原。流经竖炉1后，气体由排气管道5排出。还原后以海绵铁的形式存在的炉料经过最好设计成下悬管6的传输管道进入熔炉燃气发生器(Einschmelzvergaser)7。块状碳载体，如褐煤高温焦(Braunkohlen-Hochtemperaturkok)或煤通过管道8，另外，含氧气体通过管道9以已知方式供入熔炉燃气发生器7。
所谓“海绵铁”指的是仅通过固相直接还原铁氧化物而形成的固体最终或中间产物，即不经过液态中间产物。
在熔炉燃气发生器7中形成的熔化气化区10中，炉料或海绵铁由上落至由块状碳载体形成和鼓入的含氧气体维持的流化床或流态床，通过在含氧气体的作用下燃烧焦或煤，在流态床产生热量，海绵铁熔化。在熔化状态，海绵铁被碳彻底还原，因此，在熔炉燃气发生器7的底部生成液态生铁熔体或钢预产品。渣熔体在生铁熔体上面。在预定的时间间隔，由特设的排出口11、12将这两种熔体输出。
焦或煤在熔炉燃气发生器7中燃烧时，生成主要有CO和H2的还原气体，它由输送管道3从熔炉发生器7中导出，供进还原竖炉1。以已知方式通过除尘器或洗涤塔把在熔炉反应器7中形成的还原气体净化和冷却到直接还原所需的温度，该部分在图中未详细说明。
由输出气体排放管5输出的气体先经过净化，如在旋分器13或洗涤塔中除去粉尘粒子；然后，通过压缩机14，输出气体进入CO2消除装置15，在这里，CO2和H2S同时被大量除去，例如：可将CO2消除装置设计成压力变动吸附装置或CO2洗涤塔。
净化后的气体作为还原气体由还原气体输送管16输入下一还原反应器，该还原反应器设计成还原竖炉17，并且，与第一个还原竖炉一样，以逆流原则操作，在竖炉17中，由矿石输入管18输入的颗粒矿直接还原。竖炉17中由矿石形成的海绵铁由提取装置19提取。
因为用于去除CO2的输出气体需冷却到要求的温度，因此，在其输入下一还原竖炉17之前要经过加热。加热分两步进行：首先，净化后的气体经过直接加热，设计成热交换器的加热器20可实现这个目的。热交换器(再生换热器(Rekuperator))20中有燃烧器21，助燃气体即含氧气体如空气，通过管道22以及由下一还原竖炉17输出的净化后的气体由管道23供入燃烧器21，在热交换器20中加热至管束材料所能承受的温度，然后在第二步中，通过在复燃kkd24中的部分燃烧，即一部分除去CO2后又从还原气体输入管16的分支管道16’排出的气体在输氧管5输入氧气情况下的燃烧，把经第一步再生加热后的还原气体进一步加热到还原所需的还原气体温度。此处用高纯氧，因此还原气体通过少量输出气体的燃烧就能达到在下一还原竖炉17中还原所需的温度，所需还原温度为600至900℃。
从还原竖炉17中输出且经输出气体排放管道26的输出气体也在洗涤塔27中净化和冷却，以除去粉尘粒子和降低水蒸汽含量。然后，部分净化后的输出气体经支管23分支流出并输送至热交换器20中的燃烧器21。该支管23通过一个流经有进一步还原产生的热的输出气体且位于还原竖炉17和洗涤塔27之间的热交换器28，由此这部分净化后的输出气体经再生加热，温度提高很多。因此，只需一小部分由还原反应器17中下一还原区29产生的输出气体输入燃烧器21，因为这部分输出气体在由还原竖炉17中输出的气体放出的显热作用下能达到高能量水平。
由下一还原竖炉17产生的输出气体同样经流入输出气体排放管5的输送管31流过压缩机30进入CO2消除装置，因此CO2消除装置也得到使用，然后形成下一还原过程中的循环还原气体。由还原竖炉17产生的根据本发明方法不需要的输出气体经输出气体排放管26输出以作其他用途。
通过CO2消除装置分离产生的含CO2废气宜通过导管32与通过输入管23送入热交换器20燃烧器21的排出气体部分在输入管23进入热交换器28之前混和。一个从排气管32分支出来，必要时带有一脱硫装置34的支管33与输出气体管道26相通，通过该支管33一部分含CO2的气体与输出气体混和。
根据图1描述的变型，热交换器20的燃烧器21产生的烟尘气体经烟尘气体排放管35排出。烟尘气体排放管35中设有一热交换器36加热氧气，该氧气经氧气输送管25送入复燃器24中进行的部分燃烧过程。通过加热氧气，上述部分燃烧能尽量减少氧气消耗及部分燃烧所需之还原气体的消耗。
根据图2描述的方法变型，空气借助在热交换器20的燃烧器21产生的烟尘气体，附加地由烟尘气体排放管道中的另一个热交换器37加热，加热后的空气经管道22送入热交换器20的燃烧器21。这样，送入热交换器20的燃烧器21中的那部分输出气体能被进一步减少。
根据图3描述的方法变型，使用在热交换器20中预热的还原气体(由支管16”分支流出)来进行在复燃器24中的部分燃烧，这样，热交换器20中燃烧器21产生的烟尘气体的显热不仅通过供入的氧气，而且通过供给上述部分燃烧的还原气体对该部分燃烧起作用。因此余热得到了最佳利用，这不仅可提高还原气体的质量，而且也增加了其产量。
图4说明了简化的方法变型，其中供入热交换器20的燃烧器21中的输出气体和由下一还原过程产生的输出气体未经预热就供入热交换器28。在本方法变型中，只有烟尘气体所含显热被用于加热供应给部分燃烧的氧气。
图5中是图1方法的变型，图5所示方法与图1所示方法的不同之处在于经支管23分支输出的输出气体不再经过热交换器28，而是直接输入热交换器20的燃烧器21。这样，保存了分支输出的输出气体的热量，输入燃烧器21的高质量输出气体起助燃气体作用，因为在废气管道32中输出的CO2消除装置的废气不再与由支管23分支排出的输出气体混合，而是在未混合状态由热交换器28加热到很高温度，并与分支排出的输出气体分开供入燃烧器21。本实施例与图1所示的变型相比优点在于在支管23中压力损失小，因为该管23不再经过热交换器28。尽管在图5所述的实施例中，由CO2消除装置15产生的废气不再通过分枝排出气体增加“油脂”，因而未提高其易燃性，但也可通过在热交换器28中加上由分支排出的输出气体操作的助燃器来提高废气温度，从而提高废气着火极限，以得到最大补偿。
图6描述的是根据图4所示的本发明方法的变型，根据该变型，由管道23分支排出的输出气体也不再与CO2消除装置15产生的废气混合，而将这两种气体分别单独输入加热器20的燃烧器21，分支排出的输出气体又起助燃作用。
本发明并非局限于这些图中所描述的实施例。它可以在其它方面改动。例如，对于矿粉(Feinerz)的还原，可以用流化作用法代替竖炉1的固定床方式，即用一个或几个流化床反应器代替竖炉1。这同样适用于进一步的还原过程，即还原竖炉17也用流化床反应器代替，其中矿粉通过流化作用被还原。
另外，若加热氧气的热交换器36布置在热交换器20的前面会更有利，这样，由燃烧器21产生的热气体先加热氧气，然后再加热净化的输出气体。因此，氧气可以被加热到很高温度，其用量也就少了。这带来的另外的好处是在复燃器24中，较少CO和H2起反应，这样就进一步提高了CO/CO3和H2/H2O的比率。
通过下面的例子来解释在复燃器24中发生反应时CO/CO2和H2/H2O的比率的改善。
根据图1的装置-其中如上所述加热氧气的热交换器36设在加热输出气体的热交换器20之前，也即燃烧器21中产生的热的燃烧气体先经过热交换器36，再经过热交换器20，从第一还原区4中产生且直接进入热交换器20之前的输出气体的温度是45℃。在该温度，一部分输出气体分支排出并供入复燃器24。
在热交换器36中预热到500℃的氧气也通过导管25输送到复燃器24，在这里通过燃烧产生4755℃的热气体。这些热气体在复燃器24中与在热交换器20中加热到514℃的输出气体混合，这样还原气体温度最终达到800℃，并由还原气体输送管16供入下一还原竖炉17。
和氧气在室温下输入复燃区的现有技术相比，供入复燃器24所需的氧气减少了，因此在燃烧过程中必须反应掉的CO和H2少了，因而质量得到了提高，因此CO/CO2和H2/H2O比率分别提高了约1.4％和3.3％。
根据图3的装置，温度为45℃的输出气体在同样输入到热交换器20中并被加热到514℃，并在该温度下输送到复燃器24中，一部分这种加热后的输出气体经管道16”与在热交换器36中加热到250℃的氧气一起输入复燃器24，并燃烧。因此，生成4996℃的热气体，从而获得801℃的还原气体。
在这种情况下，也能减少供入的氧气量，因此，与现有技术相比CO/CO2比率提高3.2％。H2/H2O比率提高7.8％。
若根据上面描述的按图3的实施例，将热交换器36设在加热器20之前，这样，在燃烧器21中引导的热气体先流经热交换器36，再流经热交换器20，氧气可被加热到500℃，因此，在复燃器24中用于燃烧的氧气量被进一步减少。通过该加热后的氧气和一部分加热至514℃的输出气体的燃烧，生成温度为5051℃的热气体。该气体与剩余的加热至514℃的输出气体混合，产生温度为800℃的还原气体，这样CO/CO2比率提高3.9％,H2/H2O比率提高8.9％。
下面将解释含CO2废气从CO2消除装置15中分离后通过废气管32在热交换器28中加热的优点，其中在热交换器28中只有含CO2的废气被加热而通过管26从下一还原竖炉17产生的输出气体并不加热，从CO2消除装置15分离出的含CO2废气的温度是45℃，并在热交换器28中加热到280℃，以提高其易燃性。加热废气的优点是在其燃烧时，不必再输入由下一还原过程产生的输出气体。
加热至280℃的含CO2的废气由管道23输送到燃烧器21，在其中与未预热空气(即在25℃左右的空气)一起燃烧。由此形成温度为851℃的热气体，在其辅助下在第一步还原过程产生的输出气体在热交换器20中被加热。通过加热含CO2气体到超过其点火温度，由进一步还原过程产生的输出气体可以完全经管道31实现再循环，且由此将其充分用于直接还原。
Claims (19)
1．由含铁矿石和有选择地加入助熔剂的原料生产液态生铁或液态钢预产品和海绵铁的方法，其中原料在第一还原区(4)直接还原成海绵铁；在熔化气化带(10)在输有碳载体和含氧气体的情况下，海绵铁熔化并生成含CO和H2的还原气体；该气体输入第一还原区(4)，在那儿反应并产生输出气体输出；该输出气体经CO2消除及加热后作为至少大量除去CO2后的还原气体至少供入下一还原区(29)直接还原另外的铁矿石，与铁矿石反应后以输出气体输出，其特征在于由下一还原区(29)导出的输出气体的热量用于加热第一还原区(4)产生的输出气体。
2．按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的铁矿石是块状和/或球状的。
3．根据权利要求1所述的方法，其特征在于由下一还原区(29)产生的输出气体显热在未洗涤状态时用于再生加热，由热载体传递给第一还原区(4)产生的输出气体。
4．根据权利要求3所述的方法，其特征在于热载体包括下一还原区(29)产生的洗涤后的输出气体。
5．根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
下一还原区(29)输出的洗涤后的输出气体，由下一还原区(29)的未洗涤的输出气体再生加热和燃烧，其中烟尘气体再生加热第一还原区(4)产生的输出气体。
6．根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，由下一还原区(29)产生的输出气体燃烧和烟尘气体所含热量的再生热传递预热第一还原区(4)产生的输出气体，然后，由第一还原区(4)产生的输出气体的部分燃烧来进一步加热，下一还原过程中未消耗的热能输入到部分燃烧过程中。
7．根据权利要求6所述的方法，其特征在于，用于部分燃烧的氧气或含氧气体通过在输出气体中的，且由下一步还原过程产生的所含的化学结合热和/或显热再生加热。
8．根据权利要求7所述的方法，其特征在于，至少一部分下一还原区(29)产生的输出气体燃烧，并且由此产生的烟尘气体放出的显热相应地再生加热氧气或含氧气体。
9．根据权利要求6所述的方法，其特征在于，一部分第一还原区(4)产生的预热后的输出气体作为燃烧气体与氧气或含氧气体一起燃烧。
10．根据权利要求7所述的方法，其特征在于，一部分第一还原区(4)产生的预热后的输出气体作为燃烧气体与氧气或含氧气体一起燃烧。
11．根据权利要求5所述的方法，其特征在于，为燃烧下一还原区(29)产生的输出气体，在该输出气体中混入空气，该空气由在下一还原区(29)产生的输出气体的燃烧产生的烟尘气体再生加热。
12．按权利要求6所述的方法，其特征在于，为燃烧下一还原区(29)产生的输出气体，在该输出气体中混入空气，该空气由在下一还原区(29)产生的输出气体的燃烧产生的烟尘气体再生加热。
13．实施根据权利要求1所述的方法的设备，包括还原铁矿石的第一还原反应器(1)；熔炉燃气发生器(7)；连接熔炉燃气发生器(7)和第一还原反应器(1)的输送管道(3)；连接第一还原反应器(1)和熔炉燃气发生器(7)且输送第一还原反应器(1)产生的还原产物的管道(6)；从第一还原反应器(1)中排放输出气体的管道(5)；输送含氧气体和碳载体并进入熔炉燃气发生器(7)的管道(8、9)；排放熔炉燃气发生器(7)中产生的生铁和渣的排放口(11、12)；和至少一个的接受另外的铁矿石另外的还原反应器(17)；通入该还原反应器(17)的还原气体输送管道(16)；从上述下一还原反应器(17)排放输出气体的管道(26)和排放上述下一还原反应器(17)产生的还原产物的装置(19)；其中第一还原反应器(1)产生的输出气体管道(5)输入CO2消除装置(15)，另外的还原反应器(17)的还原气体输送管道(16)由CO2消除装置(15)引出，经加热净化除去CO2后的输出气体的加热装置(20,24)进入另外的还原反应器(17)；其特征在于另外的还原反应器(17)的输出气体排放管(26)流入热交换器(28)并由此通入洗涤塔(27)，上述洗涤塔(27)之后的输出气体排放管(26)分支出分支管(23)；使分支(23)进入热交换器(28)，并由此输入加热装置(20)。
14．根据权利要求13所述的设备，其特征在于，支管(23)通入加热装置(20)的燃烧器(21)，其中的烟尘气体借助一烟尘气体排放管(35)并通过热交换器(36)，以再生加热由管道(25)供入加热装置(24)的含氧气体或氧气。
15．根据权利要求13所述的设备，其特征在于，支管(23)通入加热装置(20)的燃烧器(21)，燃烧器(21)的烟尘气体利用烟尘气体排放管(35)经热交换器(37)供入以再生加热含氧气体，加热的空气经管道(22)供入加热装置(20)的燃烧器(21)。
16．按权利要求14所述的设备，其特征在于，支管(23)通入加热装置(20)的燃烧器(21)，燃烧器(21)的烟尘气体利用烟尘气体排放管(35)经热交换器(37)供入以再生加热含氧气体，加热的空气经管道(22)供入加热装置(20)的燃烧器(21)。
17．根据权利要求13至16之一所述的设备，其特征在于，在用作加热供入下一还原反应器(17)的还原气体的热交换器(20)之后，由还原气体输送管(16)分支出支管(16″)，它与输送氧气或含氧气体的管道(25)一起通入复燃装置(24)。
18．实施根据权利要求1所述方法的设备，包括还原铁矿石的第一还原反应器(1)，熔炉燃气发生器(7)；连接熔炉燃气发生器(7)与第一还原反应器(1)的还原气体输送管道(3)；连接第一还原反应器(1)与熔炉燃气发生器(7)，输送第一还原反应器(1)产生的还原产物的输送管道(6)，输送第一还原反应器产生的输出气体的管道(5)；输送含氧气体和碳载体进入熔炉燃气发生器(7)的输送管道(8、9)；排放熔炉燃气发生器(7)产生的生铁和渣的排放口(11,12)；和至少一个另外的还原反应器(17)接受另外的铁矿石；给上述还原反应器(17)输送还原气体的管道(16)；排放该下一还原反应器(17)的输出气体的管道(26)和该下一步还原反应器(1)产生的还原产物的排放装置(19)；其中第一还原反应器(1)产生的输出气体的管道(5)进入CO2消除装置(15)；另外的还原反应器(17)的还原气体输送管道(16)由CO2消除装置(15)引出，经加热净化除去CO2后的输出气体的加热装置(20,24)，进入另外的还原反应器(17)；其特征在于另外的还原反应器(17)的输出气体排放管(26)分出一分支管(23)通入加热装置(20)的燃烧器(21)，燃烧器(21)的烟尘气体由烟尘气体排放管(35)经热交换器(36)，再生加热含氧气体，加热后的含氧气体或氧气由管道(25)输入加热装置(24)。
19．根据权利要求18所述的设备，其特征在于加热后的含氧气体或氧气与由还原气体输送管(16)分出的支管(16,16″)供入的还原气体一起进入加热装置的复燃器(24)。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT0137995A AT406484B (de) | 1995-08-16 | 1995-08-16 | Verfahren zur herstellung von flüssigem roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten und eisenschwamm sowie anlage zur durchführung des verfahrens |
| DEA1379/95 | 1995-08-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1161063A CN1161063A (zh) | 1997-10-01 |
| CN1046962C true CN1046962C (zh) | 1999-12-01 |
Family
ID=3512610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN96190922A Expired - Fee Related CN1046962C (zh) | 1995-08-16 | 1996-08-01 | 生产液态生铁或液态钢预产品和海绵铁的方法及其设备 |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5846268A (zh) |
| EP (1) | EP0809713B1 (zh) |
| JP (1) | JPH10506682A (zh) |
| KR (1) | KR100244977B1 (zh) |
| CN (1) | CN1046962C (zh) |
| AT (2) | AT406484B (zh) |
| AU (1) | AU695747B2 (zh) |
| DE (1) | DE59605961D1 (zh) |
| ES (1) | ES2152544T3 (zh) |
| TW (1) | TW343998B (zh) |
| WO (1) | WO1997007247A1 (zh) |
| ZA (1) | ZA966914B (zh) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT409634B (de) * | 2000-05-15 | 2002-09-25 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten aus eisenerzhältigen einsatzstoffen |
| US6478841B1 (en) | 2001-09-12 | 2002-11-12 | Techint Technologies Inc. | Integrated mini-mill for iron and steel making |
| CN100451133C (zh) * | 2005-09-15 | 2009-01-14 | 中冶东方工程技术有限公司 | 利用焦炉煤气生产直接还原铁的方法及其设备 |
| AT507955B1 (de) * | 2009-02-20 | 2011-02-15 | Siemens Vai Metals Tech Gmbh | Verfahren und anlage zum herstellen von substitutgas |
| RU2546266C2 (ru) * | 2009-07-31 | 2015-04-10 | Хил Текнолоджиз, С.А. Де К.В. | Способ производства железа прямого восстановления с ограниченными выбросами со2 в атмосферу |
| IT1402250B1 (it) | 2010-09-29 | 2013-08-28 | Danieli Off Mecc | Procedimento ed apparato per la produzione di ferro di riduzione diretta utilizzando una sorgente di gas riducente comprendente idrogeno e monossido di carbonio |
| AT511243B1 (de) * | 2011-03-17 | 2013-01-15 | Siemens Vai Metals Tech Gmbh | Hüttentechnische anlage mit effizienter abwärmenutzung |
| US9605221B2 (en) | 2014-06-28 | 2017-03-28 | Saudi Arabian Oil Company | Energy efficient gasification based multi generation apparatus employing energy efficient gasification plant-directed process schemes and related methods |
| EP3239306A1 (de) * | 2016-04-27 | 2017-11-01 | Primetals Technologies Austria GmbH | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von flüssigem roheisen |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN87106305A (zh) * | 1986-08-01 | 1988-03-30 | 金属股份公司 | 用固态碳质还原剂还原细粒含铁矿料的方法 |
| US5238487A (en) * | 1990-11-29 | 1993-08-24 | Deutsche Voest Alpine Industrieanlagenbau Gmbh | Process for the production of pig iron and sponge iron |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2459876B1 (de) * | 1974-12-18 | 1976-06-24 | Thyssen Purofer Gmbh | Anlage fuer die direktreduktion von eisenerzen |
| US4173465A (en) * | 1978-08-15 | 1979-11-06 | Midrex Corporation | Method for the direct reduction of iron using gas from coal |
| DE3713630A1 (de) * | 1987-04-23 | 1988-11-17 | Voest Alpine Ag | Huettenwerk und verfahren zur erzeugung von stahl |
| AT396255B (de) * | 1991-09-19 | 1993-07-26 | Voest Alpine Ind Anlagen | Anlage und verfahren zur erzeugung von roheisen und eisenschwamm |
| AT404254B (de) * | 1993-07-05 | 1998-10-27 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren und anlage zur herstellung von roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten aus eisenerzhältigen einsatzstoffen |
-
1995
- 1995-08-16 AT AT0137995A patent/AT406484B/de not_active IP Right Cessation
-
1996
- 1996-07-23 TW TW085108963A patent/TW343998B/zh active
- 1996-08-01 WO PCT/AT1996/000140 patent/WO1997007247A1/de active IP Right Grant
- 1996-08-01 EP EP96925588A patent/EP0809713B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-08-01 ES ES96925588T patent/ES2152544T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1996-08-01 DE DE59605961T patent/DE59605961D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-08-01 KR KR1019970702492A patent/KR100244977B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1996-08-01 JP JP9508731A patent/JPH10506682A/ja active Pending
- 1996-08-01 US US08/817,151 patent/US5846268A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-08-01 AT AT96925588T patent/ATE196779T1/de active
- 1996-08-01 CN CN96190922A patent/CN1046962C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1996-08-01 AU AU66058/96A patent/AU695747B2/en not_active Ceased
- 1996-08-15 ZA ZA9606914A patent/ZA966914B/xx unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN87106305A (zh) * | 1986-08-01 | 1988-03-30 | 金属股份公司 | 用固态碳质还原剂还原细粒含铁矿料的方法 |
| US5238487A (en) * | 1990-11-29 | 1993-08-24 | Deutsche Voest Alpine Industrieanlagenbau Gmbh | Process for the production of pig iron and sponge iron |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE59605961D1 (de) | 2000-11-09 |
| EP0809713B1 (de) | 2000-10-04 |
| ATA137995A (de) | 1999-10-15 |
| KR100244977B1 (ko) | 2000-03-02 |
| KR970707305A (ko) | 1997-12-01 |
| ATE196779T1 (de) | 2000-10-15 |
| AT406484B (de) | 2000-05-25 |
| ES2152544T3 (es) | 2001-02-01 |
| AU695747B2 (en) | 1998-08-20 |
| JPH10506682A (ja) | 1998-06-30 |
| WO1997007247A1 (de) | 1997-02-27 |
| AU6605896A (en) | 1997-03-12 |
| EP0809713A1 (de) | 1997-12-03 |
| CN1161063A (zh) | 1997-10-01 |
| ZA966914B (en) | 1997-02-27 |
| TW343998B (en) | 1998-11-01 |
| US5846268A (en) | 1998-12-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1036471C (zh) | 高产率熔融还原法 | |
| CN1027289C (zh) | 由已部分还原的氧化铁生产铁和/或铁合金的方法和设备 | |
| RU2211865C2 (ru) | Установка для получения чугуна и/или губчатого железа и способ получения чугуна и/или губчатого железа | |
| CN1068631C (zh) | 生产生铁水或钢水预产品的工艺和实施该工艺的设备 | |
| CN1046962C (zh) | 生产液态生铁或液态钢预产品和海绵铁的方法及其设备 | |
| CN1227371C (zh) | 含氧化物矿砂的气体还原方法及设备 | |
| JP3441464B2 (ja) | スポンジ鉄を生産する方法及びその方法を遂行するためのプラント | |
| CN1046961C (zh) | 生产熔融生铁或熔融钢预产品和海绵铁的方法及其设备 | |
| CN1102215A (zh) | 生产直接还原铁的方法 | |
| JP2004518020A (ja) | 鉄鉱石を含む装入物から銑鉄又は流動性のある一次鉄を製造する方法及び装置 | |
| SU1711677A3 (ru) | Способ получени расплавленного чугуна или промежуточного продукта дл производства стали и устройство дл его осуществлени | |
| CN113881842B (zh) | 一种球团焙烧还原一体化生产金属化球团的***及方法 | |
| US7968045B2 (en) | Installation for production of secondary steel based on scrap | |
| CN111170660A (zh) | 一种石灰生产***及方法 | |
| CN111218535A (zh) | 熔铁浴煤制气加热循环还原气生产直接还原铁的方法 | |
| CN1042141C (zh) | 冶金方法和设备 | |
| CN111763019B (zh) | 一种碳捕集石灰煅烧***及应用方法 | |
| CN112500892B (zh) | 循环流化床气化和飞灰熔融一体化处理装置和方法 | |
| RU2136763C1 (ru) | Способ прямого восстановления мелкозернистого содержащего оксид железа материала в форме частиц, а также установка для осуществления этого способа |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |