生产液体生铁或液体钢原料的方法及实施该方法的设备技术

一种生产液体生铁或液体钢原料的方法，由粒状的含氧化铁材料利用流化床方法生产，其中，含氧化铁材料借助于还原气体在至少一个预还原阶段（７）预还原，并接着在一个终还原阶段（８）还原成海绵铁，海绵铁在一熔化气化区（１１）中，在输入碳载体和含氧气体下熔化，并生成含ＣＯ和Ｈ↓［２］的还原气体，还原气体被导入终还原阶段（８），在那里起反应被导出，接着导入至少一个预还原阶段（７），在那里起反应，被导出，经受一次清洗，并接着作为输出气体排出，并且这里至少一部分反应过的还原气体被去除ＣＯ↓［２］、加热、并作为再循环还原气体用于含氧化铁材料的还原，本方法的特征为：从终还原阶段（８）出来、流向预还原阶段（７）的还原气体的一部分被分流、清洗、去除ＣＯ↓［２］及加热，并接着被导回至终还原阶段（８）。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一生产液体生铁或液体钢原料的方法以及实施该方法的设备，该方法由粒状含氧化铁材料在流化床方法中生产，其中，含氧化铁材料借助于还原气体在至少一个预还原阶段预还原，并接着在一个终还原阶段还原成海绵铁，海绵铁在一熔化气化区中、在输入碳载体和含氧气体下熔化，并生成含CO和H2的还原气体，还原气体被导入终还原阶段，在那里起反应、被导出、接着导入至少一个预还原阶段，在那里起反应、被导出、经受清洗，并接着作为输出气体排出，并且这里至少一部分反应过的还原气体被去除CO2、加热，并作为再循环还原气体用于含氧化铁材料的还原。从US-A-5,185,032中已知一个这类方法，在此方法中，为了尽可能地利用还原气体的还原能力和热能，还原气体通过全部还原阶段和通过设置在含氧化铁材料的流动方向前面的预热阶段，从第一预热阶段作为炉顶气体被排出，并接着被清洗。其中一部分被压缩、去除CO2，并在此后被加热。这样被加热的和充分去除了CO2的炉顶气体然后作为再循环还原气体被导进还原过程，由此可达到在炉顶气体中尚有的还原剂的利用。然而，这里不利的是，全部流化床还原阶段及全部预热阶段都必须为以总气体量运行而设计，即为以新生成的还原气体和再循环还原气体运行而设计。当氧化铁在流化床法中由CO/CO2混合物还原时，在较高温度(例如高于700℃)和低还原能力(即在还原气体中CO2和H2O含量高时)，在精矿颗粒的表面上出现定向的针状的铁析出，这种铁析出构成流化床中的“粘结”现象的原因。在很高的还原度时，出现铁矿石的粘结，由此使还原过程受阻。然而，还原如在还原气体很高或最高的还原能力时进行，则产生致密的或多孔的铁析出，在这种铁析出下，观察不到“粘结”。本专利技术以避免这些缺点和困难为目的，并为自己提出了创造一种方法和实施这种方法的装置的目的，这种方法要确保不出现“粘结”，即通过提高还原气体的还原能力确保不出现“粘结”，然而这里为生成还原气体而投入的碳载体量却不应增加，相反，与技术现状相比还应能节省碳载体的量。这一目的按本专利技术将通过以下方案解决，即从终还原阶段出来流向预还原阶段的还原气体的一部分被分流、清洗、去除CO2及加热，并接着被导回终还原阶段。虽然通过按本专利技术的方法放弃了为其它还原阶段及可能有的预热阶段利用从终还原阶段中出来、并被分流的还原气体中尚有的还原能力，然而正是由此得出重要的优点按本专利技术，高还原能力由还原气体量的提高来确保。这里对分阶段进行的还原过程，仅为终还原阶段考虑了提高还原气体量。由此在终还原阶段将可靠地避免“粘结”(在终还原阶段中温度最高，出现“粘结”的危险最大)，然而这里还附加地避免了所有设备部件，也就是说气体管道、反应器、压缩机等、可能有的预热阶段、以及流化床还原阶段，都为以提高了的还原气体量运行而设计。本专利技术以此使得能实现欲达到的高还原能力，并导致能向其它还原阶段供应理论上最少的还原气体量，并由此而能相应地较小地和较少花费地确定尺寸。由此不仅得出优化设计，也就是在最大可能的生产能力下，所有设备部件都有最小可能的尺寸的设计，而且也得出用生成还原气体所需的最少碳载体量的过程找出够用量的可能，也就是在可靠地避免“粘结”危险下，达到碳耗极小化。另外，能在熔化气化区中使用高Cfix含量、低灰分含量的碳，虽然这种碳仅能生成不足的还原气体，但仍然达到均衡的热平衡，即为了还原气体量的提高，仅须往熔化气化区加进少量水。因为为了最后的还原阶段有很高的还原能力可供使用，从终还原阶段导出来、分流、并导回终还原阶段的部分还原气体到还原温度的加热，可定在从800℃到900℃的范围，例如加热到850℃左右。从终还原阶段导出并分流的还原气体到还原温度的加热，最好用换热式和/或蓄热式进行，和/或通过导出的部分还原气体的部分燃烧来进行。加热了的还原气体的导回主要是通过与从熔化气化区出来的热还原气体在其除尘后相混合实现的。为了把从熔化气化器出来的还原气体冷却到还原温度，一部分去除了CO2的还原气体在冷状态下再循环，最好与从熔化气化区出来的热还原气体在其导入终还原阶段之前相混合。为了终还原阶段温度的简便调节，一部分从熔化气化区出来的热还原气体被清洗、并接着在冷状态与从熔化气化区出来的热还原气体相混合是有利的，最好通过混合到去除了CO2的、并在冷状态导回的还原气体中。另一调节流化床还原区温度的可能性在于，在预还原阶段前设置至少一个含氧化铁材料的预热阶段，从预还原阶段出来的反应过的还原气体用于含氧化铁材料的预热，优先在反应过的还原气体的一部分分流之后。为了使含氧化铁材料的预热适应过程需要，即优化在流化床还原区的温度，应使用于预热的反应过的还原气体经受部分燃烧。一个实施该方法的设备，带有至少二个一个接一个地串联的流化床反应器，和一个熔化气化器，在串联的流化床反应器中，含氧化铁材料从一个流化床反应器向另一个流化床反应器通过输送管道在一个方向上输送，而还原气体则从一个流化床反应器向另一个流化床反应器通过还原气体连接管道在相反方向上输送。一个从设置在含氧化铁材料的流动方向最后的流化床反应器运载还原产物的输送管道通向熔化气化器。熔化气化器还具有含氧气体和碳载体的输入管道，以及一个生铁或钢原料和渣的排出口，以及一个还原气体输送管道，它通向设置在含氧化铁材料流动方向上最后的流化床反应器，用于输送在熔化气化器中形成的还原气体。这个实施该方法的设备的特征是从将设置在含氧化铁材料流动方向上最后的流化床反应器同设置在前面的流化床反应器相联接的还原气体联接管道上分岔出一个支路管道，它通过一个洗涤器、一个CO2排除装置和一个气体加热器，通向还原气体输入管道。一个优选的结构形式的特征是气体加热器可由一个还原气体支路管道分流。这里在还原气体输入管道中设置一个除尘装置是有利的，并且支路管道在还原气体除尘装置和流化床反应器之间通向还原气体输入管道。另一个优选的结构形式的特征是一个还原气体回导管道从还原气体输入管道起，通过一个洗涤器和一个压缩机，又通向还原气体输入管道，然而是在按气流方向在气体回导管道分流之前，特别是在一个在还原气体输入管道中考虑的除尘器的位置之前。在含氧化铁材料流动方向上第一个还原流化床反应器之前，至少串接了一个预热流化床反应器是有利的，一个还原气体排出管道从含氧化铁材料流动方向上第一个还原流化床反应器通向这里，另外，一个输入含氧气体或氧的管道通向预热流化床反应器。下面借助于附图中表示的二个实施例对本专利技术进一步说明，其中附图说明图1和图2各用框图说明一个按本专利技术的方法的优选方案。按本专利技术的设备具有三个依次串联的流化床反应器1至3，其中，含氧化铁材料，如精矿，通过一矿石输入管道4输入第一个流化床反应器1，在其中在预热阶段5发生精矿的预热和可能的预还原，接着通过输送管道6从流化床反应器1导向流化床反应器2、3。在流化床反应器2中在预还原阶段7发生预还原，并在流化床反应器3中在终还原阶段8中精矿终还原成海绵铁。还原完的材料，即海绵铁，通过一输送管道9导向熔化气化器10。在熔化气化器10中在一熔化气化区11由煤和含氧气体生成含CO和H2的还原气体，它通过还原气体输入管道12导入设置在精矿流动方向上最后的流化床反应器3。此还原气体然后在与矿流方向相反的气流中从流化床反应器3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：利奥波德·凯普林格，费利克斯·瓦尔纳，约翰内斯·L·申克，
申请(专利权)人：奥地利钢铁联合企业阿尔帕工业设备制造公司，浦项钢铁有限公司，工业科技研究所基金会，
类型：发明
国别省市：