利用氢氧混合气体的低碳制造铁的方法和设备技术

本申请公开了使用布朗气制造铁的方法和使用布朗气制造铁的设备。通过将铁粉矿和碳源引入窑中并将通过燃烧布朗气产生的火焰供应至窑中生产生铁。通过将生铁引入熔化炉中并将通过燃烧布朗气产生的火焰供应至熔化炉中生产铁。由于将通过燃烧布朗气产生的火焰用于制造铁的工艺，因此能够在不使用焦炭的情况下供应高温热源。此外，由于在制造铁的工艺过程中，显著减少了有害物质的产生，因此，能够环境友好地制造铁。好地制造铁。好地制造铁。

【技术实现步骤摘要】
利用氢氧混合气体的低碳制造铁的方法和设备


[0001]本申请涉及利用混合有氢气和氧气的布朗气低碳制造铁的方法和设备。

技术介绍

[0002]通常将使用高炉的方法用于在钢铁厂中制造铁，并且通过以下工艺进行。
[0003]首先，第一步骤是使用煤(烟煤)生产焦炭，并且通过对铁粉矿进行烧结生产球团状或块状烧结矿。
[0004]第二步骤是通过混合铁粉矿和焦炭，然后燃烧并加热该混合物，从而得到生铁。该过程可以由以下化学反应表示。(以下反应的反应式并不是严格意义上的化学式，而是表示反应前后的物质，因此，没有描述分子或元素的数量，如果描述了分子或元素的数量，则能够成为完整的化学式。这同样适用于下文中的描述。)
[0005]Fe2O3,FeO(铁粉矿)+C(焦炭)
→
FeC(生铁)+CO2[0006]该过程是通过使用焦炭还原铁粉矿获得FeC生铁的过程。在该过程中，铁粉矿中的氧(O)与焦炭中的碳(C)结合从而生成了二氧化碳。焦炭用作还原剂以及热源。
[0007]第三步骤是通过在高炉中加热生铁获得铁。该过程可以由以下化学反应表示。
[0008]FeC(生铁)+O2→
Fe+CO2[0009]即，生铁中的碳通过在高炉中的加热过程与氧气反应而被除去，从而产生铁(Fe)，并且在该过程中，生成CO2。
[0010]如上所述的常规的铁的制造工艺中具有以下问题。
[0011]在上述第一步骤中，在燃烧煤以生产焦炭的过程中，会产生大量的二氧化碳，同时还会产生大量的有害物质，如NO
x
。此外，焦炭生产需要单独的焦化设备，这导致整个铁的制造工艺的成本增加。
[0012]由于焦炭用作还原剂以及热源，因此，即使在制造铁的工艺中产生诸如二氧化碳之类的有害物质，它也已经应用于一般的铁的制造工艺中。然而，随着近年来环境意识的提高和法规的加强，进一步强调了将这些有害物质的生成限制在一定水平的义务。因此，在铁的制造工艺中使该工艺的有害物质最小化，并且使该工艺涉及的成本最小化已经成为主要问题。
[0013]即使已知焦炭在铁的制造工艺中产生了有害物质，但是在铁的制造工艺中仍然继续使用焦炭的原因是因为不容易获得其他替代物以供应制造铁所需的高温热源以及碳。因此，需要提供一种通过创造其他方法制造铁的环境友好的工艺，该工艺在不使用焦炭的情况下将碳和热供应至炼钢所需的水平。

技术实现思路

[0014][技术问题][0015]本申请提供了一种低碳制造铁的方法，通过在不使用焦炭的情况下能够供应高温热源，可以显著降低铁的制造工艺中的有害物质的产生。
[0016]根据本申请的一方面，提供了一种用于制造铁的方法，包括：a)将铁粉矿和碳源引入窑中；b)通过将通过燃烧布朗气产生的火焰供应至窑中生产生铁；c)将生铁引入熔化炉中；以及d)通过将通过燃烧布朗气产生的火焰供应至熔化炉中生产铁。
[0017]作为碳源，可以使用煤。
[0018]在步骤b)中，可将空气或氧气供应至窑中。
[0019]在步骤d)中，可将氧气供应至熔化炉中。
[0020]在步骤b)中，可以通过将附加燃烧源与布朗气一起燃烧从而产生火焰。
[0021]燃烧源可为动力煤或LNG。
[0022]在步骤d)中，可以通过附加热源加热熔化炉。
[0023]根据本申请的另一方面，提供了一种用于制造铁的设备，包括：窑，在该窑中引入铁粉矿和碳源；第一燃烧器，该第一燃烧器通过将通过燃烧布朗气产生的火焰供应至窑中从而产生生铁；熔化炉，该熔化炉接收来自窑的生铁；以及第二燃烧器，该第二燃烧器通过将通过燃烧布朗气产生的火焰供应至熔化炉中从而产生铁。
[0024]作为碳源，可以使用煤。
[0025]用于制造铁的设备还可以包括氧气供应器，该氧气供应器将氧气供应至熔化炉中。
[0026]用于制造铁的设备还可以包括加热器，该加热器加热熔化炉。
[0027]第一燃烧器可以供应由附加燃烧源与布朗气一起燃烧而产生的火焰。
[0028]燃烧源可为动力煤或LNG。
[0029]可按顺序布置包括窑和第一燃烧器的多个组。可以通过多个组多次进行生成生铁的工艺。
[0030]用于制造铁的设备还可以包括供应管，该供应管将位于后端的组中的窑的废气供应至位于前端的组中的窑中。
[0031]用于制造铁的设备还可以包括发电机，该发电机使用来自窑和/或熔化炉的废气的热量发电。
[0032]用于制造铁的设备还可以包括布朗气发生器，该布朗气发生器使用由发电机产生的电力作为驱动电力的至少一部分而运行并产生供应至第一燃烧器和/或第二燃烧器的布朗气。
[0033][有利效果][0034]根据本申请，通过使用在制造铁的过程中燃烧布朗气获得的火焰，可以在不使用焦炭的情况下提供高温热源。本申请的用于制造铁的方法和设备能够显著减少制造铁的过程中生成的有害物质，因此能够以环境友好的方式制造铁。
附图说明
[0035]图1为示出了根据本申请的用于制造铁的设备的结构的图。
具体实施方式
[0036]作为具有非常少的有害物质的热源，混合有氢气和氧气的气体受到关注。本申请提供了一种使用氢/氧的混合气体作为热源从而提供制造铁所需的温度的方法。
[0037]氢/氧的混合气体是其中混合有气态氢和气态氧的气体，并且也称为布朗气、水煤气等。通过电解水可以容易地生产布朗气，因此可以使用电解装置在施工现场直接制造并使用布朗气。因此，与氢气不同，不需要高压存储罐，这显著减少了存储或运输的负担和成本。此外，布朗气可以在2秒至3秒内将待加热物体的温度从室温升高至1800℃以上，因此，与化石燃料(LNG、LPG、柴油等)相比，瞬间获得了非常高的燃烧温度。
[0038]由于近年来的环境问题，对提供环境友好的热源的布朗气的关注日益增加。迄今为止，布朗气已经部分用于小型燃烧装置，例如用于加工贵金属的装置。然而，正在尝试将布朗气用于工业用途。本申请提供了一种使用布朗气作为制造铁所需的热源的方法。
[0039]以下，将混合有氢气和氧气的气体称为“布朗气”。然而，该名称不一定仅指通过电解水获得的气体或仅指氢气(H2)和氧气(O2)以2:1的比例混合的气体。根据本申请，术语“布朗气”用作混合有氢气和氧气的气体的通用名称，而不考虑氢气和氧气的混合比，该术语甚至用于以任何方式获得的任何气体，而该任何气体包括通过分别生产氢气和氧气然后混合氢气和氧气获得的气体。
[0040]根据本申请的制造铁的方法包括使用铁粉矿和碳源生产生铁，以及使用生铁生产铁，并且对于每个步骤的反应，使用通过燃烧布朗气产生的火焰。
[0041]在本申请中，铁粉矿是用于在制造铁的常规方法中生产铁的铁粉矿，并且碳源是用于制造铁的常规方法的煤。在本申请中，煤本身用作碳源，而不被生产成焦炭。在常规的制造铁的方法中使用的焦炭用作热源从而产生制造铁所需的高温，同时还用作碳源从而供应碳。然而，在本申请中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制造铁的方法，包括：a)将铁粉矿和碳源引入窑中；b)通过将通过燃烧布朗气产生的火焰供应至所述窑中以生产生铁；c)将所述生铁引入熔化炉中；以及d)通过将通过燃烧所述布朗气产生的所述火焰供应至所述熔化炉中以生产铁。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述碳源包括煤。3.根据权利要求1所述的方法，其中在所述步骤b)中，将空气或氧气供应至所述窑中。4.根据权利要求1所述的方法，其中在所述步骤d)中，将氧气供应至熔化炉中。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中在所述步骤b)中，通过将附加燃烧源与所述布朗气一起燃烧从而产生所述火焰。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述燃烧源为动力煤或LNG。7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中在所述步骤d)中，通过附加热源加热所述熔化炉。8.一种用于制造铁的设备，包括：窑，在所述窑中引入铁粉矿和碳源；第一燃烧器，所述第一燃烧器通过将通过燃烧布朗气产生的火焰供应至所述窑中从而产生生铁；熔化炉，所述熔化炉接收来自所述窑的生铁；以及第二燃烧器，所述第二燃烧器通过将通过燃烧布朗气产生的所述火焰供应至所述熔化炉中从产生成...

【专利技术属性】
技术研发人员：玄长洙，丁良淑，
申请(专利权)人：氢环环保科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：