【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于制造直接还原铁(dri)的方法以及dri制造设备。
技术介绍
1、目前可以通过两种主要的制造途径来生产钢。如今，最常用的生产途径是在高炉中通过使用还原剂(主要是焦炭)来还原铁氧化物以生产生铁。在这种方法中，每公吨生铁消耗大约450kg至600kg焦炭；这种方法，无论是在炼焦设施中由煤生产焦炭还是在生铁的生产中，都会释放大量的co2。
2、第二种主要途径涉及所谓的“直接还原法”。其中包括根据midrex、finmet、energiron/hyl、corex、finex等品牌的方法，在这些方法中，通过直接还原铁氧化物载体来生产hdri(热直接还原铁)、cdri(冷直接还原铁)或hbi(热压铁块)形式的海绵铁。hdri、cdri和hbi形式的海绵铁通常在电弧炉中经历进一步处理。
3、在每个具有冷dri排放的直接还原竖炉中存在三个区：位于顶部处的还原区、位于中间处的过渡区、位于锥形底部处的冷却区。在热排放dri中，该底部部分主要用于排放之前进行产物均匀化。
4、铁氧化物的还原发生在炉的上部部段中，温度高达950℃。将包含约30重量％的氧的铁氧化物矿石和球团装入到直接还原竖炉的顶部，并且允许铁氧化物矿石和球团在重力下通过还原气体下降。该还原气体从还原区的底部进入炉，并且相对于所装入的氧化铁逆流流动。在气体与氧化物之间的逆流反应中，矿石和球团中所包含的氧在铁氧化物的逐步还原中被除去。气体的氧化剂含量增加，同时气体向炉的顶部移动。
5、还原气体通常包括氢气和一氧化碳(合成气)，
6、ch4+co2->2co+2h2
7、并且铁氧化物与该还原反应气体例如根据以下反应发生反应：
8、3fe2o3+co/h2->2fe3o4+co2/h2o
9、fe3o4+co/h2->3feo+co2/h2o
10、feo+co/h2->fe+co2/h2o
11、在还原区的端部处，矿石被金属化。
12、过渡部段位于还原部段的下方；该部段具有足够的长度以将还原部段与冷却部段分开，从而允许对两个部段进行独立的控制。在该部段中，发生金属化产物的渗碳。渗碳是在还原炉的内部通过以下反应来增加金属化产物的碳含量的过程：
13、3fe+ch4→fe3c+2h2(吸热)
14、3fe+2co→fe3c+co2(放热)
15、3fe+co+h2→fe3c+h2o(放热)
16、在过渡区中注入天然气是使用过渡区中的金属化产物的显热来促进碳氢化合物裂化和碳沉积。由于氧化剂的浓度相对较低，过渡区天然气更有可能裂化为h2和碳，而不是重整为h2和co。天然气裂化为dri渗碳提供了碳，并且同时向气体中添加还原剂(h2)，这增加了气体还原潜能。
17、还在冷却区中执行气体注入，该气体通常包括再循环的冷却气体和添加的天然气。将天然气(ng)添加至冷却气体允许操作者使再循环的冷却气体回路保持高的甲烷含量，否则，冷却气体中的主要成分将是氮气。天然气的热容量远大于n2：有ng时，冷却气体再循环流量为500-600nm3/t，而无ng时，冷却气体再循环流量为800nm3/t。虽然在冷却区中将不会有太多的碳沉积，但是冷却气体向上流动至炉的更高的水平高度将为裂化提供更多的碳氢化合物。
18、鉴于自上世纪初以来大气中的co2浓度的显著增加以及随之而来的温室效应，因此在大量产生co2的情况下，并且因此特别是在dri制造期间，减少co2的排放是至关重要的。
19、目前开发的一种解决方案是逐步增加还原气体中的氢气含量，以实现纯氢气还原气体。于是将发生以下还原反应：
20、fe2o3+3h2＝2fe+3h2o
21、从而释放无害的h2o而不是温室气体co2。
22、然而，这意味着还原气体中的碳含量将减少，并且在某个时间点，将不再有更多的碳注入到竖炉中。如上所述，这对dri产物产生影响，该dri产物的碳含量将越来越小。
23、dri产物中的碳含量是关键参数，因为碳含量在随后的步骤、比如在电弧炉处的炉渣发泡中起着重要的作用，而且碳含量也有助于提高dri产物的可运输性。
24、已知增加产物的碳含量的解决方案，这些解决方案主要包括将碳氢化合物、通常为ch4或焦炉气体注入到竖炉中。但是这些气体将促进增加dri过程的碳足迹，这与转变为纯h2还原过程不一致。
25、需要一种允许增加dri产物中的碳含量的方法。还需要一种允许进一步减少过程中的碳足迹的方法。
技术实现思路
1、该问题通过一种根据本专利技术的方法来解决，其中，在直接还原炉中通过还原气体将氧化铁还原，所述直接还原炉包括还原区、过渡区和冷却区，在还原区的下方注入含碳液体。
2、本专利技术的方法还可以包括单独考虑或根据所有可能的技术组合考虑的以下可选特征：
3、-将含碳液体至少注入到过渡区中，
4、-将含碳液体至少注入到冷却区中，
5、-将含碳液体注入过渡区和冷却区中，
6、-含碳液体是生物燃料，
7、-含碳液体是液态醇，
8、-含碳液体是液态碳氢化合物，
9、-含碳液体是液态乙醇，
10、-还原气体包括超过50体积％的氢气，
11、-还原气体包括超过99体积％的氢气，
12、-还原气体的氢气至少部分地通过电解而产生，
13、-电解由可再生能源供电，
14、-在直接还原炉的出口处捕获顶部还原反应气体，并且使顶部还原反应气体经受至少一个分离步骤以便分成富含co2的气体以及富含h2的气体，所述富含h2的气体至少部分地用作还原反应气体，
15、-使富含co2的气体经受碳氢化合物生产步骤。
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1.一种用于制造直接还原铁的方法，其中，在直接还原炉中通过还原气体将氧化铁还原，所述直接还原炉包括还原区、过渡区和冷却区，在所述还原区的下方注入含碳液体。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述含碳液体至少注入到所述过渡区中。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述含碳液体至少注入到所述冷却区中。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，将所述含碳液体至少注入所述过渡区和所述冷却区中。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述含碳液体是生物燃料。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述含碳液体是液态醇。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述含碳液体是乙醇。
8.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其中，所述含碳液体是液态碳氢化合物。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述还原气体包括超过50体积％的氢气。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述还原气体包括超过99体积％的氢气。p>
11.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述还原气体的所述氢气至少部分地通过电解而产生。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述电解由可再生能源供电。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，在所述直接还原炉的出口处捕获顶部还原反应气体，并且使所述顶部还原反应气体经受至少一个分离步骤以便分成富含CO2的气体以及富含H2的气体，所述富含H2的气体至少部分地用作所述还原反应气体。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，使所述富含CO2的气体经受碳氢化合物生产步骤。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于制造直接还原铁的方法，其中，在直接还原炉中通过还原气体将氧化铁还原，所述直接还原炉包括还原区、过渡区和冷却区，在所述还原区的下方注入含碳液体。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述含碳液体至少注入到所述过渡区中。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述含碳液体至少注入到所述冷却区中。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，将所述含碳液体至少注入所述过渡区和所述冷却区中。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述含碳液体是生物燃料。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述含碳液体是液态醇。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述含碳液体是乙醇。
8.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其中，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：萨拉·萨拉梅，奥迪勒·卡里埃，何塞·巴罗斯洛伦索，洪·雷耶斯罗德里格斯，马塞洛·安德雷德，德米特里·布拉诺夫，丹尼斯·卢，乔治·茨维克，
申请(专利权)人：安赛乐米塔尔公司，
类型：发明
国别省市：
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