用于生产铁水的设备以及用于生产铁水的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于生产铁水的设备以及一种用于生产铁水的方法。所述用于生产铁水的设备包括至少一个还原反应器、一个熔融气化炉、一个废气供给管线以及至少一个重整器。所述至少一个还原反应器还原铁矿石以形成还原铁。所述熔融气化炉被连接到所述还原反应器。还原铁、块状含碳材料以及氧气被供应到熔融气化炉以形成铁水。所述废气供给管线将从还原反应器排出的废气循环到还原反应器。所述至少一个重整器被安装在废气供给管线处以提高包含在废气中的氢气量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请要求于2007年12月26日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请 No. 2007-0137303的优先权和权益，该申请的全部内容通过引用的方式纳入本说明书。本专利技术涉及一种用于生产铁水(molten iron)的设备以及一种用于生产铁水的方 法。更具体地，本专利技术涉及一种能够提高还原气体(reducing gas)的还原率的用于生产铁 水的设备以及一种生产铁水的方法。
技术介绍
近来，能够替换传统高炉法(blast furnace method)的熔态还原法(smelting reduction method)已得到发展。在熔态还原法中，原煤被直接用作燃料和还原剂。另 外，铁矿石被直接用作铁源。铁矿石在还原反应器中被还原，并且铁水在熔融气化炉 (melter-gasifier)中形成。将氧气注入熔融气化炉中，以使得熔融气化炉中的煤填充床可以被燃烧。氧气被 转化成还原气体以从熔融气化炉排出，然后被传输到还原反应器。铁矿石在还原反应器中 被还原气体还原，该还原气体接着作为废气从还原反应器排出。
技术实现思路
技术问题本专利技术提供一种能够提高还原气体的还原率的用于生产铁水的设备。另外，本发 明提供一种能够提高还原气体的还原率的用于生产铁水的方法。技术方案根据本专利技术的实施方案，一种用于生产铁水的设备包括至少一个还原反应器、熔融 气化炉、废气供给管线以及至少一个重整器(reformer)。所述至少一个还原反应器还原铁矿 石以形成还原铁。所述熔融气化炉被连接到所述还原反应器。还原铁、块状含碳材料以及氧 气被供应到熔融气化炉以形成铁水。废气供给管线将从还原反应器排出的废气循环到还原反 应器。所述至少一个重整器被安装在废气供给管线处以提高包含在废气中的氢气量。所述至少一个重整器可以包括水煤气变换反应器(WGSR)或变压吸收塔(PSA)。所 述至少一个重整器包括多个重整器，所述多个重整器包括WGSR和PSA。用于生产铁水的设备还包括一个安装在废气供给管线处以压缩废气的气体压缩 机。该气体压缩机随同WGSR位于WGSR的前面部分或WGSR的末端部分。WGSR使得废气中 的一氧化碳发生化学反应以产生氢气，并且PSA吸收废气中的二氧化碳。穿过WGSR的氢气 量相对于废气在从大约38体积％ (vol% )到大约100体积％的范围内。PSA从废气中提取氢气并排出氢气。从PSA排出的氢气量相对于废气在从大约97 体积％到大约100体积％的范围内。用于生产铁水的设备还包括一个蒸气喷射器，其被连 接到还原反应器以将蒸气喷射到还原反应器中。还原反应器可以为填充床反应器或流化床(fluidized-bed)还原反应器。在还原反应器为流化床还原反应器的情况下，所述至少一个还原反应器包括多个流化床反应器。 所述多个流化床反应器包括第一流化床反应器，其预热铁矿石；第二流化床反应器，其被 连接到第一流化床反应器以预还原被预热的铁矿石；以及第三流化床反应器，其被连接到 第二流化床反应器以最终还原被预还原的铁矿石。用于生产铁水的设备还包括一个蒸气喷 射器，其位于第一流化床反应器和第二流化床反应器之间以将蒸气喷射到第一流化床反应 器中。用于生产铁水的设备还包括一个还原气体供给管线，其将从熔融气化炉排出的还 原气体供应到还原反应器。该还原气体供给管线被连接到废气供给管线。该废气供给管线 被安装在熔融气化炉处以将废气通过喷射氧气的风口(tuyere)供应到熔融气化炉中。该 废气通过熔融气化炉被循环到还原反应器。根据本专利技术的实施方案，一种用于生产铁水的方法包括通过将铁矿石装入还原 反应器来形成还原铁；将块状含碳材料装入熔融气化炉；将还原铁装入熔融气化炉；通过 将氧气装入熔融气化炉以熔化还原铁来形成铁水；通过重整废气来提高废气中的氢气量； 以及将重整过的废气提供至还原反应器。通过使用安装在废气供给管线处的至少一个重整 器来重整废气，所述废气供给管线与还原反应器连接以供应从还原反应器排出的废气。在提高氢气量的步骤中，所述至少一个重整器为WGSR或PSA。所述至少一个重整 器包括多个重整器。所述多个重整器包括WGSR和PSA。用于生产铁水的方法还包括通过使用安装在废气供给管线处的气体压缩机来压 缩废气。在压缩废气的步骤中，所述气体压缩机随同WGSR位于WGSR的前面部分或末端部 分。在压缩废气之后，废气中的氢气量增加。WGSR使得废气中的一氧化碳发生化学反应以产生氢气，并且PSA吸收包含在废气 中的二氧化碳。穿过WGSR的氢气量相对于废气量为大约38体积％到大约100体积％。PSA 从废气中提取氢气并且排出该氢气，并且从PSA排出的氢气量相对于废气量为大约97体 积％到大约100体积％。用于生产铁水的方法还可以包括将蒸气喷射到还原反应器中。形成铁水的步骤包括预热铁矿石；预还原被预热的铁矿石；以及最后还原被预 还原的铁矿石。所述蒸气可以用来预热铁矿石。在形成还原铁的步骤中，还原反应器为填 充床反应器或流化床还原反应器。用于生产铁水的方法还可以包括将产自熔融气化炉的还原气体供应进入还原反 应器。在将重整过的废气供应到还原反应器的步骤中，重整过的废气与还原气体混合以被 供应到还原反应器。在形成铁水的步骤中，将氧气通过安装在熔融气化炉的风口供应到熔 融气化炉。在将重整过的废气供应到还原反应器的步骤中，可以将重整过的废气通过所述 风口供应到熔融气化炉，以及将重整过的废气通过熔融气化炉供应到还原反应器。有利效果使用WGSR和PSA来重整还原气体，以使得还原气体的还原率可以显著提高。另外， 还原气体具有大大增加的氢气量，以使得铁矿石的熔点可以大大降低。因此，可以大大节省 用于生产铁水所需的燃料成本。附图说明图1示意性地示出根据本专利技术的第一实施方案的用于生产铁水的设备。图2示出了铁矿石的还原率与还原气体的组分的关系。图3示意性地示出根据本专利技术的第二实施方案的用于生产铁水的设备。图4示意性地示出根据本专利技术的第三实施方案的用于生产铁水的设备。图5示意性地示出根据本专利技术的第四实施方案的用于生产铁水的设备。图6示意性地示出根据本专利技术的第五实施方案的用于生产铁水的设备。图7示意性地示出根据本专利技术的第六实施方案的用于生产铁水的设备。图8示意性地示出根据本专利技术的第七实施方案的用于生产铁水的设备。图9示意性地示出根据本专利技术的第八实施方案的用于生产铁水的设备。图10示意性地示出根据本专利技术的第九实施方案的用于生产铁水的设备。图11示意性地示出根据本专利技术的第十实施方案的用于生产铁水的设备。图12示意性地示出根据本专利技术的第十一实施方案的用于生产铁水的设备。图13和图14分别依次示出了铁矿石根据实施例1和对比例1的变化。图15示出根据实施例2的废气中组分的变化。图16示出根据实施例3的废气中组分的变化。具体实施例方式下文将参照附图更详细地描述本专利技术，在附图中示出了本专利技术的实施方案。然而， 可以采用许多不同形式实现本专利技术，且不应将本专利技术视为受限于本说明书中叙述的实施方 案。相反，提供这些实施方案是为了使得本公开内容详尽完整且将本专利技术的范围完全传达 给本领域技术人员。相同的参考标号自始自终指代相同的部件。在本说明书中使用的所有术语(包括科技术语)与本专利技术所属领域内普通技术人 员通常理解的含义相同。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产铁水的设备，包括：至少一个还原反应器，其还原铁矿石以形成还原铁；一个熔融气化炉，其被连接到所述还原反应器，所述还原铁、块状含碳材料以及氧气被供应到该熔融气化炉以形成铁水；一个废气供给管线，其将从所述还原反应器排出的废气循环到所述还原反应器；以及至少一个重整器，其安装在所述废气供给管线处以提高包含在废气中的氢气量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：金基铉，李始衡，金声万，李后根，
申请(专利权)人：POSCO公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]