用于制造替代气体的方法和设备技术

本发明专利技术涉及用于使微粒状的含氧化铁的材料还原的一种方法和一种设备，其中所述含氧化铁的材料在还原区中用还原气体至少部分地还原，并且在还原时产生的废气吸走并且随后使其在ＣＯ２分离装置（１）中经受ＣＯ２净化处理，在进行ＣＯ２净化处理时分离出含ＣＯ２的尾气。使所述尾气经受燃烧并且在脱水装置（５）中经受接下来的脱水处理。其中在这过程中形成的替代气体用作惰性气体的替代物。

【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使微粒状的含氧化铁的材料还原的一种方法和一种设备，其中所述含氧化铁的材料在还原区中用还原气体至少部分地还原，并且在还原时产生的废气吸走并且经受CO2净化处理，在进行(X)2净化处理时分离出含(X)2的尾气。
技术介绍
从现有技术中知道，重新利用在还原过程之后作为炉顶气从还原区中吸走的还原气体。为此知道，首先对炉顶气进行净化并且将CO2从所述炉顶气中分离出来。通过CO2和 /或H2O的分离可以提高炉顶气的还原潜力并且所述炉顶气可以重新用于还原。在进行CO2净化处理时所提取的含CO2的尾气具有波动的成分。从现有技术中知道，对所述尾气进行热利用，其中在此产生的能量可以用在工艺过程中。这方面的缺点是，仍然产生大量的必须排放到大气中的废气。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是，提供一种方法和一种设备，所述方法和设备能够在降低环境负荷的情况下利用所述尾气并且将其在工艺过程中用作惰性气体的替代物。该任务通过按权利要求1所述的按本专利技术的方法并且通过按权利要求10所述的设备得到解决。通过所述按本专利技术的方法形成替代气体，该替代气体尤其通过用纯氧进行的燃烧而不再具有可燃的份额，并且因此在脱水之后具有与惰性气体的性能特征相当的性能特征，并且由此可以用作成本低廉的替代物来取代惰性气体。将尾气用来制造惰性气体这种做法的优点是，该惰性气体具有很低的氮( )含量。此外，通过尾气的利用来降低ω2的排放以及用于钢铁生产过程的运行成本。对于燃烧来说，有意义的是，使用技术上的纯氧或者至少一种含氧的具有至少90%优选大于99%的氧气份额的气体。在此可以产生具有大于 95%的(X)2份额的替代气体，该替代气体还仅仅具有微小份额的氮气及氧气。所述尾气可以从还原过程的废气中提取。为此可以利用比如来自高炉或者还原井筒的炉顶气或者来自涡流层设备的排出气或者来自熔化还原方法的过剩气。在还原区中使微粒状的含氧化铁的材料还原时，首先可以制造海绵铁，接下来将海绵铁熔炼为生铁，但是也可以设想，这一切连续地在进行熔化还原的高炉中完成。通过所述有利的方法，可以取代含氮的经常用在冶金设备和过程中的惰性气体。 惰性气体中的氮气首先在回收过程气体时具有这样的缺点，即会出现氮气的富集，在技术上只能十分麻烦地并且由此很不经济地再次将所述氮气除去。由于将所述替代气体用来取代氮气，可以通过已知的技术方法极为容易地将CO2从所回收的过程气体中分离出来。由于在总体上降低了气体量，因为与惰性气体相反可以分离出所述替代气体，所以也降低了电流消耗并且所述用于钢铁生产和回收过程气体的设备可以构造得较小并且以低廉的成本来构成。此外，所述替代气体适合于截存CO2，因为许多截存方法对气体的纯度提出了较高的要求。按照所述按本专利技术的方法的一种有利的设计方案，将所述替代气体在至少一个阶段中燃烧之后尤其冷却到20到60°C的温度，并且对其进行冷却和脱水及压缩并且必要时对其进行干燥。通过热的替代气体的冷却，比如可以借助于冷凝过程来分离出水分并且由此对所述替代气体进行脱水处理。这在将其用作惰性气体的替代物时很重要，因为否则会在供给管路中出现冷凝现象并且由此会出现腐蚀及工作干扰。通过压缩，将所述替代气体置于对技术上常见的应用情况来说所需要的压力水平上。因为来自CO2分离的尾气具有微小的大约0. Ibar的压力，所以需要对所述替代气体进行压缩。通过可选的干燥处理，可以进一步降低所述替代气体的水分含量。按本专利技术，由尾气和含氧的气体构成的混合气在燃烧室中进行燃烧。所述燃烧室能够在受控制的条件下使所述混合气燃烧，其中尤其致力于完全的燃烧。此外，可以将燃烧温度保持在特定的范围内，从而可以在尽可能恒定的条件下进行稳定的运行。这一点很有意义，因为所述尾气在时间上看没有恒定的成分并且因此燃烧过程必定会相应地受到影响。根据所述按本专利技术的方法的一种特别有利的设计方案，所述尾气借助于鼓风机或者压缩机尤其在通过流量调节装置进行量调节的情况下加入到燃烧系统中。所述尾气在从 CO2净化过程中出来时具有微小的压力，其中所述尾气的量及压力水平也会由于工艺过程而波动。通过所述鼓风机和流量调节装置，可以有针对性地调节尾气的量并且由此将其加入到燃烧系统中。可选地可以将所述尾气中间存放在储气罐中，用于比如对成分及量方面的波动进行补偿，其中首先可以对燃烧值波动进行补偿并且由此可以在稳定的情况下进行燃烧。根据所述按本专利技术的方法的另一种有利的设计方案，必要时在脱水和/或压缩之后，将所述替代气体的至少一部分与含氧的气体相混合并且将其回输给燃烧系统。在脱水之后可以调整所述替代气体的压力水平。通过所述替代气体的回输，可以对所述由有待燃烧的气体和含氧的气体构成的混合物进行改变，其中改变所述混合气中的可燃的成分的份额。所述按本专利技术的处理方式允许比如调节燃烧温度或者燃烧室及替代气体的温度。 由此可以防止或者至少显著降低氧化氮(NOx)的形成现象。根据所述按本专利技术的方法的一种特殊的设计方案，将所回输的替代气体如此根据量输送给燃烧系统，从而将气体燃烧时的火焰温度保持恒定。由此可以保证在得到优化的且恒定的条件下进行燃烧。按照所述按本专利技术的方法的一种合适的设计方案，所述尾气在燃烧之前与来自还原过程或者熔化还原方法的炉顶气、排出气或者过剩气相混合。在微粒状的含氧化铁的材料还原之后将还原气体从所述还原区中吸走。对于还原井筒或者高炉来说，这种气体称为炉顶气，对于涡流层设备来说则称为排出气。此外，同样可以利用当前在工艺过程中不需要的还原气体也就是所谓的过剩气。通过添加所提到的气体这种方式，可以影响或者调节燃烧温度和替代气体量。按照所述按本专利技术的方法的一种有利的设计方案，将所述经过脱水和压缩并且必要时经过干燥的替代气体用在氧化物装料和/或煤装料设备的保护气体系统中，或者用作煤喷射装置的驱动气体，或者用于对燃烧器喷管进行冷却，或者用作吹洗用气体和冷却气体，或者用于控制回旋区(Raceway)的或者燃烧系统中的火焰温度，或者作为运载气体用于以气动方式进行输送。通过较高的CO2的份额，所述经过脱水和压缩的替代气体可以用在大量的应用情况中，其中可以取代在技术上广泛使用的氮气或者其它惰性气体。至于回旋区， 本领域的技术人员理解为在吹入时在冶金的反应器中形成的气泡状的空腔。根据所述按本专利技术的方法的一种有利的设计方案，在燃烧之前并且在利用在燃烧时产生的废热的情况下对所述尾气和/或含氧气的气体和/或所回输的替代气体进行预热。来自燃烧室中的燃烧过程的废热可以用于对所提到的气体进行预热，从而在燃烧时还更为精确地调节所述温度。由此也可以控制所述替代气体的成分比如NOx份额。所述按本专利技术的设备具有这样的优点，即可以将所述来自CO2分离装置的含(X)2的尾气通过容易地构成的设备在得到优化的情况下转换为不再能够燃烧的并且不太危险的替代气体。为此设置了用于将所述尾气与含氧的气体尤其纯氧相混合的燃烧系统以及燃烧室，在此将所述气体加入到所述燃烧室中并且在形成替代气体的情况下使其燃烧并且通过替代气体排出管路将其排出。可选地可以设置一个用于在将尾气与含氧的气体在燃烧系统中混合之前将所述尾气进行中间存放的储气罐。通过该储气罐可以使所述尾气的成分尽可能均勻化，因为所述尾气由于工艺过程而在其成分方面并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．用于使微粒状的含氧化铁的材料还原的方法，其中所述含氧化铁的材料在还原区中用还原气体至少部分地还原，并且在还原时产生的气体作为废气吸走且随后经受ＣＯ２分离处理，在进行ＣＯ２分离处理时分离出含ＣＯ２的尾气，其特征在于，所述尾气必要时在中间存放在储气罐中之后，在燃烧系统中与含氧的气体尤其与纯氧相混合，并且在形成替代气体的情况下燃烧，其中所述替代气体在脱水之后用作惰性气体的替代物，尤其用来取代氮气。

【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：R米尔纳，
申请(专利权)人：西门子VAI金属科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：AT