[发明专利]能量优化和二氧化碳排放优化的铁生产方法和设备

说明书

本发明涉及能量和排放优化的铁生产方法和实施这种方法的设备(Anlage)。

在生产生铁的熔融还原方法中，由碳载体和含氧气体产生包含CO和H₂作为还原组分的通常所说的发生炉煤气(Generatorgas)。发生炉煤气在指定的还原反应器中用作还原性气体。将在还原反应器中产生的海绵铁(Eisenschwamm)装入到熔炉气化器(Einschmelzvergaser)中产生液态生铁。由于发生炉煤气具有对于在还原反应器中发生的过程来说太高的温度，因此通过引入冷却气体将其冷却到还原反应器中所需的温度。

WO9733006显示了一种直接还原设备(Direckreduktionsanlage)，其中通过在气体-灰尘洗涤器中冷却部分发生炉煤气提供冷却气体。其中的一个缺点在于大量能量从发生炉煤气释放到气体-灰尘洗涤器的水中，没有在铁的生产中使用。

在还原反应器中不是全部的还原性气体的还原组分含量用于至海绵铁的还原，结果是从还原反应器中除去的炉顶气体仍具有还原能力。由WO9733006可知，使用炉顶气体中保留的还原组分用于在另外的还原竖炉(Reduktionsschacht)中生产铁。为此，还原反应器和另外的还原竖炉的洗涤过的炉顶气体的混合物不含非还原组分CO₂，借助换热器和还原性气体炉中的后燃烧来加热，并任选地在与部分量的清洗掉灰尘的发生炉煤气合并后，被引入到另外的还原竖炉中。还原反应器和另外的还原竖炉的洗涤过的炉顶气体的混合物富含CO₂，因为还原工作在两个还原单元中进行。这种方法过程的缺点是由于炉顶气体洗涤而变冷的混合物必须耗费地加热至另外的还原竖炉中需要的温度。另一个缺点是大量能量散逸到气体-灰尘洗涤器(Gas-Staqubw?scher)的水中，而未用于生产铁。此外，用于换热和用于后燃烧的设备部分必须被设计得大到足以应付被输送到另外的还原竖炉的气体量，这不得不覆盖其还原性气体需求的大部分。相应大的设备部分操作更费力并且为了使其运行需要能量，例如用作用在还原性气体炉中的可燃气体，这增加了整个设备每单位量（Mengeneinheit）所产铁的能量消耗。由于能量需求被化石能源(Engergietr?ger)覆盖，因此增加的能量消耗还自动意味着增加的CO₂排放。

本发明的目的是提供一种减少生产单位量的铁所需的能量和与此相关联的CO₂排放的方法。类似地，提供实施这种方法的设备。

通过由用铁矿石、优选块状铁矿石，和任选的添加物形成的炉料生产液态生铁或液态钢初级产物(Stahlvorprodukt)和海绵铁的方法达到这个目的，其中炉料在第一还原区中被直接还原成海绵铁，在供入碳载体和含氧气体的情况下，海绵铁在熔炉气化器中被熔炼，并产生包含CO和H₂的发生炉煤气，发生炉煤气在从熔炉气化器中被排出后，首先被冷却，然后除尘，在这种除尘中得到的还原性气体的第一部分量(Teilmenge)被作为第一还原性气体引入到第一还原区，在那里它被转化并作为炉顶气体(Topgas)排出，随后对炉顶气体洗涤除尘，在洗涤除尘后，部分或完全地进行压缩和CO₂洗涤(CO₂-W?sche)，特征在于，在所述CO₂洗涤后，至少部分量A的洗去CO₂的气体在该发生炉煤气离开该熔炉气化器后与该发生炉煤气混合，其中冷却发生炉煤气，和在除尘中得到的还原性气体的第二部分量，任选地在混入了经加热后的部分量B的洗去CO₂的气体的情况下，被供入到至少一个用于直接还原另外的铁矿石的另外的还原区作为第二还原性气体(zweit Reduktionsgas)。