[发明专利]在用来制造直接还原的金属矿石的设备中进行能量优化的系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在用来制造直接还原的金属矿石、尤其是直接还原的铁的设备中进行能量优化的系统。在此用于制造直接还原的金属矿石或者金属、尤其是铁的设备至少包括还原机组（比如流化床反应器系统、固定床还原竖炉，比如MIDREX?还原竖炉等等）、用于分开混合气的、具有所分配的压缩装置的装置以及布置在所述还原机组前面的气体加热装置。对于直接还原的金属矿石的制造来说必要的过程气体至少部分地通过供给管路从至少一台用于进行生铁制造的设备比如熔化还原设备中来供给并且必要时部分地通过回收从所述制造过程本身中提取。

背景技术

从金属矿石或者金属、尤其是铁矿石或者氧化铁到直接还原的铁或者海绵铁的、所谓的直接还原，比如在自身的设备-所谓的直接还原设备中实施。这样的用于制造直接还原的金属矿石的设备，一般按有待还原的金属矿石比如是以块状的形式还是以微粒状的形式存在或需要用于进一步加工成生铁、类似于生铁的产品或者用于钢生产，至少包括还原机组、比如固定床还原竖炉、流化床反应器系统等等。

将有待还原的材料（比如金属矿石、铁矿石、氧化铁等等）在直接还原时以块状的形式-比如作为块状矿石或者球团矿-或者以微粒的-粒状的形式加入到所述包括所述至少一台还原机组的、用于制造直接还原的金属矿石的设备中。在所述还原机组中的材料而后在所谓的逆流原理下面由也被称为还原气体的过程气体贯穿流过。在此，所述材料由还原气体比如完全或者部分地还原-氧化铁比如被还原成海绵铁-并且所述还原气体在这个过程中被氧化。在所述还原机组中由还原气体还原的材料而后比如具有大约45直到超过95%的金属化程度。

对于金属矿石的还原来说必要的过程气体（比如还原气体）比如在熔化气化器中以熔化还原方法（比如COREX?、FINEX?、氧气高炉等等）或者在煤气化器中来提取。比如在熔化气化器中产生的还原气体优选热到750到1000℃并且大多数含尘并且富含一氧化炭和氢气（比如具有大约70到95%的CO和H₂）。所述还原气体优选在所述还原机组的当中的直到下面的四分之一中或者在流化床反应器系统中被导入到第一流化床反应器中。而后所述还原气体在所述还原机组中往上升，或者在流化床反应器系统中被从一个反应器导送给另一个反应器并且在这过程中以逆流的形式使所述材料（比如金属矿石、铁矿石、氧化铁等等）还原。而后，所述还原气体作为所谓的炉顶气或者废气被从所述还原机组中排出。

接着，在气体净化装置（比如气体洗涤器）中对所述还原气体进行净化，并且必要时为了除去二氧化碳CO2而将其作为所谓的循环气继续导送给布置在所述还原机组前面的、用于分开混合气的、具有所属的压缩装置的装置。作为用于分开混合气的装置，尤其使用压力交变吸附设备，比如变压吸附（Pressure Swing Adsorption（PSA））、真空变压吸附（Vakuum Pressure Swing Adsorption（VPSA）），因为这些设备在经济上比其它的吸附方法便宜。在所述用于分开混合气的装置中处理之后，所述循环气而后又可以作为还原气体被导入到所述还原机组中。

除了对于在所述设备中利用的过程气体的、比如部分的再利用之外，将比如从生铁制造的方法中或者从熔化还原过程、比如COREX?或者FINEX?方法中排出的、所谓的出口气体用于在所述还原机组中的还原过程。“出口气体”这个名称尤其用作用于所谓的炉顶气的一种部分的名称，这种部分被从所述熔化还原过程或者所述生铁制造的方法中排出，一般来说经过冷却并且也经过（湿式或者干式）除尘，并且“出口气体”这个名称必要时也用作用于其它的过程气体、比如来自熔化气化器的过剩气体的名称。作为炉顶气，在此一般是指经过充分利用的、来自高炉、熔化气化器或者还原竖炉/流化床反应器的还原气体。

如果将所述出口气体从一台或者数台用于制造直接还原的金属矿石的熔化还原设备（比如基于COREX?或者FINEX?方法的设备）中排出，那就将这样的设备称为复合设备。所述出口气体在此通过供给管路来加入到所述用于制造直接还原的金属矿石或者铁的设备中，并且在相应的还原机组比如流化床反应器系统、还原竖炉炉比如MIDREX?还原竖炉等等中得到利用。在加入时，所供给的出口气体可以与所述用于制造直接还原的金属矿石的设备的循环气相混合，其中用于所述出口气体的供给管路一般在所述用于分开混合气的装置之前汇合到用于所述用来制造直接还原的金属矿石的设备的循环气的管路中。