[发明专利]熔融材料生产方法与装置

说明书

本发明涉及一种生产熔融金属的方法，其是将氧气、还原剂和已在还原反 应器中还原的铁加入到熔融气化炉之中，利用氧气将还原剂气化，通过所产生 的热将还原铁熔化，同时使用来自熔融气化炉的冲天炉煤气(Kuppelgas)作为 至少一部分还原气，并从还原反应器中排出反应后的炉顶煤气；本发明还涉及 一种用于执行所述方法的设备，其包括一个或多个带有还原气供应装置的还原 反应器、带有供氧装置的熔融气化炉和还原剂供应系统，至少一个管道将来自 熔融气化炉的冲天炉煤气送入还原反应器之中，以及至少一个管道用于从还原 反应器中排出炉顶煤气。

按照例如DE 3628102A1所述的熔融还原设备，通过喷嘴将温度为25℃ 且纯度≥95体积％的氧气吹入熔融气化炉之中，以便气化还原剂(主要是煤和 煤砖)，并且提供熔化还原铁所需的热量。使用熔融气化炉(ESV)的冲天炉 煤气在固定床还原竖炉(FBRS)或在流化床反应器(WSR)中进行间接还原， 然后将其作为炉顶煤气排出。由来自直接还原炉料的高炉煤气以及来自熔融气 化炉的冲天炉煤气所组成的输出煤气经过净化之后，在1.5巴表压下的典型分 析成分为：CO 45体积％，CO₂30体积％，H₂ 19体积％，H₂O 3体积％和N₂ 3体 积％。由于富余煤气，所述输出煤气必须输往利用机构和总能量优化机构。

但不仅仅熔融还原设备的炉顶煤气或者输出煤气含有大量明显热量(炉顶 煤气温度约为250℃～500℃)，并未送入还原反应器之中、而是作为富余煤 气用于调节设备压力以及作为冷却气使用的部分还原气也含有大量明显热量。 还原气的温度约为700℃～900℃。为了在发电厂(蒸汽发电厂或者燃气蒸 汽联合发电厂)中利用输出煤气，或者用于治金用途(例如直接还原设备)， 必须清除气体中所含的杂质(粉尘，焦油)。为此，当今通常使用的是湿式洗 涤器，其可同时将气体冷却到大约40～45℃，并从而从气体中抽取大部分明显 热量。通过工艺水排出该热量，然后再通过冷却塔释放到周围环境之中。

因此，本发明的任务在于：阐述一种如开头所述的方法和设备，能提高能 源和原料效率。

按照本发明所述，该任务解决方法的特征在于：将炉顶煤气以及/或者作为 冷却气使用的和作为富余煤气的部分还原气中所含的至少一部分热能用来对本 方法所使用的至少一种附加气进行间接加热。

按照本发明所述方法的第一种变型方案，对至少一部分炉顶煤气至少进行 冷却或净化、并且与高温工艺气体进行热交换之后，将其重新送回到还原反应 器之中。与炉顶煤气或者冷却气进行热交换之后，通过将循环气从大约40℃ 加热到400℃，可以将该循环气的大部分重新送回到还原竖炉之前作为还原气 使用，不需要安装还原气加热炉。

按照本发明所述方法的一种可能的变型方案，采用湿式洗涤法进行净化。 这种方式可以同时进行冷却或净化。

更为有益的方式为：将加热后的再循环炉顶煤气添加到冲天炉煤气之中， 并且与其共同送入还原反应器，在进入还原反应器之前，优选将颗粒状成分从 混合气中分离出来。

按照本发明所述方法的另一种变型方案，在至少经过冷却或净化、并且与 炉顶煤气和/或者作为冷却气使用的且作为富余煤气的部分还原气进行热交换之 后，可以将至少一部分炉顶煤气送入到熔融气化炉之中。通过对重新送回到熔 融气化炉中的气体进行加热，可以使得炉顶煤气、来自CO₂清除设备(例如变 压设备，胺洗，Benfield洗涤等等)的再循环产品气、煤粉喷吹装置或者塑料 喷吹装置的喷吹率得到提高，因为加热是对因喷吹而降低的绝热火焰温度 (RAFT)的补偿。

在所有情况下，适宜的方式是在进行热交换之前对再循环炉顶煤气进行压 缩，并且/或者使其二氧化碳含量在优选冷却到30～50℃之后减少到2～3体 积％。