[发明专利]用于生产铁水的设备以及用于生产铁水的方法

说明书

技术领域

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。

本发明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，本发明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。

背景技术

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。

发明内容

技术问题

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

根据本发明的实施方案，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。

根据本发明的实施方案，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。