[其他]一种用于还原氧化物料的方法和装置

说明书

本发明是关于一种用于还原氧化物料的方法和装置。

就工艺技术以及从能量的观点而论，本发明的目的是实现一个最适宜的还原过程，包括一个特别容易控制的气体发生系统。由于方法是如此的灵活，以致于开始用来还原氧化物料的大部分还原气，能被重新用来发生新的还原气。

根据本发明所描述的方法，实现这个过程包含如下步骤;

a）从含碳的和/或含烃的物料中产生一种主要包含一氧化碳和氢气的还原气。

把其中所说的原料同氧化剂及可供选择的造渣剂一起被引入气化区或气化室，同时，至少从一个等离子体发生器供给热能。

b）把这样制得的还原气体调节到适合于后续还原过程的温度，而后把所说的气体引入到装有待还原的氧化物料的一个竖炉中，所说的被引入的气体以逆流流向所说的要还原的物料。

c）而后从还原气中实际上除去全部水和尘状颗粒，所说的气体在还原了氧化物料之后它的还原能力被部份地消耗掉并含有了氧化组分，例如二氧化碳、水以及尘状颗粒，然后该还原气体主要地回流到工艺中去。

d）为了实现总气流的压力调节，至少有一小部份准备在工艺中重新使用的所说的部份消耗（还原能力）气流从系统中排出

e）为了调节最终还原气中的H₂/CO的比率，至少使一小部份准备在工艺中重新使用的所说的部份消耗气流通过二氧化碳洗涤器。

根据本发明一个相应的实施例，系统中的压力用排出少量气体的方法来调节，然后，把这个为了调节压力而排出的气体，以适宜的方法燃烧掉，或用于其它用途，例如，用来干燥在本过程中所用的含碳物料。

根据本发明的一个最佳实施例，离开还原步骤的气体至少部分地除去了水蒸汽和/或尘状杂质之后才把它排出。

根据本发明相应的实施例，使用由氧和/或水和/或再循环气组成的氧化剂全部或部份地通过等离子体发生器加入到反应区，氧化剂可任选地被预热。

根据本发明的一个相应的实施例，用来发生还原气的含碳的和/或含烃的原料是粉状的和/或液态的和/或块状的物料。

根据本发明，燃烧区适宜于在装有块状固体含碳物料的竖炉的下部形成，最好用焦炭作为含碳装填原料。

根据本发明，从还原竖炉中排出的部份消耗（还原能力）气体的一部份气流也能加以利用。所说的气流含有CO₂，它被加入到装填有块状还原物料的发生竖炉内，进行竖炉上部并和燃烧区保持适当的距离，以便利用在竖炉内所含的热量来把水转化成氢气和一氧化碳，以及把二氧化碳转化成一氧化碳。

这样一种从竖炉中来的消耗过的还原气的回流气的一部份，也可以被用作一种载气，用来载带一种粉状的含碳物料和/或造渣剂的以及同任选的脱硫剂一起进入等离子体发生器中。同样，这种从竖炉中来的消耗过的还原气的部份气流可被用作通过等离子体发生器而供应的热能的载气。

根据本发明的一个最佳实施例，由一定量的回流气通过一个CO₂洗涤器来调节准备在工艺中重新使用的回流气中二氧化碳的含量。

根据本发明的一个相应的实施例，在气体发生炉中发生的还原气，通过装填在炉内适宜的脱硫剂和/或使从炉内排出的气体通过硫过滤器，可以除去任何硫杂质。另一可选择方案里把脱硫剂直接喷入气化区。

根据本发明的另一个实施例，从在气体发生竖炉中燃烧区排出的还原气的温度被调节到最终温度700-1000℃，其方法是：

a）通过与一定量的从还原竖炉排出的部分消耗过的还原气混合和/或

b）通过使之冷却和/或

c）通过添加入一定量的水和/或水蒸汽。

如果仅以少量的这种部份消耗还原气体来调节温度，（这种部分消耗过的还原气通过在还原竖炉的上部的气体出口之后所设置的洗涤器时已被冷却）气体混合物所需的最终温度可以容易地获得。然而，如果大量的回流气用来与发生的还原气混合，那么在和新发生的还原气混合之前，应适当地加热，例如使用一台等离子体发生器来加热。

根据本发明的一个较佳实施例被用来调节气体发生炉中的还原气温度的再循环炉气，它的二氧化碳含量在和还原气混合之前，必须先加以调节。

根据本发明的另一个实施例，一种甲烷，甲醇和/或丙烷之类的载碳剂可以适当地加入，以控制还原气的渗碳能力和抗甲烷化作用。

根据本发明的另一个实施例，为了阻止烟灰沉积物的形成，把硫化氢加入到最终的还原气中。