專利名稱：用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備以及用于生產(chǎn)鐵水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請要求于2007年12月26日向韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請 No. 2007-0137303的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，該申請的全部內(nèi)容通過引用的方式納入本說明書。本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)鐵水(molten iron)的設(shè)備以及一種用于生產(chǎn)鐵水的方 法。更具體地，本發(fā)明涉及一種能夠提高還原氣體(reducing gas)的還原率的用于生產(chǎn)鐵 水的設(shè)備以及一種生產(chǎn)鐵水的方法。
背景技術(shù)：
近來，能夠替換傳統(tǒng)高爐法(blast furnace method)的熔態(tài)還原法(smelting reduction method)已得到發(fā)展。在熔態(tài)還原法中，原煤被直接用作燃料和還原劑。另 外，鐵礦石被直接用作鐵源。鐵礦石在還原反應(yīng)器中被還原，并且鐵水在熔融氣化爐 (melter-gasifier)中形成。將氧氣注入熔融氣化爐中，以使得熔融氣化爐中的煤填充床可以被燃燒。氧氣被 轉(zhuǎn)化成還原氣體以從熔融氣化爐排出，然后被傳輸?shù)竭€原反應(yīng)器。鐵礦石在還原反應(yīng)器中 被還原氣體還原，該還原氣體接著作為廢氣從還原反應(yīng)器排出。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明提供一種能夠提高還原氣體的還原率的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備。另外，本發(fā) 明提供一種能夠提高還原氣體的還原率的用于生產(chǎn)鐵水的方法。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，一種用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備包括至少一個(gè)還原反應(yīng)器、熔融 氣化爐、廢氣供給管線以及至少一個(gè)重整器(reformer)。所述至少一個(gè)還原反應(yīng)器還原鐵礦 石以形成還原鐵。所述熔融氣化爐被連接到所述還原反應(yīng)器。還原鐵、塊狀含碳材料以及氧 氣被供應(yīng)到熔融氣化爐以形成鐵水。廢氣供給管線將從還原反應(yīng)器排出的廢氣循環(huán)到還原反 應(yīng)器。所述至少一個(gè)重整器被安裝在廢氣供給管線處以提高包含在廢氣中的氫氣量。所述至少一個(gè)重整器可以包括水煤氣變換反應(yīng)器(WGSR)或變壓吸收塔(PSA)。所 述至少一個(gè)重整器包括多個(gè)重整器，所述多個(gè)重整器包括WGSR和PSA。用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備還包括一個(gè)安裝在廢氣供給管線處以壓縮廢氣的氣體壓縮 機(jī)。該氣體壓縮機(jī)隨同WGSR位于WGSR的前面部分或WGSR的末端部分。WGSR使得廢氣中 的一氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以產(chǎn)生氫氣，并且PSA吸收廢氣中的二氧化碳。穿過WGSR的氫氣 量相對于廢氣在從大約38體積％ (vol% )到大約100體積％的范圍內(nèi)。PSA從廢氣中提取氫氣并排出氫氣。從PSA排出的氫氣量相對于廢氣在從大約97 體積％到大約100體積％的范圍內(nèi)。用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備還包括一個(gè)蒸氣噴射器，其被連 接到還原反應(yīng)器以將蒸氣噴射到還原反應(yīng)器中。還原反應(yīng)器可以為填充床反應(yīng)器或流化床(fluidized-bed)還原反應(yīng)器。在還原反應(yīng)器為流化床還原反應(yīng)器的情況下，所述至少一個(gè)還原反應(yīng)器包括多個(gè)流化床反應(yīng)器。 所述多個(gè)流化床反應(yīng)器包括第一流化床反應(yīng)器，其預(yù)熱鐵礦石；第二流化床反應(yīng)器，其被 連接到第一流化床反應(yīng)器以預(yù)還原被預(yù)熱的鐵礦石；以及第三流化床反應(yīng)器，其被連接到 第二流化床反應(yīng)器以最終還原被預(yù)還原的鐵礦石。用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備還包括一個(gè)蒸氣噴 射器，其位于第一流化床反應(yīng)器和第二流化床反應(yīng)器之間以將蒸氣噴射到第一流化床反應(yīng) 器中。用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備還包括一個(gè)還原氣體供給管線，其將從熔融氣化爐排出的還 原氣體供應(yīng)到還原反應(yīng)器。該還原氣體供給管線被連接到廢氣供給管線。該廢氣供給管線 被安裝在熔融氣化爐處以將廢氣通過噴射氧氣的風(fēng)口(tuyere)供應(yīng)到熔融氣化爐中。該 廢氣通過熔融氣化爐被循環(huán)到還原反應(yīng)器。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，一種用于生產(chǎn)鐵水的方法包括通過將鐵礦石裝入還原 反應(yīng)器來形成還原鐵；將塊狀含碳材料裝入熔融氣化爐；將還原鐵裝入熔融氣化爐；通過 將氧氣裝入熔融氣化爐以熔化還原鐵來形成鐵水；通過重整廢氣來提高廢氣中的氫氣量； 以及將重整過的廢氣提供至還原反應(yīng)器。通過使用安裝在廢氣供給管線處的至少一個(gè)重整 器來重整廢氣，所述廢氣供給管線與還原反應(yīng)器連接以供應(yīng)從還原反應(yīng)器排出的廢氣。在提高氫氣量的步驟中，所述至少一個(gè)重整器為WGSR或PSA。所述至少一個(gè)重整 器包括多個(gè)重整器。所述多個(gè)重整器包括WGSR和PSA。用于生產(chǎn)鐵水的方法還包括通過使用安裝在廢氣供給管線處的氣體壓縮機(jī)來壓 縮廢氣。在壓縮廢氣的步驟中，所述氣體壓縮機(jī)隨同WGSR位于WGSR的前面部分或末端部 分。在壓縮廢氣之后，廢氣中的氫氣量增加。WGSR使得廢氣中的一氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以產(chǎn)生氫氣，并且PSA吸收包含在廢氣 中的二氧化碳。穿過WGSR的氫氣量相對于廢氣量為大約38體積％到大約100體積％。PSA 從廢氣中提取氫氣并且排出該氫氣，并且從PSA排出的氫氣量相對于廢氣量為大約97體 積％到大約100體積％。用于生產(chǎn)鐵水的方法還可以包括將蒸氣噴射到還原反應(yīng)器中。形成鐵水的步驟包括預(yù)熱鐵礦石；預(yù)還原被預(yù)熱的鐵礦石；以及最后還原被預(yù) 還原的鐵礦石。所述蒸氣可以用來預(yù)熱鐵礦石。在形成還原鐵的步驟中，還原反應(yīng)器為填 充床反應(yīng)器或流化床還原反應(yīng)器。用于生產(chǎn)鐵水的方法還可以包括將產(chǎn)自熔融氣化爐的還原氣體供應(yīng)進(jìn)入還原反 應(yīng)器。在將重整過的廢氣供應(yīng)到還原反應(yīng)器的步驟中，重整過的廢氣與還原氣體混合以被 供應(yīng)到還原反應(yīng)器。在形成鐵水的步驟中，將氧氣通過安裝在熔融氣化爐的風(fēng)口供應(yīng)到熔 融氣化爐。在將重整過的廢氣供應(yīng)到還原反應(yīng)器的步驟中，可以將重整過的廢氣通過所述 風(fēng)口供應(yīng)到熔融氣化爐，以及將重整過的廢氣通過熔融氣化爐供應(yīng)到還原反應(yīng)器。有利效果使用WGSR和PSA來重整還原氣體，以使得還原氣體的還原率可以顯著提高。另外， 還原氣體具有大大增加的氫氣量，以使得鐵礦石的熔點(diǎn)可以大大降低。因此，可以大大節(jié)省 用于生產(chǎn)鐵水所需的燃料成本。


圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備。
圖2示出了鐵礦石的還原率與還原氣體的組分的關(guān)系。圖3示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方案的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備。圖4示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方案的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備。圖5示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方案的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備。圖6示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施方案的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備。圖7示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施方案的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備。圖8示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施方案的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備。圖9示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施方案的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備。圖10示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施方案的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備。圖11示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第十實(shí)施方案的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備。圖12示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第十一實(shí)施方案的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備。圖13和圖14分別依次示出了鐵礦石根據(jù)實(shí)施例1和對比例1的變化。圖15示出根據(jù)實(shí)施例2的廢氣中組分的變化。圖16示出根據(jù)實(shí)施例3的廢氣中組分的變化。
具體實(shí)施例方式下文將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施方案。然而， 可以采用許多不同形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，且不應(yīng)將本發(fā)明視為受限于本說明書中敘述的實(shí)施方 案。相反，提供這些實(shí)施方案是為了使得本公開內(nèi)容詳盡完整且將本發(fā)明的范圍完全傳達(dá) 給本領(lǐng)域技術(shù)人員。相同的參考標(biāo)號自始自終指代相同的部件。在本說明書中使用的所有術(shù)語(包括科技術(shù)語)與本發(fā)明所屬領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人 員通常理解的含義相同。還應(yīng)理解，術(shù)語，例如在常用字典中定義的那些術(shù)語，應(yīng)被解釋為 其含義與在相關(guān)技術(shù)和本公開內(nèi)容背景下的含義一致，不應(yīng)解釋為某種理想化或過分形式 化的意義，除非在本說明書中有明確定義。圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備100。參見圖1，用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備100包括多個(gè)流化床還原反應(yīng)器20、熔融氣化爐 10、還原氣體供給管線40以及重整器70和80。另外，用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備100還可以 包括用于形成壓制(compacted)鐵的裝置30、熱壓均衡裝置(hot pressure equalizing device) 12以及壓制鐵存儲單元16。用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備100可以通過使用鐵礦石和煤來生產(chǎn)鐵水100。將鐵礦石供 入流化床還原反應(yīng)器20以在流化床還原反應(yīng)器20中將鐵礦石流化。細(xì)鐵礦可被用作鐵礦 石，并且其他材料可被添加到鐵礦石中。流化床在流化床還原反應(yīng)器20中形成以還原鐵礦 石，并且流化床還原反應(yīng)器20包括第一流化床反應(yīng)器24、第二流化床反應(yīng)器25、第三流化 床反應(yīng)器26以及第四流化床反應(yīng)器27。雖然在圖1中示出了四個(gè)流化床反應(yīng)器，但是可以 使用至少一個(gè)流化床反應(yīng)器。另外，雖然在圖1中示出了流化床反應(yīng)器，但這僅為了圖解本 發(fā)明且本發(fā)明并不局限于此。因此，可以使用其他還原反應(yīng)器。第一流化床反應(yīng)器24可以通過使用從第二流化床反應(yīng)器25排出的還原氣體來預(yù) 熱鐵礦石。第二流化床反應(yīng)器25和第三流化床反應(yīng)器可以預(yù)還原被預(yù)熱的鐵礦石，以及最 后第四流化床反應(yīng)器27可以還原被預(yù)還原的鐵礦石以形成還原鐵。
鐵礦石可以在穿過流化床還原反應(yīng)器20時(shí)受熱和被還原。從熔融氣化爐10產(chǎn)生 和排出的還原氣體通過還原氣體供給管線40被供應(yīng)給流化床還原反應(yīng)器20，并且安裝了 除塵器(cyclone) 14以防止包含在從熔融氣化爐排出的還原氣體中的細(xì)鐵粉分散。因此， 該細(xì)鐵粉被除塵器14收集，然后再次被供入熔融氣化爐10。鐵礦石在流化床還原反應(yīng)器 20中被還原氣體還原以形成還原鐵，并且該還原鐵通過用于形成壓制鐵的裝置30而形成 為壓制鐵。用于形成壓制鐵的裝置30包括裝料斗31、一對輥?zhàn)?3、破碎機(jī)35以及存儲單元 37。另外，用于形成壓制鐵的裝置30還可以包括其他單元。裝料斗31可以存儲所述還原 鐵，該還原鐵從裝料斗31裝入該對輥?zhàn)?1以被擠壓和模制成帶狀形式，并且被擠壓和模制 的還原鐵被破碎機(jī)35破碎，然后存儲在存儲單元37中。存儲在存儲單元37中的還原鐵被傳輸?shù)饺廴跉饣癄t10。熱壓均衡裝置12可以控 制在用于形成壓制鐵的裝置30和熔融氣化爐10之間的壓力以強(qiáng)行將壓制鐵傳輸?shù)饺廴跉?化爐10。壓制鐵存儲單元16可以暫時(shí)存儲壓制鐵并將壓制鐵裝入熔融氣化爐10。塊狀含碳材料可以被裝入熔融氣化爐10以在其內(nèi)部形成煤填充床。塊狀含碳材 料的實(shí)例可以為塊煤或煤餅。煤餅可以通過擠壓和模制細(xì)鐵粉煤而形成。另外，焦炭可以 裝到熔融氣化爐10中。氧氣(02)可以被供到熔融氣化爐10。氧氣(02)被供到煤填充床 中以形成通道(raceway)。塊狀含碳材料在通道處燃燒以產(chǎn)生還原氣體，通過燃燒塊狀含碳 材料來熔化壓制鐵而形成鐵水，然后該鐵水被排出到外面。在通過廢氣管線50從第一流化床反應(yīng)器24排出的廢氣中包含細(xì)鐵粉。因此，如 圖1所示，細(xì)鐵粉被由安裝在廢氣管線50處的水洗滌器51供應(yīng)的水收集。廢氣可以選擇 地通過廢氣管線50排出。被水收集的細(xì)鐵粉形成料泥(sludge)。該料泥接著被排出到外面。一部分的廢氣被排出到外面。其余廢氣被供應(yīng)到焦油(tar)脫除裝置53，以使得 可以脫除包括在廢氣中的焦油。因此，可以防止由于焦油在位于焦油脫除裝置53的末端部 分附近的重整器70和80以及氣體壓縮機(jī)56處冷凝而出現(xiàn)的問題。重整器70和80可以重整廢氣以提取預(yù)定氣體。重整器70和80可以為變壓吸收 塔(PSA)或水煤氣變換反應(yīng)器(WGSR)。如圖1所示，WGSR 70和PSA 80可以被用作重整
οPSA包括多個(gè)具有細(xì)長管道的吸收塔(absorber)，在該細(xì)長管道中形成有多個(gè)細(xì) 孔。吸收塔用作過濾器，它們可以是碳分子篩(CMS)或沸石分子篩(ZMS)。包含在廢氣中的 氣體間的吸收度差異可以根據(jù)廢氣穿過吸收塔時(shí)細(xì)孔的尺寸不同而出現(xiàn)。也即，某種氣體 被吸收在吸收塔中，而另一種氣體可以穿過吸收塔而不被吸收。在廢氣完全穿過PSA后，將 PSA的壓力降低，以使得吸收在吸收塔中的氣體可以從PSA脫除。能夠吸收廢氣的細(xì)孔的尺寸可以根據(jù)廢氣的種類而變化。另外，細(xì)孔的變化可以 是本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員公知的。因此，將省去進(jìn)一步的解釋。WGSR可以從廢氣中產(chǎn)生預(yù)定氣體。當(dāng)WGSR被安裝在PSA的前面部分時(shí)，WGSR可 以起到適當(dāng)?shù)淖饔?。也即，?dāng)預(yù)定氣體在由WGSR產(chǎn)生之后它被PSA提取時(shí)，預(yù)定氣體的提 取量和純度可以增加。例如，WGSR可以通過使用催化劑給包含在廢氣中的一氧化碳增加水分，以使得一
7氧化碳和水分的化學(xué)反應(yīng)可以產(chǎn)生氫氣。該反應(yīng)可以發(fā)生在約200°C至約450°C的溫度下。 該反應(yīng)可以由如下的化學(xué)式1表示化學(xué)式1C0+H20 — C02+H2基于化學(xué)式1，水分和一氧化碳之間的化學(xué)反應(yīng)可以發(fā)生在WGSR中，以使得可以
產(chǎn)生氫氣和二氧化碳。WGSR的上述結(jié)構(gòu)和工作原理對于本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員是公知的。因此，將省略進(jìn)一 步的解釋。如圖1所示，焦油脫除裝置50、WGSR 70、氣體壓縮機(jī)55以及PSA80被安裝在從廢 氣管線50分離的廢氣供給管線57處。WGSR 70位于PSA 80的末端部分處，氣體壓縮機(jī)55 位于WGSR 70和PSA 80之間。氣體壓縮機(jī)55可以增加廢氣的壓力。具有增加壓力的廢氣 被供應(yīng)到位于氣體壓縮機(jī)55的末端部分的PSA 80。被供應(yīng)到氣體壓縮機(jī)55的氣體的壓力 可以增加使得PSA 80可以高效運(yùn)行。WGSR 70可以向廢氣增加水分以形成二氧化碳和氫氣。WGSR 70位于焦油脫除裝 置53的末端部分附近以接收已被脫除焦油的廢氣。PSA 80可以脫除二氧化碳。也即，在穿過PSA 80的廢氣中包含的二氧化碳被PSA 80的吸收塔吸收和脫除，并且其余廢氣可以穿過PSA 80。從PSA 80脫除的二氧化碳可以 被用在發(fā)電站或煉鐵廠中。二氧化碳可以被用在發(fā)電站或煉鐵廠中用于滅火。當(dāng)廢氣穿過WGSR 70和PSA 80時(shí)，廢氣的組分比可以變化。在廢氣穿過WGSR 70 和PSA 80之前，廢氣中包含一氧化碳、二氧化碳、氫氣、氮?dú)獾取Ｔ趶U氣穿過WGSR 70的同 時(shí)，大量的一氧化碳可以與水分反應(yīng)以轉(zhuǎn)化成二氧化碳和氫氣。在包含的二氧化碳和氫氣 量有所增加的廢氣穿過PSA 80的同時(shí)，可以脫除二氧化碳。因此，包含在廢氣中的氫氣量 可以增加。穿過PSA 80的廢氣可以通過廢氣供給管線57循環(huán)到流化床還原反應(yīng)器20。在 此，重整過的廢氣可以與產(chǎn)自熔融氣化爐10的還原氣體混合，然后被供應(yīng)到流化床還原反 應(yīng)器20。廢氣供給管線57可以連接到將熔融氣化爐10和除塵器14連接的一管線，因此 重整過的廢氣可以從除塵器14排出并通過還原氣體供給管線40供應(yīng)到流化床還原反應(yīng)器 20。另外，除塵器14可以收集細(xì)鐵粉，然后通過管線18再次將其供應(yīng)到熔融氣化爐10。因 此，包含在廢氣中的氫氣可以通過還原氣體供給管線40被供應(yīng)到流化床還原反應(yīng)器20。下 文中，如本發(fā)明的第一實(shí)施方案中所說明的，將解釋還原氣體中的氫氣量對鐵礦石的還原 率的影響。圖2示出了鐵礦石的還原率與包含在流化床還原反應(yīng)器的還原氣體中的氫氣量 的關(guān)系。圖2中的線A表示還原氣體中的氫氣量為大約100體積％的情況，圖2中的線B 表示還原氣體中的氫氣和一氧化碳量分別為大約50體積％和大約50體積％的情況，以及 線C表示還原氣體中的一氧化碳量為大約100體積％的情況。在大約700°C、大約800°C以及大約900°C溫度下鐵礦石的還原率分別使用菱形、 四邊形和三角形表示在線A、B和C中。在此，所述溫度為流化床還原反應(yīng)器的內(nèi)部溫度。參見線A，當(dāng)流化床還原反應(yīng)器的內(nèi)部溫度為大約700°C、大約800°C以及大約 900°C時(shí)，鐵礦石的還原率分別為大約75%、大約88%、以及大約90%。另外，參見線B，當(dāng)流
8化床還原反應(yīng)器的內(nèi)部溫度為大約700°C、大約800°C以及大約900°C時(shí)，鐵礦石的還原率 分別為大約61 %、大約79%、以及大約80%。參見線C，當(dāng)熔融氣化爐的溫度為大約700°C、 大約800°C以及大約900°C時(shí)，鐵礦石的還原率分別為大約35%、大約43%、以及大約52%。參見圖2，當(dāng)流化床還原反應(yīng)器的內(nèi)部溫度增加時(shí)，鐵礦石的還原率增加。然而，當(dāng) 流化床還原反應(yīng)器的內(nèi)部溫度增加時(shí)，鐵礦石可能附著到流化床還原反應(yīng)器的內(nèi)部，以致 流動性會降低。因此，要求適當(dāng)?shù)乜刂屏骰策€原反應(yīng)器的內(nèi)部溫度。如圖2所示，當(dāng)還原氣體中的氫氣量增加時(shí)，鐵礦石的還原率會增加。參見線C，當(dāng) 使用具有100體積％—氧化碳的還原氣體時(shí)，鐵礦石還原率在流化床還原反應(yīng)器的內(nèi)部溫 度為大約900°C時(shí)可以為大約52%。另一方面，在線A中，當(dāng)使用具有100體積％—氧化碳 的還原氣體時(shí)，鐵礦石還原率在流化床還原反應(yīng)器的內(nèi)部溫度為大約700°C時(shí)可以為大約 75%。也即，當(dāng)還原氣體中的氫氣量增加時(shí)，流化床還原反應(yīng)器的內(nèi)部溫度可以降低以及鐵 礦石的還原率可以增加。因此，廢氣被重整以增加氫氣量以及廢氣被用作還原氣體。因此，用于生產(chǎn)鐵水的 設(shè)備的能效可以增加。另外，用于生產(chǎn)鐵水所需的成本可以降低。圖3示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方案的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備200。圖3 中的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備200與圖1中的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備100基本相同。因此，相同 標(biāo)記會用來表示與圖1中描述的部件相同或相似的部件，并且將省略進(jìn)一步的解釋。如圖3所示，氣體壓縮機(jī)55位于WGSR 70的前面部分。氣體壓縮機(jī)55可以增加 廢氣的壓力，WGSR 70可以從廢氣產(chǎn)生氫氣。當(dāng)被壓縮的廢氣供應(yīng)到WGSR 70時(shí)，一氧化碳 和水分之間的反應(yīng)速度會增加。也即，WGSR 70可以使用被壓縮的廢氣來高效地生產(chǎn)氫氣 和二氧化碳。PSA 80可以脫除二氧化碳以向熔融氣化爐10供應(yīng)氫氣量有所增加的廢氣。圖4示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方案的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備。用于生產(chǎn) 鐵水的設(shè)備300與圖1中的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備100基本相同。因此，相同標(biāo)記會用來表 示與圖1中描述的部件相同或相似的部件，并且將省略進(jìn)一步的解釋。如圖4所示，一個(gè)蒸氣噴射器90位于第一流化床反應(yīng)器24和第二流化床反應(yīng)器 25之間。盡管在圖4中蒸氣噴射器90位于第一流化床反應(yīng)器24和第二流化床反應(yīng)器25 之間，但是這僅為了圖解本發(fā)明且本發(fā)明不局限于此。因此，蒸氣噴射器90可以位于其他 位置。蒸氣噴射器90可以將蒸氣噴射到流化床還原反應(yīng)器20。蒸氣噴射器90位于第一流 化床反應(yīng)器24和第二流化床反應(yīng)器25之間以增加還原氣體對裝入第一流化床反應(yīng)器24 的鐵礦石的預(yù)熱。因此，鐵礦石的預(yù)熱效率可以增加。在還原鐵礦石的同時(shí)，一部分的鐵礦石以氧化鐵(Fe304)的形式存在。因此，當(dāng)從 蒸氣噴射器90噴射蒸氣時(shí)，氧化鐵充當(dāng)催化劑以使得蒸氣和還原氣體中的一氧化碳可以 相互反應(yīng)。因此，還原氣體中的氫氣和二氧化碳量可以通過上述化學(xué)式1增加。這與在圖 1中氧化鐵(Fe304)在WGSR 70中被用作催化劑的情況基本類似。WGSR通過使用氧化鐵 (Fe304)催化劑產(chǎn)生氫氣和二氧化碳。如圖4所示，由蒸氣噴射器90增加的一部分氫氣可以在第一流化床反應(yīng)器24中 預(yù)熱或預(yù)還原鐵礦石。其余氫氣可以通過廢氣管線50排出。因此，廢氣中的氫氣量可以增 加。如同廢氣中包含的氫氣，廢氣中的二氧化碳量也很高。當(dāng)穿過PSA 80時(shí)，二氧化碳被 脫除。也即，根據(jù)第三實(shí)施方案，包含在廢氣中的氫氣量在沒有使用WGSR的情況下可以增加。因此，當(dāng)使用用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備300時(shí)，可以節(jié)省燃料成本。圖5示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方案的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備400。圖1 中的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備400與圖1中的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備100基本相同。因此，相同 標(biāo)記會用來表示與圖1中描述的部件相同或相似的部件，并且將省略進(jìn)一步的解釋。廢氣中的二氧化碳和氫氣量可以在廢氣穿過WGSR 70的同時(shí)增加，以及氫氣量有 所增加的廢氣被供應(yīng)到PSA 81。PSA 81可以選擇地排出氫氣。因此，包含在廢氣中的一氧 化碳、二氧化碳以及氮?dú)饪梢酝ㄟ^PSA 81脫除。氫氣可以被PSA 81選擇地供應(yīng)到熔融氣 化爐10，由此包含在還原氣體中的氫氣量可以大大增加，以使得鐵礦石的還原率可以增加。當(dāng)二氧化碳被PSA吸收且脫除時(shí)，氮?dú)獠粫晃?。氮?dú)獠荒苡米鬟€原氣體。氮 氣會稀釋還原氣體，以使得鐵礦石的還原率降低。當(dāng)通過使用PSA來吸收氮?dú)鈺r(shí)，也可以吸 收與氮?dú)饩哂谢鞠嗤斩鹊囊谎趸?。因此，不可分離包含在還原氣體中的氮?dú)?。?而，根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方案，在廢氣穿過WGSR 70的同時(shí)，廢氣中的氫氣量可以增加以 及一氧化碳量可以降低。因此，可以通過使用PSA 81同時(shí)脫除一氧化碳和氮?dú)?。圖6示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施方案的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備500。圖6 中的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備500與圖5中的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備400基本相同。因此，相同 標(biāo)記會用來表示與圖5中描述的部件相同或相似的部件，并且將省略進(jìn)一步的解釋。如圖6所示，氣體壓縮機(jī)55可以位于WGSR 70的前面部分。氣體壓縮機(jī)55可以 增加廢氣的壓力，且廢氣在WGSR 70中被重整。因此，一氧化碳和水分之間的反應(yīng)速度可以 通過將壓縮廢氣供應(yīng)給WGSR 70而增加。因此，WGSR 70可以更高效地產(chǎn)生氫氣和二氧化 碳。在廢氣穿過PSA 81的同時(shí)，廢氣可以被分成氫氣和除氫氣之外的組分。氫氣從 PSA 81排出，然后被供應(yīng)到熔融氣化爐10，且除氫氣之外的組分可以被脫除。因此，在還原 氣體中的氫氣量可以大大增加，以使得鐵礦石的還原率可以增加。圖7示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施方案的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備600。用于 生產(chǎn)鐵水的設(shè)備600與圖1中的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備100基本相同。因此，相同標(biāo)記會用 來表示與圖1中描述的部件相同或相似的部件，并且將省略進(jìn)一步的解釋。另外，蒸氣噴射 器90與圖4中的蒸氣噴射器90基本相同，所以相同標(biāo)記會用來表示相同或相似的部件，并 且將省略進(jìn)一步的解釋。如圖7所示，氧化鐵可以被蒸氣噴射器90用作催化劑，以使得噴射的蒸氣和還原 氣體中的一氧化碳可以相互反應(yīng)。還原氣體中的氫氣和二氧化碳量可以因此增加，以及增 加的氫氣穿過第一流化床反應(yīng)器24以從廢氣管線50排出。當(dāng)廢氣穿過WGSR 70時(shí)，廢氣 中的氫氣和二氧化碳量可以增加。也即，在穿過蒸氣噴射器90和WGSR 70時(shí)，可以產(chǎn)生氫 氣兩次，由此廢氣中的氫氣量可以增加。在此，二氧化碳可以被PSA 80吸收和脫除，以使得 在被供應(yīng)到熔融氣化爐10的廢氣中的氫氣氣體量可以相對較大。圖8示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施方案的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備700。圖8 中的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備700與圖3中的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備200基本相同。因此，相同 標(biāo)記會用來表示與圖3中描述的部件相同或相似的部件，并且將省略進(jìn)一步的解釋。另外， 蒸氣噴射器90與圖4中的蒸氣噴射器90基本相同，所以相同標(biāo)記會用來表示相同或相似 的部件，并且將省略進(jìn)一步的解釋。
如圖8所示，還原氣體中的氫氣和二氧化碳量可以通過蒸氣噴射器90增加。還原 氣體穿過第一流化床反應(yīng)器24，然后作為廢氣通過廢氣管線50排出。當(dāng)廢氣穿過氣體壓縮 機(jī)55時(shí)，廢氣的壓力可以增加，以及當(dāng)被壓縮的廢氣被供應(yīng)到WGSR 70時(shí)，可以高效地產(chǎn)生 氫氣和二氧化碳。在穿過蒸氣噴射器90和WGSR 70時(shí)，可以產(chǎn)生氫氣兩次，由此廢氣中的 氫氣量可以增加。在此，二氧化碳可以被PSA 80吸收和脫除，以使得在被供應(yīng)到熔融氣化 爐10的廢氣中的氫氣量可以相對較大。圖9示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施方案的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備800。圖9 中的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備800與圖5中的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備400基本相同。因此，相同 標(biāo)記會用來表示與圖5中描述的部件相同或相似的部件，并且將省略進(jìn)一步的解釋。另外， 蒸氣噴射器90與圖4中的蒸氣噴射器90基本相同，所以相同標(biāo)記會用來表示相同或相似 的部件，并且將省略進(jìn)一步的解釋。如圖9所示，還原氣體中的氫氣和二氧化碳量可以通過蒸氣噴射器90增加。還原 氣體穿過第一流化床反應(yīng)器24，然后還原氣體作為廢氣通過廢氣管線50排出。在穿過蒸氣 噴射器90和WGSR 70時(shí)可以產(chǎn)生氫氣兩次，使得氫氣量可以增加。當(dāng)廢氣穿過PSA 81時(shí)， 可以選擇地通過廢氣供給線57供應(yīng)氫氣，其余組分可以被脫除。PSA 81可以向熔融氣化爐 10提供氫氣并且脫除一氧化碳、二氧化碳、氮?dú)獾取Ｒ虼?，還原氣體中的氫氣量可以大大增 加，以使得鐵礦石的還原率可以大大增加。圖10示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第九實(shí)施方案的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備900。圖 10中的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備900與圖6中的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備500基本相同。因此，相 同標(biāo)記會用來表示與圖6中描述的部件相同或相似的部件，并且將省略進(jìn)一步的解釋。另 外，蒸氣噴射器90與圖4中的蒸氣噴射器90基本相同，所以相同標(biāo)記會用來表示相同或相 似的部件，并且將省略進(jìn)一步的解釋。如圖10所示，還原氣體中的氫氣和二氧化碳量可以通過蒸氣噴射器90增加。還 原氣體可以穿過第一流化床反應(yīng)器24，并且還原氣體可以作為廢氣通過廢氣管線50排出。 廢氣可以在穿過氣體壓縮機(jī)55時(shí)被壓縮且其被供應(yīng)到WGSR 70，使得其可以被重整。因此， 可以高效地產(chǎn)生氫氣和二氧化碳。也即，在穿過蒸氣噴射器90和WGSR 70時(shí)可以產(chǎn)生氫氣 兩次，使得廢氣中的氫氣量可以增加。廢氣穿過PSA 81，以使得可以脫除廢氣中除氫氣之外的組分。因此，PSA 81可以 選擇地向熔融氣化爐10供應(yīng)氫氣。PSA 81可脫除一氧化碳、二氧化碳、氮?dú)獾?。因此，還原 氣體中的氫氣量可以大大增加，以使得鐵礦石的還原率可以增加。圖11示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第十實(shí)施方案的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備1000。圖 11中的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備1000與圖1中的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備100基本相同。因此，相 同標(biāo)記會用來表示與圖1中描述的部件相同或相似的部件，并且將省略進(jìn)一步的解釋。如圖11所示，通過穿過WGSR 70和PSA 81而被重整的還原氣體可以直接被供應(yīng) 到熔融氣化爐10。也即，還原氣體與氧氣一起可以通過安裝在熔融氣化爐10處的風(fēng)口(未 示出)直接被供應(yīng)到熔融氣化爐10。因此，廢氣可以通過熔融氣化爐10被供應(yīng)到流化床還 原反應(yīng)器20。在此情況下，在熔融氣化爐10中被熔化的鐵礦石的熔點(diǎn)可以大大降低。也 即，使用被重整以具有增加氫氣量的還原氣體，以使得鐵礦石的熔點(diǎn)可以大大降低。因此， 用于生產(chǎn)鐵水所需的燃料成本可以明顯減少。
圖12示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第十一實(shí)施方案的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備1100。 圖12中的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備1100與圖1中的用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備100基本相同。因此， 相同標(biāo)記會用來表示與圖1中描述的部件相同或相似的部件，并且將省略進(jìn)一步的解釋。如圖12所示，用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備1100包括一個(gè)填充床反應(yīng)器22。盡管在圖12 中未明確示出，但是用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備可以既包括填充床反應(yīng)器又包括流化床還原反應(yīng) 器。另外，用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備可以包括多個(gè)填充床反應(yīng)器。將鐵礦石裝入填充床反應(yīng)器22 中，產(chǎn)自熔融氣化爐10的還原氣體通過還原氣體供給管線40被供應(yīng)到填充床反應(yīng)器22，并 且鐵礦石可以被填充床反應(yīng)器22中的還原氣體還原。因此，鐵礦石可以被改變成還原鐵。 將該還原鐵裝入熔融氣化爐10，該還原鐵接著被由塊狀含碳材料形成的煤填充床熔化。通 過上述方法可以形成鐵水。從填充床反應(yīng)器22排出的廢氣可以穿過WGSR 70和PSA 80。在廢氣穿過WGSR 70 的同時(shí)，氫氣和二氧化碳量可以增加。當(dāng)廢氣穿過PSA80時(shí)，可以脫除廢氣中的二氧化碳。 因此，被供應(yīng)到填充床反應(yīng)器22的廢氣中的氫氣量可以相對較大。因此，在填充床反應(yīng)器 22中鐵礦石的還原率可以大大增加。另外，盡管在圖12中未明確示出，但是重整過的廢氣可以直接被供應(yīng)到熔融氣化 爐10。在此情況下，鐵礦石的熔點(diǎn)可以大大降低。因此，用于生產(chǎn)鐵水所需的燃料成本可以 明顯減少。下文參照實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。提供這些實(shí)施例，以使得本公開內(nèi)容將是 詳盡和完整的，但本發(fā)明不應(yīng)被視為受到在本說明書中敘述的這些實(shí)施例的限制。實(shí)施例1將鐵礦石裝入具有與圖11中的熔融氣化爐相同條件的腔室。將還原氣體供應(yīng)到 該腔室，并且將鐵礦石的隨腔室溫度的增加而發(fā)生的熔點(diǎn)變化測量四次。還測量了鐵礦石 的形狀變化。還原氣體包含33體積％的氫氣和67體積％的一氧化碳。實(shí)施例1的結(jié)果圖13依次示出了根據(jù)實(shí)施例1的鐵礦石的變化。如圖13所示，腔室的溫度增加，以使得腔室的溫度相繼變?yōu)榇蠹s1300°C、大約 1400°C、大約1430°C以及大約1440°C。因此，鐵礦石被熔化。當(dāng)腔室的溫度為大約1300°C 時(shí)，鐵礦石的形狀沒有發(fā)生變化。當(dāng)腔室的溫度為大約1400°C時(shí)，鐵礦石略有熔化。當(dāng)腔室 的溫度為大約1430°C時(shí)，大部分的鐵礦石被熔化。當(dāng)腔室的溫度為大約1440°C時(shí)，鐵礦石 完全熔化。因此，證實(shí)根據(jù)實(shí)施例1的鐵礦石的熔點(diǎn)為大約1400°C。對比例1將鐵礦石裝入具有與圖11中的熔融氣化爐相同條件的腔室。將還原氣體供應(yīng)到 該腔室，并且將鐵礦石的隨腔室溫度的增加而發(fā)生的熔點(diǎn)變化測量四次。還測量了鐵礦石 的形狀變化。還原氣體包含100體積％的一氧化碳。對比例1的結(jié)果圖14依次示出了根據(jù)對比例1的鐵礦石的變化。如圖14所示，腔室的溫度增加，以使得腔室的溫度相繼變?yōu)榇蠹s1300°C、大約 1400°C、大約1490°C以及大約1500°C。因此，鐵礦石被熔化。當(dāng)腔室的溫度為大約1300°C 和大約1400°C時(shí)，鐵礦石的形狀沒有發(fā)生變化。當(dāng)腔室的溫度為大約1490°C時(shí)，鐵礦石從鐵礦石的內(nèi)部熔化。當(dāng)腔室的溫度為大約1500°C時(shí)，大部分的鐵礦石被熔化。因此，證實(shí)根 據(jù)對比例1的鐵礦石的熔點(diǎn)為大約1500°C。當(dāng)將實(shí)施例1與對比例1比較時(shí)，實(shí)施例1的熔點(diǎn)比對比例1低大約90°C。也即， 當(dāng)使用包含100體積％—氧化碳的還原氣體時(shí)，與使用包含氫氣的還原氣體相比，熔點(diǎn)相 對較低。因此，鐵礦石的熔點(diǎn)可以通過增加還原氣體中的氫氣量而降低。因此，用于生產(chǎn)鐵 水所需的燃料成本可以減少。實(shí)施例2對廢氣穿過圖1中的WGSR之前測量的廢氣中的組分以及廢氣穿過WGSR之后測量 的廢氣中的組分進(jìn)行檢驗(yàn)。實(shí)施例2的結(jié)果圖15示出在穿過WGSR之前和之后廢氣中組分的變化。如圖15所示，流率為大約1. OL/min的廢氣包含20體積％氮?dú)狻?0體積％ 二氧化 碳、20體積％氫氣以及30體積％—氧化碳。穿過WGSR的廢氣總流率增加到大約1. 25L/ min，并且廢氣包含16體積％氮?dú)狻?5體積％二氧化碳、38體積％氫氣以及0. 5體積％—氧 化碳。也即，廢氣中二氧化碳和氫氣的流率以及還原氣體中二氧化碳和氫氣的還原率增加。 另一方面，廢氣中一氧化碳的流率和還原氣體中一氧化碳的還原率降低。還原氣體中的氮 氣量降低到大約16體積％。然而，穿過WGSR之前和之后，氮?dú)獾牧髀饰锤淖儭Ｈ缟纤?，?dāng)廢氣穿過WGSR時(shí)，廢氣中氫氣和二氧化碳的流率和量增加，以及一 氧化碳的流率和量降低。因此，廢氣中的氫氣量通過使用WGSR而提高。實(shí)施例3對廢氣穿過圖5中的PSA之前測量的廢氣中的組分以及在廢氣穿過WGSR之后測 量的廢氣中的組分進(jìn)行檢驗(yàn)。實(shí)施例3的結(jié)果圖16示出在穿過PSA之前和之后廢氣中組分的變化。在此，PSA選擇地排出廢氣 中的氫氣，并且廢氣中的其余組分被脫除。如圖16所示，廢氣包含16體積％氮?dú)狻?5體積％二氧化碳、38體積％氫氣以及 0.5體積％—氧化碳。廢氣中的二氧化碳和氫氣量相對高。另一方面，廢氣包含3體積％氮 氣和97體積％氫氣，所以廢氣中的氫氣量可以通過使用PSA而被最大化。上述內(nèi)容對本發(fā)明起說明作用而不應(yīng)視為限制本發(fā)明。盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的 一些實(shí)施方案，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)容易理解，可在這些實(shí)施方案中進(jìn)行許多改進(jìn)，而實(shí) 質(zhì)上不背離本發(fā)明的新穎性教導(dǎo)和優(yōu)勢。相應(yīng)地，所有這些改進(jìn)意在被包括在如權(quán)利要求 所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此，應(yīng)理解，上述內(nèi)容對本發(fā)明起說明作用而不應(yīng)視為受限于 所公開的具體實(shí)施方案，以及對所公開實(shí)施方案以及其他實(shí)施方案的改進(jìn)意在被包括在所 附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。本發(fā)明由以下的權(quán)利要求限定，其中權(quán)利要求的等同物被包括在所 述權(quán)利要求中。
1權(quán)利要求
一種用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備，包括至少一個(gè)還原反應(yīng)器，其還原鐵礦石以形成還原鐵；一個(gè)熔融氣化爐，其被連接到所述還原反應(yīng)器，所述還原鐵、塊狀含碳材料以及氧氣被供應(yīng)到該熔融氣化爐以形成鐵水；一個(gè)廢氣供給管線，其將從所述還原反應(yīng)器排出的廢氣循環(huán)到所述還原反應(yīng)器；以及至少一個(gè)重整器，其安裝在所述廢氣供給管線處以提高包含在廢氣中的氫氣量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述至少一個(gè)重整器包括一個(gè)水煤氣變換反應(yīng)器 (WGSR)或一個(gè)變壓吸收塔(PSA)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述至少一個(gè)重整器包括多個(gè)重整器，所述多個(gè) 重整器包括所述WGSR和PSA。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，還包括一個(gè)安裝在所述廢氣供給管線處以壓縮所述廢 氣的氣體壓縮機(jī)，該氣體壓縮機(jī)隨同WGSR位于WGSR的前面部分或WGSR的末端部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述WGSR使得廢氣中的一氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以 產(chǎn)生氫氣，并且所述PSA吸收廢氣中的二氧化碳。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中穿過所述WGSR的氫氣量相對于廢氣在從大約38 體積％到大約100體積％的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述PSA從廢氣中提取氫氣并排出該氫氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中從所述PSA排出的氫氣量相對于廢氣在從大約97 體積％到大約100體積％的范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，還包括一個(gè)蒸氣噴射器，其被連接到所述還原反應(yīng)器 以將蒸氣噴射到該還原反應(yīng)器中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述還原反應(yīng)器為填充床反應(yīng)器或流化床還原 反應(yīng)器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中當(dāng)所述還原反應(yīng)器為流化床還原反應(yīng)器時(shí)，所述 至少一個(gè)還原反應(yīng)器包括多個(gè)流化床反應(yīng)器，其中所述多個(gè)流化床反應(yīng)器包括第一流化床反應(yīng)器，其預(yù)熱鐵礦石；第二流化床反 應(yīng)器，其被連接到第一流化床反應(yīng)器以預(yù)還原被預(yù)熱的鐵礦石；以及第三流化床反應(yīng)器，其 被連接到第二流化床反應(yīng)器以最終還原被預(yù)還原的鐵礦石，以及其中所述用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備還包括一個(gè)蒸氣噴射器，其位于第一流化床反應(yīng)器和第 二流化床反應(yīng)器之間以將蒸氣噴射到第一流化床反應(yīng)器中。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括一個(gè)還原氣體供給管線，其將從熔融氣化爐排 出的還原氣體供應(yīng)到所述還原反應(yīng)器，其中所述還原氣體供給管線被連接到所述廢氣供給管線。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述廢氣供給管線安裝在熔融氣化爐處以將廢 氣通過噴射氧氣的風(fēng)口供應(yīng)到該熔融氣化爐中，其中所述廢氣通過熔融氣化爐被循環(huán)到所述還原反應(yīng)器。
14.一種用于生產(chǎn)鐵水的方法，該方法包括通過將鐵礦石裝入還原反應(yīng)器來形成還原鐵；將塊狀含碳材料裝入熔融氣化爐；將所述還原鐵裝入熔融氣化爐；通過將氧氣裝入熔融氣化爐以熔化所述還原鐵來形成鐵水；通過重整廢氣來提高廢氣中的氫氣量，該廢氣通過使用安裝在廢氣供給管線處的至 少一個(gè)重整器被重整，所述廢氣供給管線與還原反應(yīng)器連接以供應(yīng)從還原反應(yīng)器排出的廢 氣；以及將重整過的廢氣供應(yīng)到還原反應(yīng)器。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中在提高氫氣量的步驟中，所述至少一個(gè)重整器 為 WGSR 或 PSA。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述至少一個(gè)重整器包括多個(gè)重整器，所述多 個(gè)重整器包括WGSR和PSA。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括通過使用安裝在廢氣供給管線處的氣體壓縮 機(jī)來壓縮廢氣，其中在壓縮廢氣的步驟中，該氣體壓縮機(jī)隨同WGSR位于WGSR的前面部分或末端部分。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中在壓縮廢氣之后，廢氣中的氫氣量增加。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述WGSR使得廢氣中的一氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 以產(chǎn)生氫氣，并且所述PSA吸收包含在廢氣中的二氧化碳。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中穿過所述WGSR的氫氣量相對于廢氣量為大約 38體積％到大約100體積％。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述PSA從廢氣中提取氫氣并且排出該氫氣。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中從所述PSA排出的氫氣量相對于廢氣量為大約 97體積％到大約100體積％。
23.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括將蒸氣噴射到還原反應(yīng)器中。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中形成鐵水的步驟包括預(yù)熱鐵礦石；預(yù)還原被預(yù)熱的鐵礦石；以及最終還原被預(yù)還原的鐵礦石，其中所述蒸氣被用來預(yù)熱鐵礦石。
25.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中在形成還原鐵的步驟中，所述還原反應(yīng)器為填 充床反應(yīng)器或流化床還原反應(yīng)器。
26.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括將產(chǎn)自熔融氣化爐的還原氣體供應(yīng)到還原反 應(yīng)器中，其中在將重整過的廢氣供應(yīng)到還原反應(yīng)器的步驟中，重整過的廢氣與還原氣體混合以 被供應(yīng)到還原反應(yīng)器。
27.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中在形成鐵水的步驟中，將氧氣通過安裝在熔融 氣化爐處的風(fēng)口供應(yīng)到該熔融氣化爐，其中在將重整過的廢氣供應(yīng)到還原反應(yīng)器的步驟中，將重整過的廢氣通過所述風(fēng)口供 應(yīng)到熔融氣化爐，以及其中將重整過的廢氣通過熔融氣化爐供應(yīng)到還原反應(yīng)器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備以及一種用于生產(chǎn)鐵水的方法。所述用于生產(chǎn)鐵水的設(shè)備包括至少一個(gè)還原反應(yīng)器、一個(gè)熔融氣化爐、一個(gè)廢氣供給管線以及至少一個(gè)重整器。所述至少一個(gè)還原反應(yīng)器還原鐵礦石以形成還原鐵。所述熔融氣化爐被連接到所述還原反應(yīng)器。還原鐵、塊狀含碳材料以及氧氣被供應(yīng)到熔融氣化爐以形成鐵水。所述廢氣供給管線將從還原反應(yīng)器排出的廢氣循環(huán)到還原反應(yīng)器。所述至少一個(gè)重整器被安裝在廢氣供給管線處以提高包含在廢氣中的氫氣量。
文檔編號C21B13/00GK101910423SQ200880123272
公開日2010年12月8日 申請日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日
發(fā)明者李后根, 李始衡, 金基鉉, 金聲萬 申請人:Posco公司