專利名稱:一種還原氧化物料并同時產(chǎn)生可用作燃料氣體的方法和全套設備的制作方法
本發(fā)明涉及一種還原氧化物料并同時產(chǎn)生可用作燃料的氣體的方法和全套設備。
本發(fā)明的一個目的是提供一種最佳的還原工藝，該工藝借助于一種特別易于控制的發(fā)生合適成分、壓力和溫度的還原性氣體的氣體發(fā)生系統(tǒng)，體現(xiàn)了對工藝一技術以及能量消耗的最佳考慮。
本發(fā)明的進一步目的是提供一種工藝，使同時有可能從該系統(tǒng)中得到數(shù)量合乎期望的氣體燃料。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種如此靈活的工藝，以致以還原豎爐中排出的還原性廢氣的一個適當部分可在本工藝過程中再次使用。
本發(fā)明針對著一種還原氧化物料并同時產(chǎn)生可用作燃料氣體的方法和全套設備。包括步驟a、由含碳質的和/或含烴的原料生產(chǎn)主要含有一氧化碳、氫、二氧化碳和水的還原性氣體，其中所說的原料和氧化劑以及還有由操作者自行選定的成渣劑一起被引入氣化室，與此同時，通過不完全燃燒產(chǎn)生熱能。
b、對在溫度高于灰分熔點時，離開所說的氣化室，這樣制得的氣體，在后面的裝有固體塊狀碳質材料的氣體發(fā)生豎爐中，再加工成主要含有一氧化碳和氫氣的還原性氣體。
c、使經(jīng)過這種方法生產(chǎn)出來的還原性氣體達到適于下一步還原過程的溫度，將所說的還原性氣體引入裝有待進行化學還原的氧化物料的豎爐中，所說的還原性氣體以逆流向所說的豎爐中的氧化物料流動;以及
d、從所說的豎爐中排出的，部分被消耗了的還原性氣體，基本上除去所有的水、固態(tài)的粉塵以及大部分可作為氣體燃料的所說的經(jīng)過處理的廢氣。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，所說的再加工階段是以這樣一種方法進行的所說的還原性氣體主要含有一氧化碳、氫氣和一定數(shù)量的二氧化碳，以及少于百分之十的水。
根據(jù)本發(fā)明又一個實施例，氧氣和最大值為百分之二十的水作為氧化劑用于所說的造氣過程，并且至少和所說的部分含碳質和/或含烴材料混合的所說的氧化劑通過燒嘴引入氣化室。這種所說的氧化劑在通過所說的燒嘴前可以進行預熱。
最好采用事先混有脫硫劑的焦碳作為氣體發(fā)生豎爐的爐料。換言之粉狀的熔劑和由操作者自選的脫硫劑混合在一起，可以在緊靠著所說的燒嘴的地方噴入該系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，在所說的氣化室中產(chǎn)生還原性氣體，最好在冷卻所說的還原性氣體之前于隨后的脫硫器中脫硫。通常所說的離開豎爐產(chǎn)生出來的還原性氣體，其溫度在1000-1500℃之間，然后在該氣體被送入還原豎爐以前被調節(jié)在700-1000℃之間，最好是825℃。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，為了把所說的還原性氣體在導入還原豎爐之前，使其最終溫度處于理想的700-1000℃之間，最好是在825℃，所說的從氣體發(fā)生器導出的熱的還原性氣體。
a、可選擇地脫硫后和一定數(shù)量的，從還原豎爐中引出來的，未完全消耗的，還原性氣體混合，和/或b、供入冷卻裝置。
本發(fā)明還涉及到一套用于還原氧化物料，同時產(chǎn)生適于用作燃料氣體的全套設備，該設備包括一個含有至少帶有一個燒嘴的氣化室的還原氣體發(fā)生裝置，一個用固體塊狀含碳材料填充的豎爐，一個可選擇的經(jīng)過一個脫硫器和所說的氣體發(fā)生裝置相聯(lián)接的還原豎爐，所說的還原豎爐裝有待還原的氧化物料，一個安裝在所說的還原豎爐上部的第一出口裝置鄰近的分離裝置，以便從導出的氣流中分離出其中所含的水分和固態(tài)粉塵，其后第二氣體導出裝置，此裝置用于排放適用于作燃料的氣體，一條用于使所說的被引出的氣體的至少一部分氣流進行再循環(huán)，以調節(jié)由氣體發(fā)生器所產(chǎn)生的所說的還原性氣溫度的主要供應管路。
本發(fā)明的其他特征描述在所附的權利要求
中。
為了更好地理解本發(fā)明，可參考下面有關概要地例舉了實施本發(fā)明的一種方案的附圖中單個構件圖說明。
附圖中的1表示一個用于還原塊狀氧氣物料的還原豎爐。所說的還原豎爐1帶有一個把塊狀的有待還原的氧化物料裝入所說的還原豎爐1中的裝料裝置2。安裝在所說的還原豎爐1底部的是給豎爐1供應熱的還原性氣體的引入裝置3，所說的氣體基本上由一氧化碳和氫氣所組成，以及所說的氣體在所說的還原豎爐中逆著爐中的塊狀物料的方向流動，然后通過豎爐1上部的第一氣體導出裝置4使其排出。所說的導出管路4與所說的一個氣體洗滌器即分離器5相接，其中固態(tài)粉塵從所說的豎爐1中引出的廢氣中被排除出去。水分和固態(tài)粉塵從而從所說的分離器5中的所說的廢氣或頂部氣體中被排除出去。在這一操作期間，該氣體同時被冷卻，然后任何所希望的數(shù)量的廢氣可以作為氣體燃料，通過導出裝置6從系統(tǒng)中引出。如以下所更為詳細說明的，一部分這種廢氣通過一個管線或管路7被引回此流程，以便重復使用。詳細說明見后。在所說的管路上至少裝有一臺壓縮機8。
至少有一個燒嘴11被安裝在氣化室13的下部。12表示一個用于把成渣劑，如果有必要的話，可與脫硫劑一起饋入所說的氣化室13的噴槍。15表示裝在氣化室13上的爐渣排出裝置。所說的氣化室13與裝有焦炭的還原氣體發(fā)生豎爐14的底部相連接。在所說的還原氣體發(fā)生豎爐14的上端，裝有氣體導出裝置22，它通過管路16與脫硫器17相連接。管路16裝有導出裝置22，用于導出予訂作為燃料的氣體，用于同一目的的另一個導出裝置22a裝在緊接在所說的脫硫器17后面的導管18上;所說的導管18和所說的帶有導入裝置3的脫硫器相連接。為了冷卻所說的產(chǎn)生出來的還原性氣體，至少有一部分所說的還原性氣體可以借助于旁通連接管路19、21，通過冷卻裝置20和所說的管路18相連接。
氣體管路7包括一個支管路23，它緊靠著在它前面的所說的氣體引入裝置3與管路18相連。所說的管路18緊靠著它前面的所說的氣體引入裝置3還與H2S的供應管路24，以及供應碳的載體，例如甲烷、甲醇和/或丙烷的另一條管路25相連接。這樣，當所產(chǎn)生的還原性氣體被饋入還原豎爐1之前，就有可能進一步控制所說的還原性氣體中的碳的含量。提供少量的H2S可以減少系統(tǒng)中形成積碳的風險。
用于輸送氧氣的供應管道9以及輸送含碳質的和/或含烴材料的供應管道10直接和所說的燒嘴11相連接，以便通過所說的燒嘴將所說的材料饋入氣化室13。氧化劑在被導入燒嘴11之前是否預熱，可由操作者根據(jù)材料的性質自定。
在附圖上例舉的這套設備具有下列主要操作形式。
予定用于以化學方法還原在所說的還原豎爐1中的氧化物料，并經(jīng)由氣體導入裝置3引入的所說豎爐1底部的還原性氣體，主要是通過將含碳質的和/或含烴的材料，并與氧化劑以及由操作者自行選定的熔劑一起引入和豎爐14底部相連的，氣化室13的并經(jīng)由它引入填裝了焦碳的氣體發(fā)生豎爐14制備出來的。由此而產(chǎn)生出來的還原性氣體然后原則上要達到適于在后一步，于還原豎爐1中進行的還原氧化物料的溫度，并且以逆流穿過還原豎爐1充滿其中待還原的物料。從還原豎爐1中導出的廢氣，其化學還原能力是部分地消耗過的。并且在還原所說的物料時，變得含有氧化性的組分，如二氧化碳，水，此外還有和它們混在一起的固態(tài)粉塵，在其經(jīng)由安裝在所說的豎爐1上部的氣體導出裝置4從還原豎爐1中被分離后，饋入洗滌器5，用以排除存在于廢氣，或者頂部氣體中水分和固態(tài)粉塵。通過在洗滌器5中的這種處理，所說的廢氣也被冷卻，然后借助于管路6從系統(tǒng)中被部分地引出，并作為氣體燃料使用。換言之，一個可控制的所說的氣體的部分氣流，可以通過管路7和管路23再返回這個工藝流程。
還原性氣體的發(fā)生可以用很多不同的方法實現(xiàn)。例如可將粉末狀的和/或液態(tài)的，含碳質的和/或含烴的原料和含有百分之二十的水的氧化劑一起，通過所說的燒嘴11被噴入與裝有焦碳的氣體發(fā)生豎爐14的底部相連接的氣化室13，含有碳質的和/或含烴的原料也可以是塊狀的，如果是這樣的話，它們可以通過氣體發(fā)生豎爐14的上部被加入。在這種情況下，合適的含有碳質的材料是焦碳。
在所說的氣體發(fā)生豎爐14中所產(chǎn)生的還原性氣體，可通過與在豎爐裝料中或噴入氣化室的適當?shù)拿摿騽┫嘟Y合?；蛲ㄟ^經(jīng)由導出管線16使在所說的豎爐14中制得的氣體通入脫硫器17以除去氣體中的硫。
另外，任何存在的剩下的硫化物，可以被處于還原豎爐1下部的，被還原了的金屬氧化物吸收。
通常，離開豎爐14的已生產(chǎn)出來的還原性氣體，其溫度保持在1000-1500℃的范圍內。然而，將溫度這樣高的氣體直接用于在還原豎爐中進行的還原過程是不可能的。因此，在把此種氣體引入還原豎爐1之前，它的溫度必須降低。這個要求可以用本發(fā)明范圍內的不同方法實現(xiàn)。
例如通過管線16來自裝有焦碳的氣體發(fā)生豎爐14的被產(chǎn)生出來的還原性氣體，在通過脫硫器17后，與來自還原豎爐1的，由管路23導入的循環(huán)的部分廢氣的氣流相混合，以使混合氣體的溫度大約在700-1000℃之間。
產(chǎn)生出來的還原性氣體的溫度，還可以通過把已形成的還原性氣體的部分氣流導入所說的冷卻裝置20進行調節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明提出的造氣工藝，在工藝技術方面提供了重要優(yōu)點。該造氣工藝可以在這樣的溫度進行，在該溫度下，灰分形成易于處理的爐渣，這種爐渣可以通過裝在氣化室13的底部和/或安裝在裝有焦碳的氣體發(fā)生豎爐14的下部的出渣口15流出，而被排放出，不會給本工藝流程帶來堵塞。
勘誤表CPCH856153
勘誤表
權利要求
1.一種還原氧化物料，并同時產(chǎn)生可用作燃料的氣體的方法，這方法包括步驟a、由含碳質的和/或含烴的原料中產(chǎn)生一種主要含有一氧化碳、二氧化碳和水的還原性氣體，所說的原料和氧化劑以及還有可由操作者自行選定的成渣劑一起被引入氣化室，與此同時，由于通過不完全燃燒而產(chǎn)生熱能；b、對在溫度高于灰分熔點時離開所說的氣化室這樣制得的氣體，在后面的裝有固態(tài)塊狀含碳質材料的氣體發(fā)生豎爐中再加工成主要含有一氧化碳和氫氣的還原性氣體；c、使經(jīng)過這種方法生產(chǎn)出來的還原性氣體的溫度達到適于下一步還原過程的溫度，將所說的還原氣體引入裝有待進行化學還原的氧化物料的豎爐中所說的還原性氣體以逆流向豎爐中所說的氧化物料流動；以及d、從所說的豎爐中排出的部分被消耗了的還原性氣體中基本上除去所有的水，固態(tài)的粉塵以及大部分可作為燃料的所說的經(jīng)過處理的廢氣。
2.根據(jù)權利要求
1的一種方法，其中一部分在所說的裝有焦碳的豎爐中產(chǎn)生出來的還原性氣體從本工藝流程中分離出去，并將它用作氣體燃料。
3.根據(jù)權利要求
1或2的一種方法，其中所說的再加工階段以這樣一種方式進行的所說的還原性氣體主要含有一氧化碳和氫氣，以及一定數(shù)量的二氧化碳和不多于百分之二十的水。
4.根據(jù)權利要求
1至3中任何一項的方法，其中氧氣和最大值為百分之二十的水在所說的氣化過程中作為氧化劑使用，以及所說的這種氧化劑至少和一部分所說的含碳質的和/或含烴的原料相混合，通過燒嘴被引入氣化室。
5.根據(jù)權利要求
4的一種方法，其中所說的氧化劑在其被送入所說的燒嘴前，進行預熱。
6.根據(jù)權利要求
1至5任何一項的一種方法，其中用于產(chǎn)生所說的還原性氣體的含碳質和/或含烴的原料，是以粉狀和/或液態(tài)和/或塊狀的。
7.根據(jù)權利要求
1至6任何一項的方法，其中所說的氣化室和裝有固態(tài)塊狀碳質原料的氣體發(fā)生豎爐的底部相連接。
8.根據(jù)權利要求
1至7中任何一項的一種方法，其中焦碳用作所說的豎爐中含碳質裝料。
9.根據(jù)權利要求
4至8任何一項的一種方法，其中，粉狀的熔劑和由操作者自選的脫硫劑一起，在緊靠著所說的燒嘴的地方被噴入該系統(tǒng)。
10.根據(jù)權利要求
1至9任意一項的一種方法，其中碳質的塊狀材料和適宜的脫硫劑的混合物，用作所說的豎爐的爐料。
11.根據(jù)權利要求
1至10任意一項的一種方法，其中，在所說的氣化室中所產(chǎn)生出來的還原性氣體，在其被冷卻之前進行脫硫。
12.根據(jù)權利要求
1至11任意一項的一種方法，其中離開豎爐的所說的產(chǎn)生還原性氣體的溫度在1000-1500℃之間。
13.根據(jù)權利要求
1至12任意一項的一種方法，其中所說的離開豎爐所產(chǎn)生的還原性氣體的溫度在其被引入所說的還原豎爐之前被調節(jié)到700-1000℃之間，最好是825℃。
14.根據(jù)權利要求
12的一種方法，其中為了使所說的那種還原性氣體引入所說的還原豎爐之前達到所期望的在700-1000℃之間，最好是825℃的溫度，離開所說的豎爐的所說的熱的，產(chǎn)生的還原性氣體。a、經(jīng)過任選的脫硫后，和一定數(shù)量的，由還原豎爐引出的，未完全燃燒過的還原性氣體相混合，和/或b、饋入一個冷卻裝置。
15.根據(jù)權利14的一種方法，其中從所說的豎爐中引出的，未完全燃燒的，循環(huán)的部分氣流被導入一個必要的加壓過程，譬如通過至少一臺壓縮機。
16.為實施權利要求
1的方法，還原氧化物料，同時產(chǎn)生適于用作燃料氣體的一種成套設備，一個含有至少帶有一個燒嘴的氣化室，一座豎爐的還原性氣體發(fā)生裝置，一座任選的經(jīng)一脫硫器與所說的氣體產(chǎn)生裝置相連接的豎爐;所說的豎爐包含所說的待還原氧化物料，安裝在所說豎爐上部的一個第一氣體導出裝置;位于所說的導出裝置鄰近并用以從導出的氣體中分離其中所含的水分和固體粉塵的分離器裝置;和導出適于用作燃料氣體的另一個氣體導出裝置，以及一個為調節(jié)所說的氣體產(chǎn)生裝置中制得的還原性氣體溫度的，至少使導出氣流的一部分氣流循環(huán)的主供應管路。
17.根據(jù)權利要求
16的一種設備，其中所說的主供應管路上至少裝有一臺壓縮機裝置。
18.根據(jù)權利要求
16或17的一種設備，其中所說的燒嘴與氧化供應裝置相連接，以便操作者自行決定的，經(jīng)過預熱的氧化劑，直接通過所說的燒嘴輸送到還原區(qū)。
19.根據(jù)權利要求
16至18任意一項的設備，其中所說的氣體發(fā)生裝置至少裝有一個底部出口裝置。
20.根據(jù)權利要求
16至19任意一項的設備，其中所說的產(chǎn)生氣體的豎爐容納著碳質的塊狀原料和由操作者自行選定的脫硫劑。
21.根據(jù)權利要求
16至20任意一項的設備，其中在所說的硫分離器和所說的管線旁的還原豎爐的氣體入口之間的還原性氣體管路可與經(jīng)過了溫度調節(jié)的廢氣部分氣流連通。
22.根據(jù)權利要求
21的設備，其中所說的硫分離器和所說的還原豎爐的氣體入口之間所說的還原性氣體管路，是與碳的載體供應管裝置，以及另一個用于添加H2S的供應管路裝置相連接。
23.根據(jù)權利要求
21或22的設備，其中所說的還原性氣體管路是可以通過管路旁的冷卻器與所說的氣體入口相連接。
專利摘要
本發(fā)明所涉及到的是一種用于還原氧化物料同時還產(chǎn)生適于用作氣體燃料的氣體的方法和一整套設備。在這里，有由含碳質的以及(或者)含烴的原料生產(chǎn)出來的還原性氣體。其主要成分是一氧化碳和氫氣。使用在各個氣體發(fā)生爐的氣體的不完全燃燒而得到的熱能。然后調節(jié)這樣制得的還原性氣體的溫度，并且所說的氣體被引入裝有含氧化物的還原豎爐(在此之前經(jīng)過由操作者自行決定的脫硫操作)。此后，從所說的還原豎爐中引出的，經(jīng)不完全燃燒的還原性氣體，被排除含在其中的水分和固態(tài)物質。
文檔編號C10J3/46GK85101709SQ85101709
公開日1987年1月31日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者桑頓, 馬西森, 哈馬爾斯各格 申請人:Skf鋼鐵工程公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan