CN103002967B - 含粉尘气流的净化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于净化含粉尘和/或含细粒状固体的气流的方法，该气流来自直接还原装置或熔融还原装置的顶气和/或废气和/或出口气体。该气流借助于至少一个干燥过滤器进行干净化，从气流中分离掉粉尘和细粒状原料。将该经净化的气流供入CO2-分离设备，去除CO2并形成基本上不含水和不含CO2的产品气，该产品气用于干燥过滤器的反吹洗。

Description

含粉尘气流的净化方法
本发明涉及一种用于净化含粉尘和/或含细粒状固体的气流的方法，该气流来自用于还原和任选地熔炼块状或颗粒状特别是细粒状固体的直接还原装置或熔融还原装置的顶气和/或废气和/或出口气体，该方法中，该气流首先借助于至少一个干燥过滤器进行干净化，从气流中分离掉粉尘和/或细粒状原料，将该经净化的气流至少部分供入去除CO2的CO2-分离设备，其中去除CO2和任选的水，并形成基本上不含CO2的产品气和富CO2的尾气。
熔融还原装置以两步法运行，第一步中用还原气将含金属的固体原料还原，第二步中在同时加入能量载体特别是煤、焦炭等情况下使该经预还原的材料熔化成液体金属。本申请中的熔融还原装置意指高炉(用热风和/或氧运行)，COREX?法或FINEX?法和其它可使用的熔融还原法的装置。
从现有技术也已知，干燥过滤器是用于净化特别是热工艺气体如来自高炉的炉顶煤气或来自还原装置的顶气。与湿净化相反，其优点是不产生还需进行复杂后处理的泥浆或废水。再则还已知，使用吹洗气反吹以净化该干燥过滤器，并去除该过滤器的滤饼。为此，在现有技术中特别要应用压缩空气以及氮气。其缺点是需显著量的附加工艺气体。
从JP05-076803已知在旋风分离器中安置过滤器，其中经在旋风分离器中的粗分离后在过滤器中进行细分离。该分离出的材料可经再处理。
WO94/11283也表明从输送气体中分离粉尘，将该分离的粉尘供入开口容器或在旋风分离器和袋式过滤器中净化该输送气体。
因此，本发明的目的是提供一种方法，其可既可靠又低成本地净化干燥过滤器。
该目的是通过权利要求1的本发明方法达到的。
通过本发明方法，利用几乎不含CO2的产品气来反吹洗该至少一个干燥过滤器。产品气经吸附装置如(真空)-变压-吸附(按英文PSA即变压吸附或VPSA即真空变压吸附)制备，其中从气体中分离CO2和湿汽。由此形成不含湿汽的富集CO和H2的气体(露点＜-100℃)。这种既干燥又纯的产品气特别适用于反吹洗干燥过滤器或适用于去除滤饼，其中依据该产品气的组成，其可作为优质气体如通常与出口气一起进行再利用。用于反吹洗的压力范围特别是1.5-12barg，特别优选2-6barg是有利的。在如用氮气作为干燥过滤器的反吹洗气体时，导致氮在工艺气体中或产品气中的不希望富集。对此按现有技术需使用较大量的吹洗气如氮气。除所提及的气体外，也可处理基于重整天然气或来自与煤气装置组合运行的MIDREX?-装置的直接还原装置的顶气，或也可处理氧吹高炉的产品。
按本发明方法的一个特别方案，用于反吹洗的产品气在反吹洗后再通过干燥过滤器并由此净化。由于其与还原气的可相比的组成，该产品气可再经使用，例如与来自直接还原装置的工艺气体相混合。
通过产品气短时提高在过滤部件(如软管式过滤器、陶瓷滤烛等)中净化气测的压力，由此导致该过滤部件外侧上的滤饼的净化。在反吹洗后该产品气与工艺气体混合，并因此经气体返回再用于工艺中和/或与出口气(如电厂中的热利用等)一起再利用。该产品气大致可具有下列组成：
气体成分 典型含量 典型范围
CO 52体积% 45-60体积%
CO2 3体积% 2-3体积%
H2 25体积% 20-35体积%
H2O 0体积% 0体积%
CH4 2体积% 1-2体积%
N2 18体积% 5-25体积%
本发明方法的一个特定方案是，至少部分经净化的产品气作为还原气体重新供入直接还原装置或熔融还原装置中和/或供入与该装置的至少之一或煤气化装置组合运行的其它还原装置中。该用于吹洗干燥过滤器的经净化和干燥的产品气适合用于直接还原装置中、熔融还原装置中或也可用于与直接还原装置或熔融还原装置组合运行的其它还原装置中。直接还原装置通常与高炉一起运行是有利的方案。例如该经净化的产品气也可供入来自直接还原装置的出口气中。
本发明方法的另一方案是，至少部分产品气经在干燥过滤器中利用后，作为还原气体重新供入直接还原装置或熔融还原装置中和/或供入与该装置的至少之一或与煤气化装置组合运行的其它还原装置中。通过该产品气的利用可提高工艺效率，也可在直接还原装置与其它直接还原装置的组合中实现提高工艺效率。
按本发明方法的一个特定方案，在启动运行状态和/或停机运行状态时利用氮气代替产品气来反吹洗干燥过滤器。
本发明方法的一个适用方案是，该熔融还原装置按类型COREX?或FINEX?的方法运行或是高炉。COREX?或FINEX?是用于还原颗粒状或细粒状原料的已知熔融还原法。因此来自COREX?-法的顶气或来自FINEX的?-法的废气或来自高炉的炉顶煤气可用于本发明中，这时该产品气可经再次利用而不会对工艺气体或出口气体产生不利的损害。因此，该产品气可例如与出口气体组合以便再利用。例如该出口气在相连接的发电厂如燃气发电厂和蒸汽发电厂的热利用以产生能量。
按本发明方法的一个特定方案，该颗粒状原料是氧化的含铁固体，特别是铁矿和任选的附加料。
按本发明方法的另一个特定方案，作为其它利用将该滤饼供入压制设备，特别是附聚设备，或供入冶金设备，特别是熔融设备以进行颗粒状固体的加工。因此，除用于反吹洗干燥过滤器的产品气外，也利用该滤饼。此外，该滤饼的其它应用也是可能的。
基于在还原冶金的工艺气体中产生的大量粉尘和细颗粒状固体，用于工艺气体的净化设备需如此设计，以使可可靠地处理这么大的量。为确保该干燥过滤器的可靠功能，该干燥过滤器具有反吹洗设备以从干燥过滤器分离滤饼。该干燥过滤器大多与下部具有锥形部分的容器如此相连接，以在反吹洗时使滤饼达到该容器下部。通过反吹洗该过滤设备，该过滤器得以净化，并再次处于初始操作状态。在过滤器上作为滤饼淀积上的固体从干燥过滤器上分离，并送入容器中。从该容器可将该滤饼供入例如附聚设备或经其它再处理。
在通常的COREX?-装置运行时，产生温度约为300℃的约380000Nm3/小时的顶气，该顶气在其利用前需经净化。这可通这干式过滤实现。为该干过滤器的可靠运行，为此需约300Nm3/小时的吹洗气，具体是产品气。所以通过本发明节省了如此大量的用作吹洗气的氮气。在FINEX?-装置运行时，产生温度约为450℃的出口气，其中约330000Nm3/小时的出口气需经干燥过滤器净化。这里，通常的吹洗气量约为500Nm3/小时。该吹洗气以4-8barg，特别是约5.5barg的压力送入。每组过滤部件的典型的吹洗时间为秒的分数值（BruchteilevonSekunden），其中各个过滤部件组或单个过滤器呈循环(如依据压力差的限值或按时间间隔)经依次净化。
可使用烧结的多孔金属过滤器、陶瓷过滤器或袋式过滤器或软管式过滤器作为干燥过滤器。这类过滤器的特征是高运行温度。在袋式过滤器或软管式过滤器情况下，可能需使气体经预先冷却。
图1示出用于顶气或废气的具有反吹洗设备的干燥过滤器的实例。
图1示出具有过滤器部件1的干燥过滤器的可能方案，该过滤器部件1配置在外壳2中。在外壳2下部配置有锥形容器3。该锥形容器3例如可与未示出的附聚设备和/或也是未示出的熔融设备相连接，以使可排出来自锥形容器3的滤饼。通过输送管线4可将含粉尘和/或含细粒状固体的来自直接还原装置的顶气和/或出口气的气流5导入外壳2中。
该流入的气流5和细粒状固体在外壳2内经部分分离，其中一部分细粒状固体6a和6b由于重力沉降到容器3中。粉尘和残余的细粒状固体与气流7a,7b一起送入干燥过滤器中，并在过滤器部件1上经分离。该经净化的气流经一条或多条排出管线9的导管8由干燥过滤器导出，并供入未示的CO2-分离设备，在其中形成基本不含CO2的和干燥的产品气和富-CO2的尾气。或者，一部分经净化的气流也可在CO2-分离设备之前除去。
该干燥过滤器具有反吹洗设备10a，用该设备可按需将作为吹洗气的约6.5bar的部分产品气以反向于气流的流动方向导入干燥过滤器，可将形成滤饼FK的所淀积的粉尘和细粒状固体从过滤器部件1上再次去除，并可将其带入容器3中。另一方案是也可经反吹洗设备10b导入氮气。
该反吹洗设备可呈具有多条导入管线和相应止回阀的环形管线。通常是在产品气吹洗时，通过阀门截止含粉尘和/或含细粒状固体的气流5供入干燥过滤器。
在应用陶瓷选滤部件时，该干燥过滤器可间接处理热的顶气。在应用袋式过滤器或软管式过滤器时，该顶气在选滤前需经冷却。无论如何，在干燥过滤前或后可利用热顶气的废热以产生蒸汽，并使该经净化的顶气在涡轮机中降压，并供外部的其它利用。
附图标记表
1过滤部件
2外壳
3锥形容器
4输送管线
5气流
6a,6b细粒状固体
7a,7b粉尘和残余的细粒状固体
8导管
9排出管战
10a,10b反吹洗管线
11导管。

Claims (13)

1.用于净化含粉尘和/或含细粒状固体的气流的方法，该气流来自用于还原和任选地熔炼块状或颗粒状固体的直接还原装置或熔融还原装置的顶气和/或废气和/或出口气体，该方法中，该气流首先借助于至少一个干燥过滤器进行干净化，从气流中分离掉粉尘和/或细粒状原料，将该经净化的气流至少部分供入去除CO2的CO2-分离设备，其中去除CO2和任选的水，并形成基本上不含CO2的产品气和富CO2的尾气，其特征在于，至少一部分产品气在压力下导入干燥过滤器以反吹洗至少一个干燥过滤器，并去除滤饼。
2.权利要求1的方法，其特征在于，所述颗粒状固体是细粒状固体。
3.权利要求1的方法，其特征在于，所述的压力为1.5-12barg。
4.权利要求3的方法，其特征在于，所述的压力为2-6barg。
5.权利要求1-4之一的方法，其特征在于，该用于反吹洗的产品气在反吹洗后再通过干燥过滤器并由此净化。
6.权利要求5的方法，其特征在于，至少部分纯的产品气作为还原气体重新供入直接还原装置或熔融还原装置中和/或供入与该装置的至少之一或煤气化装置组合运行的其它还原装置中。
7.权利要求1-4之一的方法，其特征在于，至少部分产品气经在干燥过滤器中利用后，作为还原气体重新供入直接还原装置或熔融还原装置中和/或供入与该装置的至少之一或与煤气化装置组合运行的其它还原装置中。
8.权利要求1-4之一的方法，其特征在于，在启动运行状态和/或停机运行状态时利用氮气代替产品气来反吹洗干燥过滤器。
9.权利要求1-4之一的方法，其特征在于，该颗粒状原料是氧化的含铁固体和任选的附加料。
10.权利要求9的方法，其特征在于，该颗粒状原料是铁矿。
11.权利要求1-4之一的方法，其特征在于，作为其它利用将该滤饼供入压制设备，或供入冶金设备以进行颗粒状固体的加工。
12.权利要求11的方法，其特征在于，所述压制设备是附聚设备。
13.权利要求11的方法，其特征在于，所述冶金设备是熔融设备。
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