CN113631728B - 直接还原系统和相关工艺 - Google Patents
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Abstract
一种用于直接还原铁矿石的直接还原系统，包括：反应器(1)，其具有还原区域(2)并且适于从上方被装载有所述铁矿石；处理和进料管线(11)，其用于加工工艺气体，从而获得还原气体混合物，并且用于将所述还原气体混合物供应到还原区域(2)中；管线(10)，用于回收和处理离开反应器(1)的排出的气体，在上游与反应器(1)连通并且在下游与所述处理和进料管线(11)连通；其中设置至少一个旁路导管(30)，该至少一个旁路导管(30)适于将还原气体混合物的至少一部分从所述处理和进料管线(11)转向到所述回收和处理管线(10)。
Description
发明领域
本发明涉及一种直接还原系统和相关工艺，特别地，其适于通过使用还原气体直接还原铁矿石来产生金属铁。
背景技术
已知类型的用于产生还原铁(DRI)的系统由反应室或反应器和还原气体处理和进料管线组成，在所述反应室或反应器中铁氧化物以粒料和/或团块的形式被装载，所述还原气体处理和进料管线适于在反应器中还原所述铁氧化物。在反应室或反应器中，还原气体在高温被注入。在包括具有还原区域的轴型移动床反应器(shaft-type moving-bedreactor)的直接还原系统中，还原气体被引入到反应器的还原区域的下部部分中，并且通过铁氧化物床被带到上游，以便然后作为排出的气体(exhausted gas)从所述还原区域的顶部被提取，被再调节(recondition)并且被再循环。离开反应器的排出的气体经历适当的处理，该处理包括被除尘、被去除反应产物(H2O和CO2)以及被压缩；然后将其与补充气体混合，所述补充气体通常是补充天然气(make-up natural gas)。由新的补充气体和在上文提及的处理之后再循环的排出的气体的混合物限定的气体流被送到加热单元，该加热单元使气体流达到还原过程所需的温度，该温度通常超过850℃。所述加热单元可以是火焰加热器或甲烷重整器(methane reformer)。
在注入氧气以便进一步提高其温度的加热的还原气体流最终被送到反应器中，在反应器中，包含待还原的铁氧化物的矿石的粒料和/或团块从上方被引入，而在相对端处，DRI(直接还原铁产物)被提取，其通过气动输送系统或重力输送系统或通过带被送到熔化炉(melting furnace)。
更详细地，在铁氧化物还原工艺期间，通过与氢气和一氧化碳的化学反应，从铁矿石中去除氧，以便获得具有高金属化程度(在DRI中包含的金属铁与全部铁的比率)的DRI。在该工艺中涉及的总还原反应是熟知的，并且在下文示出：
Fe2O3+3H2->2Fe+3H2O(1)
Fe2O3+3CO->2Fe+3CO2(2)。
根据反应(1)和反应(2)，与铁氧化物中的氧反应的氢气和一氧化碳变成水和二氧化碳。在离开反应器的排出的气体中，除了H2O和CO2之外，还存在未反应的H2和CO。为了回收和再循环这些还原剂H2和CO，将排出的气体如上文所描述的处理。
铁氧化物的还原在高温在还原反应器中进行，并且所产生的DRI可以在高温从所述反应器中排出。
不利地，当熔化炉正在经历维护或由于生产原因而暂时停止时，没有被熔化炉接收到的DRI产物必须被转移到通常产生冷的最终产品的其他处理管线。为了避免直接还原系统的连续的停止和再启动，热排放式反应器(hot-discharge reactor)始终具有通过外部冷却器冷却的替代可能性，该外部冷却器可以通过重力或通过气动输送来装载。所产生的冷DRI必须储存在合适的惰性料仓中，以便避免该产物通过其金属铁与空气中的氧气和水的反应而被再次氧化的风险。可选择地，该材料可以被压块(briquet)(产生HBI)，这涉及另外的加工成本，从而确保产品的高稳定性，该产品可以在没有特别的预防措施的情况下被输送和储存。
然而，这种DRI冷却涉及为冷的DRI安装冷却系统、输送系统和储存系统，使得还原系统的布局相当复杂。
此外，当熔化炉需要再次被供料时，与熔化热装料的DRI的能量消耗相比，装载到熔化炉中的冷DRI在熔化步骤期间导致更大的能量消耗。
因此，感觉到提供能够克服前述缺点的直接还原系统和相关工艺的需求。
发明概述
本发明的目的是提供一种直接还原系统，该直接还原系统允许临时调节还原气体朝向反应器的流量，保持气体加热或重整单元的正常操作条件，并且从而使直接还原系统的生产率适于熔化炉的生产要求，而不需要在用于钢铁生产的熔化单元停止的情况下将热DRI的排放从反应器朝向冷DRI的生产转向，由此本发明允许当熔化炉需要最大进料时加速热DRI的生产直到反应器的标称水平，并且当它不需要这样时停止生产。本发明导致还原系统的布局相当大的简化，因为不需要安装用于冷DRI的冷却系统、输送系统和储存系统。
本发明的另一个目的是提供一种相关的直接还原工艺。
本发明通过铁氧化物直接还原系统实现了这样的目的中的至少一个，以及根据本说明书将变得明显的其他目的，所述直接还原系统包括：
-反应器，所述反应器具有还原区域并且适于从上方装载有所述铁氧化物；
-处理和进料管线，所述处理和进料管线用于处理工艺气体，从而获得还原气体混合物，并且用于将所述还原气体混合物供应到所述还原区域中；
-回收和处理管线，所述回收和处理管线用于回收和处理离开所述反应器的排出的气体，在上游与所述反应器连通并且在下游与所述处理和进料管线连通；
其中设置至少一个旁路导管，所述至少一个旁路导管适于将所述还原气体混合物的至少一部分从所述处理和进料管线转向到所述回收和处理管线；
其中设置了：
-至少一个第一调节阀，所述至少一个第一调节阀用于调节通过所述至少一个旁路导管到达所述回收和处理管线的所述还原气体混合物的所述部分；
-至少一个第二调节阀，所述至少一个第二调节阀用于调节离开所述反应器的排出的气体沿着所述回收和处理管线的通过；
-至少一个控制装置，所述至少一个控制装置用于控制所述至少一个第一调节阀和所述至少一个第二调节阀；
并且其中所述控制装置适于接收指示来自所述反应器的DRI的排放流量的第一信号并且适于产生用于控制所述至少一个第一调节阀的第二信号和用于控制所述至少一个第二调节阀的第三信号。
设置了至少一个传感器，所述至少一个传感器用于检测来自反应器的DRI的实时排放流量，并且将所述第一信号发送到控制装置。给定被置于反应器的下游的熔化电炉的预定进料要求，控制装置因此产生第二信号和第三信号，以便达到或保持来自反应器的DRI的期望的排放流量。
处理和进料管线可以包括加热或重整单元。
回收和处理管线可以包括泵送装置。
根据本发明的另外的方面，提供了一种直接还原工艺，该工艺可以通过前述系统来实施，该工艺包括以下步骤：
a)通过所述处理和进料管线将所述还原气体混合物供应到所述反应器的所述还原区域中；
b)通过在下游与所述处理和进料管线连通的所述回收和处理管线来回收和处理离开所述反应器的排出的气体；
其中通过所述至少一个旁路导管提供所述还原气体混合物的至少一部分从所述处理和进料管线到所述回收和处理管线的偏离(deviation)；
其中设置了以下步骤：
-通过所述至少一个第一调节阀调节通过所述至少一个旁路导管到达所述回收和处理管线的所述还原气体混合物的所述至少一部分；
-通过所述至少一个第二调节阀调节离开所述反应器的排出的气体沿着所述回收和处理管线的通过；
-通过所述至少一个控制装置控制所述至少一个第一调节阀和所述至少一个第二调节阀；
并且其中所述至少一个控制装置接收指示来自所述反应器的DRI的排放流量的第一信号，并且产生用于控制所述至少一个第一调节阀的第二信号和用于控制所述至少一个第二调节阀的第三信号。
本发明的解决方案允许直接还原系统以可变的生产率操作，这取决于对源自熔化炉的材料的要求。还原气体进料回路被设计，以便允许调节朝向反应器的流量。本质上，只有确保由熔化炉当前要求的生产率所需的还原气体的量是从反应器外部的还原气体进料回路中获得。
特别地，本发明的直接还原系统包括根据熔化炉的需要来改变系统的生产率，将旁路分支或旁路导管插入到还原气体进料回路中，以便调节还原气体到反应器中的输入，可能直到完全停止还原气体到反应器中的输入。当熔化炉不需要接收材料或需要较少的材料时，使用该旁路分支：这涉及还原气体的偏离及其在反应器外部的再循环，直到熔化炉返回到能够接收待熔化的材料。这允许在不停止系统的情况下减慢或终止直接还原系统的DRI的生产。
在一种实施方案中，旁路分支将一段(stretch of)还原气体处理和进料管线与一段排出的气体回收和处理管线连接，所述一段还原气体处理和进料管线优选地被包括在被置于加热或重整单元下游的氧气注入装置和反应器之间，所述一段排出的气体回收和处理管线优选地被包括在反应器和用于将经处理的排出的气体朝向所述处理和进料管线泵送的泵送装置之间。
在另外的实施方案中，旁路分支优选地将还原气体处理和进料管线的加热或重整单元的下游的所述一段与排出的气体洗涤单元和冷凝单元之间的沿着排出的气体回收和处理管线的所述一段连接。
这样的旁路分支可以包括骤冷或快速冷却系统，该系统允许降低通过其中的气体的温度。
任选地，在直接还原系统的反应器和熔化炉之间，可以设置仅一个或更多个中间减压罐，这相当大的简化了炼钢车间。在其中临时储存所产生的DRI的这样的中间罐允许受控的进料材料流在熔化炉中被熔化。
以下是本发明的系统的一些主要优点：
-不需要为冷DRI安装冷却系统、输送系统和储存系统，这相当大地简化了系统的布局；
-总是将热DRI装载到熔化炉中的可能性，这在熔化步骤期间使能量节约最大化；
-对于几乎不存在废料的可用性的市场，它代表理想的解决方案；
-完全控制钢组成的可能性(没有杂质或污染，例如铜)；
-由于二氧化碳的较低排放，对环境更大的尊重。
鉴于示例性的但非排他性的实施方案的详细描述，本发明的另外的特征和优点将变得更加明显。
从属权利要求描述了本发明的特定的实施方案。
附图简述
在本发明的描述中，参照了附图，附图以解释的方式而非限制的方式提供，在附图中：
图1示出了根据本发明的直接还原系统的第一实施方案的图；
图2示出了根据本发明的直接还原系统的第二实施方案的图；并且
图3示出了根据本发明的直接还原系统的第三实施方案的图。
本发明的示例性实施方案的描述
参照附图，示出了用于通过与源自工艺气体的还原气体混合物反应来直接还原铁氧化物的直接还原系统的实例，该系统包括回路，该回路设置有：
-反应器1，优选地单级反应器，其具有还原区域2并且适于从上方被装载有包含铁氧化物的颗粒；
-处理和进料管线11，所述处理和进料管线11用于处理工艺气体，从而获得还原气体混合物，并且用于将所述还原气体混合物供应到所述还原区域2中；
-回收和处理管线10，所述回收和处理管线10用于回收和处理离开所述反应器1的排出的气体，所述管线10在上游与所述反应器1连通并且在下游与所述处理和进料管线11连通；
-补充还原气体的外部源26，所述外部源26向所述处理和进料管线11供应补充还原气体。
这样的补充还原气体可以是天然气或任何其他具有还原性质的气体，诸如重整气体、氢气、合成气、焦炉气(coke oven gas)(COG)等。
在本说明书中，“工艺气体”意指在离开反应器1的排出的气体未被再循环的情况下，来自外部源26的补充还原气体，或者意指通过将来自外部源26的补充还原气体与在回收和处理管线10中处理的排出的气体混合而获得的气体混合物；而“还原气体混合物”意指前述的工艺气体，一旦在处理和进料管线11中被处理，即被加湿(任选地)，被加热以及用氧气注入被处理。
有利地，该回路设置有至少一个旁路导管30，例如单个旁路导管，以将还原气体混合物的至少一部分从处理和进料管线11转向到回收和处理管线10。这允许调节还原气体朝向反应器的流量，使还原气体混合物的流量适于直接还原系统的DRI生产率，并且又适于布置在系统的下游的DRI熔化炉的生产要求。优选地，DRI熔化炉是布置在反应器1的下游的电弧炉(EAF)。
优选地，设置至少一个调节阀32，所述至少一个调节阀32用于调节通过旁路导管30到达回收和处理管线10的还原气体混合物的部分。在两个或更多个旁路导管的情况下，每个旁路导管将设置有至少一个调节阀。
为了使直接还原系统的生产率更好地适于炉的生产要求，设置了用于调节铁矿石的装载量的调节装置，所述铁矿石从上方被引入到反应器1中。这样的调节装置包括例如旋转阀，该旋转阀取决于其速度有利地调节铁矿石的离开的排放流量，并且因此还调节朝向反应器1的铁矿石进料。
此外，可以在反应器1的下端设置振动式进料器54(图3)，以便以与调节从上方被引入到反应器中的铁矿石的流量相协调的方式调节DRI从反应器的排放流量。
另外的优点可以是沿着旁路导管30设置冷却单元31，以冷却还原气体混合物的前述部分，这允许在到达回收和处理管线10中存在的排出的气体之前降低穿过导管30的气体的温度。
举例来说，该冷却单元31可以包括冷却水注入装置和气-液分离器，例如呈分离鼓(knock-out drum)的形式的气-液分离器。
在图1中所示的第一实施方案中，处理和进料管线11包括：
-导管，通过将离开反应器的经处理的排出的气体与外部源26的补充还原气体混合而获得的工艺气体适于穿过所述导管；
-任选地，至少一个工艺气体加湿单元27，例如仅一个加湿单元27；
-至少一个加热单元或重整单元12，例如仅一个加热单元或重整单元12；
-以及至少一个注入装置4，例如仅一个注入装置4，其被布置在加热单元12的下游并且适于将氧气注入到工艺气体的流中。
替代地，回收和处理管线10包括：
-导管，离开反应器1的排出的气体适于穿过所述导管；
-至少一个热交换器21，例如仅一个热交换器，以冷却离开反应器1的排出的气体；
-至少一个洗涤单元38，例如仅一个洗涤单元，其用于洗涤排出的气体，适于用洗涤水洗涤排出的气体并且将排出的气体与洗涤水分离；
-至少一个冷凝单元22，例如仅一个冷凝单元，其被布置在所述至少一个洗涤单元38的下游，以从排出的气体中去除水，从而获得脱水的气体。
在冷凝单元22的下游，可以依次设置：至少一个泵送装置24，例如仅一个泵送装置，以将脱水的气体朝向处理和进料管线11泵送；用于冷却所述脱水的气体的冷却装置39；以及用于去除二氧化碳的去除装置25。
优选地，在冷凝单元22的下游的回收和处理管线10的导管包括：
-分支导管23，其将回收和处理管线10连接到加热单元12的燃烧器，并且其中脱水的排出的气体的第一流可以作为用于所述燃烧器的燃料气体被发送；
-以及分支导管28，其将回收和处理管线10连接到处理和进料管线11，并且泵送装置24、冷却装置39和二氧化碳去除装置25沿着该分支导管28布置，并且脱水的排出的气体的第二流在该分支导管28中再循环。
沿着分支导管23，优选地设置压力控制阀34。
加热单元12通过源自源35的适当的燃料的燃烧来提供动力。燃料可以是源自分支导管23的脱水的排出的气体，或者是氢气或天然气或其混合物。
在一种实施方案中(图1)，至少一个旁路导管30将位于至少一个注入装置4的下游的一段处理和进料管线11连接到位于至少一个洗涤单元38和冷凝单元22之间的一段回收和处理管线10。
优选地，沿着回收和处理管线10设置至少一个另外的调节阀33，以调节排出的气体从洗涤单元38朝向冷凝单元22的通过。
更通常地，足够的是，至少一个旁路导管30将位于至少一个加热或重整单元12的下游、优选地位于至少一个注入装置4的下游或上游的一段处理和进料管线11连接到位于反应器1和至少一个泵送装置24之间的一段回收和处理管线10。
处理和进料管线11在上游被连接到回收和处理管线10以及补充还原气体的外部源26两者。特别地，外部源26被连接到被包括在回收和处理管线10的二氧化碳去除装置25与处理和进料管线11的加热单元12之间的一段回路。沿着将外部源26连接到处理和进料管线11的导管36，设置压力控制阀或调节阀37。
任选地，至少一个加湿单元27可以沿着处理和进料管线11被设置在外部源26和加热单元12之间。
图2中所示的本发明的系统的第二实施方案基本上与第一实施方案相同，并且设置了处理和进料管线11的导管15，该导管15适于被工艺气体横穿，以穿过回收和处理管线10的至少一个热交换器21，用于利用刚刚离开反应器1的排出的气体的热来预热在加热单元12的上游的工艺气体。在该配置中，补充还原气体源是重整气体或氢气源，并且不需要工艺气体加湿单元27。
图3中所示的本发明的系统的第三实施方案基本上类似于第一实施方案和第二实施方案。
在该第三实施方案中，另外设置了控制装置56，所述控制装置56用于控制至少一个调节阀32并且用于控制至少一个调节阀33，所述调节阀32调节通过旁路导管30到达回收和处理管线10的还原气体混合物的部分，所述调节阀33调节来自反应器1的排出的气体沿着回收和处理管线10的通过。
所述控制装置56可以被编程为响应于期望的DRI排放流量而操作，优选地响应于必须进入熔化电炉例如EAF的预定DRI装料流量而操作。
控制装置56适于接收指示来自反应器1的DRI的实时排放流量的第一信号64，并且被配置成产生被发送到调节阀32的第二信号66和被发送到调节阀33的第三信号68。
设置了至少一个传感器，所述至少一个传感器用于检测来自反应器1的DRI的排放流量，并且将所述第一信号发送到控制装置56。给定被置于反应器1的下游的熔化电炉的预定进料要求，控制装置56因此产生第二信号和第三信号，以便达到或保持来自反应器1的DRI的期望的排放流量。
如果要降低DRI的排放流量，则控制装置56将向控制阀32发送信号，用于增加被转向到回收和处理管线10的还原气体混合物的部分，同时，所述控制装置将向调节阀33发送信号，用于降低来自反应器1的排出的气体的流量，并且因此总体上降低还原气体混合物朝向反应器1的流量。
任选地，控制装置56还可以向调节阀37(图1)发送信号，该调节阀37调节进入处理和进料管线11的补充还原气体的流量。
如果设置烃的重整器，通常是天然气中的重整甲烷，作为重整单元12，其中甲烷与来自回收和处理管线10的排出的气体中存在的CO2和H2O反应，则优选地设置另外的外部源60，以在所述重整单元12的上游提供CO2和H2O。
另外的外部源60被连接到在导管36与处理和进料管线11的连接点和前述重整单元12之间的一段回路。沿着将外部源60连接到处理和进料管线11的导管62，设置调节阀58。
在这种情况下，控制装置56还被配置成产生被发送到调节阀58的第四信号70。
因此，如果要降低DRI的排放流量，考虑到来自反应器1的排出的气体流量的同时降低，控制装置56还将向调节阀58发送信号用于增加CO2和H2O的供应。以这种方式，重整单元12可以继续其正常操作，而没有由与被引入到重整器中的甲烷的量相比较低量的CO2和H2O引起的碳化物形成的任何问题。
在该第三实施方案中，优选地，洗涤单元和冷凝单元可以被接合在单个单元38中(图3)。此外，用于去除二氧化碳的去除装置25是任选的装置。
优选地，可以设置用于碳化DRI的气体的外部源72(图3)，诸如甲烷或其他气态烃或一氧化碳。该源72可以，优选地直接通过导管74，在位于所述反应器中的还原气体混合物的供应入口下方的点处将所述DRI碳化气体供应到反应器1中，以便调节DRI的碳含量。所述外部源72还可以在上文描述的其他实施方案中设置。
关于可以通过本发明的系统实施的直接还原工艺，该工艺实质上包括以下步骤：
a)通过处理和进料管线11将还原气体混合物供应到反应器1的还原区域2中；
b)通过在下游与处理和进料管线11连通的回收和处理管线10来回收和处理离开反应器1的排出的气体。
以下是通过刚刚描述的本发明的系统实施的全性能铁矿石直接还原工艺的实例。
离开反应器1的排出的气体，优选地在从约250℃至约450℃的范围内的温度，被引导到回收和处理管线10的导管50中，该导管50将排出的气体引导到热交换器21用于其冷却。
一旦排出的气体已经被冷却，该排出的气体就通过导管51朝向洗涤单元38流动，并且随后朝向冷凝单元22流动以去除水，从而获得脱水的排出的气体。在变型中，洗涤单元和冷凝单元可以被合并在单个单元38中(图3)。
在冷却、洗涤和脱水之后，脱水的排出的气体被分成两个分支导管23、28。
脱水的排出的气体的较小部分流过导管23，该导管23具有压力控制阀或调节阀34，气体的一部分可以通过该压力控制阀或调节阀34从回路中清除，以消除不想要的惰性气体的积聚。替代地，脱水的排出的气体的较大部分流过导管28。
参照附图，流入导管28的脱水的排出的气体由泵送装置24推动，该泵送装置24可以是压缩机或鼓风机，以便使脱水的排出的气体的这样的部分再循环，以将其带回到反应器1。在泵送装置24的下游，脱水的排出的气体流过导管28，穿过可能的冷却装置39，并且随后穿过除去二氧化碳的去除装置25，并且因此在处理和进料管线11中与源自外部源26的补充还原气体混合，该补充还原气体例如天然气或任何其他具有还原性质的气体，诸如重整气体、氢气、合成气、COG等，由此定义了工艺气体。在变型中(图3)，通过去除装置25去除二氧化碳是任选的步骤。
该工艺气体继续沿着导管15流动，在导管15中，该工艺气体任选地经历预热，因为导管15及其的一段可以穿过回收和处理管线10的热交换器21(图2)。
在任何情况下，具有这种预热或没有这种预热的工艺气体穿过整个管道15，直到其到达加热或重整单元12，在该加热或重整单元12中，其达到约850℃-960℃的温度。
在加热或重整单元12的下游，还通过借助于至少一个注入装置4注入氧气而获得的还原气体混合物流过导管16，直到到达反应器1的内部。
呈粒料或团块的形式的铁矿石从上方被供应到反应器1的还原区域2中，与相对其向上游流动的热还原气体反应，并且最后作为热DRI排放。
有利地，当需要调节还原气体朝向反应器的流量，从而使直接还原系统的生产率适于布置在系统的下游的熔化炉的生产要求时，通过至少一个旁路导管30，提供还原气体混合物的至少一部分从处理和进料管线11到回收和处理管线10的偏离。
对穿过旁路导管30到达回收和处理管线10的还原气体混合物的部分的调节通过调节阀32发生。
类似地，通过调节阀33，可以调节排出的气体沿着回收和处理管线10的通过，例如从洗涤单元38朝向冷凝单元22。
通过适当地减少被引入到反应器1中的还原气体的量，还可以相应地调节从上方装载到反应器1中的铁矿石的量。
因此，利用本发明的系统，在钢铁系统终止的情况下，可以避免反应器的排放向用于产生冷DRI的DRI冷却器的偏移，并且当熔化炉需要最大进料时，可以允许加速生产直到标称水平，并且甚至当其不需要这样时终止生产，而没有火焰加热器或重整器固有的操作限制。这导致还原系统的布局的相当大的简化，因为不需要安装用于冷DRI的冷却系统、输送系统和储存系统。
有利地，可以通过冷却单元31提供沿着旁路导管30的还原气体混合物的所述部分的冷却。
在全性能操作步骤期间，与开始步骤不同，进入冷却单元31的还原气体混合物的部分的温度例如在850℃-960℃的范围内，而离开冷却单元31的还原气体混合物的所述部分的温度例如在40℃-180℃的范围内。
Claims (34)
1.一种用于直接还原铁氧化物的直接还原系统，包括：
-反应器(1)，所述反应器(1)具有还原区域(2)并且适于从上方被装载有所述铁氧化物；
-处理和进料管线(11)，所述处理和进料管线(11)用于处理工艺气体，从而获得还原气体混合物，并且用于将所述还原气体混合物供应到所述还原区域(2)中；
-回收和处理管线(10)，所述回收和处理管线(10)用于回收和处理离开所述反应器(1)的排出的气体，在上游与所述反应器(1)连通并且在下游与所述处理和进料管线(11)连通；
其中设置至少一个旁路导管(30)，所述至少一个旁路导管(30)适于将所述还原气体混合物的至少一部分从所述处理和进料管线(11)转向到所述回收和处理管线(10)；
其中设置了：
-至少一个第一调节阀(32)，所述至少一个第一调节阀(32)用于调节通过所述至少一个旁路导管(30)到达所述回收和处理管线(10)的所述还原气体混合物的所述部分；
-至少一个第二调节阀(33)，所述至少一个第二调节阀(33)用于调节离开所述反应器(1)的排出的气体沿着所述回收和处理管线(10)的通过；
-至少一个控制装置(56)，所述至少一个控制装置(56)用于控制所述至少一个第一调节阀(32)和所述至少一个第二调节阀(33)；
并且其中所述控制装置(56)适于接收指示来自所述反应器(1)的直接还原铁(DRI)产物的排放流量的第一信号(64)并且适于产生用于控制所述至少一个第一调节阀(32)的第二信号(66)和用于控制所述至少一个第二调节阀(33)的第三信号(68)。
2.根据权利要求1所述的系统，其中沿着所述旁路导管(30)设置冷却单元(31)以冷却所述还原气体混合物的所述至少一部分。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述冷却单元(31)包括水注入装置和气-液分离器。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，
其中所述处理和进料管线(11)包括至少一个加热或重整单元(12)；
其中所述回收和处理管线(10)包括至少一个泵送装置(24)，用于将所述排出的气体朝向所述处理和进料管线(11)泵送；
并且其中所述至少一个旁路导管(30)将被置于所述至少一个加热或重整单元(12)和所述反应器(1)之间的一段所述处理和进料管线(11)连接到被置于所述反应器(1)和所述至少一个泵送装置(24)之间的一段所述回收和处理管线(10)。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中所述处理和进料管线(11)包括至少一个加热或重整单元(12)和至少一个注入装置(4)，所述至少一个注入装置被布置在所述加热或重整单元(12)的下游并且适于将氧气注入到工艺气体的流中；
其中所述回收和处理管线(10)包括至少一个热交换器(21)、至少一个洗涤单元(38)、至少一个冷凝单元(22)以及至少一个泵送装置(24)，所述至少一个热交换器(21)冷却离开所述反应器(1)的所述排出的气体，所述至少一个洗涤单元(38)用于洗涤所述排出的气体，适于用洗涤水洗涤所述排出的气体并且将所述排出的气体与所述洗涤水分离，所述至少一个冷凝单元(22)被布置在所述洗涤单元(38)的下游，用于从所述排出的气体中去除水，所述至少一个泵送装置(24)用于将所述排出的气体朝向所述处理和进料管线(11)泵送；
并且其中所述至少一个旁路导管(30)将位于所述至少一个加热或重整单元(12)和所述反应器(1)之间、在所述至少一个注入装置(4)的下游或上游的一段所述处理和进料管线(11)连接到位于所述洗涤单元(38)和所述冷凝单元(22)之间的一段所述回收和处理管线(10)。
6.根据权利要求4所述的系统，其中所述处理和进料管线(11)包括至少一个加热或重整单元(12)和至少一个注入装置(4)，所述至少一个注入装置被布置在所述加热或重整单元(12)的下游并且适于将氧气注入到工艺气体的流中；
其中所述回收和处理管线(10)包括至少一个热交换器(21)、至少一个洗涤单元(38)、至少一个冷凝单元(22)以及至少一个泵送装置(24)，所述至少一个热交换器(21)冷却离开所述反应器(1)的所述排出的气体，所述至少一个洗涤单元(38)用于洗涤所述排出的气体，适于用洗涤水洗涤所述排出的气体并且将所述排出的气体与所述洗涤水分离，所述至少一个冷凝单元(22)被布置在所述洗涤单元(38)的下游，用于从所述排出的气体中去除水，所述至少一个泵送装置(24)用于将所述排出的气体朝向所述处理和进料管线(11)泵送；
并且其中所述至少一个旁路导管(30)将位于所述至少一个加热或重整单元(12)和所述反应器(1)之间、在所述至少一个注入装置(4)的下游或上游的一段所述处理和进料管线(11)连接到位于所述洗涤单元(38)和所述冷凝单元(22)之间的一段所述回收和处理管线(10)。
7.根据权利要求5所述的系统，其中所述洗涤单元(38)和所述冷凝单元(22)被合并在单个单元中。
8.根据权利要求6所述的系统，其中所述洗涤单元(38)和所述冷凝单元(22)被合并在单个单元中。
9.根据权利要求5所述的系统，其中所述至少一个第二调节阀(33)适于调节排出的气体从所述洗涤单元(38)朝向所述冷凝单元(22)的通过。
10.根据权利要求6所述的系统，其中所述至少一个第二调节阀(33)适于调节排出的气体从所述洗涤单元(38)朝向所述冷凝单元(22)的通过。
11.根据权利要求7或8所述的系统，其中所述至少一个第二调节阀(33)适于调节排出的气体从所述单个单元朝向所述泵送装置(24)的通过。
12.根据权利要求1至3和6至10中任一项所述的系统，其中所述处理和进料管线(11)在上游被连接到所述回收和处理管线(10)以及补充还原气体的至少一个外部源(26)两者。
13.根据权利要求4所述的系统，其中所述处理和进料管线(11)在上游被连接到所述回收和处理管线(10)以及补充还原气体的至少一个外部源(26)两者。
14.根据权利要求5所述的系统，其中所述处理和进料管线(11)在上游被连接到所述回收和处理管线(10)以及补充还原气体的至少一个外部源(26)两者。
15.根据权利要求11所述的系统，其中所述处理和进料管线(11)在上游被连接到所述回收和处理管线(10)以及补充还原气体的至少一个外部源(26)两者。
16.根据权利要求1至3、6至10和13至15中任一项所述的系统，其中设置了调节装置，所述调节装置用于调节从上方被引入到所述反应器(1)中的铁氧化物的装载量。
17.根据权利要求4所述的系统，其中设置了调节装置，所述调节装置用于调节从上方被引入到所述反应器(1)中的铁氧化物的装载量。
18.根据权利要求5所述的系统，其中设置了调节装置，所述调节装置用于调节从上方被引入到所述反应器(1)中的铁氧化物的装载量。
19.根据权利要求11所述的系统，其中设置了调节装置，所述调节装置用于调节从上方被引入到所述反应器(1)中的铁氧化物的装载量。
20.根据权利要求12所述的系统，其中设置了调节装置，所述调节装置用于调节从上方被引入到所述反应器(1)中的铁氧化物的装载量。
21.根据权利要求1至3、6至10、13至15和17至20中任一项所述的系统，其中所述处理和进料管线(11)包括用于重整甲烷的至少一个重整单元(12)；
其中设置了另外的外部源(60)和相应的调节阀(58)，所述另外的外部源(60)用于将CO2和H2O供应到所述重整单元(12)的上游，所述调节阀(58)用于调节CO2和H2O的所述供应；
并且其中所述控制装置(56)还被配置成产生用于控制所述调节阀(58)的第四信号(70)。
22.根据权利要求4所述的系统，其中所述处理和进料管线(11)包括用于重整甲烷的至少一个重整单元(12)；
其中设置了另外的外部源(60)和相应的调节阀(58)，所述另外的外部源(60)用于将CO2和H2O供应到所述重整单元(12)的上游，所述调节阀(58)用于调节CO2和H2O的所述供应；
并且其中所述控制装置(56)还被配置成产生用于控制所述调节阀(58)的第四信号(70)。
23.根据权利要求5所述的系统，其中所述处理和进料管线(11)包括用于重整甲烷的至少一个重整单元(12)；
其中设置了另外的外部源(60)和相应的调节阀(58)，所述另外的外部源(60)用于将CO2和H2O供应到所述重整单元(12)的上游，所述调节阀(58)用于调节CO2和H2O的所述供应；
并且其中所述控制装置(56)还被配置成产生用于控制所述调节阀(58)的第四信号(70)。
24.根据权利要求11所述的系统，其中所述处理和进料管线(11)包括用于重整甲烷的至少一个重整单元(12)；
其中设置了另外的外部源(60)和相应的调节阀(58)，所述另外的外部源(60)用于将CO2和H2O供应到所述重整单元(12)的上游，所述调节阀(58)用于调节CO2和H2O的所述供应；
并且其中所述控制装置(56)还被配置成产生用于控制所述调节阀(58)的第四信号(70)。
25.根据权利要求12所述的系统，其中所述处理和进料管线(11)包括用于重整甲烷的至少一个重整单元(12)；
其中设置了另外的外部源(60)和相应的调节阀(58)，所述另外的外部源(60)用于将CO2和H2O供应到所述重整单元(12)的上游，所述调节阀(58)用于调节CO2和H2O的所述供应；
并且其中所述控制装置(56)还被配置成产生用于控制所述调节阀(58)的第四信号(70)。
26.根据权利要求16所述的系统，其中所述处理和进料管线(11)包括用于重整甲烷的至少一个重整单元(12)；
其中设置了另外的外部源(60)和相应的调节阀(58)，所述另外的外部源(60)用于将CO2和H2O供应到所述重整单元(12)的上游，所述调节阀(58)用于调节CO2和H2O的所述供应；
并且其中所述控制装置(56)还被配置成产生用于控制所述调节阀(58)的第四信号(70)。
27.一种用于直接还原铁氧化物的工艺，所述工艺能够通过根据权利要求1至26中任一项所述的系统进行，所述工艺包括以下步骤：
a)通过所述处理和进料管线(11)将所述还原气体混合物供应到所述反应器(1)的所述还原区域(2)中；
b)通过在下游与所述处理和进料管线(11)连通的所述回收和处理管线(10)来回收和处理离开所述反应器(1)的排出的气体；
其中通过所述至少一个旁路导管(30)提供所述还原气体混合物的至少一部分从所述处理和进料管线(11)到所述回收和处理管线(10)的偏离；
其中设置了以下步骤：
-通过所述至少一个第一调节阀(32)调节通过所述至少一个旁路导管(30)到达所述回收和处理管线(10)的所述还原气体混合物的所述至少一部分；
-通过所述至少一个第二调节阀(33)调节离开所述反应器(1)的排出的气体沿着所述回收和处理管线(10)的通过；
-通过所述至少一个控制装置(56)控制所述至少一个第一调节阀(32)和所述至少一个第二调节阀(33)；
并且其中所述至少一个控制装置(56)接收指示来自所述反应器(1)的直接还原铁(DRI)产物的排放流量的第一信号(64)，并且产生用于控制所述至少一个第一调节阀(32)的第二信号(66)和用于控制所述至少一个第二调节阀(33)的第三信号(68)。
28.根据权利要求27所述的工艺，其中通过冷却单元(31)沿着所述旁路导管(30)提供所述还原气体混合物的所述至少一部分的冷却。
29.根据权利要求28所述的工艺，其中在不同于开始步骤的全性能操作步骤期间，进入所述冷却单元(31)的所述还原气体混合物的所述至少一部分的温度在850℃-960℃的范围内，而离开所述冷却单元(31)的所述还原气体混合物的所述至少一部分的温度在40℃-180℃的范围内。
30.根据权利要求27至29中任一项所述的工艺，其中根据被引入到所述还原区域(2)中的所述还原气体混合物的量，提供对从上方被装载到所述反应器(1)中的铁氧化物的量的调节。
31.根据权利要求27至29中任一项所述的工艺，其中调节排出的气体沿着所述回收和处理管线(10)的通过从洗涤单元(38)朝向冷凝单元(22)进行，或者当所述洗涤单元(38)和所述冷凝单元(22)被合并在单个单元中时，从所述单个单元朝向泵送装置(24)进行。
32.根据权利要求27至29中任一项所述的工艺，其中所述还原气体混合物的至少一部分的所述偏离发生在从被置于至少一个加热或重整单元(12)和所述反应器(1)之间的一段所述处理和进料管线(11)到被置于所述反应器(1)和至少一个泵送装置(24)之间的一段所述回收和处理管线(10)；
或者其中所述还原气体混合物的至少一部分的所述偏离发生在从一段所述处理和进料管线(11)到被置于所述排出的气体的至少一个洗涤单元(38)和至少一个冷凝单元(22)之间的一段所述回收和处理管线(10)，所述一段所述处理和进料管线(11)被置于所述反应器(1)和加热或重整单元(12)之间，在置于所述加热或重整单元(12)的下游并且适于将氧气注入到工艺气体的流中的至少一个注入装置(4)的下游或上游，所述至少一个洗涤单元(38)适于用洗涤水洗涤所述排出的气体并且适于将所述排出的气体与所述洗涤水分离，所述至少一个冷凝单元(22)被置于所述洗涤单元(38)的下游，用于从所述排出的气体中去除水；
或者其中，当所述洗涤单元(38)和所述冷凝单元(22)被合并在单个单元中时，所述还原气体混合物的至少一部分的偏离发生在从一段所述处理和进料管线(11)到一段所述回收和处理管线(10)，所述一段所述处理和进料管线(11)被置于所述反应器(1)和所述加热或重整单元(12)之间，在所述至少一个注入装置(4)的下游或上游，所述一段所述回收和处理管线(10)被置于所述单个单元和泵送装置(24)之间。
33.根据权利要求30所述的工艺，其中所述还原气体混合物的至少一部分的所述偏离发生在从被置于至少一个加热或重整单元(12)和所述反应器(1)之间的一段所述处理和进料管线(11)到被置于所述反应器(1)和至少一个泵送装置(24)之间的一段所述回收和处理管线(10)；
或者其中所述还原气体混合物的至少一部分的所述偏离发生在从一段所述处理和进料管线(11)到被置于所述排出的气体的至少一个洗涤单元(38)和至少一个冷凝单元(22)之间的一段所述回收和处理管线(10)，所述一段所述处理和进料管线(11)被置于所述反应器(1)和加热或重整单元(12)之间，在置于所述加热或重整单元(12)的下游并且适于将氧气注入到工艺气体的流中的至少一个注入装置(4)的下游或上游，所述至少一个洗涤单元(38)适于用洗涤水洗涤所述排出的气体并且适于将所述排出的气体与所述洗涤水分离，所述至少一个冷凝单元(22)被置于所述洗涤单元(38)的下游，用于从所述排出的气体中去除水；
或者其中，当所述洗涤单元(38)和所述冷凝单元(22)被合并在单个单元中时，所述还原气体混合物的至少一部分的偏离发生在从一段所述处理和进料管线(11)到一段所述回收和处理管线(10)，所述一段所述处理和进料管线(11)被置于所述反应器(1)和所述加热或重整单元(12)之间，在所述至少一个注入装置(4)的下游或上游，所述一段所述回收和处理管线(10)被置于所述单个单元和泵送装置(24)之间。
34.根据权利要求31所述的工艺，其中所述还原气体混合物的至少一部分的所述偏离发生在从被置于至少一个加热或重整单元(12)和所述反应器(1)之间的一段所述处理和进料管线(11)到被置于所述反应器(1)和至少一个泵送装置(24)之间的一段所述回收和处理管线(10)；
或者其中所述还原气体混合物的至少一部分的所述偏离发生在从一段所述处理和进料管线(11)到被置于所述排出的气体的至少一个洗涤单元(38)和至少一个冷凝单元(22)之间的一段所述回收和处理管线(10)，所述一段所述处理和进料管线(11)被置于所述反应器(1)和加热或重整单元(12)之间，在置于所述加热或重整单元(12)的下游并且适于将氧气注入到工艺气体的流中的至少一个注入装置(4)的下游或上游，所述至少一个洗涤单元(38)适于用洗涤水洗涤所述排出的气体并且适于将所述排出的气体与所述洗涤水分离，所述至少一个冷凝单元(22)被置于所述洗涤单元(38)的下游，用于从所述排出的气体中去除水；
或者其中，当所述洗涤单元(38)和所述冷凝单元(22)被合并在单个单元中时，所述还原气体混合物的至少一部分的偏离发生在从一段所述处理和进料管线(11)到一段所述回收和处理管线(10)，所述一段所述处理和进料管线(11)被置于所述反应器(1)和所述加热或重整单元(12)之间，在所述至少一个注入装置(4)的下游或上游，所述一段所述回收和处理管线(10)被置于所述单个单元和泵送装置(24)之间。
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