CN115516115A - 生物质直接还原铁 - Google Patents

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罗德尼·詹姆士·德里
迈克尔·巴克利
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Abstract

公开了用于从铁矿石和生物质生产直接还原铁(“DRI”)的工艺和设备。该工艺包括在批次炉(3)中加热一批次的铁矿石和生物质，以及将铁矿石还原并形成具有80％‑99％的金属化率的固体DRI产物，并且产生废气。该工艺包括在批次循环结束时排放固体产物，并且在批次循环过程期间排放废气。工艺在700‑1100℃的温度范围内以10‑100小时的批次循环时间操作批次炉。

Description

生物质直接还原铁
技术领域
本发明涉及用于从铁矿石和生物质生产直接还原铁(“DRI”)的工艺和设备。
本发明特别地涉及用于在多个静态批次炉(static batch oven)中生产DRI的工艺和设备。这种DRI可以用于在电熔炉中制造热金属、冷生铁或钢。
术语“直接还原铁(“DRI”)”在本文中被理解为意指在低于固体的整体熔化温度的温度，通过还原气体将铁矿石(以块状物、粒料、压块或细粒的形式)直接还原成铁而产生的铁。
本发明还涉及用于从DRI生产熔融的金属(诸如冷生铁或钢)的工艺和设备。
背景
气候变化正在推动用于生产铁和钢的未来选项的根本性重新评估。
高炉目前主导原生铁(virgin iron)的生产，并且排放出非常高水平的CO2，每吨生铁大约1.8-2.0t CO2。
高炉的一个替代方案是将可再生(绿色)能源转化为氢气(特别是在风能/太阳能成本低时的时期)，随后生产DRI(使用氢气)，随后在EAF中熔炼以生产钢铁。该路线得到了强有力的支持(特别是在欧洲)，并且具有成为全球解决方案的重要组成部分的潜力(1)。然而，它具有局限性，诸如：
1.需要的电力的量高(3000kWh/t-4000kWh/t)，并且绿色电力的成本需要是低的(或碳税高)，对于其才能变得具有成本效益。
2.大量氢气的储存和供应是一项技术挑战。地下盐穴(salt caverns)和枯竭的天然气储层似乎显示出良好的潜力。然而，并不是所有的地理位置都可以适合这种类型的氢气储存。此外，合适的储存位置可能不靠近现有高炉的物流设施，导致供应挑战。
3.仅低脉石矿石类型可以与这种组合一起使用。EAF将严厉地惩罚高脉石矿石类型，使它们基本上没有竞争力。这意味着目前用于高炉的大多数矿石对于这种工艺路线可能变得不经济。
熟知的是，生物质可以是解决方案的补充部分。
然而，先前将一些生物质插入到最初为煤设计的工艺(例如高炉和焦炉)中的尝试充其量是微不足道的，并且在总体CO2影响方面通常是相当令人失望的。这很大程度上是因为生物质的性质与煤的性质极大地不同。为了成功地使用生物质，有必要围绕生物质的基本性质重新设计工艺。
生物质可以采取多种形式(实例包括象草、甘蔗渣、木材废料、多余的稻草、红萍(azolla)和海藻)。避免与食品生产竞争是关键问题。生物质可利用性从一个地理位置到另一个地理位置显著不同-这将最可能是决定未来基于生物质的铁工厂的规模和位置的重要因素。
多种实验室规模的研究(2)表明，通过将矿石与生物质混合并且在小型炉中加热混合物而测试的铁矿石可以以看起来(表面上)比由第一原理预期的要好一些的方式生产DRI。尽管原因可能不清楚，但该结果代表技术上的“甜点(sweet spot)”。技术挑战是如何大规模有效地实现这一点。
存在许多可能的方法。这些方法中的一种方法(目前正在由申请人开发)包括将矿石和生物质成压块，然后使用线性或回转膛式炉(或回转窑)将材料预热到约800℃-900℃以使其脱除挥发成分(devolatilise)。在这些条件下，矿石预还原率预计达到约40％-70％。这随后是微波处理阶段，其中压块被加热到约1000℃-1100℃并且被进一步还原(使用残余生物碳)，其中还原率通常为约90％-95％，并且在一些情况下直至几乎完全金属化。然后，这种DRI可以被进料到开式电弧炉或感应炉中以生产生铁。
本发明是生产DRI的替代方法。
以上描述不应被视为对澳大利亚或其他地方的公知常识的承认。
本公开内容的概述
本发明是基于批次炉(batch oven)的使用。
更特别地，本发明基于以下认识，即非回收焦炉的改进的形式可以提供加热和还原矿石-生物质压块的有效方式。
概况地说，本发明提供了一种用于从铁矿石和生物质生产直接还原铁(“DRI”)的工艺，所述工艺包括在700℃-1100℃的温度范围内以10-100小时的批次循环时间(batchcycle time)在批次炉中加热一批次的铁矿石和生物质，以及将铁矿石还原并形成具有80％-99％、通常90％-99％的金属化率的固体DRI产物并且产生废气，以及在批次循环结束时排放固体产物并在批次循环过程期间排放所述废气。
术语“金属化率”在本文中被理解为意指在铁氧化物的还原期间铁氧化物转化为金属铁的程度，以金属铁的质量除以总铁的质量的百分比计。
术语“批次循环时间”在本文中被理解为意指从将新批次的进料铁矿石和生物质装入到批次炉中的时间到将(基本上所有的)产物推出炉的时间。
本发明的关键特征是它适应缓慢的铁矿石-生物质热传递速率，当铁矿石和生物质呈压块形式时，这特别地是问题。本发明允许大大地延伸加热时间(比其他选项长大约100-300倍)。在这样的系统中，温度驱动力也较低，因此更大比例的生物质能可以被捕获并用于加热(从而减少对输入的电力的需求)。与上文提到的其他选项相比，这意味着较高的热效率和较低的总体操作成本。
本发明的铁矿石-生物质压块工艺实施方案在许多方面不同于非回收炼焦。特别地，生物质仅包含同等质量的煤的约一半的热值。在压块中的生物质到矿石的部分(通常按重量计30％-40％，湿基)，将不会存在从生物质衍生的过量的燃料气体。可用的燃料气体将需要节约地使用-考虑到这一点，顶部空间燃烧器用预热的空气或氧气(或两者的混合物)燃烧。在预热的空气的情况下，能量(预热空气)来自废(烟道)气。未使用大量输入的补充燃料，诸如天然气、石油或煤(除了启动燃料和可能地少量引燃火焰量，以满足安全考虑)。
批次炉可以是静态炉。
该工艺可以包括经由通过燃料气体在批次炉的顶部空间中的燃烧而产生的热量来加热该批次的铁矿石和生物质。
该工艺可以包括经由通过燃料气体在批次炉的底部空间中的燃烧而产生的热量来加热该批次的铁矿石和生物质。
该工艺可以包括经由通过燃料气体与名义上冷的氧气-空气混合物的燃烧而产生的热量来加热该批次的铁矿石和生物质，所述名义上冷的氧气-空气混合物在空气-氧气混合物中具有最少25％的氧气(作为混合的流计算，而不管空气和氧气是否(a)实际上被预先混合或(b)作为两个单独的流独立地进料到气体燃烧器)。
该工艺可以包括经由通过燃料气体与热空气在400℃-1200℃的温度范围内的燃烧而产生的热量来加热该批次的铁矿石和生物质。
该工艺可以包括经由通过热空气(在25℃-1200℃的温度范围内)和冷氧气的组合与燃料气体的燃烧而产生的热量来加热该批次的铁矿石和生物质，其中热空气和氧气被预先混合或作为单独的流被进料到气体燃烧器。
供应到批次炉的批次中的生物质的百分比可以是以批次的总重量的湿基(按装料原样)的按重量计至少20％。
供应到批次炉的批次中的生物质的百分比可以是以批次的总重量的湿基(按装料原样)的按重量计少于50％。
供应到批次炉的批次中的生物质的百分比可以是以批次的总重量的湿基(按装料原样)的按重量计20％-50％。
供应到批次炉的批次的余量可以是(a)铁矿石和(b)熔剂/粘结剂材料和(c)任选地碳质材料，所述碳质材料可以是以批次的总重量的按重量计<5％的量的煤或预烧焦的生物质。
供应到批次炉的批次中的生物质的百分比可以是以批次的总重量的湿基(按装料原样)的按重量计30％-40％。
供应到批次炉的批次的余量可以是(a)铁矿石和(b)熔剂/粘结剂材料和(c)任选地碳质材料，所述碳质材料可以是以批次的总重量的按重量计<5％的量的煤或预烧焦的生物质。
该工艺可以包括在批次循环时间内将铁矿石和生物质加热到800℃-1000℃的温度范围并将铁矿石还原至85％-98％的金属化率。
批次循环时间可以是20-70小时。
批次循环时间可以是30-60小时。
该批次的铁矿石和生物质中的铁矿石和生物质可以在批次炉中分层，使得在一个在前的生物质层与一个在后的生物质层之间存在至少一个铁矿石层。
该批次的矿石和生物质中的铁矿石和生物质在形成批次时可以被预混合，以避免在批次炉中的批次中的不均匀的还原区。
该批次的矿石和生物质可以包括铁矿石和生物质的压块，以避免在批次炉中的批次中的不均匀的还原区。
该工艺可以包括将固体产物(通常，在热时)从批次炉转移到电熔炉，以及在电熔炉中加工固体产物并且产生熔融的金属诸如生铁或钢，以及废气。
该工艺可以包括使用电弧炉燃料气体作为批次炉中的能量源。
本发明还提供了一种用于从铁矿石和生物质生产直接还原铁(“DRI”)的工艺，所述工艺包括根据上文描述的工艺来操作多于一个批次炉，使用从至少一个批次炉排出的废气的至少一部分作为至少一个其它批次炉中的能量源(即燃料气体)，以及控制批次炉中的批次循环和操作条件以平衡跨过批次炉的热量供应和需求要求。
本发明还提供了一种用于从DRI生产熔融的金属(诸如冷生铁或钢)的工艺，所述工艺包括操作上文描述的工艺并生产固体DRI产物，以及将固体DRI产物转移到电熔炉，以及在电熔炉中加工固体产物并生产熔融的金属，诸如生铁或钢。
本发明还提供了一种用于生产直接还原铁(“DRI”)的设备，所述设备包括用于从铁矿石和生物质的批次生产DRI的批次的多于一个批次炉、将批次炉互连的气体收集和气体共享组件，所述气体收集和共享组件包括公共集管和在批次炉和集管之间延伸的管道，所述管道用于将燃料气体供应到所述集管并将燃料气体从所述集管供应到所述批次炉。
本发明还提供了一种用于从固体DRI产物生产熔融的金属(诸如冷生铁或钢)的设备，所述设备包括上文描述的用于生产直接还原铁(“DRI”)产物的设备和用于从所述固体DRI产物生产熔融的金属诸如生铁或钢的电熔炉。
附图简述
参考附图通过实例进一步描述本发明，在附图中：
图1是用于从铁矿石和生物质生产直接还原铁(“DRI”)的包括多于一个批次炉的工艺和设备的一种实施方案的示意图；以及
图2、图3和图4是图示了用于在图1的批次炉之一中从铁矿石和生物质生产直接还原铁(“DRI”)的工艺和设备的一种实施方案的工艺流程图。
实施方案的描述
如上文提到的，概况地说，本发明提供了一种用于从铁矿石和生物质生产直接还原铁(“DRI”)的工艺和设备，其包括在700℃-1100℃的温度范围内以10-100小时的批次循环时间在批次炉中加热一批次的铁矿石和生物质，以及将铁矿石还原并形成具有80％-99％、通常90％-99％的金属化率的固体DRI产物并产生废气，以及在批次循环结束时排放固体产物并且在批次循环过程期间排放所述废气。
图1是用于从铁矿石和生物质生产直接还原铁(“DRI”)的基于多于一个批次炉的工艺和设备的一种实施方案的示意图。
参考图1，通常由数字3表述的该设备包括(a)排列成一行的多于一个批次炉5和(b)将批次炉5互连的气体收集和共享组件。
气体收集和共享组件包括公共集管7和在批次炉5与集管7之间延伸的管道9、11，管道9、11用于将燃料气体供应至集管并且根据需要将燃料气体从集管供应到批次炉。管道9可以将燃料气体从批次炉5供应到集管7。管道11可以将燃料气体从集管7供应到批次炉5。
在使用时，处于批次循环早期(并且还可能处于晚期)部分的批次炉5经由集管7和管道9从其他批次炉5接收燃料气体。
此外，在使用时，处于循环的中间(富燃料)部分的批次炉5将燃料气体从批次炉5经由管道11转移到集管7。该燃料气体在提取点处将是热的，并且因此气体收集和共享设备包括冷却元件13，该冷却元件13在燃料气体被允许进入集管7中的公共气体共享系统中之前使燃料气体冷却。
冷却元件13可以是任何合适的冷却元件。通过实例，冷却元件可以呈湿式洗涤器或间接热交换器的形式(例如，在外部具有水或空气冷却的长管道)。通常，集管7和热交换器包括以它们不干扰工艺的这样的方式管理冷凝和腐蚀问题的系统。
应当注意，图1图示出了一排7个批次炉5。本发明不局限于该数量的批次炉5。通常，批次炉5的数量是6-10个炉。然而，在任何给定的情况下，集簇中的批次炉5的数量将是炉大小以及以有效排列布置批次炉和气体收集和共享设备的物理限制的函数。
应当注意，图1示出了以一条线的批次炉5。本发明不局限于批次炉5的这种阵列。
批次炉5可以是任何合适的形式。通过实例，批次炉5可以是非回收焦炉式炉，其中矿石-生物质压块的床在批次循环开始之前被装料到炉中，并且在批次循环结束时被推出炉。
矿石和生物质应当优选地彼此紧密接触，以用于使该工艺有效地工作。实现这一点的任何方法都可以使用，压块仅是一个实例。其他选项可以包括矿石-生物质混合，随后辊压成板坯，该板坯在装料之前自然破碎(或者被故意破碎)。还可能的是可以在炉中使用某种形式的非团聚装料，诸如矿石和生物质的交替分层(有点类似于捣固装料(stamp-charging))。
为了说明的目的，以下描述使用矿石-生物质压块。
压块可以通过任何合适的方法制造。通过实例，将测量的量的铁矿石细粉和生物质以及水(其可以至少部分地作为水分存在于生物质中)以及任选地熔剂装料到合适大小的混合鼓(未示出)中，并且旋转该鼓以形成均匀的混合物。此后，混合物可以被转移到合适的压块制造设备并且冷成型为压块。
在本发明的一种实施方案中，压块的体积是约20cm3，并且包含30％-40％的生物质(例如，以20％水分的象草)。可以包括少量的熔剂材料(诸如石灰石)，其中余量包括铁矿石细粉。
在本发明的一种实施方案中，该工艺开始于将一层(通常)800mm深的矿石-生物质压块装入到批次炉5中。
在该方法的初始加热阶段期间，加热仅产生水(即没有支持火焰的可燃物)。然而，在加热过程的后期，压块床将过多地产生燃料气体。在这一点上，过量的燃料气体可以如上文描述的经由管道11收集(例如，从批次炉5的壁式下降管中)，管道11将燃料气体转移到集管7，用于在该工艺的不同的燃料气体缺乏阶段在其他批次炉5中使用。
一旦在批次炉中完成了批次过程循环，将压块床以类似于焦炉中的焦炭的方式推出批次炉5。
在该工艺结束时固体DRI产物的物理结构并不重要。
产物的物理结构可能是易碎的并且容易破碎，或者它可能类似于坚固的3D“巧克力棒”。
不管怎样，进一步参考图1，固体DRI产物被推入隔热室(在图1中未示出)，然后将隔热室物理地(热的)输送到下游的电熔炉17。此处进料系统(在图1中未示出)将接受热室，并且使其通过(例如)推进器和破碎棒(在图1中未示出)的系统，以便将其进料到浴中。
应当注意，图1中未具体示出的那些结构部件是标准部件，并且技术人员将能够对部件进行适当的选择。
应当注意，从冶金控制的角度来看，不需要将固体DRI产物完全破碎以供应到电熔炉17-仅需要破碎成足够小的块状物以构成进入炉的或多或或少稳定的进料。预计相当大的块状物(例如20-30个压块聚集在一起)可以通过这样的系统而不会引起任何问题。
图2-图4是图示了用于在图1的批次炉5之一中从铁矿石和生物质的冷成型压块生产直接还原铁(“DRI”)的工艺和设备的一种实施方案的工艺流程图。
图2-图4的工艺流程图还图示了根据用于从DRI生产熔融的金属(诸如冷生铁或钢)的工艺和设备的一种实施方案，将DRI产物从批次炉5转移到电熔炉17并操作该炉以生产熔融的金属。
图2-图4的图中的数据来源于申请人开发的模型。
图2中示出的工艺和设备图示了用于一个批次炉5的炉加热循环(48小时循环的前3小时)的实施方案的开始。
应当注意，图2-图4的炉加热循环可以适用于图1中示出的阵列中的批次炉5中的任何一个。还应当注意，图1中示出的批次炉5的炉加热循环的开始时间可以错开，以匹配跨过批次炉5的燃料气体产生和燃料气体供应要求。还应当注意，在图1中的批次炉5中可以使用不同的炉加热循环，以优化与燃料气体利用(或其他因素，诸如上游压块生产和供应因素以及下游热金属生产因素)相关的操作效率。
进一步参考图2，在描述的实施方案中，59吨冷成型压块床被装入到4m宽×15m深(800mm床深)的批次炉5中。压块包括以20％水的38％象草、5％石灰石和57％Pilbara混合铁矿石细粉。床是冷的，并且仅水蒸气在批次循环的前3小时时间段期间被释放。作为工艺气体交换系统7的一部分，燃料气体从处于其循环的“燃料生产”阶段的其他批次炉5(参见图1)中抽取。经由管线9供应到批次炉5的燃料气体在批次炉5中的燃烧器23中与包含41％氧气的空气-氧气混合物一起燃烧。氧气在制氧设备(oxygen plant)19中经由低温空气分离以常规方式生产，并且经由管线27被供应到燃烧器。在批次炉5中产生的废气从批次炉中排放并且经由管线21转移用于下游加工并释放到大气中。
在批次炉5中生产的DRI压块的下游加工包括在电炉(OAF)17中使DRI熔化以生产热金属，随后在BOF中转化为钢。OAF和BOF两者都产生可燃的燃料气体流–尽管在总体能源需求方面小–并且这些气体流仍在批次炉燃烧器中用作补充燃料。
在该3小时的时间段内(如图2中示出的)，6570Nm3燃料气体从其他批次炉输入，增加72.9Nm3 OAF气体和54.0Nm3 BOF气体。
图3示出了当在图中示出的批次炉5中生产燃料气体时48小时批次循环中间的3小时时间段。在此阶段，床在约800℃并且燃料气体产量超过要求3380Nm3/3h。该过量部分被输出到公共集管7用于被其他批次炉5使用。
图4示出了48小时批次循环的最后3小时。在这点上，床已经达到956℃并且金属化率为约98％-99％。在这种情况下，需要少量输入的燃料气体(310Nm3/3h)来维持热平衡。
该实例必然包含多个关于动力学参数的假设–精确的细节可能由于不同的动力学而改变。然而，原则预计不变化–特别地，在炉集簇内的批次炉5之间共享燃料气体(参见图1)，使得每个炉5在整个集成循环中产生和接收相同量的燃料气体。尽管目前的实例是基于气体燃烧器的恒定空气-氧气共混物(按体积计41％氧气)，但预计空气与氧气的比率可以作为进一步优化工艺的另外的控制参数而改变。
约60％-70％所需的设备电力(包括电熔炉和制氧设备所需的电力)是从来自炉的烟气(和燃料气体)中的残余热量产生的。可能的替代方案是不使用氧气，而是替代地使用预热的空气来运行该工艺。从能量平衡的角度来看，空气预热的作用与氧气富集的作用非常相似—用于空气预热的热量可以通过使用(例如)卵石加热器从热烟道流中获得。预计这种变化具有类似的总体性能特征，但是考虑到较低程度的操作灵活性，控制可能更加困难。
在48小时批次循环的最后3小时过去后，床从批次炉5中推出并且被转移到OAF单元17(该单元可以在埋弧模式或开弧模式下运行，尽管有名称)。在OAF 17中添加熔剂和焦炭屑，以控制金属碳和炉渣化学。产生热金属(在该实施方案中为熔融的生铁)。这可以被冷却并浇铸到生铁中或直接(以液体形式)进入炼钢容器(BOF或EAF)。
可以对上文描述的实施方案作出许多修改，而不偏离本发明的精神和范围。
通过实例，尽管图2-图4中示出的实施方案包括59吨冷成型压块床，该压块床被装入到4m宽15m深(800mm床深)的批次炉5中，其中压块包括以20％水的38％象草、5％石灰石和57％Pilbara混合铁矿石细粉，但可以容易理解，本发明不限于具有这种压块组成的这种大小的压块床。
参考文献
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Claims (24)

1.一种用于从铁矿石和生物质生产直接还原铁(“DRI”)的工艺，所述工艺包括在700℃-1100℃的温度范围内以10-100小时的批次循环时间在批次炉中加热一批次的铁矿石和生物质，以及将铁矿石还原并形成具有80％-99％、通常90％-99％的金属化率的固体DRI产物并且产生废气，以及在批次循环结束时排放所述固体产物并且在所述批次循环过程期间排放废气。
2.根据权利要求1所述的工艺，其中所述批次炉是静态炉。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的工艺，包括经由通过燃料气体在所述批次炉的顶部空间中的燃烧而产生的热量来加热所述批次的铁矿石和生物质。
4.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，包括经由通过燃料气体在所述批次炉的底部空间中的燃烧而产生的热量来加热所述批次的铁矿石和生物质。
5.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，包括经由通过燃料气体与名义上冷的氧气-空气混合物的燃烧而产生的热量来加热所述批次的铁矿石和生物质，所述名义上冷的氧气-空气混合物在所述空气-氧气混合物中具有最少25％的氧气(作为混合的流计算，而不管空气和氧气是否(a)实际上预混合或(b)作为两个单独的流独立地进料到气体燃烧器)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，包括经由通过燃料气体与热空气在400℃-1200℃的温度范围内的燃烧而产生的热量来加热所述批次的铁矿石和生物质。
7.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，包括经由通过热空气(在25℃-1200℃的温度范围内)和冷氧气的组合与燃料气体的燃烧而产生的热量来加热所述批次的铁矿石和生物质，其中热空气和氧气是预先混合的或作为单独的流被进料到气体燃烧器。
8.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中供应到所述批次炉的所述批次中的生物质的百分比是以所述批次的总重量的湿基(按装料原样)的按重量计20％-50％。
9.根据权利要求8所述的工艺，其中供应到所述批次炉的所述批次的余量是(a)铁矿石和(b)熔剂/粘结剂材料和(c)任选地碳质材料，所述碳质材料可以是以所述批次的总重量的按重量计<5％的量的煤或预烧焦的生物质。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的工艺，其中供应到所述批次炉的所述批次中的生物质的百分比是以所述批次的总重量的湿基(按装料原样)的按重量计30％-40％。
11.根据权利要求10所述的工艺，其中供应到所述批次炉的所述批次的余量是(a)铁矿石和(b)熔剂/粘结剂材料和(c)任选地碳质材料，所述碳质材料可以是以所述批次的总重量的按重量计<5％的量的煤或预烧焦的生物质。
12.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，包括在所述批次循环时间内将铁矿石和生物质加热到800℃-1000℃并将铁矿石还原至85％-98％的金属化率。
13.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中所述批次循环时间为30-60小时。
14.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，其中所述批次的铁矿石和生物质中的所述铁矿石和生物质在所述批次炉中分层，使得在一个在前的生物质层与一个在后的生物质层之间存在至少一个铁矿石层。
15.根据权利要求1至13中任一项所述的工艺，其中所述批次的铁矿石和生物质中的所述铁矿石和生物质在形成所述批次时被预混合，以避免在所述批次炉中的所述批次中的不均匀的还原区。
16.根据权利要求1至13中任一项所述的工艺，其中所述批次的矿石和生物质包括铁矿石和生物质的压块，以避免在所述批次炉中的所述批次中的不均匀的还原区。
17.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，包括操作多于一个所述批次炉。
18.根据权利要求17所述的工艺，包括使用从所述多于一个批次炉中的至少一些批次炉中排放的废气的至少一部分作为所述多于一个批次炉中的其他批次炉中的能源，即燃料气体，以平衡热量供应和需求要求。
19.根据前述权利要求中任一项所述的工艺，包括将所述固体产物(通常，在热时)从在权利要求1至16的情况下的所述批次炉或从权利要求17和18的情况下的多于一个批次炉转移到电熔炉，并且在所述电熔炉中加工所述固体产物并且生产熔融的金属诸如生铁或钢，以及废气。
20.根据权利要求19所述的工艺，包括使用电弧炉燃料气体作为所述批次炉中的能量源。
21.一种用于从铁矿石和生物质生产直接还原铁(“DRI”)的工艺，所述工艺包括根据权利要求1至16中任一项所述的工艺来操作多于一个批次炉，使用从至少一个批次炉排出的废气的至少一部分作为至少一个其它批次炉中的能量源即燃料气体，以及控制所述批次炉中的所述批次循环和操作条件以平衡跨过所述批次炉的热量供应和需求要求。
22.一种用于从DRI生产熔融的金属(诸如冷生铁或钢)的工艺，所述工艺包括操作权利要求21所述的工艺并且生产固体DRI产物，以及将所述固体DRI产物转移到电熔炉，以及在所述电熔炉中加工所述固体产物并且生产熔融的金属，诸如生铁或钢。
23.一种用于生产直接还原铁(“DRI”)的设备，所述设备包括用于从铁矿石和生物质的批次来生产DRI的批次的多于一个批次炉、将所述批次炉互连的气体收集和气体共享组件，所述气体收集和共享组件包括公共集管和在所述批次炉与所述集管之间延伸的管道，所述管道用于将燃料气体供应至所述集管和将燃料气体从所述集管供应至所述批次炉。
24.一种用于从固体DRI产物生产熔融的金属(诸如冷生铁或钢)的设备，所述设备包括权利要求23所述的用于生产直接还原铁(“DRI”)产物的设备和用于从所述固体DRI产物生产熔融的金属诸如生铁或钢的电熔炉。
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