CZ297011B6

CZ297011B6 - Zpusob výroby redukcního plynu, slouzícího pro redukci kovové rudy a zarízení pro provádení tohoto zpusobu

Info

Publication number: CZ297011B6
Application number: CZ0005499A
Authority: CZ
Inventors: Werner Kepplinger@Leopold; Wurm@Johann; Mizelli@Herbert; Rainer Kastner@Walter; Brunnbauer@Günther
Original assignee: Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gmbh; Pohang Iron & Steel Co., Ltd.; Research Institute Of Industrial Science & Technology, Incorporated Foundation
Priority date: 1996-07-10
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 2006-08-16
Also published as: CN1068057C; CA2260207C; UA48234C2; TW367368B; CZ5499A3; ZA976098B; AU728751B2; EP0910673B1; SK283607B6; KR20000023702A; AT403926B; WO1998001586A1; EP0910673A1; KR100440594B1; SK2599A3; CN1225138A; DE59704802D1; BR9710256A; RU2192476C2; JP4250203B2

Abstract

Resení se týká zpusobu výroby horkého redukcního plynu, obsahujícího oxid uhelnatý a vodík, slouzícího pro redukci jemnozrnných kovových rud, obzvláste zelezné rudy, pricemz redukcní plyn se tvorí zplynováním nosicu uhlíku, obzvláste uhlí, nastávajícím za prívodu kyslíku, ve zplynovací zóne a potomse ochladí na redukcní teplotu, vhodnou pro redukcní proces, pri kterém se redukcní plyn prídavkem vody a/nebo oxidu uhlicitého za úcelem potlacení Boudouardovy reakce a heterogenní reakce vodního plynu a s tím spojeného zahrátí redukcního plynu, prevede na redukcní plyn, termodynamicky stabilní pri redukcní teplote. Reserse se dále týká odpovídajícího zarízení pro provádení tohoto zpusobu.

Description

(57) Anotace:

Řešení se týká způsobu výroby horkého redukčního plynu, obsahujícího oxid uhelnatý a vodík, sloužícího pro redukci jemnozmných kovových rud, obzvláště železné rudy, přičemž redukční plyn se tvoří zplyňováním nosičů uhlíku, obzvláště uhlí, nastávajícím za přívodu kyslíku, ve zplyňovací zóně a potom se ochladí na redukční teplotu, vhodnou pro redukční proces, při kterém se redukční plyn přídavkem vody a/nebo oxidu uhličitého za účelem potlačení Boudouardovy reakce a heterogenní reakce vodního plynu a s tím spojeného zahřátí redukčního plynu, převede na redukční plyn, termodynamicky stabilní při redukční teplotě. Rešerše se dále týká odpovídajícího zařízení pro provádění tohoto způsobu.

Způsob výroby redukčního plynu, sloužícího pro redukci kovové rudy a zařízení pro provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby redukčního plynu, obsahujícího oxid uhelnatý a vodík, sloužícího pro redukci jemnozmných kovových rud, obzvláště železné rudy, přičemž redukční plyn se tvoří zplyňováním nosičů uhlíku, obzvláště uhlí, nastávajícím za přívodu kyslíku, ve zplyňovací zóně a potom se ochladí na redukční teplotu, vhodnou pro redukční proces. Dále se týká také zařízení pro provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Způsob výše popsaného druhu je například známý ze spisu EP 0 594 557. Při tomto známém způsobu se z alespoň předredukované železné houby roztaví v tavné zplyňovací zóně za přívodu nosičů uhlíku a kyslík obsahujícího plynu surové železo nebo předprodukt oceli a vyrobí se redukční plyn, obsahující oxid uhelnatý a vodík. Redukční plyn, vznikající v tavné zplyňovací zóně, má teplotu v rozmezí 1000 až 1200 °C. Přitom se uvolněné uhlovodíkové sloučeniny rozkládají. Současně klesá na základě těchto teplot obsah oxidu uhličitého a vody pod 6 % CO₂ a 4 % H₂O, neboť se přeměňují na oxid uhelnatý a vodík.

Tento velmi horký redukční plyn se musí pro zhodnocení v redukčním reaktoru před zavedením do redukčního reaktoru ochladit. K tomu je například podle spisu EP 0 594 557 uzpůsoben vstřikovací chladič. Takto ochlazená část redukčního plynu se přimísí do redukčního plynu, vycházejícího z tavné zplyňovací zóny. Toto obvykle prováděné chlazení redukčního plynu s ochlazeným redukčním plynem stejného druhu na teplotu asi 700 až 900 °C zabraňuje tomu, aby docházelo během redukce rudy k roztavení částic rudy v redukční zóně, bez toho však, že by byl snížen redukční potenciál pro redukční plyn.

Nevýhodné je však, že takto ochlazený redukční plyn je termodynamicky nestabilní; tvoří se z oxidu uhelnatého oxid uhličitý a uhlík podle Boudouardovy rovnováhy a rovněž jako podle heterogenní rovnováhy vodního plynu probíhá reakce oxidu uhelnatého s vodíkem na vodu a uhlík, která je stejně jako před tím popsaná reakce exotermní. Toto vede ke zvýšení teploty redukčního plynu a tím ke zvýšení teploty materiálu reaktoru. Dochází ke tvorbě aglomerátů. Tím je nejen rušen redukční proces, ale také vytěžování materiálu reaktoru z redukční zóny.

Ve spisu US 5 185 032 je popsán způsob, při kterém se horký redukční plyn, vytvořený v tavném zplyňovací, ochlazuje vstřikováním vody na teplotu 900 až 950 °C.

Ze spisu FR 2 236 951 je známý způsob, při kterém se redukční plyn, vytvářený v elektrické peci, zavádí přímo do redukční šachty, nacházející se nad elektrickou pecí a při vstupu do redukční šachty se ochladí vháněním vody, vodní páry, oxidu uhličitého, uhlovodíků nebo jiných chladicích médií, aby se zabránilo aglomeraci oxidy kovů obsahujícího materiálu v redukční šachtě. Obsah oxidu uhličitého a vody takto ochlazeného redukčního plynuje relativně vysoký.

Ve spise FR 766 167 je popsaný způsob, při kterém se horký redukční plyn, tvořený v tavícím agregátu, zavádí přímo do redukční komory, přičemž se v oblasti dómu tavícího agregátu, to znamená ještě před zavedením do redukční komory, chladí buď zaváděním spotřebovaného redukčního plynu po odstranění kyseliny uhličité, nebo zaváděním směsi z kyseliny uhličité nebo vodní páry a uhlí, aby se zabránilo aglomeraci vsazeného materiálu v redukční komoře.

Úkolem předloženého vynálezu je odstranění těchto nevýhod a obtíží a je tedy zapotřebí vypracovat způsob výše popsaného druhu a sestrojit zařízení k provádění takového způsobu, které by

-1 CZ 297011 B6 umožnily výrobu redukčního plynu, jehož teplota by ležela v oblasti, která by byla vhodná pro redukci kovové rudy, tedy pod teplotou, při které by se mohly vyskytovat nátavky a svary v alespoň částečně redukované kovové rudě. K tomu by měl být optimalizován obsah vody a oxidu uhličitého v redukčním plynu a dále by mělo být zabráněno chemickému působení na kovové materiály plyn vedoucích systémů, to znamená reaktorů, vedení zásobujících plynem, vestaveb a podobně.

Podstata vynálezu

Výše uvedený úkol byl vyřešen vypracováním způsobu výroby horkého redukčního plynu, obsahujícího oxid uhelnatý a vodík, sloužícího pro redukci jemnozmných kovových rud, obzvláště železné rudy, přičemž redukční plyn se tvoří zplyňováním nosičů uhlíku, obzvláště uhlí, nastávajícím za přívodu kyslíku, ve zplyňovací zóně a potom se ochladí na redukční teplotu, vhodnou pro redukční proces, jehož podstata spočívá v tom, že se redukční plyn ochladí bez přímého přídavku vody a/nebo oxidu uhličitého, způsobujícího ochlazení a přídavkem vody a/nebo oxidu uhličitého za účelem potlačení Boudouardovy reakce a heterogenní reakce vodního plynu a s tím spojeného zahřátí redukčního plynu se převede na redukční plyn, termodynamicky stabilní při redukční teplotě.

Pod pojmem Boudouardova reakce se rozumí reakce 2CO <-» CO₂ + C a pod pojmem heterogenní reakce vodního plynu se rozumí reakce CO + H₂ θ H₂O + C.

Cíleným přídavkem vody a/nebo oxidu uhličitého se cíleně ovlivní, popřípadě potlačí termodynamicky způsobený rozklad reduktantů oxidu uhelnatého a vodíku. Nastaví se oblasti koncentrací v redukčním plynu, při kterých se potlačí silně exotermní Boudouardova reakce a heterogenní reakce vodního plynu, takže nemůže docházet k rušivému vzestupu teploty redukčního plynu. Současně se tím kontroluje oxidační stupeň redukčního plynu a chemické působení na kovové materiály.

Výhodně se provádí přídavek vody a/nebo oxidu uhličitého v množství, kdy je dosaženo přibližně Boudouardovy rovnováhy a heterogenní rovnováhy vodního plynu redukčního plynu při teplotě, vhodné pro redukční proces.

Výhodně se provádí chlazení redukčního plynu přiváděním chladicího plynu stejného druhu, horního plynu (vysokopecního, kychtového) a/nebo vody a/nebo oxidu uhličitého.

Účelně se provádí přídavek vody přiváděním vodní páry a přídavek oxidu uhličitého přiváděním plynu, obsahujícího oxid uhličitý.

Zavádění oxidu uhličitého do redukčního plynu se může podle výhodné formy provedení provádět alespoň zčásti tak, že se při redukčním procesu zreagovaný redukční plyn, přivádí do redukčního plynu, takzvaného horního plynu (vysokopecního, kychtového). Mohou se použít také jiné plyny, obsahující oxid uhličitý, například z čištění oxidu uhličitého.

Aby se dosáhlo intenzivního ochlazení redukčního plynu, přimísí se k redukčnímu plynu výhodně, jak je o sobě známé ze stavu techniky, ochlazený redukční plyn stejného druhu a provádí se přídavek vody a/nebo oxidu uhličitého do ochlazeného redukčního plynu stejného druhu.

Předmětem předloženého vynálezu je dále zařízení pro provádění způsobu s alespoň jedním redukčním reaktorem, do kterého ústí zásobovací vedení kovové rudy a plynové vedení redukčního plynu a s tavným zplyňovačem, do kterého ústí přívod nosiče uhlíku a přívody kyslík obsahujících plynů a ze kterého vystupuje plynové vedení redukčního plynu a s chladicím zařízením, uspořádaným v plynovém vedení redukčního plynu, nezpůsobujícím přímý přídavek vody a/nebo oxidu uhličitého k redukčnímu plynu, přičemž zdroj oxidu uhličitého a/nebo zdroj vody jsou

-2CZ 297011 B6 spojeny vedením s plynovým vedením redukčního plynu, vedoucím chlazení podrobený redukční plyn.

Výhodně je redukční reaktor opatřen odvodním vedením zreagovaného redukčního plynu, ze kterého vychází odbočné vedení, které je spojeno s vedením redukčního plynu.

Další výhodná forma provedení se vyznačuje tím, že zvědění redukčního plynu ústí zpětné vedení redukčního plynu přes promývačku a kompresor opět do vedení redukčního plynu, avšak ve směru proudění před rozvětvením zpětného vedení redukčního plynu, obzvláště před uspořádáním ve vedení redukčního plynu opatřeného odprašňovacího zařízení a že zdroj oxidu uhličitého a/nebo vody je spojen se zpětným vedením redukčního plynu. Jako redukční reaktor se může použít reaktor se stacionární vířivou vrstvou. Venturiho vířivou vrstvou, cirkulující vířivou vrstvou nebo cyklonovou kaskádou.

Přehled obrázku na výkrese

Vynález je v následujícím blíže objasněn pomocí na obr. 1 schematicky znázorněného příkladu provedení, přičemž tento obrázek ve schematické formě znázorňuje výhodnou formu provedení zařízení podle předloženého vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Na obrázku je znázorněn předehřívací reaktor 1, který je vytvořen jako předehřívací reaktor s vířivou vrstvou, do kterého je možno dávkovat železnou rudu a přísady obsahující vsázkovou látku přes dávkovači vedení 3, vyústěné po straně ve výšce zóny vířivého lože 2 (předehřívací zóna). Na horním konci předehřívacího reaktoru 1 s vířivou vrstvou se odtahují v něm vytvořené a přes něj proudící plyny přes odvodní vedení 6 plynu, opatřené cyklonem 4 pro čištění plynů a promývačkou 5 plynu, jako je Venturiho promývačka. Tyto plyny jsou k dispozici jako vysoce hodnotný exportní plyn s výhřevností asi 8000 kJ/Nm₃ pro různé účely, například pro výrobu proudu s kyslíkem nebo bez něj.

Použité látky, předehřáté v předehřívacím reaktoru 1, se vedou zásobovacím vedením 7 vcelku do redukčního reaktoru 8, vytvořeného jako reaktoru s vířivou vrstvou, popřípadě jako kaskádový reaktor a v tomto se z větší části úplně redukují.

Přes dopravní vedení železné houby 9 (například pomocí plynového injektoru) se vede reakční produkt, vytvořený v redukčním reaktoru 8 s vířivou vrstvou do tavného zplyňovače 10 a sice se zavádí ve výšce uhlík obsahujícího lože v tavném zplyňovači 10, nad něj nebo do jeho vnitřku. Tavný zplyňovač 10 má alespoň jeden přívod 11 uhlí a přísad, jakož i ve více výškách uspořádané tryskové přívody 12 kyslík obsahujících plynů.

V tavném zplyňovači 10 se shromažďuje v tavné zplyňovači zóně roztavené tekuté železo 13 a roztavená tekutá struska 14, které se mohou vždy přes výpust 15 a 16 oddělen odpichovat.

V tavném zplyňovači 10 se z nosičů uhlíku a kyslík obsahujícího plynu vyrábí redukční plyn, který se shromažďuje v uklidňovacím prostoru nad uhlík obsahujícím ložem a přivádí se plynovým vedením 17 do redukčního reaktoru 8 s vířivou vrstvou a sice přes za účelem vytvoření vířivého lože 18 (redukční zóna) vytvořené zúžení ve formě komolého kužele, tvořící plyn rozdělující dno 19 v podstatě šachtovitého redukčního reaktoru 8 s vířivou vrstvou po jeho obvodu pomocí kruhového vedení 20.

Velké částice pevných látek, které se ve vířivé vrstvě nedají udržet ve vznosu, klesají centricky působením síly tíže a odtahují se přes centrální odtah 21 pevné látky. Tento centrální odtah 21 pevné látky je vytvořen tak, že přes radiální přívod 22 plynu do válcovité části 23 s kuželovým

-3 CZ 297011 B6 dnem 24, uspořádané pod plyn rozdělujícím dnem 19 ve formě komolého kužele, je vytvořeno proudění pevného lože, takže se může dosáhnout uspokojivé redukce také velkých částic.

Uspořádání plyn rozdělujícího dna 19 ve formě komolého kužele se mění rychlost prázdnou trubkou s výškou. Jako důsledek se nastavuje přes výšku plyn rozdělujícího dna 19 vlastní rozdělení velikosti částic. Odpovídajícím uspořádáním trysek v plyn rozdělujícím dnu 19 se tak může vytvořit interně cirkulující vířivá vrstva, ve které je ve středu rychlost vyšší než u okraje. Vytvoření vířivé vrstvy tohoto druhu může nalézt použití jak pro redukční reaktor 8, tak také pro předehřívací reaktor 1.

Část redukčního plynu, vycházejícího z tavného zplyňovače 10, se podrobí čištění v horkém cyklonu 25 a chlazení v dále zařazené promývačce 26 a přes kompresor 27 se opět přes zpětné vedení 28 přimísí do redukčního plynu, vycházejícího z tavného zplyňovače 10. Prach, odlučovaný v horkém cyklonu 25, se vede zpět přes plynový injektor 29 do tavného zplyňovače 10. Část ještě nezchlazeného redukčního plynu, vystupujícího z horkého cyklonu 25, se vede přes radiální přívod 22 plynu do redukčního reaktoru 8 s vířivou vrstvou přes jeho válcovitou část 23.

Plyn, odtahovaný z redukčního reaktoru 8 s vířivou vrstvou, se vede plynovým vedením 30 do redukčního cyklonu 31, ve kterém se z redukčního plynu odloučí ještě přítomné pevné části a zcela se redukují. Tyto jemné části se vedou dopravním vedením 32 přes plynový injektor 33 do tavného zplyňovače 10 asi do výšky horního konce lože.

Částečně oxidovaný redukční plyn, vystupující z redukčního cyklonu 31, je veden plynovým vedením 30 do předehřívacího reaktoru 1, přičemž se však pro zahřátí redukčního plynu jeho část spálí a sice ve spalovací komoře 34, do které ústí vedení 35, přivádějící kyslík obsahující plyn.

Z redukčního reaktoru 8 s vířivou vrstvou se část zcela redukovaných vsazených látek odtahuje ve výšce vířivého lože 18 pomocí vynášecího šneku 36 a přes dopravní vedení 37 a plynový injektor 33 se zavádí do tavného zplyňovače 10 asi ve výšce horního konce lože, výhodně společně s jemnými částicemi pevné látky, pocházejícími z redukčního cyklonu 31.

Jemnozrnný materiál, odloučený v cyklonu 4 z odvodního vedení 6 exportního plynu se dopravním vedením 38 s hradítky 39, kterými jsou opatřena také další dopravní vedení, jako 9, 32 a 37, pro částečně nebo zcela redukovaný materiál, se přes kruhové vedení 20, které přivádí redukční plyn, zavádí do redukčního reaktoru 8 s vířivou vrstvou.

Funkce zařízení podle obr. 1 je následující:

Zpracovávaná jemnozrnná ruda, přesetá a usušená, se pneumaticky nebo pomocí strmého nebo kolmého dopravníku dávkuje do předehřívacího reaktoru U Zde se předehřeje ve vířivém loži 2 na teplotu asi 850 °C a v důsledku redukující atmosféry se popřípadě předběžně zredukuje, asi do stupně wůstitu.

Pro tento postup předběžné redukce má obsahovat redukční plyn alespoň 25 % CO + H₂, aby měl dostatečnou redukční sílu.

V následujícím postupuje předehřátá a popřípadě předběžně zredukovaná jemnozrnná ruda, výhodně působením síly tíže, do redukčního reaktoru 8, v jehož vířivé vrstvě, popřípadě vířivém loži 18 se jemnozrnná ruda dalekosáhle redukuje při teplotě asi 850 °C až do stupně Fe. Pro tento redukční stupeň má mít plyn obsah CO + H₂ alespoň 68 %.

Pro jemnozmné rudy s delší redukční dobou je uspořádán druhý (v případě potřeby i třetí) redukční reaktor s vířivou vrstvou s přídavným redukčním cyklonem v sérii, popřípadě v řadě k prvnímu redukčnímu reaktoru 8. U druhého redukčního reaktoru se jemnozrnná ruda redukuje až do stupně wůstitu a u prvního redukčního reaktoru 8 až do stupně Fe.

-4CZ 297011 B6

Vztahovou značkou 40 jsou označeny nej důležitější místa výše popsaného zařízení, ve kterých je obzvláště výhodná možnost připojení zdroje oxidu uhličitého a/nebo vody, tedy možnost přídavku plynů, obsahujících oxid uhličitý a/nebo vodu, jejichž účinek je v následujícím ještě 5 popsán.

Místa přídavku 40 jsou účelně buď v plynovém vedení 17, které spojuje tavný zplyňovač 10 s redukčním reaktorem 8, nebo v chladicím zpětném vedení 28 redukčního plynu s promývačkou 26 a kompresorem 27. Když je místo přídavku 40 v chladicím zpětném vedení 28 redukčního io plynu s promývačkou 26 a kompresorem 27 za kompresorem 27, představuje to výhodu, například v tom, že kompresor 27 může být menší a že se kompresí zahřátý plyn přívodem vody a/nebo oxidu uhličitého ochladí.

Pomocí následujících příkladů I až IV je účinek opatření podle předloženého vynálezu blíže 15 objasněn, přičemž příklad I představuje pouze stav techniky. U všech hodnot analýzy plynu se vždy jedná o objemová procenta.

Příklad I (srovnávací)

Redukční plyn, vyrobený podle stavu techniky, například podle spisu EP 0 594 557, má složení, uvedené v následující tabulce I. Redukční plyn opouští tavný zplyňovač 10 s teplotou 1050 °C za tlaku 0,45 MPa abs. Má se použít pro redukci železné rudy.

Tabulka I

CO h₂co₂h₂o ch₄n₂

65%

30% %

% %

2%

Aby se dosáhlo teploty redukčního plynu asi 850 °C, musí se do redukčního plynu přimísit chladicí plyn. Podle příkladu I se přimísí chladicí plyn stejného druhu s teplotou 70 °C, který má rovněž tlak 0,45 MPa abs. Aby se dosáhlo teploty 850 °C, je potřebný přídavek 27,8 % chladicího plynu. Z toho vyplývají následující nevýhody:

- je zapotřebí velmi veliké množství chladicího plynu, to znamená, že se musí odebrat velká 40 část horkého redukčního plynu a podrobit energeticky a aparativně nákladnému chlazení;

- celkový obsah oxidu uhličitého a vody neodpovídá rovnováze, takže pro přimíšení chladicího plynu na cestě k redukčnímu reaktoru 8 dochází k rozkladu oxidu uhelnatého a vodíku podle rovnic: 2CO <-> CO₂ + C (Boudouardova reakce), popřípadě CO + H₂ <-> H₂O + C (heterogenní reakce vodního plynu), který je silně exotermní. Důsledkem toho je zvýšení teploty, takže může být potřebný další přívod chladicího plynu. Zvýšení teploty vede ke tvorbě aglomerátů materiálu reaktoru. Dále dochází k chemickému působení na trubky, vestavby a podobně z kovového materiálu, vedoucí dále redukční plyn. K tomu se reakcí oxidu uhelnatého a vodíku snižuje pro redukci účinné množství plynu.

-5CZ 297011 B6

Příklad II

Do redukčního plynu s chemickým složením podle tabulky I se přidá plyn bohatýna oxid uhličitý o teplotě 70 °C za tlaku 0,45 MPa abs. Složení plynu, bohatého na oxid uhličitý, je uvedené v následující tabulce II.

Tabulka II
CO	13%
h₂	2%
CO₂	77%
H₂O	5%
ch₄	1 %
n₂	2%

Přídavkem 12,3 % chladicího plynu stejného druhu podle příkladu I a 10,7 % plynu bohatého na oxid uhličitý podle tabulky II k redukčnímu plynu podle tabulky I se získá redukční plyn s teplotou 850 °C a tlakem 0,45 MPa abs., který má složení, uvedené vnásledující tabulce III.

Tabulka III

CO	60,5 %
h₂	27,5 %
co₂	7,6 %
h₂o	1,4 %
ch₄	1,0%
n₂	2,0 %

U tohoto redukčního plynuje celkový obsah oxidu uhličitého a vody v blízkosti rovnovážné hodnoty při teplotě 850 °C, takže může být rozklad oxidu uhelnatého a vodíku prakticky úplně vyloučen. Přídavek plynu bohatého na oxid uhličitý se provádí ve zpětném vedení chladicího plynu, například ve zpětném vedení 28 podle obr. 1. Je zřejmé, že je možné podstatné zmenšení zpětného vedení 28 chladicího plynu, neboť se nyní musí přidávat pouze 12,3 % chladicího plynu namísto 27,8 % chladicího plynu podle příkladu I. Podle příkladu II je možné účelně používat plyny s nižší kalorickou hodnotou, tedy plyny bohaté na oxid uhličitý. Při redukci železné rudy takto kondiciovaným redukčním plynem se přípustně zabrání příliš velkému zahřátí materiálu reaktoru a redukovaný materiál se dá bez těžkostí převést do tavného zplyňovaěe 10.

Příklad III

Podle tohoto příkladu se horní plyn, odtahovaný z redukčního reaktoru 8, po odpovídajícím čištění, chlazení a kompresi přimísí při teplotě 70 °C a tlaku 0,45 MPa abs. k redukčnímu plynu, vystupujícímu z tavného zplyňovaěe JO. Složení horního plynuje uvedeno vnásledující tabulce IV.

Tabulka IV

CO 42 %

H₂ 19%

CO₂ 34 %

H₂O 2 %

-6CZ 297011 B6 ch₄ 1 %

N₂ 2 %

Přídavkem 23,3 % horního plynu k redukčnímu plynu se vytvoří směsný plyn s teplotou 850 °C a 5 tlakem 0,45 MPa abs., který má složení, uvedené v následující tabulce V. Také zde je celkový obsah oxidu uhličitého a vody blízký rovnováze, takže je zde prakticky úplně vyloučena Boudouardova reakce a heterogenní reakce vodního plynu.

io Tabulka V

CO h₂co₂h₂o ch₄n₂

60,6 %

27,9 %

7,3 %

1,2 %

1,0 %

2,0 %

Podle příkladu III je rovněž nutné nižší množství plynu pro chlazení redukčního plynu, vystupu20 jícího z tavného zplyňovače 10, než podle příkladu I. Přimíšení horního plynu se provádí do plynového vedení 17, popřípadě zpětného vedení 28 přes odbočné vedení 41, vedoucí od plynového vedení 30 k plynovému vedení 17, které je vedeno přes odpovídající chladicí zařízení a kompresor. Popřípadě probíhá přimíšení přes místa přídavku 40.

Příklad IV

Podle příkladu IV se do chladicího plynu stejného druhu přimísí vodní pára. Chemické složení redukčního plynu, opouštějícího tavný zplyňovač 10 a chladicího plynu jsou identická jako jsou 30 složení, uvedená v příkladě I. Pára (100 % H₂O) se přimísí s teplotou 250 °C a tlakem 1,2 MPa abs.. Při přimíšení 18 % chladicího plynu s 8,5 % vodní páry se tvoří redukční plyn s teplotou 850 °C a tlakem 0,45 MPa abs. Chemické složení redukčního plynu je uvedeno v následující tabulce VI.

Tabulka VI
CO	60,7 %
h₂	28,0 %
co₂	0,9 %
h₂o	7,6 %
ch₄	0,9 %
n₂	1,9%

Tato varianta poskytuje rovněž výhodu menších rozměrů okruhu chladicího plynu, přičemž celkový obsah oxidu uhličitého a vody je přibližně v rovnováze. Jako dodatečná výhoda je zde nepatrná změna množství reduktantů.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby horkého redukčního plynu, obsahujícího oxid uhelnatý a vodík, sloužícího pro redukci jemnozrnných kovových rud, obzvláště železné rudy, přičemž redukční plyn se tvoří zplyňováním nosičů uhlíku, obzvláště uhlí, nastávajícím za přívodu kyslíku, ve zplyňovacízóně a potom se ochladí na redukční teplotu, vhodnou pro redukční proces, vyznačující se t í m, že se redukční plyn ochladí bez přímého přídavku vody a/nebo oxidu uhličitého, způsobujícího chlazení, a přídavkem vody a/nebo oxidu uhličitého za účelem potlačení Boudouardovy reakce a heterogenní reakce vodního plynu a s tím spojeného zahřátí redukčního plynu se převede na redukční plyn, termodynamicky stabilní při redukční teplotě.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se přídavek vody a/nebo oxidu uhličitého provádí v množství, kdy je dosaženo přibližně Boudouardovy rovnováhy a heterogenní rovnováhy vodního plynu u redukčního plynu při teplotě, vhodné pro redukční proces.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že se přídavek vody provádí přiváděním vodní páry.
4. Způsob podle jednoho nebo více z nároků 1 až 3, vyznačující setím, že se přídavek oxidu uhličitého provádí přiváděním plynu, obsahujícího oxid uhličitý.
5. Způsob podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že se při redukčním procesu zreagovaný redukční plyn zavádí do redukčního plynu.
6. Způsob podle jednoho nebo více z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že se část redukčního plynu odvětví a ochladí, do ochlazené části redukčního plynu se přidá voda a/nebo oxid uhličitý a tato část se potom opět přimísí do redukčního plynu.
7. Zařízení k provádění způsobu podle jednoho nebo více z nároků 1 až 6 s alespoň jedním redukčním reaktorem (8), do kterého ústí zásobovací vedení (7) kovové rudy a plynové vedení (17) redukčního plynu a s tavným zplyňovačem (10), do kterého ústí přívod (11) nosiče uhlíku a přívody (12) kyslík obsahujících plynů a ze kterého vystupuje plynové vedení (17) redukčního plynu a s chladicím zařízením, uspořádaným v plynovém vedení (17) redukčního plynu, nezpůsobujícím přímý přídavek vody a/nebo oxidu uhličitého k redukčnímu plynu, vyznačující se t í m, že zdroj oxidu uhličitého a/nebo zdroj vody jsou spojeny vedením s plynovým vedením (17) redukčního plynu, vedoucím chlazení podrobený redukční plyn.
8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že redukční reaktor (8) je opatřen odvodním vedením (6, 30) zreagovaného redukčního plynu, ze kterého vychází odbočné vedení (41), které je spojené s plynovým vedením (17) redukčního plynu.
9. Zařízení podle nároku 7 nebo 8, vyznačuj ící se tí m , že z plynového vedení (17) redukčního plynu ústí zpětné vedení (28) redukčního plynu přes promývačku (26) a kompresor (27) opět do plynového vedení (17) redukčního plynu, avšak ve směru proudění před rozvětvením zpětného vedení (28) redukčního plynu, obzvláště před uspořádáním vplynovém vedení (17) redukčního plynu opatřeného odprašňovacího zařízení (25) a že zdroj oxidu uhličitého a/nebo vody je spojen se zpětným vedením (28) redukčního plynu.