RU2516333C2 - Способ и устройство для получения газа-заменителя - Google Patents

Способ и устройство для получения газа-заменителя Download PDF

Info

Publication number
RU2516333C2
RU2516333C2 RU2011138413/02A RU2011138413A RU2516333C2 RU 2516333 C2 RU2516333 C2 RU 2516333C2 RU 2011138413/02 A RU2011138413/02 A RU 2011138413/02A RU 2011138413 A RU2011138413 A RU 2011138413A RU 2516333 C2 RU2516333 C2 RU 2516333C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
substitute
residual
combustion
oxygen
Prior art date
Application number
RU2011138413/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2011138413A (ru
Inventor
Роберт МИЛЛЬНЕР
Ян-Фридеманн ПЛАУЛЬ
Курт ВИДЕР
Original Assignee
Сименс Фаи Металз Текнолоджиз Гмбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сименс Фаи Металз Текнолоджиз Гмбх filed Critical Сименс Фаи Металз Текнолоджиз Гмбх
Publication of RU2011138413A publication Critical patent/RU2011138413A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2516333C2 publication Critical patent/RU2516333C2/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
    • C21B5/06—Making pig-iron in the blast furnace using top gas in the blast furnace process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/20—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases
    • C21B2100/22—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by reforming
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/20—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases
    • C21B2100/28—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by separation
    • C21B2100/282—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by separation of carbon dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/60—Process control or energy utilisation in the manufacture of iron or steel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/60—Process control or energy utilisation in the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/66—Heat exchange
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/122—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by capturing or storing CO2
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/146—Perfluorocarbons [PFC]; Hydrofluorocarbons [HFC]; Sulfur hexafluoride [SF6]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Air Supply (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Compounds Of Iron (AREA)

Abstract

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способу получения газа-заменителя при восстановлении содержащего оксид железа материала и устройству для его осуществления. Образующийся при восстановлении отработавший газ отводится и подвергается очистке от CO2, при которой удаляется содержащий CO2 остаточный газ. Остаточный газ для выравнивания колебаний количества и теплотворной способности временно хранится в газохранилище, смешивается с кислородсодержащим газом, в частности с чистым кислородом, в системе горелки и сжигается с образованием газа-заменителя. Газ-заменитель после обезвоживания используют в качестве заменителя инертного газа, в частности азота. Технический результат - снижение выбросов в окружающую среду. 9 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к способу и устройству для восстановления содержащего оксид железа материала в виде частиц, причем содержащий оксид железа материал в зоне восстановления по меньшей мере частично восстанавливается восстановительным газом, и образующийся при восстановлении отработавший газ отводится и подвергается очистке от CO2, при которой отделяется остаточный газ, содержащий CO2.
Например, из документа US 6478841 известно, что восстановительный газ, который после процесса восстановления выводится из зоны восстановления как колошниковый газ, проводится на новое использование. Кроме того, известно, что колошниковый газ сначала очищают, и из колошникового газа отделяют CO2. В результате отделения CO2 и/или H2O восстановительный потенциал колошникового газа повышается, и его можно снова использовать для восстановления. Равным образом можно отделенный при этом обогащенный CO2 также подавать на применение.
Образующийся при очистке от CO2 содержащий CO2 остаточный газ имеет непостоянный состав. Из уровня техники известно, что остаточный газ можно утилизировать термически, причем образующаяся при этом энергия может использоваться в процессе.
Однако при этом недостатком является то, что все же накапливаются значительные количества отработавшего газа, которые должны выпускаться в атмосферу.
Поэтому задачей изобретения является разработать способ и устройство, которые позволяют использовать остаточный газ со снижением нагрузки на окружающую среду и как замену инертному газу в процессе.
Эта задача решена способом согласно изобретению по п. 1 и устройством по п. 9.
В результате способа согласно изобретению образуется газ-заменитель, который после сжигания, в частности, с чистым кислородом, больше не содержит никаких горючих фракций и поэтому после обезвоживания имеет профиль свойств, который соответствует инертному газу и, таким образом, может применяться как дешевая альтернатива вместо инертных газов. Преимущество применения остаточного газа для получения инертного газа заключается в том, что он имеет очень низкое содержание азота (N2). Кроме того, благодаря использованию остаточного газа снижается эмиссия CO2 и производственные расходы на процесс получения железа. Для сжигания целесообразно использовать чистый кислород или по меньшей мере кислородсодержащий газ, который имеет содержание кислорода по меньшей мере 90%, предпочтительно более 99%. При этом можно получать газ-заменитель с содержанием CO2 >95%, который имеет лишь незначительные содержания азота и кислорода.
Остаточный газ можно получить из отработавшего газа с процесса восстановления. Кроме того, можно использовать колошниковый газ, например, из доменной печи или восстановительной шахты, или отходящий газ с агрегата с псевдоожиженным слоем, или избыточный газ процесса восстановительной плавки.
При восстановлении содержащего оксид железа материала в виде частиц в зоне восстановления сначала можно получать губчатое железо, которое позднее выплавляют в чугун, однако допустимо также, чтобы это осуществлялось в непрерывном режиме в доменной печи, где идет восстановительная плавка.
Этим выгодным способом можно заменить азотсодержащие инертные газы, которые часто применяются в металлургических установках и процессах. Азот в инертном газе, прежде всего при рециркуляции технологических газов, имеет тот недостаток, что происходит концентрирование азота, который можно снова удалить лишь с высокими техническими затратами и, таким образом, неэкономично. Благодаря использованию газа-заменителя вместо азота удаление CO2 из рециркулирующего технологического газа можно осуществить существенно проще известными техническими способами. Так как количество газа в целом уменьшается, поскольку газ-заменитель, в отличие от инертного газа, можно отделить, снижается также потребление электроэнергии, и установки для получения железа и рециркуляции технологических газов можно сделать меньшего размера и с меньшими затратами.
Кроме того, газ-заменитель подходит для секвестрирования CO2, так как многие способы секвестрирования устанавливают высокие требования к чистоте газа.
Согласно одному выгодному варианту осуществления способа по изобретению, газ-заменитель после сжигания охлаждается, по меньшей мере на одной стадии, в частности, до температуры 20-60°C, обезвоживается и сжимается и при необходимости сушится. Благодаря охлаждению горячего газа-заменителя можно, например, удалить влагу путем конденсации и тем самым осушить газ-заменитель. Это важно при использовании как замена инертному газу, так как иначе может дойти до конденсации в линиях снабжения и, тем самым, до коррозии и нарушений производственного процесса. Сжатием газ-заменитель доводится до уровня давления, который требуется в обычных технических приложениях. Так как остаточный газ после удаления CO2 имеет низкое давление, примерно 0,1 бар, необходимо сжатие газа-заменителя. В результате факультативной сушки можно еще больше снизить влагосодержание газа-заменителя.
Согласно изобретению, сжигание смеси остаточного газа и кислородсодержащего газа происходит в камере сгорания. Камера сгорания позволяет горение в контролируемых условиях, причем, в частности, стремятся к полному сгоранию. Кроме того, можно удерживать температуру горения в определенном диапазоне, так что возможна стабильная работа при по существу постоянных условиях. Это имеет смысл, так как остаточный газ не имеет постоянного состава во времени, и поэтому требуется соответствующим образом влиять на горение.
Согласно одному особенно выгодному варианту осуществления способа по изобретению, остаточный газ посредством нагнетателя или компрессора вводится в систему горелки, в частности, в количестве, регулируемом через регулирование расхода. Остаточный газ имеет при выходе с очистки от CO2 низкое давление, причем его количество и уровень давления, что обусловлено технологически, также могут колебаться. Благодаря нагнетателю и регулированию расхода можно целенаправленно устанавливать количество остаточного газа и, таким образом, вводить в систему горелки. Факультативно можно временно хранить остаточный газ в газохранилище, чтобы, например, компенсировать колебания состава и количества, причем прежде всего выравниваются колебания теплотворной способности и, таким образом, становится возможным горение в стабильных условиях.
Согласно следующему выгодному варианту осуществления способа по изобретению, по меньшей мере часть газа-заменителя, при необходимости после обезвоживания и/или сжатия, смешивается с кислородсодержащим газом и возвращается в систему горелки. После обезвоживания можно скорректировать уровень давления газа-заменителя. Благодаря возврату газа-заменителя можно модифицировать смесь газа, который требуется сжечь, и кислородсодержащего газа, причем доли горючих компонентов в газовой смеси изменяются.
Способ действий согласно изобретению позволяет, например, регулировать температуру горения или температуру камеры сгорания и газа-заменителя. Тем самым можно предотвратить или по меньшей мере существенно снизить образование оксидов азота (NOx).
Согласно одному частному варианту осуществления способа по изобретению, количественная подача возвращаемого газа-заменителя в систему горелки проводится таким образом, чтобы температура пламени при сжигании газов оставалась постоянной. Этим можно гарантировать горение в оптимальных и постоянных условиях.
Согласно одному подходящему варианту осуществления способа по изобретению, остаточный газ перед сжиганием смешивают с колошниковым газом, отходящим газом или избыточным газом с процесса восстановления или восстановительной плавки. Восстановительные газы после восстановления содержащего оксид железа материала в виде частиц выводятся из зоны восстановления. В случае восстановительной шахты или доменной печи этот газ называется колошниковым газом, в случае агрегата с псевдоожиженным слоем - отходящим газом. Кроме того, может также использоваться восстановительный газ, который фактически не нужен в процессе, так называемый избыточный газ. Добавлением указанных газов можно влиять на температуру горения и количество газа-заменителя или регулировать ее.
Согласно одному выгодному варианту осуществления способа по изобретению, обезвоженный, сжатый и при необходимости высушенный газ-заменитель применяется в защитных газовых системах загрузки оксида и/или угля, или как рабочий газ в подаче угля через насадки, или для охлаждения копья горелки, или как продувочный и охлаждающий газ, или для управления температурой пламени зоны горения перед фурмой, или в системе горелки, или для пневматической подачи как рабочий газ. Благодаря высокой доле CO2 обезвоженный и сжатый газ-заменитель может применяться во множестве приложений, причем он может заменять широко распространенный в технике азот или другие инертные газы. Под зоной горения перед фурмой специалист понимает образующийся при дутье в металлургическом реакторе пузырчатый внутренний объем.
Согласно одному выгодному варианту осуществления способа по изобретению, остаточный газ, и/или кислородсодержащий газ, и/или возвращаемый газ-заменитель перед сжиганием подогревается с использованием образующегося при сжигании отходящего тепла. Отходящее тепло от сжигания в камере сгорания можно использовать для подогрева указанных газов, чтобы достичь еще более точного регулирования температуры при сжигании. Таким образом можно также контролировать состав газа-заменителя, как, например, долю NOx.
Устройство согласно изобретению выгодно тем, что содержащий CO2 остаточный газ из устройства отделения CO2 можно оптимизировано превращать в устройстве простой конструкции в более негорючий и относительно неопасный газ-заменитель. Для этого предусмотрена система горелки для смешения остаточного газа с кислородсодержащим газом, в частности, чистым кислородом, и камера сгорания, в которую эти газы вводятся, сжигаются с образованием газа-заменителя и могут быть отведены по линии отвода газа-заменителя. Факультативно можно предусмотреть газохранилище для временного хранения остаточного газа перед его смешением с кислородсодержащим газом в системе горелки. Благодаря газохранилищу можно по существу гомогенизировать состав остаточного газа, так как остаточный газ, как обусловлено особенностями технологии, имеет непостоянный состав и, тем самым, теплотворную способность, так что можно обеспечить стабильное сжигание при по существу постоянных условиях.
Линия газа-заменителя связывает камеру сгорания с водоотделителем для удаления воды из газа-заменителя. Теперь обезвоженный газ-заменитель можно подавать на обычную с технической точки зрения систему инертного газа потребителям инертного газа. Благодаря очень высокому содержанию CO2 и низким содержаниям N2 этот газ-заменитель подходит для множества приложений. Благодаря системе горелки достигается очень гомогенная смесь остаточного газа с кислородсодержащим газом, так что можно гарантировать полное сгорание горючих фракций остаточного газа.
Обычные устройства отделения CO2 работают, например, по принципу адсорбции с переменным давлением или вакуумной адсорбции с переменным давлением и специалисту известны.
Согласно одному альтернативному варианту осуществления устройства по изобретению, между газохранилищем и камерой сгорания установлен по меньшей мере один компрессор, который служит для сжатия остаточного газа. Сжатие перед сжиганием имеет то преимущество, что компоненты установки могут работать при более высоком давлении и, тем самым, могут быть выполнены более компактными.
Один возможный вариант устройства согласно изобретению предусматривает, что установлен по меньшей мере один компрессор для сжатия обезвоженного газа-заменителя. Благодаря этому можно соответствующим образом корректировать уровень давления для дальнейшего применения газа-заменителя.
Согласно одному альтернативному варианту осуществления устройства по изобретению, предусмотрен нагнетатель или компрессор и при необходимости регулятор расхода для подачи остаточного газа в систему горелки. Так как остаточный газ, что обусловлено технологически, имеет очень низкое давление, его нужно проводить через нагнетатель или компрессор, причем происходит также количественное регулирование остаточного газа.
Согласно следующему варианту осуществления устройства по изобретению, предусмотрена линия рециркуляции для возврата части обезвоженного газа-заменителя и для введения после добавления кислорода в систему горелки, причем она ответвляется от линии газа-заменителя ниже водоотделителя. Тем самым при необходимости можно часть обезвоженного газа-заменителя возвращать в систему горелки, благодаря чему на горение не будет влиять подача негорючих фракций.
Согласно одному выгодному варианту осуществления устройства по изобретению, предусмотрен следующий водоотделитель для обезвоживания сжатого газа-заменителя. Благодаря дополнительному обезвоживанию достигается еще меньшее содержание влаги в газе-заменителе.
Согласно одному частному варианту осуществления устройства по изобретению, водоотделитель содержит холодильник или устройство рекуперации отходящего тепла и конденсатоотводчик для удаления воды из газа-заменителя. Обезвоживание посредством конденсации проявило себя как надежная технология.
Согласно одному особенно выгодному оформлению устройства по изобретению, ниже ответвления линии рециркуляции от линии газа-заменителя установлен дополнительный компрессор. Благодаря компрессору можно отдельно регулировать давление газа-заменителя, который не возвращают, и корректировать его для последующего использования.
Далее изобретение поясняется подробнее на фигурах 1-4.
Фиг.1 и 2: устройства для получения газа-заменителя в двух формах осуществления.
Фиг.3 и 4: устройства согласно изобретению для получения газа-заменителя с возвратом газа-заменителя, в двух формах осуществления.
Фигура 1 показывает устройство для получения газа-заменителя. Из непоказанного восстановительного агрегата, который может быть доменной печью, восстановительной шахтой, агрегатом с псевдоожиженным слоем или же плавильным газификатором, отведенный отработавший газ AG, то есть восстановительный газ, уже использованный для восстановления, подается на устройство 1 отделения CO2. При этом образуется продуктовый газ PG и содержащий CO2 остаточный газ TG, причем последний сначала временно хранят в газохранилище 14. Объем газохранилища 14 выбирается так, чтобы по существу выровнять колебания состава остаточного газа. Через компрессор 6, который может быть выполнен, например, как двухступенчатый винтовой компрессор, поршневой компрессор или многоступенчатый турбокомпрессор, остаточный газ TG сначала сжимается до избыточного давления от 6 до 12 бар и проводится на систему горелки 2, в которой остаточный газ TG смешивается с кислородсодержащим газом O2-G. Для этого в большинстве случаев добавляется технически чистый кислород. В результате сжатия остаточного газа TG перед сжиганием можно предусмотреть лишь обезвоживание газа-заменителя или охлаждение, так что становится возможной более простая конструкция.
Факультативно, отработавший газ AG, как, например, колошниковый газ, отходящий газ или избыточный газ, можно также по подводящей линии 8 напрямую добавлять в остаточный газ и подавать в систему горелки 2.
Затем смесь остаточного газа, кислородсодержащего газа O2-G и при необходимости отработавшего газа AG проводится в камеру сгорания 3, в которой остаточный газ TG и при необходимости отработавший газ AG по существу полностью сгорают, так что образованный при сгорании газ-заменитель имеет очень высокую долю CO2 и очень низкие количества водяного пара, азота или кислорода. Образованный при сгорании газ-заменитель проводится по линии 4 газа-заменителя на водоотделитель 5 и в нем из газа-заменителя удаляется по существу вся влага. Камера сгорания может также быть объединена с водоотделителем 5 в один конструктивный блок. Водоотделитель 5 может содержать холодильник или устройство рекуперации отходящего тепла 11 и конденсатоотводчик 12, причем удаленная вода отводится по трубопроводу как конденсат. Дополнительно можно предусмотреть сушилку 15, чтобы дополнительно снизить влагосодержание газа-заменителя ниже точки росы газа. Высушенный газ-заменитель можно теперь подавать потребителю инертного газа IV или после повышения давления в компрессоре-секвестраторе подавать на секвестрирование CO2, SQ.
Фиг. 2 является альтернативной формой осуществления, которая отличается от установки, показанной на фиг. 1, тем, что предусмотрен нагнетатель 6 для незначительного сжатия остаточного газа TG до избыточного давления примерно 0,1-0,3 бар. Кроме того, сжатие газа-заменителя осуществляется компрессором 7 для газа-заменителя до избыточного давления 6-12 бар. Компрессор 7 для газа-заменителя может быть выполнен, например, как двухступенчатый винтовой компрессор, поршневой компрессор или многоступенчатый турбокомпрессор.
Фигуры 3 или 4 показывают устройство согласно изобретению для получения газа-заместителя с рециркуляцией газа-заместителя. При этом в каждом случае предусмотрена линия рециркуляции 9 для возврата части обезвоженного газа-заменителя в систему горелки 2. Тем самым можно регулировать сжигание остаточного газа и образующуюся при этом температуру пламени. При этом линия рециркуляции 9 ответвляется от линии 4 газа-заменителя ниже водоотделителя 5.
Согласно фиг. 4, за ответвлением линии рециркуляции 9 от линии 4 газа-заменителя можно предусмотреть следующий компрессор 13, дополнительный водоотделитель 10 и сушилку 15. Аналогично варианту осуществления с фиг. 2, предусмотрены нагнетатель 6 для незначительного сжатия остаточного газа TG до избыточного давления примерно 0,1-0,3 бар и следующий компрессор 13 для сжатия до избыточного давления от 6 до 12 бар.
Факультативно для всех вариантов осуществления с фигур 1-4 ниже нагнетателя или компрессора 6 можно предусмотреть линию разгона или линию выравнивания количества 18. Она служит для того, чтобы количество остаточного газа, которое не используется для создания газа-заменителя или связывания, добавлять в поток отгружаемого газа, который отводится, например, с процесса восстановления. Альтернативно можно установить линию разгона или линию выравнивания количества, 18, также до газохранилища 14 или нагнетателя или компрессора 6, чтобы отводить ненужный остаточный газ TG здесь.
Для подачи или сжатия возвращаемого газа-заменителя можно предусмотреть компрессор 16 в линии рециркуляции 9. Благодаря раздельной подаче кислородсодержащий газ O2-G смешивается только с возвращаемым газом-заменителем и затем вводится в систему горелки 2. Ниже ответвления линии рециркуляции 9 можно предусмотреть следующий компрессор 13, дополнительный водоотделитель 10 и сушилку 15.
В примерах осуществления согласно фигурам 2 или 4 камеру сгорания 3 и/или холодильник или устройство рекуперации отходящего тепла 11 не нужно конструировать как аппарат высокого давления, так как избыточное давление и так составляет меньше <0,5 бар.
Список позиций для ссылок
1 устройство отделения CO2
2 система горелки
3 камера сгорания
4 линия газа-заменителя
5 водоотделитель
6 нагнетатель или компрессор
7 компрессор для газа-заменителя
8 подводящая линия
9 линия рециркуляции
10 водоотделитель
11 холодильник и устройство рекуперации отходящего тепла
12 конденсатоотводчик
13 дополнительный компрессор
14 газохранилище
15 сушилка
16 компрессор
17 компрессор-секвестратор
18 линия разгона или линия выравнивания количества

Claims (21)

1. Способ рециркуляции отработавшего газа при восстановлении содержащего оксид железа материала в виде частиц, причем содержащий оксид железа материал в зоне восстановления по меньшей мере частично восстанавливается восстановительным газом, и образующийся при восстановлении отработавший газ отводится и подвергается очистке от СО2, при которой удаляется содержащий СО2 остаточный газ, отличающийся тем, что остаточный газ для выравнивания колебаний количества и теплотворной способности временно хранится в газохранилище, смешивается с кислородсодержащим газом, в частности с чистым кислородом, в системе горелки и сжигается с образованием газа-заменителя, причем газ-заменитель после обезвоживания используют в качестве заменителя инертного газа, в частности азота, причем по меньшей мере часть газа-заменителя после обезвоживания и/или сжатия смешивают с кислородсодержащим газом и возвращают в систему горелки для регулирования температуры горения при сжигании остаточного газа.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что газ-заменитель после сжигания на по меньшей мере одной стадии охлаждают, в частности, до температуры от 20 до 60°C, обезвоживают, сжимают и, при необходимости, сушат.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что сжигание смеси остаточного газа и кислородсодержащего газа осуществляют в камере сгорания.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что остаточный газ вводят в систему горелки с помощью нагнетателя или компрессора, в частности, в количестве, регулируемом посредством регулирования расхода.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что количественную подачу газа-заменителя, возвращаемого в систему горелки, осуществляют так, чтобы температура пламени при сжигании газа сохранялась постоянной.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что остаточный газ перед сжиганием смешивают с колошниковым газом, отходящим газом или избыточным газом с процесса восстановления или восстановительной плавки.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что остаточный газ, и/или кислородсодержащий газ, и/или возвращаемый газ-заменитель перед сжиганием подогревают с использованием отходящего тепла, образующегося при сжигании остаточного газа.
8. Устройство для рециркуляции отработавшего газа при восстановлении содержащего оксид железа материала в виде частиц с восстановительного агрегата, в котором содержащий оксид железа материал по меньшей мере частично восстанавливается восстановительным газом, и восстановительный газ отбирается как колошниковый газ и затем используется в устройстве (1) отделения СО2 для отделения CO2 из колошникового газа, причем образуется содержащий СО2 остаточный газ, отличающееся тем, что оно снабжено системой горелки (2) для смешения остаточного газа с кислородсодержащим газом, в частности чистым кислородом, газохранилищем (14) для временного хранения и гомогенизации остаточного газа перед его смешением с кислородсодержащим газом и камерой сгорания (3), в которую эти газы вводят и сжигают с получением газа-заменителя с возможностью отвода через линию отведения (4) газа-заменителя, причем предусмотрены холодильник или устройство рекуперации отходящего тепла, включающее водоотделитель (5), предназначенный для удаления воды из газа-заменителя, используемого в качестве заменителя инертного газа, в частности азота, причем предусмотрена линия рециркуляции (9) для возврата части обезвоженного газа и его введения, после добавления кислородсодержащего газа, в систему горелки (2) для регулирования температуры горения при сжигании остаточного газа, причем она ответвляется от линии (4) газа-заменителя ниже водоотделителя (5).
9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что между газохранилищем (14) и системой горелки (2) расположен по меньшей мере один компрессор (6), который служит для сжатия смеси остаточного газа, и, при необходимости, регулятор расхода для подачи остаточного газа в систему горелки (2).
10. Устройство по п.8 или 9, отличающееся тем, что предусмотрен по меньшей мере один компрессор (7) для газа-заменителя для сжатия обезвоженного газа-заменителя.
11. Устройство по п.9, отличающееся тем, что в линии рециркуляции (9) предусмотрен компрессор (16) для сжатия возвращаемого газа-заменителя.
12. Устройство по п.8, отличающееся тем, что предусмотрен дополнительный водоотделитель (10) для обезвоживания сжатого газа-заменителя.
13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что водоотделитель (5, 10) содержит холодильник или устройство рекуперации отходящего тепла (11) и конденсатоотводчик (12) для удаления воды из газа-заменителя.
14. Устройство по одному из пп.9, 11-13, отличающееся тем, что за ответвлением линии рециркуляции (9) от линии (4) газа-заменителя установлен дополнительный компрессор (13).
15. Применение газа-заменителя, полученного в устройстве по п.8, в защитных газовых системах загрузки оксида железа и/или угля.
16. Применение газа-заменителя, полученного в устройстве по п.8, в качестве рабочего газа в подаче угля через насадки.
17. Применение газа-заменителя, полученного в устройстве по п.8, для охлаждения копья горелки.
18. Применение газа-заменителя, полученного в устройстве по п.8, в качестве продувочного и охлаждающего газа.
19. Применение газа-заменителя, полученного в устройстве по п.8, для управления температурой пламени зоны горения перед фурмой.
20. Применение газа-заменителя, полученного в устройстве по п.8, в системе горелки.
21. Применение газа-заменителя, полученного в устройстве по п.8, для пневматической подачи в качестве рабочего газа.
RU2011138413/02A 2009-02-20 2010-02-03 Способ и устройство для получения газа-заменителя RU2516333C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA283/2009 2009-02-20
AT0028309A AT507955B1 (de) 2009-02-20 2009-02-20 Verfahren und anlage zum herstellen von substitutgas
PCT/EP2010/051310 WO2010094566A1 (de) 2009-02-20 2010-02-03 Verfahren und anlage zum herstellen von substitutgas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011138413A RU2011138413A (ru) 2013-03-27
RU2516333C2 true RU2516333C2 (ru) 2014-05-20

Family

ID=42110153

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011138413/02A RU2516333C2 (ru) 2009-02-20 2010-02-03 Способ и устройство для получения газа-заменителя

Country Status (14)

Country Link
US (1) US8911700B2 (ru)
EP (1) EP2398923B1 (ru)
JP (1) JP2012518721A (ru)
KR (1) KR101610650B1 (ru)
CN (1) CN102325906B (ru)
AR (1) AR075526A1 (ru)
AT (1) AT507955B1 (ru)
AU (1) AU2010215677B2 (ru)
BR (1) BRPI1008013B1 (ru)
CA (1) CA2752953A1 (ru)
RU (1) RU2516333C2 (ru)
TW (1) TW201035327A (ru)
UA (1) UA105376C2 (ru)
WO (1) WO2010094566A1 (ru)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT507823B1 (de) * 2009-01-30 2011-01-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Verfahren und anlage zur herstellung von roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten
AT507955B1 (de) 2009-02-20 2011-02-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Verfahren und anlage zum herstellen von substitutgas
US8920159B2 (en) * 2011-11-23 2014-12-30 Honeywell International Inc. Burner with oxygen and fuel mixing apparatus
KR101664361B1 (ko) 2014-11-11 2016-10-11 한국가스안전공사 대체가스 시험 및 공급 시스템
CN114870568B (zh) * 2022-03-24 2023-06-27 东北大学 碳热还原冶炼活泼的高蒸气压金属的装置及其使用方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3019100A (en) * 1960-06-24 1962-01-30 Exxon Research Engineering Co Integrated process of ore reduction and gas generation
RU2060281C1 (ru) * 1991-10-03 1996-05-20 Каргилл, Инкорпорейтед Способ производства железоуглеродистого сплава (его варианты) и устройство для его осуществления
RU2192476C2 (ru) * 1996-07-10 2002-11-10 Фоест-Альпине Индустрианлагенбау ГмбХ Способ получения горячего восстановительного газа для восстановления руды металла и установка для его осуществления
US6478841B1 (en) * 2001-09-12 2002-11-12 Techint Technologies Inc. Integrated mini-mill for iron and steel making

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8201945A (nl) 1982-05-12 1983-12-01 Hoogovens Groep Bv Werkwijze en inrichting voor de vervaardiging van vloeibaar ijzer uit oxydisch ijzererts.
US4883390A (en) 1982-08-16 1989-11-28 Petrocarb, Inc. Method and apparatus for effecting pneumatic conveyance of particulate solids
CN1027289C (zh) 1988-12-20 1995-01-04 Cra服务有限公司 由已部分还原的氧化铁生产铁和/或铁合金的方法和设备
JPH04191307A (ja) 1990-11-26 1992-07-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 溶融還元製鉄装置
US5447551A (en) 1993-05-28 1995-09-05 Georgetown Steel Corporation Method and apparatus for the removal of hydrogen sulfide from a process gas stream
US5340378A (en) * 1993-05-28 1994-08-23 Georgetown Steel Corporation Method and apparatus for producing low sulfur metallized pellets
AT406484B (de) * 1995-08-16 2000-05-25 Voest Alpine Ind Anlagen Verfahren zur herstellung von flüssigem roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten und eisenschwamm sowie anlage zur durchführung des verfahrens
UA42803C2 (uk) * 1995-10-10 2001-11-15 Фоест-Альпіне Індустріанлагенбау Гмбх Спосіб прямого відновлення дрібнозернистого матеріалу у формі часток, що містить оксид заліза, та установка для здійснення цього способу
AT406485B (de) 1995-10-10 2000-05-25 Voest Alpine Ind Anlagen Verfahren zur herstellung von flüssigem roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten und anlage zur durchführung des verfahrens
AT406380B (de) * 1996-03-05 2000-04-25 Voest Alpine Ind Anlagen Verfahren zum herstellen von flüssigem roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten sowie anlage zur durchführung des verfahrens
US6214084B1 (en) 1997-09-03 2001-04-10 The Boc Group, Inc. Iron manufacturing process
US6045602A (en) 1998-10-28 2000-04-04 Praxair Technology, Inc. Method for integrating a blast furnace and a direct reduction reactor using cryogenic rectification
US6214085B1 (en) 1999-02-01 2001-04-10 Calderon Energy Company Of Bowling Green, Inc. Method for direct steelmaking
JP3594898B2 (ja) * 2000-11-24 2004-12-02 川崎重工業株式会社 溶融還元炉ガスの利用方法および利用装置
US6562103B2 (en) * 2001-07-27 2003-05-13 Uop Llc Process for removal of carbon dioxide for use in producing direct reduced iron
DE102004036767B4 (de) 2003-07-30 2005-11-24 Scheidig, Klaus, Dr.-Ing. Verfahren zur Roheisenerzeugung in einem mit Sauerstoff und rückgeführtem, vom CO2 befreiten Gichtgas unter Zusatz von Kohlenwasserstoffen betriebenen Hochofen
UA79476C2 (en) 2005-01-17 2007-06-25 Anatolii Tymofiiovych Neklesa Method for direct reduction of ferric oxides with obtaining iron melt and unit for realizing the same
BRPI0519804A2 (pt) 2005-02-18 2009-03-17 Kawasaki Heavy Ind Ltd método para controlar o valor de gás calorìfico e dispositivo de controle de valor calorìfico de gás
JP2007009069A (ja) 2005-06-30 2007-01-18 Hitachi Ltd 製鉄副生成ガスの改質方法及びシステム
KR100972195B1 (ko) 2006-05-17 2010-07-23 주식회사 포스코 탄화수소 함유가스 취입에 의한 용철제조방법 및 이를이용한 용철제조장치
DE102006048601A1 (de) 2006-10-13 2008-04-17 Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gmbh & Co Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von geschmolzenem Material
DE102006048600B4 (de) 2006-10-13 2012-03-29 Siemens Vai Metals Technologies Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von geschmolzenem Material
AT506837B1 (de) 2008-06-06 2010-03-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Verfahren und vorrichtung zur herstellung von roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten
AT507113B1 (de) 2008-07-17 2010-07-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Verfahren und anlage zur energie- und co2-emissionsoptimierten eisenerzeugung
AT507823B1 (de) 2009-01-30 2011-01-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Verfahren und anlage zur herstellung von roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten
AT507955B1 (de) 2009-02-20 2011-02-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Verfahren und anlage zum herstellen von substitutgas

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3019100A (en) * 1960-06-24 1962-01-30 Exxon Research Engineering Co Integrated process of ore reduction and gas generation
RU2060281C1 (ru) * 1991-10-03 1996-05-20 Каргилл, Инкорпорейтед Способ производства железоуглеродистого сплава (его варианты) и устройство для его осуществления
RU2192476C2 (ru) * 1996-07-10 2002-11-10 Фоест-Альпине Индустрианлагенбау ГмбХ Способ получения горячего восстановительного газа для восстановления руды металла и установка для его осуществления
US6478841B1 (en) * 2001-09-12 2002-11-12 Techint Technologies Inc. Integrated mini-mill for iron and steel making

Also Published As

Publication number Publication date
BRPI1008013A8 (pt) 2016-10-04
AU2010215677A1 (en) 2011-09-22
AT507955A1 (de) 2010-09-15
JP2012518721A (ja) 2012-08-16
US20120020868A1 (en) 2012-01-26
UA105376C2 (ru) 2014-05-12
AU2010215677B2 (en) 2013-11-28
BRPI1008013A2 (pt) 2016-03-15
BRPI1008013B1 (pt) 2018-01-30
WO2010094566A1 (de) 2010-08-26
US8911700B2 (en) 2014-12-16
CA2752953A1 (en) 2010-08-26
CN102325906B (zh) 2014-10-08
CN102325906A (zh) 2012-01-18
EP2398923B1 (de) 2012-12-26
TW201035327A (en) 2010-10-01
EP2398923A1 (de) 2011-12-28
KR101610650B1 (ko) 2016-04-08
AR075526A1 (es) 2011-04-06
KR20110120330A (ko) 2011-11-03
AT507955B1 (de) 2011-02-15
RU2011138413A (ru) 2013-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2515974C2 (ru) Способ и устройство для управления процессом восстановительной плавки
RU2516333C2 (ru) Способ и устройство для получения газа-заменителя
US20140230606A1 (en) Ironmaking process and installation
RU2609116C2 (ru) Система энергетической оптимизации установки для получения металлов прямым восстановлением руд
CN1007160B (zh) 高炉的操作方法
Lampert et al. Comparative analysis of energy requirements of CO2 removal from metallurgical fuel gases
KR101866929B1 (ko) 선철 제조를 위한 설비로부터의 폐가스 또는 합성 가스의 주울값을 조절하기 위한 프로세스
WO2019150204A1 (ru) Технология безазотной плавки чугуна с вдуванием в домну кислорода и оксида углерода
JP5851828B2 (ja) 燃焼性ガスの製造方法
AU2010215728B2 (en) Method and apparatus for separating a gaseous component
RU2715932C1 (ru) Способ прямого восстановления с использованием отходящего газа
CA2407401A1 (en) Iron ore reduction method and installation therefor
EA045225B1 (ru) Способ прямого восстановления с применением водорода
EA011973B1 (ru) Способ предварительной обработки сырья, подвергаемого прямому восстановлению, и аппарат для сушки сырья
CN113969329A (zh) 降低二氧化碳排放的金属还原冶炼方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20160803

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200204