WO2012175313A1 - Vorrichtung zur regelung von prozessgasen in einer anlage zur herstellung von direkt reduzierten metallerzen - Google Patents

Vorrichtung zur regelung von prozessgasen in einer anlage zur herstellung von direkt reduzierten metallerzen Download PDF

Info

Publication number
WO2012175313A1
WO2012175313A1 PCT/EP2012/060355 EP2012060355W WO2012175313A1 WO 2012175313 A1 WO2012175313 A1 WO 2012175313A1 EP 2012060355 W EP2012060355 W EP 2012060355W WO 2012175313 A1 WO2012175313 A1 WO 2012175313A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
plant
process gases
pressure
reduction
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/060355
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Millner
Norbert Rein
Jan-Friedemann Plaul
Gerald Rosenfellner
Original Assignee
Siemens Vai Metals Technologies Gmbh
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
Priority to UAA201314987A priority Critical patent/UA110382C2/uk
Application filed by Siemens Vai Metals Technologies Gmbh filed Critical Siemens Vai Metals Technologies Gmbh
Priority to KR1020147001663A priority patent/KR20140039315A/ko
Priority to CN201280030575.7A priority patent/CN103608089B/zh
Priority to US14/128,103 priority patent/US9400139B2/en
Priority to RU2014101612/05A priority patent/RU2596253C2/ru
Priority to CA2839975A priority patent/CA2839975A1/en
Priority to BR112013032628A priority patent/BR112013032628A2/pt
Publication of WO2012175313A1 publication Critical patent/WO2012175313A1/de
Priority to ZA2013/09058A priority patent/ZA201309058B/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D19/00Arrangements of controlling devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/75Multi-step processes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/50Carbon oxides
    • B01D2257/504Carbon dioxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2258/00Sources of waste gases
    • B01D2258/02Other waste gases
    • B01D2258/025Other waste gases from metallurgy plants
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047Pressure swing adsorption
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1456Removing acid components
    • B01D53/1475Removing carbon dioxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0006Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
    • C21B13/0013Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state introduction of iron oxide into a bath of molten iron containing a carbon reductant
    • C21B13/002Reduction of iron ores by passing through a heated column of carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/02Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in shaft furnaces
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/122Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by capturing or storing CO2
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Definitions

  • the invention relates to apparatus for controlling process gases in a plant for the production of directly reduced metal ores.
  • a plant for the production of directly reduced metal ores in particular iron, at least one reduction unit (eg fluidized bed reactor ⁇ system, fixed bed reduction shaft or MIDREX® reduction shaft, etc.), a the reduction unit before ⁇ switched means for the separation of gas mixtures an associated compressor device and the
  • reduced metal ores necessary process gases obtained in part by recycling from the manufacturing process itself and partially fed via a feed line, which opens into a return ⁇ guide line for the process gases from a plant for pig iron production such as a smelting reduction plant.
  • metals in particular iron ore or iron oxide, may be in a separate plant, a so-called
  • Direct reduction plant done.
  • the material to be reduced e.g., metal ore, iron ore, iron oxide, etc.
  • the material to be reduced becomes particulate - e.g.
  • the reduced material such as sponge iron, then has e.g. one
  • the process gases necessary for the reduction such as e.g.
  • the reducing gas is used in a melter gasifier, e.g. in a smelting reduction process (e.g.
  • the reducing gas produced, for example, in a melter gasifier is preferably 750 to 1000 ° C hot, dusty and carbon monoxide and hydrogen (eg with 70 to 90% CO and H 2 ).
  • Reduction gas increases in the reduction unit upwards or in a fluidized bed reactor from reactor to reactor and
  • the gas can be introduced again as a reducing gas in the reduction unit, wherein a pressure necessary for the device for the separation of gas mixtures, which by means of the associated
  • Compressor device such as compressor
  • export gas is withdrawn, for example, from the process of pig iron production or from a smelting reduction process such as the COREX® or FINEX® process because it can no longer be used there. used for the reduction process in the reduction unit.
  • export gas is used in particular to refer to that part of the so-called top gas, which is drawn off from the smelting reduction process or the process of the raw iron production ⁇ , usually cooled and dedusted, in particular dedusted dry, and is
  • the top gas is usually the exploited reducing gas from a
  • Blast furnace a melter gasifier or a reduction shaft / fluidized bed reactor called.
  • the export gas is withdrawn from one or more smelting reduction plants, for example based on COREX® and / or FINEX® processes for the production of directly reduced metal, such a plant is referred to as a so-called combined plant.
  • the export gas is introduced via a feed line into the plant for the production of directly reduced metal or iron and used in the respective reduction ⁇ aggregate (eg fluidized bed reactor system, reduction shaft furnace, MIDREX® reduction shaft, etc.), wherein the supplied export gas with the Recycle gas of the plant for the production of directly reduced metal ores or iron can mix.
  • the respective reduction ⁇ aggregate eg fluidized bed reactor system, reduction shaft furnace, MIDREX® reduction shaft, etc.
  • pressure differences usually occur between the supplied export gas and the process gases of the plant for the production of directly reduced metal, or pressure values can occur at the inlet of the export gas, which have a pressure of about 0.8 to about 2 bar overpressure can.
  • the amount of export gas supplied from one or more smelting reduction plants may vary by up to 10%, for example
  • Fluctuations in the flow rate of the process gases in the reduction process can occur.
  • an approximately constant inlet pressure in the device for the separation of gas mixtures or at the associated compressor device is necessary.
  • the inlet pressure at the compressor device should be e.g. constant at about 2 bar overpressure or the inlet pressure level for the means for separating gas mixtures e.g. constant at about 3 to 8 bar overpressure, thus for an efficient and economical CO 2 removal from the
  • an approximately constant amount of gas or a ratio of amount of reducing gas and directly reduced material determines, for example, the product quality of the directly reduced metal or iron. Therefore, depending on the desired product quality, a specifically selected,
  • compressors used in a composite system for a regulation of the export gas pressure or for a constant input pressure at the device for the separation of gas mixtures associated compressor device one or more compressors used.
  • This compressor or these compressors are eg in a return line for the recycle gas or before a junction of the supply of
  • Export gas installed.
  • the flow control for adjusting the specific, desired reduction gas amount for the reduction process via a complex and complex valve station, which is mounted between the means for separating gas mixtures and a reduction unit upstream of the heater for the reducing gas.
  • a high pressure drop is usually caused by a required, relatively high operating pressure of the device for separating gas mixtures, in particular when using a vacuum pressure swing adsorption (VPSA), and a relatively low operating pressure of the reduction unit.
  • VPSA vacuum pressure swing adsorption
  • MIDREX® reduction shaft For example, when using a pressure change system and a so-called MIDREX® reduction shaft as
  • Compressors in the recycle gas line have the disadvantage that both the investment and the maintenance costs for the system are relatively high.
  • the invention is therefore based on the object to find a simple device for controlling process gases in a plant for the production of directly reduced metal ores or iron, through which easily reduces or avoided pressure losses within the system and costs
  • the solution of this object is achieved by a device of the type described, wherein the gas cleaning device, which is connected downstream of the at least one reduction unit, is equipped for a flow control of the process gases.
  • the device comprises a pressure control device, which is mounted in front of a confluence of the feed line in a return line for the process gases, in particular the so-called off-gas, that a pressure ⁇ level for the device for the separation of gas mixtures with associated compressor device is kept constant ,
  • a pressure control device such as eg pressure holding valves, expansion turbine, etc.
  • Compressor e.g., compressor
  • V constant pressure level for the means for separating gas mixtures
  • This eliminates the need for compressors in the recirculation or recycle gas line and reduces investment and maintenance costs for the direct reduced metal or iron plant. Also sink by a low power consumption of the system, the ongoing operating costs.
  • Reduction unit is supplied to the reduction ⁇ aggregate downstream gas purification device (eg gas scrubber, etc.) is used.
  • the Gastherapiesein ⁇ direction a device for flow control such as a through valve, adjustable Venturi throat, etc. on.
  • a complex and complex valve station which is mounted between the means for separating gas mixtures and a reduction unit upstream heating means for the reducing gas can be saved for the flow control.
  • the device according to the invention can also be used with different reduction units - such as, for example, fluidized-bed reactor systems, a fixed-bed reduction or MIDREX® reduction shaft.
  • the quantity control of the process gases of the gas purification device is configured such that a quantity of process gases supplied to the reduction unit is set and kept constant.
  • a quantity of process gases supplied to the reduction unit is set and kept constant.
  • Device additionally has for the pressure control in front of the pressure control device on a derivative, on which excess process gas quantities, in particular as export gas of the plant for the production of directly reduced
  • Metals or iron are derivable. It is more advantageous Way provided in the derivative for excess amounts of process gas a control valve.
  • the pressure level for the device for separating gas mixtures can be optimally adjusted via the discharge.
  • excess amounts of gas, in particular excess recycle gas can be derived as so-called export gas of the plant for the production of directly reduced metal ores.
  • the amount of gas for the reduction unit can be set even more accurate and it will be compensated in a simple way fluctuations in the supplied export gas amount from the plant for pig iron production.
  • the device for the separation of gas mixtures as a device for pressure swing adsorption (PSA) or as a device for vacuum pressure swing adsorption
  • VPSA pressure swing adsorption
  • adsorption sticking of, for example, certain gas components of the
  • Gas mixture such as e.g. H20, C02, etc. on a substance or so-called adsorbent) understood.
  • adsorbent In the production of directly reduced metal ores or iron C02 is removed from the process gases by means of the device for pressure swing adsorption so that they can be used again for the reduction process in the reduction unit and can be oxidized.
  • PSA Pressure Swing Adsorption
  • Gas mixture under elevated pressure for example, about 6 to 10 bar
  • an adsorbent for example, H20, C02
  • the process is e.g. Switched over valves and under pressure reduction so that the adsorbed component or
  • Components are desorbed again and this component or components are desorbed from the adsorbent.
  • An accurate regulating a switchover time depends customary ⁇ , upon a desired purity of the gases or component. If at least one pressure below atmospheric pressure is used, the method also becomes a vacuum
  • Pressure swing adsorption refers to, which in this method usually additionally one or more vacuum ⁇ pumps are required.
  • the input pressure of the process gas for the PSA or VPSA is thereby generated via at least one of the PSA or VPSA upstream compression device, in particular a compressor.
  • the pressure control device consists of at least one pressure-holding valve, which upstream of an opening of the supply line for the so-called export gas from a plant for pig iron ⁇ generation such as a smelting reduction plant or
  • a pressure-maintaining valve can be used to set the pressure of the process gases, in particular of the supplied export gas from the plant for the production of pig iron, to a constant and desired pressure level for the device for separating gas mixtures or CO 2 removal in a simple and cost-effective manner.
  • the export gas from the supply line specifically off-gas or recycle gas from the
  • Recycle gas line which has a slightly higher pressure, added to a desired pressure level at the entrance to achieve the compression device upstream of the device for the separation of gas mixtures.
  • the pressure control device can also be configured advantageously as an expansion turbine, which is mounted before the confluence of the supply line for export gas.
  • an expansion turbine thereby not only the pressure is regulated, but it can also be generated at the same time electrical energy or at least a portion of the mechanical energy of the device for
  • FIG. 1 shows, by way of example and schematically, a design of the device according to the invention for controlling process gases in a plant for producing directly reduced metals, in particular iron.
  • FIG. 1 shows, diagrammatically and by way of example, a structure of a so-called composite system for the production of direct
  • reduced metal ores in particular iron, shown, which comprises the device according to the invention.
  • Verbundstrom is usually an export gas 7 a plant for pig iron production 1, in particular a smelting reduction plant, as a reducing gas 9 for a reduction of Metal ores, iron ore, etc. used in a plant for the production of directly reduced metal ores, iron, etc.
  • the reducing gas 5 of the smelting reduction plant 1 is produced in a melter gasifier 4 by gasification of coal from a coal / fine ore tank 2 (and optionally a small amount of coke) with oxygen (90% or more).
  • the reducing gas 5 is partially introduced from the melter gasifier 4 in the reduction shaft 3 in the lower part and above as so-called top gas 6 again derived.
  • the top gas 6 is then freed of coarse dust in a dust collector or cyclone, cooled in a chiller and in a gas scrubber or scrubber
  • top gas 6 of the smelting ⁇ reduction plant In the direction of the top gas 6 of the smelting ⁇ reduction plant also opens a line which diverts a portion of the reducing gas 5 (so-called excess gas). Also, the reducing gas 5 is cooled and cleaned in a gas scrubber. The top gas 6 and the supplied reducing gas 5 are then derived as so-called export gas 7 of the smelting ⁇ reduction unit 1 and the COREX® plant and fed via a feed line 16 of the plant for the production of directly reduced metal ores 8.
  • the export gas 7 can also be withdrawn from a smelting reduction plant 1 based on the FINEX® process or from a coal gasification plant become.
  • the export gas 7 passes as process gas via the supply line 16 into the plant for the production of directly reduced
  • Compression device 17 eg a compressor - supplied. It should be noted that there is a pressure difference between the export gas 7 and the recycle gas 11.
  • the export gas has, for example, a pressure of 1 to 2 bar overpressure.
  • the recycle gas 11 has, for example, a pressure of about 2.5 bar overpressure.
  • the supplied export gas 7 also fluctuates in quantity (eg by 10%).
  • a pressure control device 15 for example, a pressure-holding valve 15 may be provided. The not necessary for a pressure control and quantity compensation recycle gas 11, for example, via a
  • Derivative 19 are discharged as so-called export gas of the DR plant 8. This derivative 19 also has a valve for pressure control.
  • Reduction unit 10 to choose a lower pressure level for the device for the separation of gas mixtures 18, so a so-called vacuum pressure swing adsorption 18 (VPSA) can be used. Then, the process gas released from CO 2 is heated in a heater 20 for the reduction process and used as the reducing gas 9 for
  • Reduction unit 10 forwarded. Part of the process gas is used thermally in the reduction gas furnace for heating the process gas, which is largely purified of CO 2, and is blown off as exhaust gas via an exhaust gas disposal 21.
  • the reducing gas 9 can also be supplied with oxygen O 2 for the purpose of partial combustion and the associated increase in temperature. Then the reducing gas 9 is introduced into the reduction unit 10, in which the material to be reduced fed via a material feed - e.g. Metal ore, iron ore, etc., introduced to countercurrently reduce this material.
  • a material feed - e.g. Metal ore, iron ore, etc. introduced to countercurrently reduce this material.
  • a reduction unit 10 may, depending on the present, to be reduced material
  • Reduction unit 10 as off-gas, top-gas or recycle gas 11 derived and cooled in a cooling device 12.
  • a cooling device 12 For the purification of the recycle gas 11 is a the
  • the gas cleaning device 13 has a device for flow control, such as a through-valve or an annular gap scrubber, etc. By this valve in the gas cleaning device 13, that amount of process gases 7, 11 is set, which is necessary or desired for the flow or volume control for the reduction unit 10.
  • the purified recycle gas 11 is then returned to the reduction process via the return line 14 and by the pressure control device 15. Depending on the selected pressure level for the device for
  • Size of the device for the separation of gas mixtures 18 are chosen to be smaller, since a hydraulic limit - which is usually an operating volume flow - is crucial for a capacity limit.
  • heating gas reducing agent e.g.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung von Prozessgasen (11) in einer Anlage zur Herstellung von direkt reduzierten Metallerzen (8). Diese Anlage (8) weist zumindest ein Reduktionsaggregat (10) (z.B. Wirbelschichtreaktorsystem, Festbettreduktionsschacht, etc.), eine dem Reduktionsaggregat (10) vorgeschaltete Einrichtung zur Trennung von Gasgemischen (18) mit einer zugeordneten Verdichtereinrichtung (17) und eine dem Reduktionsaggregat (10) nachgeschaltete Gasreinigungseinrichtung (13) auf. Dabei werden die für die Herstellung von direkt reduzierten Metallerzen notwendige Prozessgase (11) teilweise durch Recycling aus dem Herstellungsprozess selbst gewonnen und teilweise über eine Zuführleitung (16), welche in eine Rückführleitung (14) für die Prozessgase (11) einmündet, aus einer Anlage zur Roheisenerzeugung (1) wie z.B. einer Schmelzreduktionsanlage (1) zugeführt. Dabei ist die Gasreinigungseinrichtung (13) der Vorrichtung für eine Mengenregelung der Prozessgase (11) ausgestattet. Weiters weist die Vorrichtung eine Drucksteuereinrichtung (15) auf, welche vor einer Einmündung der Zuführleitung (16) in die Rückführleitung (14) für die Prozessgase (11) derart angebracht ist, dass ein Druckniveau für die Einrichtung zur Trennung von Gasgemischen (18) mit zugeordneter Verdichtereinrichtung (17) konstant gehalten wird. Durch die erfindungsgemässe Vorrichtung können die Prozessgase (9, 11) in einer Anlage zur Herstellung von direkt reduzierten Metallerzen (8) derart optimal geregelt werden, dass oft teure Kompressoren in der Rückführleitung (14) entfallen und Investitions- sowie Betriebskosten, insbesondere Strom, geringer ausfallen können.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zur Regelung von Prozessgasen in einer Anlage zur Herstellung von direkt reduzierten Metallerzen
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft Vorrichtung zur Regelung von Prozessgasen in einer Anlage zur Herstellung von direkt reduzierten Metallerzen. Dabei weist eine Anlage zur Herstellung von direkt reduzierten Metallerzen bzw. Metallen, insbesondere Eisen, zumindest ein Reduktionsaggregat (z.B. Wirbelschicht¬ reaktorsystem, Festbettreduktionsschacht oder z.B. MIDREX®- Reduktionsschacht , etc.), eine dem Reduktionsaggregat vor¬ geschaltete Einrichtung zur Trennung von Gasgemischen mit einer zugeordneten Verdichtereinrichtung und eine dem
Reduktionsaggregat nachgeschaltete Gasreinigungseinrichtung auf. Dabei werden die für die Herstellung von direkt
reduziertem Metallerzen notwendige Prozessgase teilweise durch Recycling aus dem Herstellungsprozess selbst gewonnen und teilweise über eine Zuführleitung, welche in eine Rück¬ führleitung für die Prozessgase einmündet, aus einer Anlage zur Roheisenerzeugung wie z.B. einer Schmelzreduktionsanlage zugeführt .
Stand der Technik
Eine so genannte Direktreduktion von Metallerzen bzw.
Metallen, insbesondere Eisenerz bzw. Eisenoxid, kann bei- spielsweise in einer eigenen Anlage, einer so genannten
Direktreduktionsanlage, erfolgen. Eine derartige Anlage zur Herstellung von direkt reduzierten Metallen bzw. Eisenschwamm, welcher auch als direkt reduziertes Eisen (DRI = Direct Reduced Iron) bezeichnet wird, umfasst üblicherweise zumindest ein Reduktionsaggregat wie z.B. einen Festbett¬ reduktionsschacht, ein Wirbelschichtreaktorsystem, etc., je nachdem ob das zu reduzierende Metall beispielsweise in stückiger oder feinteilchenförmiger Form vorliegt bzw. für die Weiterverarbeitung zu Roheisen, roheisenähnlicher
Produkte oder für die Stahlproduktion, etc. benötigt wird.
Bei der Direktreduktion von Metallerzen bzw. Eisenerz wird das zu reduzierende Material (z.B. Metallerz, Eisenerz, Eisenoxid, etc.) in stückiger Form - beispielsweise als
Stückerze oder Pellets - oder in feinteilchenkörniger Form in das zumindest ein Reduktionsaggregat der Anlage eingebracht. Dann wird das Material im Reduktionsaggregat unter dem Gegen- Stromprinzip von einem Prozessgas - dem so genannten
Reduktionsgas - durchströmt. Auf diese Weise wird das
Material wie z.B. Eisenoxid vom Reduktionsgas zu z.B. ganz oder teilweise so genannten Eisenschwamm reduziert und das Reduktionsgas dabei oxidiert. Das reduzierte Material wie beispielsweise Eisenschwamm weist dann z.B. einen
Metallisierungsgrad von ca. 45 bis über 95% auf.
Die für die Reduktion notwendigen Prozessgase wie z.B. das Reduktionsgas werden beispielsweise in einem Einschmelz- vergaser z.B. bei einem Schmelzreduktionsverfahren (z.B.
COREX®, FINEX®, etc.) oder Kohlevergaser gewonnen und
vorzugsweise im mittleren bis unteren Viertel des Reduktions¬ aggregats bzw. bei Wirbelschichtreaktoren vorzugsweise in den ersten Wirbelschichtreaktor eingeleitet. Das z.B. in einem Einschmelzvergaser erzeugte Reduktionsgas ist vorzugsweise 750 bis 1000°C heiß, staubhaltig sowie kohlenmonoxid- und Wasserstoffreich (z.B. mit 70 bis 90% CO und H2) . Das
Reduktionsgas steigt im Reduktionsaggregat nach oben bzw. bei einem Wirbelschichtreaktor von Reaktor zu Reaktor und
reduziert dabei das Material (z.B. Metallerz, Eisenerz,
Eisenoxid, etc.) bevorzugter Weise im Gegenstrom. Dann wird das Reduktionsgas als so genanntes Off-Gas aus dem
Reduktionsaggregat abgeleitet. Mittels einer dem Reduktionsaggregat nachgeschalteten Gas¬ reinigungseinrichtung (z.B. Gaswäscher) gereinigt und als so genanntes Recycle Gas zumindest teilweise zur Behandlung in einer dem Reduktionsaggregat vorgeschalteten Einrichtung zur Trennung von Gasgemischen, insbesondere C02-Entfernungs- einrichtung (z.B. Druckwechsel-Adsorption oder Vakuum- Druckwechsel-Adsorption, etc.), mit zugeordneter Verdichtereinrichtung weitergeleitet. Nach der Behandlung in der
Einrichtung zur Trennung von Gasgemischen kann das Gas wieder als Reduktionsgas im Reduktionsaggregat eingeleitet werden, wobei ein für die Einrichtung zur Trennung von Gasgemischen notwendiger Druck, welcher mit Hilfe der zugeordneten
Verdichtereinrichtung (z.B. Kompressor) aufgebaut wird, wieder abgebaut bzw. reduziert werden muss.
Neben der z.B. teilweisen Wiederverwertung der in der Anlage genutzten Prozessgase wird so genanntes Exportgas, welches z.B. aus Verfahren der Roheisenherstellung bzw. aus einem Schmelzreduktionsprozess wie z.B. dem COREX®- oder FINEX®- Verfahren abgezogen wird, weil es dort nicht mehr verwendet werden kann, für den Reduktionsprozess im Reduktionsaggregat genutzt. Die Bezeichnung „Exportgas" dient insbesondere als Bezeichnung für jenen Teil des so genannten Topgases, welcher aus dem Schmelzreduktionsprozess bzw. dem Verfahren der Roh¬ eisenherstellung abgezogen, in der Regel gekühlt und auch entstaubt, insbesondere trocken entstaubt, wird und
gegebenenfalls weiterer Prozessgase wie beispielsweise Über¬ schussgas aus dem Einschmelzvergaser. Als Topgas wird dabei üblicherweise das ausgenutzte Reduktionsgas aus einem
Hochofen, einem Einschmelzvergaser oder einem Reduktionsschacht/Wirbelschichtreaktor bezeichnet .
Wird das Exportgas aus einer oder mehreren Schmelzreduktions- anlagen z.B. auf Basis von COREX®- und/oder FINEX®-Verfahren für eine Erzeugung von direkt reduziertem Metall abgezogen, so wird eine derartige Anlage als so genannte Verbundanlage bezeichnet. Das Exportgas wird dabei über eine Zuführleitung in die Anlage zur Herstellung von direkt reduziertem Metall bzw. Eisen eingebracht und in dem jeweiligen Reduktions¬ aggregat (z.B. Wirbelschichtreaktorsystem, Reduktionsschachtofen, MIDREX®-Reduktionsschacht , etc.) genutzt, wobei sich das zugeführte Exportgas mit dem Recycle Gas der Anlage zur Herstellung von direkt reduziertem Metallerzen bzw. Eisen mischen kann.
Allerdings treten üblicherweise zwischen den zugeführten Exportgas und den Prozessgasen der Anlage zur Herstellung von direkt reduziertem Metall Druckunterschiede auf bzw. es kann zu Druckwerten bei der Zuleitung des Exportgases kommen, welche einen Druck von ca. 0,8 bis zu ca. 2 bar Überdruck aufweisen können. Zusätzlich kann die Menge des aus einer oder mehreren Schmelzreduktionsanlagen zugeführten Exportgases beispielsweise um bis zu 10% schwanken, wodurch
Schwankungen bei Flussmenge der Prozessgase im Reduktions- prozess entstehen können. Für eine optimale Funktionsweise des Reduktionsprozesses in der Anlage zur Herstellung von direkt reduzierten Metall bzw. Eisen sind allerdings ein annähernd konstanter Eingangsdruck bei der Einrichtung zur Trennung von Gasgemischen bzw. bei der zugeordneten Verdichtereinrichtung notwendig. Üblicher- weise sollte der Eingangsdruck bei der Verdichtereinrichtung z.B. konstant bei ca. 2 bar Überdruck bzw. das Eingangsdruckniveau für die Einrichtung zur Trennung von Gasgemischen z.B. konstant bei ca. 3 bis 8 bar Überdruck liegen, damit für eine effiziente und wirtschaftliche C02-Entfernung aus den
Prozessgasen erzielt wird.
Zusätzlich wird im Reduktionsaggregat eine annähernd
konstante Menge an Reduktionsgas vorausgesetzt. Diese
annähernd konstante Gasmenge bzw. ein Verhältnis von Menge an Reduktionsgas und direkt reduziertem Material (Metall, Eisen (DRI), etc.) bestimmt dabei z.B. die Produktqualität des direkt reduzierten Metalls bzw. Eisen. Daher ist je nach gewünschter Produktqualität eine spezifisch gewählte,
annähernd konstant Menge an Reduktionsgas im Reduktions- aggregat notwendig.
Üblicherweise werden daher beispielsweise in Verbundanlage für eine Regelung des Exportgasdrucks bzw. für einen konstanten Eingangsdruck bei der der Einrichtung zur Trennung von Gasgemischen zugeordneten Verdichterseinrichtung einer oder mehrere Kompressoren eingesetzt. Dieser Kompressor bzw. diese Kompressoren sind z.B. in einer Rückführleitung für das Recycle Gas bzw. vor einer Einmündung der Zuleitung des
Exportgases angebracht. Zusätzlich erfolgt die Flussregelung zur Einstellungen der spezifischen, gewünschten Reduktionsgasmenge für den Reduktionsprozess über eine komplexe und aufwendige Ventilstation, welche zwischen der Einrichtung zur Trennung von Gasgemischen und einer dem Reduktionsaggregat vorgeschalteten Heizeinrichtung für das Reduktionsgas angebracht ist.
Dadurch wird üblicherweise ein hoher Druckabfall bedingt - durch einen erforderlichen, relativ hohen Betriebsdruck der Einrichtung zur Trennung von Gasgemischen, insbesondere bei Einsatz einer Vakuum-Druckwechsel-Adsorption (VPSA) , und ein relativ niedrigen Betriebsdruck des Reduktionsaggregats. So werden beispielsweise bei Einsatz einer Druckwechselanlage und einem so genannten MIDREX®-Reduktionsschacht als
Reduktionsaggregat aufgrund des jeweils notwendigen Betriebs¬ druck ca. 1 bis 5 bar vernichtet. Neben einem erheblichen Druckverlust aufgrund der Flussregelung durch die Ventil¬ station weist der Einsatz von einem oder mehreren
Kompressoren in der Recycle Gas-Leitung den Nachteil auf, dass sowohl die Investions- als auch die Wartungskosten für die Anlage relativ hoch sind.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfache Vorrichtung zur Regelung von Prozessgasen in einer Anlage zur Herstellung von direkt reduzierten Metallerzen bzw. Eisen zu finden, durch welche auf einfache Weise Druckverluste inner- halb der Anlage reduziert bzw. vermieden sowie Kosten
verringert werden. b
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art, wobei die Gasreinigungseinrichtung, welche dem zumindest einen Reduktionsaggregat nachgeschaltet ist, für eine Mengenregelung der Prozessgase ausgestattet ist. Zusätzlich umfasst die Vorrichtung eine Drucksteuereinrichtung, welche vor einer Einmündung der Zuführleitung in eine Rückführleitung für die Prozessgase, insbesondere des so genannten Off-Gas, derart angebracht ist, dass ein Druck¬ niveau für die Einrichtung zur Trennung von Gasgemischen mit zugeordneter Verdichtereinrichtung konstant gehalten wird.
Der Hauptaspekt der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung besteht darin, dass eine Druckregelung der Prozessgase, ins¬ besondere für ein Gemisch aus Recycle Gas (= Off-Gas in der Rückführ- bzw. Recycle Gas-Leitung der Anlage) und zugeführtem Exportgas aus einer Anlage zur Roheisenherstellung, insbesondere einer Schmelzreduktionsanlage z.B. auf Basis des COREX® und/oder FINEX®-Verfahrens , über eine Drucksteuerungs¬ einrichtung wie z.B. Druckhalteventile, Entspannungsturbine, etc. erfolgt. Damit wird trotz Druckschwankungen - vor allem in der Zuführleitung des Exportgases - für ein konstantes Druckniveau von ca. 2 bar Überdruck am Eingang der der
Einrichtung zur Trennung von Gasgemischen zugeordneten
Verdichtungseinrichtung (z.B. Kompressor) bzw. für ein konstantes Druckniveau für die Einrichtung zur Trennung von Gasgemischen (z.B. (V) PSA, etc.) gesorgt. Dadurch entfallen die Kompressoren in der Rückführ- bzw. Recycle Gas-Leitung und es werden sowohl Investitions- sowie auch Wartungskosten für die Anlage zur Herstellung von direkt reduzierten Metall- erzen bzw. Eisen gesenkt. Auch sinken durch einen geringen Strombedarf der Anlage die laufenden Betriebskosten.
Für eine Regelung bzw. Einstellung der Menge an Prozessgasen, insbesondere Reduktionsgas, welche letztendlich dem
Reduktionsaggregat zugeführt wird, wird die dem Reduktions¬ aggregat nachgeschaltete Gasreinigungseinrichtung (z.B. Gaswäscher, etc.) eingesetzt. Dazu weist die Gasreinigungsein¬ richtung eine Vorrichtung zur Durchflusssteuerung wie z.B. ein Durchgangsventil, verstellbare Venturikehle, etc. auf. Durch diese Vorrichtung zur Durchflusssteuerung wird dann jene Menge an Prozessgasen definiert, welche in der Gas¬ reinigungseinrichtung gereinigt wird und diese durchströmt. Damit kann eine komplexe und aufwendige Ventilstation, welche zwischen der Einrichtung zur Trennung von Gasgemischen und einer dem Reduktionsaggregat vorgeschalteten Heizeinrichtung für das Reduktionsgas angebracht ist, für die Flussregelung eingespart werden. Neben der Kostenersparnis werden durch eine Mengen- bzw. Flussregelung mittels der Gasreinigungs¬ einrichtung Druckverluste innerhalb der Anlage zur
Herstellung von direkt reduzierten Metallerzen bzw. Eisen verringert bzw. vermieden. Idealer Weise kann die erfindungs¬ gemäße Vorrichtung auch bei unterschiedlichen Reduktions- aggregaten - wie z.B. Wirbelschichtreaktorsystemen, einem Festbettreduktions- oder MIDREX®-Reduktionsschacht - angewendet werden.
Weiters ist es auch vorteilhaft, wenn die Mengenregelung der Prozessgase der Gasreinigungseinrichtung derart ausgestaltet ist, dass eine dem Reduktionsaggregat zugeführte Menge an Prozessgasen eingestellt und konstant gehalten wird. Durch die in der Gasreinigungseinrichtung vorgesehene Vorrichtung zur Durchflusssteuerung kann auf sehr einfache Weise eine Menge an Reduktionsgas für das jeweils verwendete Reduktions¬ aggregat eingestellt werden. Zusätzlich hat die Mengen- bzw. Durchflussregelung in der dem Reduktionsaggregat nachgeschalteten Gasreinigungseinrichtung den Vorteil, dass ein Differenzdruck (z.B. typischerweise zwischen 0,3 bis 0,5 bar) für die Gasreinigungseinrichtung hinsichtlich Waschwirkung optimiert werden kann.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung weist zusätzlich für die Druckregelung vor der Drucksteuereinrichtung eine Ableitung auf, über welche überschüssige Prozessgasmengen, insbesondere als Exportgas der Anlage für die Herstellung von direkt reduzierten
Metallen bzw. Eisen ableitbar sind. Dabei ist vorteilhafter Weise in der Ableitung für überschüssige Prozessgasmengen ein Steuerventil vorgesehen. Über die Ableitung kann einerseits das Druckniveau für die Einrichtung zum Trennen von Gasgemischen optimaler eingestellt werden. Zusätzlich können überschüssige Gasmengen, insbesondere überschüssiges Recycle Gas, als so genanntes Exportgas der Anlage zur Herstellung für direkt reduzierte Metallerze abgeleitet werden. Damit kann zusätzlich die Gasmenge für das Reduktionsaggregat noch genauer eingestellt werden und es werden auf einfache Weise Schwankungen der zugeleiteten Exportgasmenge aus der Anlage zur Roheisenherstellung ausgeglichen.
Es ist günstig, wenn die Einrichtung zur Trennung von Gasgemischen als Einrichtung für Druckwechsel-Adsorption (PSA) oder als Einrichtung für Vakuum-Druckwechsel-Adsorption
(VPSA) eingerichtet ist. Unter Druckwechsel-Adsorption wird üblicherweise ein physikalisches Verfahren zur Trennung von Gasgemischen unter Druck mittels so genannter Adsorption (= Haftenbleiben von z.B. bestimmten Gaskomponenten des
Gasgemischs wie z.B. H20, C02, etc. an einem Stoff bzw. so genannten Adsorbens) verstanden. Bei der Herstellung von direkt reduzierten Metallerzen bzw. Eisen wird mittels der Einrichtung für Druckwechsel-Adsorption C02 aus den Prozessgasen entfernt, damit diese wieder für den Reduktionsprozess im Reduktionsaggregat einsetzbar sind und oxidiert werden können .
Bei einer Einrichtung für Druckwechsel-Adsorption oder
Pressure Swing Adsorption (PSA) wird das zu trennende
Gasgemisch unter erhöhtem Druck (z.B. ca. 6 bis 10 bar) in die Einrichtung, welche mit einem Adsorbens gefüllt ist, eingeleitet, so dass dieses durchströmt wird und eine oder mehrere zu entfernende Komponenten (z.B. H20, C02) zu
adsorbieren. Das restliche Gasgemisch verlässt die
Einrichtung über den Ausgang. Ist das Adsorbens beladen, so wird der Prozess z.B. über Ventile und unter Druckabsenkung so umgeschaltet, dass die adsorbierte Komponente bzw.
Komponenten wieder desorbiert werden und diese Komponente bzw. Komponenten aus dem Adsorbens desorbiert werden. Eine genaue Einregelung eines UmschaltZeitpunktes hängt üblicher¬ weise von einer gewünschten Reinheit der Gase bzw. Komponente ab. Wird bei zumindest einem Druck unterhalb von Atmosphären- druck gearbeitet, so wird die Methode auch als Vakuum
Pressure Swing Adsorption (VPSA) bezeichnet, wobei bei dieser Methode üblicherweise zusätzlich eine oder mehrere Vakuum¬ pumpen erforderlich sind. Der Eingangsdruck des Prozessgases für die PSA bzw. VPSA wird dabei über zumindest eine der PSA bzw. VPSA vorgeschaltete Verdichtungseinrichtung, insbesondere einem Kompressor, erzeugt.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht allerdings der Vorteil, dass mittels der Mengenregelung über die Gas- reinigungseinrichtung und/oder der Drucksteuereinrichtung ein höherer so genannter Feedgasdruck für die Verdichtung zur Trennung von Gasgemischen erzielt werden kann. Damit besteht die Möglichkeit der Nutzung einer PSA-Einrichtung, wodurch Kosten für eine VPSA-Einrichtung bzw. für Vakuumpumpen gespart werden können.
Eine zweckmäßige Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Drucksteuereinrichtung aus zumindest einem Druckhalteventil besteht, welches vor einer Einmündung der Zuführleitung für das so genannte Exportgas aus einer Anlage zur Roheisen¬ erzeugung wie z.B. einer Schmelzreduktionsanlage oder
zwischen erster und zweiter Kompressorstufe angebracht ist. Über ein Druckhalteventil kann auf einfache und kosten- günstige Weise der Druck der Prozessgase, insbesondere des zugeführten Exportgases aus der Anlage zur Herstellung von Roheisen, auf ein konstantes und für die Einrichtung zur Trennung von Gasgemischen bzw. C02-Entfernung gewünschtes Druckniveau eingestellt werden. Dabei wird dem Exportgas aus der Zuleitung gezielt Off-Gas bzw. Recycle Gas aus der
Recycle Gas-Leitung, welches einen etwas höheren Druck aufweist, zugefügt, um ein gewünschtes Druckniveau am Eingang der der Einrichtung zur Trennung von Gasgemischen vorgeschalteten Verdichtungseinrichtung zu erreichen.
Je nach dem gewählten Druckniveau für die Einrichtung zur Trennung von Gasgemischen und das jeweils eingesetzte
Reduktionsaggregat (z.B. Festbestreduktionsschacht , Wirbel¬ schichtreaktorsystem, etc.) kann die Drucksteuereinrichtung auch vorteilhafter Weise als Entspannungsturbine ausgestaltet sein, welche vor der Einmündung der Zuführleitung für Export- gas angebracht ist. Durch eine Entspannungsturbine wird dabei nicht nur der Druck geregelt, sondern es kann auch gleichzeitig elektrische Energie erzeugt werden bzw. zumindest ein Teil der mechanischen Energie der der Einrichtung zur
Trennung von Gasgemischen zugeordneten Verdichtungsein- richtung (z.B. Kompressor) beispielsweise über eine
mechanische Kopplung substituiert werden. Auf diese Weise kann zusätzlich der Strombedarf der Anlage zur Herstellung von direkt reduzierten Metallerzen bzw. Eisen verringert werden .
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise anhand der beigefügten Figur erläutert. Figur 1 zeigt beispielhaft und schematisch einen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Regelung von Prozessgasen in einer Anlage zur Herstellung von direkt reduzierten Metallen, insbesondere Eisen . Ausführung der Erfindung
In Figur 1 ist schematisch und beispielhaft ein Aufbau einer so genannten Verbundanlage zur Herstellung von direkt
reduzierten Metallerzen, insbesondere Eisen, dargestellt, welche die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst. Bei einer
Verbundanlage wird üblicherweise ein Exportgas 7 einer Anlage zur Roheisenerzeugung 1, insbesondere einer Schmelzreduktionsanlage, als Reduktionsgas 9 für eine Reduktion von Metallerzen, Eisenerz, etc. in einer Anlage zur Herstellung von direkt reduzierten Metallerzen, Eisen, etc. genutzt.
Eine Anlage zur Roheisenerzeugung 1 wie die in Figur 1 beispielhaft dargestellte Schmelzreduktionsanlage 1 auf Basis des so genannten COREX®-Verfahrens umfasst zumindest einen Reduktionsschacht 3, in dem der Träger des Metallerzes, ins¬ besondere Eisenerz (Stückerz, Pellets, Sinter) mit einem Reduktionsgas 5 der Schmelzreduktionsanlage 1 reduziert wird. Das Reduktionsgas 5 der Schmelzreduktionsanlage 1 wird dabei in einem Einschmelzvergaser 4 durch Vergasung von Kohle aus einem Kohle-/Feinerzbehälter 2 (und gegebenenfalls einem kleinen Anteil Koks) mit Sauerstoff (90% oder mehr) erzeugt. Das Reduktionsgas 5 wird vom Einschmelzvergaser 4 teilweise in den Reduktionsschacht 3 im unteren Teil eingeleitet und oben als so genanntes Topgas 6 wieder abgeleitet. Das Topgas 6 wird dann in einem Staubabscheider oder Zyklon vom groben Staub befreit, in einer Abkühleinrichtung abgekühlt und in einer Gasreinigungseinrichtung oder einem Gaswäscher
gereinigt. In die Leitung des Topgases 6 der Schmelz¬ reduktionsanlage mündet auch eine Leitung, die einen Teil des Reduktionsgases 5 (so genanntes Überschussgas) ableitet. Auch das Reduktionsgas 5 wird abgekühlt und in einem Gaswäscher gereinigt. Das Topgas 6 und das zugeführte Reduktionsgas 5 werden dann als so genanntes Exportgas 7 der Schmelz¬ reduktionsanlage 1 bzw. der COREX®-Anlage abgeleitet und über eine Zuführleitung 16 der Anlage zur Herstellung von direkt reduzierten Metallerzen 8 zugeführt.
Neben dem COREX®-Verfahren, bei welchem als zweistufiges Schmelzreduktionsverfahren (= Kombination eines Prozesses zur Direktreduktion (Vorreduktion von z.B. Eisenerz zu Eisenschwamm) mit einem Schmelzprozess (Hauptreduktion) ) ein
Metallerz (z.B. Eisenerz) in stückiger Form wie z.B. Stückerz, Pellet, etc. eingebracht wird, kann das Exportgas 7 auch aus einer Schmelzreduktionsanlage 1 auf Basis des FINEX®- Verfahren oder aus einer Kohlevergasungsanlage abgezogen werden. Beim FINEX®-Verfahren wird das Metallerz bzw.
Eisenerz als Feinerz eingebracht und die Vorreduktion erfolgt beispielsweise in einem Wirbelschichtreaktorsystem. Das Exportgas 7 gelangt als Prozessgas über die Zuführleitung 16 in die Anlage zur Herstellung von direkt reduzierten
Metallerzen 8 bzw. in die DR-Anlage 8. Dabei mündet die
Zuführleitung 16 in eine Rückführleitung 14, in welcher das so genanntes Off-Gas oder Recycle Gas 11 der DR-Anlage 8 wieder für den Reduktionsprozess aufbereitet und zurück¬ geführt wird.
Das Exportgas 7 und das Recycle Gas 11 werden einer
Verdichtungseinrichtung 17 - z.B. einem Kompressor - zugeführt. Dabei ist zu beachten, dass zwischen dem Exportgas 7 und dem Recycle Gas 11 ein Druckunterschied vorliegt. Das Exportgas weist dabei beispielsweise einen Druck von 1 bis 2 bar Überdruck auf. Das Recycle Gas 11 hat z.B. einen Druck von ca. 2,5 bar Überdruck. Zusätzlich schwankt das zugeführte Exportgas 7 auch in der Menge (z.B. um 10%) . Um den Druck am Eingang des Kompressors 17 und damit auch für eine nach¬ geschaltete Einrichtung zur Trennung von Gasgemischen 18, welche ein konstantes Druckniveau von z.B. 6 bar Überdruck benötigt, konstant zu halten, ist vor der Einmündung der Zuführleitung 16 eine Drucksteuereinrichtung 15 in der
Rückführleitung 14 vorgesehen. Als Drucksteuereinrichtung 15 kann beispielsweise ein Druckhalteventil 15 vorgesehen sein. Das für eine Druckregelung und eine Mengenausgleich nicht notwendige Recycle Gas 11 kann beispielsweise über eine
Ableitung 19 als so genanntes Exportgas der DR-Anlage 8 abgeführt werden. Diese Ableitung 19 weist zur Druckkontrolle ebenfalls ein Ventil auf.
Nach dem Kompressor 17 wird das Prozessgas 7 der Einrichtung zur Trennung von Gasgemischen 18 zur C02-Entfernung
zugeführt. Diese Einrichtung 18 kann beispielsweise bei ausreichend hohem Druckniveau als Einrichtung für Druck¬ wechsel-Adsorption 18 (Pressure Swing Adsorption (PSA) ) ausgeführt sein. Ist z.B. aufgrund eines eingesetzten
Reduktionsaggregats 10 ein niedrigeres Druckniveau für die Einrichtung zur Trennung von Gasgemischen 18 zu wählen, so kann auch eine so genannte Vakuum-Druckwechsel-Adsorptions- einrichtung 18 (VPSA) eingesetzt werden. Dann wird das von C02 befreite Prozessgas in einer Heizeinrichtung 20 für den Reduktionsprozess erwärmt und als Reduktionsgas 9 zum
Reduktionsaggregat 10 weitergeleitet. Ein Teil des Prozess¬ gas wird im Reduktionsgasofen thermisch zur Aufheizung des weitgehend vom C02 gereinigten Prozessgas genutzt und als Abgas über eine Abgasentsorgung 21 abgeblasen.
Dem Reduktionsgas 9 kann auch noch Sauerstoff O2 zwecks partieller Verbrennung und damit verbundener Temperatur- erhöhung zugeführt werden. Dann wird das Reduktionsgas 9 in das Reduktionsaggregat 10, in welchem sich das über eine Materialzuführung zugeführte, zu reduzierende Material - z.B. Metallerz, Eisenerz, etc. befindet, eingeleitet, um dieses Material im Gegenstrom zu reduzieren. Als Reduktionsaggregat 10 können je nach vorliegendem, zu reduzierenden Material
(Erz in stückiger Form, Pellet, Feinerz, etc.) ein Festbett- reduktionsschacht , MIDREX®-Reduktionsschacht oder ein Wirbel¬ schichtreaktorsystem verwendet werden. Das Reduktionsgas 9 wird dann aus dem oberen Teil des
Reduktionsaggregats 10 als Off-Gas, Top-Gas oder Recycle Gas 11 abgeleitet und in einer Abkühleinrichtung 12 abgekühlt. Für die Reinigung des Recycle Gases 11 ist eine dem
Reduktionsaggregat 10 nachgeschaltete Gasreinigungs- einrichtung 13 vorgesehen. Die Gasreinigungseinrichtung 13 weist eine Einrichtung zur Durchflusssteuerung wie z.B. ein Durchgangsventil bzw. einen Ringspaltwäscher, etc. auf. Durch dieses Ventil in der Gasreinigungseinrichtung 13 wird dann jene Menge an Prozessgasen 7, 11 eingestellt, welche für die Fluss- bzw. Mengeregelung für das Reduktionsaggregat 10 notwendig bzw. gewünscht ist. Das gereinigte Recycle Gas 11 wird dann über die Rückführleitung 14 und durch die Drucksteuereinrichtung 15 wieder dem Reduktionsprozess zugeführt. Je nach gewähltem Druckniveau für die Einrichtung zur
Trennung von Gasgemischen 18 bzw. zur C02-Entfernung und für das Reduktionsaggregat 10 ist es auch möglich, anstelle eines Druckhalteventils 15 eine Entspannungsturbine als Druck¬ steuereinrichtung 15 in der Rückführleitung 14 zu verwenden. Über die Entspannungsturbine wird dabei gleichzeitig der Druck geregelt und z.B. elektrische Energie erzeugt, welche in der DR-Anlage 8 z.B. für den Kompressor 17 genutzt werden kann. Zusätzlich kann bei einem höher gewählten Druck (z.B. 3 bis 6 bar) für das Reduktionsaggregat 10, dieses beispiels¬ weise eine kleine Baugröße aufweisen und auch z.B. die
Baugröße der Einrichtung zur Trennung von Gasgemischen 18 kleiner gewählt werden, da eine hydraulische Begrenzung - maßgeblich dafür ist üblicherweise ein Betriebsvolumenstrom - für eine Kapazitätsgrenze ausschlaggebend ist.
Bezugszeichenliste
1 Anlage zur Roheisenerzeugung, insbesondere
Schmelzreduktionsanlage
2 Kohle-/Feinerzbehälter
3 Reduktionsschacht
4 Einschmelzvergaser
5 Reduktionsgas der Schmelzreduktionsanlage
6 Topgas der Schmelzreduktionsanlage
7 Exportgas der Schmelzreduktionsanlage
8 Anlage zur Herstellung von direkt reduzierten Metallerzen bzw. Eisen (DR-Anlage)
9 Reduktionsgas
10 Reduktionsaggregat mit Materialzuführung
11 Off-Gas, Top-Gas oder Recycle Gas
12 Abkühleinrichtung
13 Gasreinigungseinrichtung mit Mengensteuerung (z.B.
Ringspaltwäscher)
14 Rückführleitung
15 Drucksteuereinrichtung
16 Zuführleitung für Exportgas der Schmelzreduktionsanlage
17 Verdichtungseinrichtung (z.B. Kompressor)
18 Einrichtung zur Trennung von Gasgemischen - C02- Entfernung
19 Ableitung für Exportgas der DR-Anlage
20 Heizeinrichtung für Reduktionsgas (z.B.
Reduktionsgasofen)
21 Abgasentsorgung

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Regelung von Prozessgasen in einer Anlage zur Herstellung von direkt reduzierten Metallerzen (8) mit zumindest einem Reduktionsaggregat (10), einer dem Reduktionsaggregat (10) vorgeschalteten Einrichtung zur Trennung von Gasgemischen (18) mit zugeordneter
Verdichtereinrichtung (17) und einer dem Reduktionsaggregat (10) nachgeschalteten Gasreinigungseinrichtung (13), wobei zumindest ein Teil der Prozessgase (7) über eine Zuführleitung (16) aus einer Anlage zur
Roheisenerzeugung (1), insbesondere einer
Schmelzreduktionsanlage, zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasreinigungseinrichtung
(13) für eine Mengenregelung der Prozessgase (11) ausgestattet ist, und dass die Vorrichtung eine
Drucksteuereinrichtung (15) aufweist, welche vor einer Einmündung der Zuführleitung (16) in eine Rückführleitung
(14) für die Prozessgase (11), insbesondere des so genannten Off-Gas (11), derart angebracht ist, dass ein Druckniveau für die Einrichtung zur Trennung von
Gasgemischen (18) mit zugeordneter Verdichtereinrichtung
(17) konstant gehalten wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Mengenregelung der
Prozessgase (11) der Gasreinigungseinrichtung (13) derart ausgestaltet ist, dass eine dem Reduktionsaggregat (10) zugeführte Menge an Prozessgasen (7, 9, 11) eingestellt und konstant gehalten wird.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich für die
Druckregelung vor der Drucksteuereinrichtung (15) eine Ableitung (19) vorgesehen ist, über welche überschüssige Prozessgasmengen (11) ableitbar sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, dass die Ableitung (19) für
überschüssige Prozessgasmengen (11) ein Steuerventil aufweist .
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Trennung von Gasgemischen (18) als Einrichtung für Druckwechsel- Adsorption oder als Einrichtung für Vakuum-Druckwechsel- Adsorption eingerichtet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucksteuereinrichtung (15) aus zumindest einem Druckhalteventil besteht, welches vor einer Einmündung der Zuführleitung (16) angebracht ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucksteuereinrichtung (15) als Entspannungsturbine ausgestaltet ist, welche vor einer Einmündung der Zuführleitung (16) angebracht ist.
PCT/EP2012/060355 2011-06-21 2012-06-01 Vorrichtung zur regelung von prozessgasen in einer anlage zur herstellung von direkt reduzierten metallerzen WO2012175313A1 (de)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201314987A UA110382C2 (uk) 2011-06-21 2012-01-06 Пристрій для регулювання технологічних газів в установці для одержання металів прямим відновленням руд
KR1020147001663A KR20140039315A (ko) 2011-06-21 2012-06-01 직접 환원 금속 광석을 제조하기 위한 플랜트에서 공정 가스의 폐-루프 제어를 위한 장치
CN201280030575.7A CN103608089B (zh) 2011-06-21 2012-06-01 对用来制造直接还原的金属矿石的设备中的过程气体进行调节的装置
US14/128,103 US9400139B2 (en) 2011-06-21 2012-06-01 Device for the closed-loop control of process gases in a plant for producing directly reduced metal ores
RU2014101612/05A RU2596253C2 (ru) 2011-06-21 2012-06-01 Устройство для регулирования технологических газов в установке для получения металлов прямым восстановлением руд
CA2839975A CA2839975A1 (en) 2011-06-21 2012-06-01 Device for the closed-loop control of process gases in a plant for producing directly reduced metal ores
BR112013032628A BR112013032628A2 (pt) 2011-06-21 2012-06-01 dispositivo para o controle em circuito fechado de gases de processo em uma usina para produzir minérios de metal diretamente reduzidos
ZA2013/09058A ZA201309058B (en) 2011-06-21 2013-12-03 Device for the closed-loop control of process gases in a plant for producing directly reduced metals ores

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA906/2011A AT510565B1 (de) 2011-06-21 2011-06-21 Vorrichtung zur regelung von prozessgasen in einer anlage zur herstellung von direkt reduzierten metallerzen
ATA906/2011 2011-06-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012175313A1 true WO2012175313A1 (de) 2012-12-27

Family

ID=46052380

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2012/060355 WO2012175313A1 (de) 2011-06-21 2012-06-01 Vorrichtung zur regelung von prozessgasen in einer anlage zur herstellung von direkt reduzierten metallerzen

Country Status (10)

Country Link
US (1) US9400139B2 (de)
KR (1) KR20140039315A (de)
CN (1) CN103608089B (de)
AT (1) AT510565B1 (de)
BR (1) BR112013032628A2 (de)
CA (1) CA2839975A1 (de)
RU (1) RU2596253C2 (de)
UA (1) UA110382C2 (de)
WO (1) WO2012175313A1 (de)
ZA (1) ZA201309058B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111211029A (zh) * 2018-11-21 2020-05-29 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种多区控温等离子反应器

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT510565B1 (de) * 2011-06-21 2012-05-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Vorrichtung zur regelung von prozessgasen in einer anlage zur herstellung von direkt reduzierten metallerzen
UA111685C2 (uk) 2012-10-01 2016-05-25 Мідрекс Текнолоджиз, Інк. Пристрій та спосіб для поліпшення однорідності шихти в шахтній печі для комбінованого риформінгу/відновлення
US11427877B2 (en) 2017-09-21 2022-08-30 Nucor Corporation Direct reduced iron (DRI) heat treatment, products formed therefrom, and use thereof
CN109126418B (zh) * 2018-10-12 2024-02-27 厦门世纪兴源环境工程有限公司 组合式气体净化设备及其净化工艺
CN112522727B (zh) * 2020-12-02 2021-11-12 上海毅镤新能源科技有限公司 制氢装置
SE2250625A1 (en) * 2022-05-25 2023-05-16 Hybrit Dev Ab A method and an arrangement for a continuous production of sponge iron from iron ore

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009037587A2 (en) * 2007-08-08 2009-03-26 Hyl Technologies, S.A. De C.V Method and apparatus for the direct reduction of iron ores utilizing gas from a melter-gasifier
WO2009146982A1 (de) * 2008-06-06 2009-12-10 Siemens Vai Metals Technologies Gmbh & Co Verfahren und vorrichtung zur herstellung von roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten
WO2010046211A1 (de) * 2008-10-23 2010-04-29 Siemens Vai Metals Technologies Gmbh & Co Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines schmelzreduktionsverfahrens
WO2011029792A1 (de) * 2009-09-11 2011-03-17 Siemens Vai Metals Technologies Gmbh Verfahren zur entfernung von co2 aus abgasen von anlagen zur roheisenherstellung

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6199611A (ja) * 1984-10-22 1986-05-17 Nippon Steel Corp 直接還元装置における再循環ガス処理装置
US5139568A (en) * 1991-10-03 1992-08-18 Cargill, Incorporated Continuous production of iron-carbon alloy using iron carbide
US5234490A (en) * 1991-11-29 1993-08-10 Armco Inc. Operating a blast furnace using dried top gas
DE4326562C2 (de) 1993-08-07 1995-06-22 Gutehoffnungshuette Man Verfahren und Vorrichtung zur Direktreduktion von Feinerzen bzw. Feinerzkonzentraten
AT408348B (de) * 1999-12-20 2001-10-25 Voest Alpine Ind Anlagen Verfahren und vorrichtung zum zuführen eines gases in ein metallurgisches gefäss
FR2898134B1 (fr) * 2006-03-03 2008-04-11 Air Liquide Procede d'integration d'un haut-fourneau et d'une unite de separation de gaz de l'air
US20100162852A1 (en) * 2007-05-25 2010-07-01 Jorge Octavio Becerra-Novoa Method and apparatus for the direct reduction of iron ores utilizing syngas
AT510565B1 (de) * 2011-06-21 2012-05-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Vorrichtung zur regelung von prozessgasen in einer anlage zur herstellung von direkt reduzierten metallerzen

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009037587A2 (en) * 2007-08-08 2009-03-26 Hyl Technologies, S.A. De C.V Method and apparatus for the direct reduction of iron ores utilizing gas from a melter-gasifier
WO2009146982A1 (de) * 2008-06-06 2009-12-10 Siemens Vai Metals Technologies Gmbh & Co Verfahren und vorrichtung zur herstellung von roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten
WO2010046211A1 (de) * 2008-10-23 2010-04-29 Siemens Vai Metals Technologies Gmbh & Co Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines schmelzreduktionsverfahrens
WO2011029792A1 (de) * 2009-09-11 2011-03-17 Siemens Vai Metals Technologies Gmbh Verfahren zur entfernung von co2 aus abgasen von anlagen zur roheisenherstellung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111211029A (zh) * 2018-11-21 2020-05-29 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种多区控温等离子反应器
CN111211029B (zh) * 2018-11-21 2023-09-01 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种多区控温等离子反应器

Also Published As

Publication number Publication date
CA2839975A1 (en) 2012-12-27
BR112013032628A2 (pt) 2017-01-24
US20140138884A1 (en) 2014-05-22
KR20140039315A (ko) 2014-04-01
AT510565A4 (de) 2012-05-15
US9400139B2 (en) 2016-07-26
UA110382C2 (uk) 2015-12-25
CN103608089B (zh) 2016-03-23
AT510565B1 (de) 2012-05-15
CN103608089A (zh) 2014-02-26
ZA201309058B (en) 2014-08-27
RU2014101612A (ru) 2015-07-27
RU2596253C2 (ru) 2016-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AT510565B1 (de) Vorrichtung zur regelung von prozessgasen in einer anlage zur herstellung von direkt reduzierten metallerzen
AT507525B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines schmelzreduktionsverfahrens
AT511892B1 (de) Verfahren zur aufbereitung von abgasen aus anlagen zur roheisenherstellung und/oder von synthesegas
AT511888B1 (de) Vorrichtung zur energieoptimierung in einer anlage zur herstellung von direkt reduzierten metallerzen
EP2686455B1 (de) Verfahren zur heizwertregelung für abgase aus anlagen zur roheisenherstellung oder für synthesegas
AT509224B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur regelung der temperatur von prozessgasen aus anlagen zur roheisenherstellung für die nutzung einer entspannungsturbine
AT503593B1 (de) Verfahren zur herstellung von flüssigem roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten aus feinteilchenförmigem eisenoxidhältigem material
AT507713B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten
EP2384371A1 (de) Verfahren und anlage zur herstellung von roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten
AU2010215728B2 (en) Method and apparatus for separating a gaseous component
EP2609223B1 (de) Verfahren zur erhöhung der eindringtiefe eines sauerstoffstrahles
DE4240194C1 (de) Verfahren zur Herstellung von Roheisen aus Feinerz und Vorrichtung zu seiner Durchführung
DE19953298C2 (de) Verfahren und Vorrichtungen zur Leistungssteigerung und Brennstoffeinsparung bei der Erzeugung von Eisen

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201280030575.7

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12726406

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2012272073

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20120601

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2839975

Country of ref document: CA

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14128103

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014101612

Country of ref document: RU

Kind code of ref document: A

Ref document number: 20147001663

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112013032628

Country of ref document: BR

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12726406

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112013032628

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20131218