[发明专利]用于生产海绵铁的方法和设备

说明书

描述了用于通过直接还原方法来生产海绵铁的一种方法和一种设备。在此，将还原气体引入DRI还原装置中，并在该DRI还原装置中执行该直接还原方法。通过向COG转化器中添加作为来自DRI还原装置的顶部气体的含水蒸气和二氧化碳的气体、以及氧气，将焦炉煤气和/或天然气转化成还原气体。

本发明涉及一种用于通过直接还原方法来生产海绵铁的方法，其中将还原气体引入DRI还原装置中并在其中执行该直接还原方法。

在基于天然气作为能量源的DRI(Direct Reduced Iron，直接还原铁)设备中生产海绵铁时，通过在催化管中供应含水蒸气和二氧化碳的顶部气体，在使用燃料气体的热量以及镍催化剂的情况下，将天然气转化为含氢气和一氧化碳的还原气体。由于近年来天然气价格上涨并且在带有催化管的当前所用的DRI设备中无法使用未经处理的、硫基和高级烃基的焦炉煤气来生产还原气体，因此研发了例如从焦炉煤气来生产氢气或甲烷的新方法，以便用焦炉煤气或其他更便宜的含甲烷的气体来代替天然气。然而除了巨大的能量耗费之外，该方法的主要缺点还在于需要巨大的耗费来净化和处理焦炉煤气以及清除净化产品。此外，由多种有毒成分造成的环境污染也产生着重大影响。

本发明的基本目的是提供一种开篇所述类型的方法，该方法能够以特别有效的方式实现。

根据本发明，该目的在所述类型的方法中是通过以下方式来实现：通过向COG转化器中添加含水蒸气和二氧化碳的气体(即来自DRI还原装置的顶部气体)、以及氧气，将焦炉煤气和/或天然气转化成还原气体。

COG(Coke Oven Gas，焦炉煤气)转化器是指焦炉煤气转化器，即用于转化焦炉煤气的装置。根据本发明，提供了一种新型的、简单的方法，利用该方法在无需大量技术耗费的情况下对焦炉煤气和/或天然气进行处理并将其转化为还原气体，其方式为使得该还原气体可以被用于在DRI还原装置中生产海绵铁。在将焦炉煤气和/或天然气转化为还原气体的过程中，将甲烷和高级烃(包括其有毒成分)分解成H₂和CO。

通过用氧气将高级烃和甲烷部分地氧化成H₂和CO并通过将一部分气体燃烧成水蒸气和二氧化碳，将COG转化器顶部中的温度保持在约1,000℃。在此温度下，还有一部分甲烷通过与所引入的水蒸气和在COG转化器中形成的水蒸气以及二氧化碳反应而分解成H₂和CO。尽管还原气体中水蒸气和二氧化碳含量更高实现了更快速地分解甲烷并由于甲烷的热学分解而实现对碳黑沉淀的还原，由此COG转化器可以被设计得更小，但还原气体中其含量不能过高，以保持还原气体的所希望还原电势。

在本发明的改进方案中，该还原气体部分地在COG转化器中由焦炉煤气和/或天然气来生产，部分地由同一DRI还原装置的顶部气体来生产。在此，优选地由焦炉煤气和/或天然气在COG转化器中生产的排出气体和还原装置的顶部气体来生产大致相同的量的还原气体。

尤其，通过冷凝水蒸气和分离二氧化碳来从还原装置的顶部气体产生还原气体。

根据本发明，尤其提出：将焦炉煤气和/或天燃气与含水蒸气和二氧化碳的气体混合并将所得到的气体混合物以及氧气引入COG转化器中。优选地，在此将所得到的气体混合物和氧气引入COG转化器的下部部分中，而将部分量的氧气引入COG转化器的中部区域中。

为了进行调节，优选地将部分量的焦炉煤气和/或天然气供应给COG转化器的排出气体。

已经证明有利的是，在引入该COG转化器中之前，对由焦炉煤气和/或天然气与该含水蒸气和二氧化碳的气体形成的该气体混合物进行加热，其中取决于甲烷含量来设定该气体混合物的温度。

优选地使用至少一个双喷枪来引入焦炉煤气和/或天然气以及含水蒸气和二氧化碳的气体的气体混合物、以及氧气，其中经由内部的喷枪管将氧气、并经由内管与外管之间的间隙将该气体混合物引入该COG转化器中。