專利名稱：降低二氧化碳的生成量的鐵水制備裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鐵水制備裝置，更具體地涉及在鐵水制備工序中能夠降低二氧化碳的生成量且能夠生產(chǎn)氫氣、液體燃料及電能的鐵水制備裝置。
背景技術(shù)：
將在鐵水制備工序中產(chǎn)生的副產(chǎn)氣體直接釋放到大氣中，不僅對(duì)環(huán)境有害，而且丟掉可回收成分，在資源及能效方面也不可取。而且包含在副產(chǎn)氣體中的二氧化碳被視為氣候變化的原因，因此有必要回收利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種通過回收利用在鐵水制備工序中產(chǎn)生的二氧化碳，從而能夠降低二氧化碳的生成量的鐵水制備裝置。另外，本發(fā)明的又一目的在于，提供一種在鐵水制備工序中能夠生產(chǎn)液體燃料及電能的鐵水制備裝置。本發(fā)明的一實(shí)施例的鐵水制備裝置可包括鐵水制備爐，生產(chǎn)鐵水并產(chǎn)生副產(chǎn)氣體；焦?fàn)t，生產(chǎn)焦炭并產(chǎn)生焦?fàn)t氣；氣體混合裝置，通過混合所述副產(chǎn)氣體與所述焦?fàn)t氣而產(chǎn)生混合氣體；混合氣體重整裝置，通過重整所述混合氣體而產(chǎn)生還原氣體；及鐵礦石還原裝置，接收所供給的所述還原氣體以還原鐵礦石。另外，所述鐵水制備裝置還可包括副產(chǎn)氣體提純?cè)O(shè)備，所述副產(chǎn)氣體提純?cè)O(shè)備能夠提純所述煉鐵副產(chǎn)氣體中的有害成分后，將所述煉鐵副產(chǎn)氣體供給至所述氣體混合裝置。所述副產(chǎn)氣體提純?cè)O(shè)備可包括旋風(fēng)裝置、過濾器及洗滌器中的至少一種。而且，所述副產(chǎn)氣體提純?cè)O(shè)備還可包括熱交換裝置。所述鐵水制備裝置還可包括焦?fàn)t氣提純?cè)O(shè)備，所述焦?fàn)t氣提純?cè)O(shè)備提純所述焦?fàn)t氣中的有害成分后，能夠?qū)⑺鼋範(fàn)t氣供給至所述氣體混合裝置。所述焦?fàn)t氣提純?cè)O(shè)備可包括旋風(fēng)裝置、過濾器、洗滌器及雜質(zhì)提純反應(yīng)器中的至少一種。而且，所述焦?fàn)t氣提純?cè)O(shè)備還可包括熱交換裝置。所述鐵水制備裝置還可包括焦油重整反應(yīng)器，所述焦油重整反應(yīng)器連接于所述焦?fàn)t氣提純?cè)O(shè)備，能夠重整從提純之前的焦?fàn)t氣分離出的焦油。所述鐵水制備裝置還可包括熱交換器，所述熱交換器能夠?qū)⒃阼F水制備爐中產(chǎn)生的熱量供給至所述混合氣體重整裝置。所述鐵水制備裝置還可包括混合氣體提純?cè)O(shè)備，所述混合氣體提純?cè)O(shè)備設(shè)置在所述氣體混合裝置與所述混合氣體重整裝置之間，所述混合氣體提純?cè)O(shè)備能夠?qū)⑺龌旌蠚怏w提純并供給至所述混合氣體重整裝置。所述鐵水制備裝置還可包括第一熱交換器，所述第一熱交換器能夠?qū)⒃阼F水制備爐中產(chǎn)生的熱量供給至所述混合氣體重整裝置。
所述鐵水制備裝置還可包括氫氣分離裝置及二氧化碳再生裝置，所述氫氣分離裝置連接于所述混合氣體重整裝置，并能夠從所述還原氣體分離氫氣；所述二氧化碳再生裝置能夠使從所述氫氣分離裝置接收的氫氣與二氧化碳進(jìn)行反應(yīng)。而且，所述鐵水制備裝置還可包括水分離裝置，所述水分離裝置連接于所述二氧化碳再生裝置，能夠分離及除去在所述二氧化碳再生裝置中產(chǎn)生的水。所述鐵水制備裝置還可包括液體燃料生成裝置，所述液體燃料生成裝置連接于所述混合氣體重整裝置，能夠從所述混合氣體重整裝置接收所供給的還原氣體并生成液體燃料。另外，在所述液體燃料生成裝置中生成的液體燃料可包含甲醇、二甲醚及碳?xì)浠衔镏械闹辽僖环N。所述液體燃料生成裝置可為漿料反應(yīng)器。另外，所述鐵水制備裝置還可包括第二熱交換器，所述第二熱交換器能夠?qū)⒃谒鲆后w燃料生成裝置中產(chǎn)生的熱量供給至所述混合氣體重整裝置。 所述鐵水制備裝置還可包括壓縮器，所述壓縮器可設(shè)置在所述混合氣體重整裝置與所述液體燃料生成裝置之間。所述鐵水制備裝置還可包括發(fā)電裝置，所述發(fā)電裝置連接于所述液體燃料生成裝置，所述發(fā)電裝置連接于所述液體燃料生成裝置，從所述液體燃料生成裝置接收所供給的氣體并生產(chǎn)電能。所述發(fā)電裝置可為渦輪機(jī)。另外，在所述氣體混合裝置中產(chǎn)生的混合氣體可包含氫氣(H2)與一氧化碳(CO)，所述氫氣與所述一氧化碳的摩爾比值可以為O. 5以上，2. O以下。而且，所述混合氣體還可包括二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4),所述二氧化碳與所述甲烷的摩爾比值可以為O. 7以上，
4.O以下。所述鐵水制備裝置還可包括氫氣分離裝置及二氧化碳再生裝置，所述氫氣分離裝置連接于所述焦?fàn)t氣提純?cè)O(shè)備，并從焦?fàn)t氣分離氫氣；所述二氧化碳再生裝置能夠使從所述氫氣分離裝置接收的氫氣與二氧化碳進(jìn)行反應(yīng)。而且，所述鐵水制備裝置還可包括水分離裝置，所述水分離裝置連接于所述二氧化碳再生裝置，能夠分離并除去在所述二氧化碳重整裝置中產(chǎn)生的水。本發(fā)明另一實(shí)施例的鐵水制備裝置可包括第一鐵礦石還原裝置，通過還原鐵礦石而制備還原鐵；鐵水制備爐，接收所供給的所述還原鐵以生產(chǎn)鐵水并產(chǎn)生副產(chǎn)氣體；焦?fàn)t，生產(chǎn)焦炭并產(chǎn)生焦?fàn)t氣；氣體混合裝置，通過混合所述副產(chǎn)氣體與所述焦?fàn)t氣而產(chǎn)生混合氣體；混合氣體重整裝置，通過重整所述混合氣體而產(chǎn)生還原氣體；及第二鐵礦石還原裝置，接收所供給的所述還原氣體以還原鐵礦石。所述鐵水制備裝置還可包括副產(chǎn)氣體提純?cè)O(shè)備，所述副產(chǎn)氣體提純?cè)O(shè)備提純所述煉鐵副產(chǎn)氣體中的有害成分后，能夠?qū)⑺鰺掕F副產(chǎn)氣體供給至所述氣體混合裝置。所述鐵水制備裝置還可包括焦?fàn)t氣提純?cè)O(shè)備，所述焦?fàn)t氣提純?cè)O(shè)備提純所述焦?fàn)t氣中的有害成分后，能夠?qū)⑺鼋範(fàn)t氣供給至所述氣體混合裝置。在所述混合氣體重整裝置與所述第二鐵礦石還原裝置之間可包括氣體分配裝置，所述氣體分配裝置能夠?qū)⒃谒龌旌蠚怏w重整裝置中產(chǎn)生的一部分還原氣體供給至所述第二鐵礦石還原裝置，將剩余的氣體供給至所述第一鐵礦石還原裝置。另外，所述第一鐵礦石還原裝置或者所述第二鐵礦石還原裝置可為流化還原爐。根據(jù)本發(fā)明，在鐵水制備工序中能夠降低二氧化碳的生成量的同時(shí)回收利用二氧化碳。另外，根據(jù)本發(fā)明，在鐵水制備工序中能夠生產(chǎn)液體燃料及電能。


圖I是本發(fā)明第一實(shí)施例的鐵水制備裝置的示意圖。圖2是本發(fā)明第二實(shí)施例的鐵水制備裝置的示意圖。圖3是本發(fā)明第三實(shí)施例的鐵水制備裝置的示意圖。圖4是本發(fā)明第四實(shí)施例的鐵水制備裝置的示意圖。圖5是本發(fā)明第五實(shí)施例的鐵水制備裝置的示意圖。
圖6是本發(fā)明第六實(shí)施例的鐵水制備裝置的示意圖。圖7是本發(fā)明第七實(shí)施例的鐵水制備裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下參照附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員容易實(shí)施本發(fā)明。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)為多種不同的形態(tài)，但是并不局限于在此說明的實(shí)施例。為了清楚說明本發(fā)明，在附圖中省略了與說明無關(guān)的部分，對(duì)于在整個(gè)說明書中類似的部分，使用了類似的附圖標(biāo)記。圖I是本發(fā)明一實(shí)施例的鐵水制備裝置的示意圖。
參照?qǐng)D1，本發(fā)明一實(shí)施例的鐵水制備裝置包括鐵水制備爐110、焦?fàn)t120、氣體混合裝置130、混合氣體重整裝置140、鐵礦石還原裝置150、副產(chǎn)氣體提純?cè)O(shè)備160、焦?fàn)t氣提純?cè)O(shè)備170、第一熱交換器180、水蒸氣分離裝置190及發(fā)電裝置195。鐵水制備爐110為用含鐵原料和含碳原料生產(chǎn)鐵水及熔渣并產(chǎn)生副產(chǎn)氣體的裝置。含鐵原料可以是鐵礦石，含碳原料可以是煤。在鐵水制備爐110中含鐵原料的還原反應(yīng)主要通過一氧化碳(CO)和氫氣(H2)來完成，分別顯示為以下化學(xué)式(I)和(2)。
I2
—Fe^fO·! CO — — Fe CO-j 33⑴
I2
—FenO3 + H2 = ■— Fe + H2O
3 "3(2)副產(chǎn)氣體在350°C以上的高溫中，H2/C0摩爾比值可以在O. 5以上。副產(chǎn)氣體經(jīng)過副產(chǎn)氣體提純?cè)O(shè)備160供給至氣體混合裝置130。所述副產(chǎn)氣體提純?cè)O(shè)備160設(shè)置在鐵水制備爐110與氣體混合裝置130之間，并且是用于除去包含于副產(chǎn)氣體中的微粒粉塵、氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)和汞(水銀)等有害成分的裝置。副產(chǎn)氣體提純?cè)O(shè)備160通過設(shè)置旋風(fēng)裝置、過濾器或者洗滌器(scrubber)等而除去有害成分。而且，副產(chǎn)氣體提純?cè)O(shè)備160為了保持副產(chǎn)氣體的熱效率還可包括熱交換裝置(未圖示)。熱交換裝置回收高溫副產(chǎn)氣體的熱量，在提純后的副產(chǎn)氣體供給至氣體混合裝置130之前，重新將熱量供給至提純后的副產(chǎn)氣體。提純后的副產(chǎn)氣體以高溫狀態(tài)導(dǎo)入到氣體混合裝置130，因此減少需額外供給至氣體混合裝置130的熱量。結(jié)果能夠提高鐵水制備裝置的熱效率并降低二氧化碳的生成量。熱交換裝置還可以與旋風(fēng)裝置、過濾器或者洗滌器(scrubber)等結(jié)合的形態(tài)存在。焦?fàn)t120生產(chǎn)焦炭并產(chǎn)生800°C以上的焦?fàn)t氣(Coke oven gas)。焦炭可用作鐵水制備爐110的熱源和還原劑。焦?fàn)t氣大部分由氫氣(58%)、甲燒(26%)、一氧化碳(6%)組成。焦?fàn)t氣也可用作煉鐵工藝中的熱源，也可在還原氣體、氫氣、甲醇或者還原鐵(DirectReduced Iron)的制備中使用。焦?fàn)t氣經(jīng)過焦?fàn)t氣提純?cè)O(shè)備170供給至氣體混合裝置130。焦?fàn)t氣提純?cè)O(shè)備170設(shè)置在焦?fàn)t120與氣體混合裝置130之間，并且所述焦?fàn)t氣提純?cè)O(shè)備170為除去包含于焦?fàn)t氣的微粒粉塵、硫化合物(H2S)、氨(NH3)、BTX (苯、甲苯、二甲苯)和水銀等有害成分的裝置。從提純后的焦?fàn)t氣能夠生產(chǎn)氫氣，焦?fàn)t氣成分能夠連續(xù)用于后續(xù)工藝中。焦?fàn)t氣提純?cè)O(shè)備170通過旋風(fēng)裝置、過濾器、洗滌器(scrubber)或者雜質(zhì)提純反應(yīng)器等除去有害成分。 另外，焦?fàn)t氣提純?cè)O(shè)備170為了保持副產(chǎn)氣體的熱效率，還可包括熱交換裝置(未圖示)等。此時(shí)，熱交換裝置從高溫的焦?fàn)t氣回收熱量，在將提純后的焦?fàn)t氣供給至氣體混合裝置130之前，重新將熱量供給至提純后的焦?fàn)t氣。熱交換裝置還能夠以與旋風(fēng)裝置、過濾器或者洗滌器等結(jié)合的形態(tài)存在。氣體混合裝置130為混合副產(chǎn)氣體與焦?fàn)t氣成分而產(chǎn)生混合氣體的裝置。混合氣體包括氫氣(H2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)和甲燒(CH4) ο氫氣與一氧化碳的摩爾比值可以在O. 5以上且2. O以下；二氧化碳與甲烷的摩爾比值可以在O. 7以上且4. O以下。混合氣體還可包含水蒸氣(H2O)和氮?dú)?N2)。在混合氣體中0/C摩爾比值可以是
1.0以上。該比值可通過投入副產(chǎn)氣體中的過量的二氧化碳或者通過從煉鐵工藝中所回收的余量的二氧化碳而進(jìn)行調(diào)整。該比值還可通過投入副產(chǎn)氣體中的水蒸氣或者余量的水蒸氣而進(jìn)行調(diào)整?；旌蠚怏w重整裝置140為通過重整混合氣體而產(chǎn)生還原氣體的裝置。所產(chǎn)生的還原氣體包括氫氣及一氧化碳。即，混合氣體重整裝置140為主要使甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)進(jìn)行反應(yīng)，用以產(chǎn)生氫氣(H2)與一氧化碳(CO)的裝置，重整反應(yīng)顯示為以下化學(xué)式
(3)至(6)。CH4+C02 — 2C0+2H2(3)C02+C — 2C0(4)CH4 — C+2H2(5)C+H20 —C0+H2(6)混合氣體重整裝置140可以使用流化床反應(yīng)器。若使用流化床反應(yīng)器，則能夠防止由于碳沉積造成的催化劑的非活性化，也能提高所生成的氫氣和一氧化碳的收率。在鐵水制備爐110與混合氣體重整裝置140之間可包括第一熱交換器180。第一熱交換器180將在鐵水制備爐110中產(chǎn)生的熱量供給至混合氣體重整裝置120。鐵礦石還原裝置150為通過從混合氣體重整裝置接收所供給的還原氣體而還原鐵礦石用以制備還原鐵的裝置。即，在鐵礦石還原裝置150中，還原氣體起到還原劑的作用。供給至鐵礦石還原裝置150的鐵礦石的平均粒度可小于供給至鐵水制備爐110的鐵礦石的平均粒度。例如，可以將平均粒度為Imm以下的細(xì)粉鐵礦石或者極細(xì)粉鐵礦石供給至鐵礦石還原裝置150。鐵礦石還原裝置150可以是在700°C以上的溫度，3bar以上的壓力下運(yùn)行的流化床反應(yīng)器。例如，流化床反應(yīng)器可以是起泡(bubbling)、瑞流(turbulent)或提升管(riser)形式。還可以使用極細(xì)粉鐵礦石下降，而用于還原的合成氣體上升的逆流(countercurrent)型或者噴射(spray)型流化床反應(yīng)器。還可以通過并聯(lián)或串聯(lián)連接多個(gè)反應(yīng)器而延長(zhǎng)鐵礦石的滯留時(shí)間，以調(diào)節(jié)還原鐵的鐵含量或者提高還原鐵的還原率。將在鐵礦石還原裝置150中生成的還原鐵投入到轉(zhuǎn)爐、高爐、特別是電爐，能夠?qū)υ阡撹F工藝中降低二氧化碳作出貢獻(xiàn)。 在鐵礦石還原裝置150可以連接有水蒸氣分離裝置190。水蒸氣分離裝置190能夠分離及除去在鐵礦石還原過程中產(chǎn)生的水蒸氣，也能夠回收熱量。發(fā)電裝置195連接于水蒸氣分離裝置190，接收所供給的水蒸氣及混合氣體并生產(chǎn)電能。所生產(chǎn)的電能可以供給至構(gòu)成鐵水制備裝置的各裝置。發(fā)電裝置195可以是渦輪機(jī)。圖2是本發(fā)明第二實(shí)施例的鐵水制備裝置的示意圖。參照?qǐng)D2，本發(fā)明第二實(shí)施例的鐵水制備裝置的基本結(jié)構(gòu)要素與第一實(shí)施例相同，但是還包括焦油重整裝置210。焦油重整反應(yīng)器210為重整在焦?fàn)t氣提純過程中產(chǎn)生的焦油的裝置。焦油重整反應(yīng)器210與焦?fàn)t氣提純?cè)O(shè)備170 —同設(shè)置。焦油在焦油重整反應(yīng)器210中得到重整，因此焦?fàn)t氣能夠以二氧化碳和氫氣的含量增大的狀態(tài)，導(dǎo)入至氣體混合裝置130。圖3是本發(fā)明第三實(shí)施例的鐵水制備裝置的示意圖。參照?qǐng)D3，本發(fā)明第二實(shí)施例的鐵水制備裝置的基本結(jié)構(gòu)要素與第一實(shí)施例類似，但是副產(chǎn)氣體與焦?fàn)t氣一起導(dǎo)入氣體混合裝置130后，經(jīng)過混合氣體提純?cè)O(shè)備310導(dǎo)入到氣體混合裝置140中。混合氣體提純?cè)O(shè)備310從副產(chǎn)氣體與焦?fàn)t氣混合而成的混合氣體中分離固體粒子。固體粒子主要為鐵礦石、煤炭殘留物，且與從焦?fàn)t氣出來的焦油殘留物一起被分離。如此被分離后的固體粒子及焦油殘留物可在高溫中制成壓塊或者球團(tuán)，并被投入到高爐、轉(zhuǎn)爐或者電爐。圖4是本發(fā)明第四實(shí)施例的鐵水制備裝置的示意圖。參照?qǐng)D4，本發(fā)明第四實(shí)施例的鐵水制備裝置的基本結(jié)構(gòu)要素與第三實(shí)施例類似，但是還包括氫氣分離裝置410、二氧化碳再生裝置420及水分離裝置430。氫氣分離裝置410將在混合氣體重整裝置140中產(chǎn)生的還原氣體中的氫氣分離出來并供給至二氧化碳再生裝置420。 二氧化碳再生裝置420使氫氣分離裝置410供給的氫氣與二氧化碳進(jìn)行反應(yīng)而產(chǎn)生一氧化碳與水蒸氣。反應(yīng)式顯示為如下化學(xué)式(7)。H2+C02 = H2CHCO (7)水分離裝置430為分離及除去在二氧化碳再生裝置420中產(chǎn)生的水蒸氣的裝置。最終，在還原氣體中進(jìn)一步包含一氧化碳，并在此狀態(tài)下被供給至鐵礦石還原裝置150，因此能夠減少還原劑的費(fèi)用。圖5是本發(fā)明第五實(shí)施例的鐵水制備裝置的示意圖。參照?qǐng)D5，本發(fā)明第五實(shí)施例的鐵水制備裝置的基本結(jié)構(gòu)要素與第3實(shí)施例類似，但是還包括液體燃料生成裝置510。液體燃料生成裝置510連接于鐵礦石還原裝置130并接收混合氣體而生成液體燃料。在鐵礦石還原裝置150中產(chǎn)生的混合氣體中，水蒸氣在水蒸氣分離裝置190中被分離及除去，剩余的氣體被供給至液體燃料生成裝置510。在剩余的氣體被供給至液體燃料生成裝置510之前，可在壓縮器520中被壓縮。所生成的液體燃料可以是甲醇、二甲醚或碳?xì)浠衔锏取?甲醇通過一氧化碳(CO)的氫化(hydrogenation)反應(yīng)、二氧化碳(CO2)的氫化反應(yīng)及水煤氣變換反應(yīng)(water gas shift reaction)而生成。各反應(yīng)表示為以下化學(xué)式(8)至(10)C0+2H2 — CH3OH(8)C02+3H2 — CH30H+H20(9)
(O + H2O ^ CO2 + H2(10)二甲醚可由甲醇生成，表現(xiàn)為以下化學(xué)式(11)。2CH30H — CH30CH3+H20(11)液體燃料生成裝置510可使用一種流化床反應(yīng)器一漿料反應(yīng)器，從而能夠防止碳沉淀(carbon deposition)所引起的催化劑的非活性化。漿料反應(yīng)器由作為催化劑的固態(tài)金屬、碳?xì)浠衔锏囊合喔叻肿恿恳后w(Highmolecular weight liquid)和包含二氧化碳、一氧化碳及氫氣的副產(chǎn)氣體組成,副產(chǎn)氣體與催化劑進(jìn)行反應(yīng)而生成甲醇等液體燃料。碳?xì)浠衔锏囊合喔叻肿恿恳后w是傳遞熱量與物質(zhì)的媒介，可以設(shè)置第二熱交換器530用以回收發(fā)熱反應(yīng)產(chǎn)生的熱量。第二熱交換器530為回收在液體燃料生成裝置510中產(chǎn)生的熱量的同時(shí)，將熱量傳遞至供給到混合氣體重整裝置140的混合氣體的裝置。通過第二熱交換器530的運(yùn)轉(zhuǎn)，能夠提高熱效率。另外，液體燃料生成裝置510的結(jié)構(gòu)并不局限于漿料反應(yīng)器，也可以使用由副產(chǎn)氣體和催化劑層構(gòu)成的固定床反應(yīng)器。在液體燃料生成裝置510中生成的甲醇等液體燃料和水在液體燃料/水分離器540中被分離，所產(chǎn)生的混合氣體被供給至發(fā)電裝置195。圖6是本發(fā)明第六實(shí)施例的鐵水制備裝置的示意圖。在本發(fā)明第六實(shí)施例的鐵水制備裝置的基本結(jié)構(gòu)要素中，關(guān)于與第一實(shí)施例相同或者類似的結(jié)構(gòu)，省略其說明。第一鐵礦石還原裝置610為通過還原鐵礦石而制備還原鐵的裝置。鐵水制備爐620接收所供給的還原鐵用以生產(chǎn)鐵水。氣體分配裝置630將在混合氣體重整裝置140中產(chǎn)生的一部分還原氣體供給至第一鐵礦石還原裝置610，將剩余的氣體供給至第二鐵礦石還原裝置640。第一鐵礦石還原裝置610或者第二鐵礦石還原裝置640可為流化還原爐。圖7是本發(fā)明第七實(shí)施例的鐵水制備裝置的示意圖。在本發(fā)明的第七實(shí)施例的鐵水制備裝置的基本結(jié)構(gòu)要素中，關(guān)于與第一及第四實(shí)施例相同或者類似的結(jié)構(gòu)，省略其說明。氫氣分離裝置710從在焦?fàn)t氣提純?cè)O(shè)備170中提純后的焦?fàn)t氣中分離氫氣。分離后的氫氣被供給至二氧化碳再生裝置420。
以上，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了說明，然而本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，在權(quán)利要求書和說明書及其附圖所公開的范圍內(nèi)，能夠以多種形式變形實(shí)施，其理所當(dāng)然也屬于本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種鐵水制備裝置，包括 鐵水制備爐，生產(chǎn)鐵水并產(chǎn)生副產(chǎn)氣體； 焦?fàn)t，生產(chǎn)焦炭并產(chǎn)生焦?fàn)t氣； 氣體混合裝置，通過混合所述副產(chǎn)氣體與所述焦?fàn)t氣而產(chǎn)生混合氣體； 混合氣體重整裝置，通過重整所述混合氣體而產(chǎn)生還原氣體；及 鐵礦石還原裝置，接收所供給的所述還原氣體用以還原鐵礦石。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鐵水制備裝置，其中，還包括副產(chǎn)氣體提純?cè)O(shè)備， 所述副產(chǎn)氣體提純?cè)O(shè)備提純所述煉鐵副產(chǎn)氣體中的有害成分，然后將所述煉鐵副產(chǎn)氣體供給至所述氣體混合裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鐵水制備裝置，其中，所述副產(chǎn)氣體提純?cè)O(shè)備包括旋風(fēng)裝置、過濾器及洗滌器中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鐵水制備裝置，其中，所述副產(chǎn)氣體提純?cè)O(shè)備還包括熱交換>j-U ρ α裝直。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鐵水制備裝置，其中，還包括焦?fàn)t氣提純?cè)O(shè)備， 所述焦?fàn)t氣提純?cè)O(shè)備提純所述焦?fàn)t氣中的有害成分后，將所述焦?fàn)t氣供給至所述氣體混合裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鐵水制備裝置，其中，所述焦?fàn)t氣提純?cè)O(shè)備包括旋風(fēng)裝置、過濾器、洗滌器及雜質(zhì)提純反應(yīng)器中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鐵水制備裝置，其中，所述焦?fàn)t氣提純?cè)O(shè)備還包括熱交換裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中的任一項(xiàng)所述的鐵水制備裝置，其中還包括焦油重整反應(yīng)器， 所述焦油重整反應(yīng)器連接于所述焦?fàn)t氣提純?cè)O(shè)備，在提純之前重整從焦?fàn)t氣分離出的焦油。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鐵水制備裝置，其中還包括熱交換器， 所述熱交換器將在鐵水制備爐中產(chǎn)生的熱量供給至所述混合氣體重整裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鐵水制備裝置，其中還包括混合氣體提純?cè)O(shè)備， 所述混合氣體提純?cè)O(shè)備設(shè)置在所述氣體混合裝置與所述混合氣體重整裝置之間，將所述混合氣體提純并供給至所述混合氣體重整裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的鐵水制備裝置，其中還包括第一熱交換器， 所述第一熱交換器將在鐵水制備爐中產(chǎn)生的熱量供給至所述混合氣體重整裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的鐵水制備裝置，其中還包括氫氣分離裝置及二氧化碳再生裝置， 所述氫氣分離裝置連接于所述混合氣體重整裝置并從所述還原氣體分離出氫氣， 所述二氧化碳再生裝置使從所述氫氣分離裝置接收的氫氣與二氧化碳進(jìn)行反應(yīng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的鐵水制備裝置，其中還包括水分離裝置， 所述水分離裝置連接于所述二氧化碳再生裝置，分離及除去在所述二氧化碳再生裝置中產(chǎn)生的水。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的鐵水制備裝置，其中還包括液體燃料生成裝置， 所述液體燃料生成裝置連接于所述混合氣體重整裝置，從所述混合氣體重整裝置接收所供給的還原氣體而生成液體燃料。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的鐵水制備裝置，其中， 在所述液體燃料生成裝置中生成的液體燃料包含甲醇、二甲醚及碳?xì)浠衔镏械闹辽僖环N。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的鐵水制備裝置，其中所述液體燃料生成裝置為漿料反應(yīng)器。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的鐵水制備裝置，其中還包括第二熱交換器， 所述第二熱交換器將在所述液體燃料生成裝置中產(chǎn)生的熱量供給至所述混合氣體重整裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的鐵水制備裝置，其中還包括壓縮器， 所述壓縮器設(shè)置在所述混合氣體重整裝置與所述液體燃料生成裝置之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的鐵水制備裝置，其中還包括發(fā)電裝置， 所述發(fā)電裝置連接于所述液體燃料生成裝置，從所述液體燃料生成裝置接收所供給的氣體來生產(chǎn)電能。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的鐵水制備裝置，其中所述發(fā)電裝置為渦輪機(jī)。
21.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鐵水制備裝置，其中， 在所述氣體混合裝置中產(chǎn)生的混合氣體包含氫氣與一氧化碳， 所述氫氣與所述一氧化碳的摩爾比值在O. 5以上且2. O以下。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的鐵水制備裝置，其中， 所述混合氣體還包括二氧化碳和甲烷， 所述二氧化碳與所述甲烷的摩爾比值為0.7以上且4. O以下。
23.根據(jù)權(quán)利要求5至7中的任一項(xiàng)所述的鐵水制備裝置，其中還包括氫氣分離裝置及二氧化碳再生裝置， 所述氫氣分離裝置連接于所述焦?fàn)t氣提純?cè)O(shè)備，并從焦?fàn)t氣分離出氫氣， 所述二氧化碳再生裝置使從所述氫氣分離裝置接收的氫氣與二氧化碳進(jìn)行反應(yīng)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的鐵水制備裝置，其中還包括水分離裝置， 所述水分離裝置連接于所述二氧化碳再生裝置，分離并除去在所述二氧化碳重整裝置中產(chǎn)生的水。
25.一種鐵水制備裝置，包括 第一鐵礦石還原裝置，通過還原鐵礦石而制備還原鐵； 鐵水制備爐，接收所供給的所述還原鐵以生產(chǎn)鐵水并產(chǎn)生副產(chǎn)氣體； 焦?fàn)t，生產(chǎn)焦炭并產(chǎn)生焦?fàn)t氣； 氣體混合裝置，通過混合所述副產(chǎn)氣體與所述焦?fàn)t氣而產(chǎn)生混合氣體； 混合氣體重整裝置，通過重整所述混合氣體而產(chǎn)生還原氣體；及 第二鐵礦石還原裝置，接收所供給的所述還原氣體用以還原鐵礦石。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的鐵水制備裝置，其中還包括副產(chǎn)氣體提純?cè)O(shè)備， 所述副產(chǎn)氣體提純?cè)O(shè)備提純所述煉鐵副產(chǎn)氣體中的有害成分后，將所述煉鐵副產(chǎn)氣體供給至所述氣體混合裝置。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的鐵水制備裝置，其中還包括焦?fàn)t氣提純?cè)O(shè)備， 所述焦?fàn)t氣提純?cè)O(shè)備提純所述焦?fàn)t氣中的有害成分后，將所述焦?fàn)t氣供給至所述氣體混合裝置。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的鐵水制備裝置，其中 在所述混合氣體重整裝置與所述第二鐵礦石還原裝置之間包括氣體分配裝置， 所述氣體分配裝置將在所述混合氣體重整裝置中產(chǎn)生的一部分還原氣體供給至所述第二鐵礦石還原裝置，將剩余的氣體供給至所述第一鐵礦石還原裝置。
29.根據(jù)權(quán)利要求25至28中的任一項(xiàng)所述的鐵水制備裝置，其中所述第一鐵礦石還原裝置或者所述第二鐵礦石還原裝置為流化還原爐。
全文摘要
本發(fā)明的一實(shí)施例提供一種鐵水制備裝置，包括鐵水制備爐，生產(chǎn)鐵水并產(chǎn)生副產(chǎn)氣體；焦?fàn)t，生產(chǎn)焦炭并產(chǎn)生焦?fàn)t氣；氣體混合裝置，通過混合所述副產(chǎn)氣體與所述焦?fàn)t氣而產(chǎn)生混合氣體；混合氣體重整裝置，通過重整所述混合氣體而產(chǎn)生還原氣體；及鐵礦石還原裝置，接收所供給的所述還原氣體以還原鐵礦石。
文檔編號(hào)C21B11/00GK102762748SQ201080061728
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2010年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月18日
發(fā)明者李始衡, 鄭宗憲, 金基鉉, 金聲萬 申請(qǐng)人:Posco公司