為了抵消量波動(dòng)的用于還原工藝中的出口氣體的過(guò)熱以及裝置的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】為了抵消量波動(dòng)的用于還原工藝中的出口氣體的過(guò)熱以及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及的一種方法，其用于抵消量波動(dòng)同時(shí)同步地增加用于還原工藝中的出口氣體的溫度。在這種情況下，循環(huán)氣體的第一部分的量在至少一個(gè)循環(huán)氣體冷卻器中被冷卻，以形成冷循環(huán)氣體。冷循環(huán)氣體以壓力受控制的和/或量受控制的方式被添加到出口氣體，從而抵消出口氣體的量波動(dòng)。
[0002]本發(fā)明還涉及一種裝置，其用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]還原工藝中的出口氣體的使用從現(xiàn)有技術(shù)是已知的。例如，在這種情況下的出口氣體來(lái)自外部的氣體源，例如用于生產(chǎn)生鐵的設(shè)備和/或煤氣化設(shè)備和/或煉焦設(shè)備。在這種情況下，還原工藝也包括出口氣體的制備，以形成還原氣體，例如，在還原氣體被供給到用于金屬氧化物還原的還原單元之前，在出口氣體壓縮機(jī)中的出口氣體的壓縮和從壓縮的出口氣體的0)2的消除。
[0004]出口氣體經(jīng)常受到量波動(dòng)的影響。這可能導(dǎo)致在還原工藝中的不利的操作狀態(tài)，通過(guò)從現(xiàn)有技術(shù)已知的措施解決所述狀態(tài)，例如添加氣體流的可變的量到出口氣體，從而抵消量波動(dòng)。
[0005]在這種情況下，不利的是出口氣體經(jīng)常具有這樣的溫度，其處于或僅稍高于出口氣體的露點(diǎn)。如果這樣的出口氣體被引入出口氣體壓縮機(jī)，例如，有由于降到低于出口氣體的露點(diǎn)而可能發(fā)生濕/干轉(zhuǎn)變的風(fēng)險(xiǎn)，特別是在出口氣體壓縮機(jī)的進(jìn)口引導(dǎo)件和葉輪處，和/或由于出口氣體中的多環(huán)芳基碳?xì)浠衔锏睦淠?升華可能在出口氣體壓縮機(jī)的進(jìn)口引導(dǎo)件和葉輪處累積殘余物。
[0006]可能存在的且這樣的出口氣體被引入其中的熱交換器可能同樣受到這樣的累積殘余物的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]技術(shù)問(wèn)題
本發(fā)明的目的是提供一種方法和裝置，通過(guò)其能夠克服從現(xiàn)有技術(shù)已知的缺點(diǎn)。
[0008]技術(shù)方案
此目的由一種方法實(shí)現(xiàn)，所述方法用于抵消量波動(dòng)同時(shí)同步地增加用于還原工藝中的出口氣體的溫度，所述方法包括如下方法步驟:
冷卻至少一個(gè)循環(huán)氣體冷卻器中的循環(huán)氣體的第一部分的量，以形成冷循環(huán)氣體，以及
以壓力受控制的和/或量受控制的方式添加冷循環(huán)氣體到出口氣體，從而抵消出口氣體的量波動(dòng)(31)，
其中循環(huán)氣體的第二部分的量以壓力受控制的和/或量受控制的方式被創(chuàng)造性地添加到出口氣體，作為熱循環(huán)氣體，所述熱循環(huán)氣體具有的溫度高于冷循環(huán)氣體，在此之后包括冷循環(huán)氣體和熱循環(huán)氣體的出口氣體混合物被引入還原工藝，并且其中出口氣體混合物的溫度高于出口氣體的溫度。
[0009]出口氣體被理解為來(lái)自外部氣體源的氣體。例如，外部氣體源是用于生產(chǎn)生鐵的設(shè)備和/或煤氣化設(shè)備和/或煉焦設(shè)備。出口氣體也可以包括例如來(lái)自煉鋼設(shè)備或綜合的煉鐵和煉鋼廠的氣體網(wǎng)絡(luò)的熔爐氣體或高爐煤氣。
[0010]方法包括循環(huán)氣體冷卻器中的循環(huán)氣體的第一部分的量的冷卻。冷卻的循環(huán)氣體隨后被稱(chēng)為冷循環(huán)氣體。冷循環(huán)氣體以壓力受控制的和/或量受控制的方式被添加到出口氣體，從而抵消出口氣體的量波動(dòng)。例如，這種壓力受控制的和/或量受控制的供給通過(guò)循環(huán)氣體壓縮機(jī)進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明，具有比冷循環(huán)氣體更高溫度的循環(huán)氣體的第二部分的量，以壓力受控制的和/或量受控制的方式被添加到出口氣體。為清楚起見(jiàn)，循環(huán)氣體的此第二部分的量隨后被稱(chēng)為熱循環(huán)氣體。冷循環(huán)氣體和熱循環(huán)氣體的每個(gè)對(duì)應(yīng)于相同循環(huán)氣體的不同部分的量。冷循環(huán)氣體和熱循環(huán)氣體被添加到出口氣體，其中這兩種氣體被添加到出口氣體的順序是任意的。熱循環(huán)氣體可以首先被添加到出口氣體，接下來(lái)是冷循環(huán)氣體，或者冷循環(huán)氣體可以在熱循環(huán)氣體之前被添加。在第一變體中，出口氣體在冷循環(huán)氣體被添加之前已經(jīng)含有熱循環(huán)氣體，而在第二變體中，在熱循環(huán)氣體被添加之前，出口氣體已經(jīng)含有冷循環(huán)氣體。
[0011]本發(fā)明也包括冷循環(huán)氣體和熱循環(huán)氣體作為混合物到出口氣體的添加，混合物包括冷循環(huán)氣體和熱循環(huán)氣體。在這種情況下，熱循環(huán)氣體首先與冷循環(huán)氣體混合，混合物然后被添加到出口氣體。出口氣體在混合物的添加之后含有冷循環(huán)氣體和熱循環(huán)氣體二者。
[0012]冷循環(huán)氣體和熱循環(huán)氣體作為混合物到出口氣體的添加具有的優(yōu)點(diǎn)在于，僅要求單個(gè)管線用于添加混合物到出口氣體，因此非常緊湊的結(jié)構(gòu)形式是可能的。
[0013]出口氣體含有下列氣體成分的至少一種:一氧化碳(CO)，二氧化碳(CO2)，氫氣(H2)，氮?dú)?N2)，甲烷(CH4)，水蒸氣(H2O)。循環(huán)氣體含有下列氣體成分的至少一種:一氧化碳(CO)，二氧化碳(CO2)，氫氣(H2)、氮?dú)?N2)，甲烷(CH4),水蒸氣，并且可以來(lái)自任何預(yù)期的氣體源。
[0014]關(guān)于這點(diǎn)，還原工藝被理解為不僅表示通過(guò)還原單元中的還原氣體的金屬氧化物的還原，還表示為了形成還原氣體而制備出口氣體混合物所要求的所有方法步驟。
[0015]含有冷循環(huán)氣體和熱循環(huán)氣體的出口氣體隨后被稱(chēng)為出口氣體混合物，其被引入還原工藝。在熱循環(huán)氣體和冷循環(huán)氣體被添加到出口氣體之前，熱循環(huán)氣體的溫度比出口氣體的溫度更高。此外，熱循環(huán)氣體的溫度比冷循環(huán)氣體的溫度更高。
[0016]因此，在冷循環(huán)氣體和熱循環(huán)氣體的添加之前，出口氣體混合物的溫度比出口氣體的溫度更高。
[0017]由于添加熱循環(huán)氣體到出口氣體，熱循環(huán)氣體的可感能量用于增加出口氣體的溫度。出口氣體或出口氣體混合物的溫度因此如此被調(diào)整使得高于其露點(diǎn)或其露點(diǎn)溫度。此操作稱(chēng)為出口氣體或出口氣體混合物的過(guò)熱。這種過(guò)熱的一個(gè)有利的效果是避免了由于降到出口氣體混合物的露點(diǎn)以下而導(dǎo)致的水的冷凝/蒸發(fā)而產(chǎn)生的濕/干轉(zhuǎn)變，并且防止了由于出口氣體中或出口氣體混合物中和/或循環(huán)氣體中可能存在灰塵顆粒物相關(guān)聯(lián)的多環(huán)芳基碳?xì)浠衔锏睦淠?升華而導(dǎo)致的出口氣體壓縮機(jī)的進(jìn)口引導(dǎo)件和葉輪處殘余物的累積。根據(jù)本發(fā)明的措施也使出口氣體壓縮機(jī)的葉輪處的應(yīng)力裂紋腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)減到最小。
[0018]冷循環(huán)氣體優(yōu)選地具有與出口氣體基本上相同的溫度。
[0019]表述“基本上相同的溫度”被理解為意味著冷循環(huán)氣體和出口氣體的溫度相差不超過(guò)40° C，優(yōu)選地相差不超過(guò)20° C，最優(yōu)選地相差不超過(guò)10° C。
[0020]在本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施例變體中，從出口氣體混合物獲得的還原氣體被引入用于金屬氧化物還原的還原單元，在此之后還原氣體在金屬氧化物的至少部分還原之后作為爐頂煤氣從還原單元被抽出，其中還原氣體通過(guò)如下方法步驟獲得:
在至少一個(gè)出口氣體壓縮機(jī)中壓縮出口氣體混合物，以形成工藝氣體，
可選地在工藝氣體冷卻器中冷卻工藝氣體和當(dāng)獲得還原氣體時(shí)在0)2消除裝置中從工藝氣體消除0)2和/或H 20，以及
在還原氣體加熱裝置中加熱還原氣體，
并且其中爐頂煤氣的第一部分的量，其優(yōu)選地被除塵和/或優(yōu)選地被冷卻，可能在壓縮之后被用作循環(huán)氣體。
[0021]從工藝氣體的0)2的消除涉及例如從工藝氣體的CO 2的移除，或者CO 2轉(zhuǎn)化為CO，例如通過(guò)如現(xiàn)有技術(shù)中所披露的轉(zhuǎn)化爐。
[0022]還原單元例如是鼓風(fēng)爐或直接還原單元，其在固定床、流化床或移動(dòng)床的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)。當(dāng)然，也可以提供為多個(gè)還原單元，還原氣體被引入該多個(gè)還原單元。
[0023]還原氣體被理解為一種氣體，其適合用于還原金屬氧化物，特別是鐵礦石或氧化鐵，至少部分地形成金屬，特別是鐵，例如具有一氧化碳和/或氫氣作為其主要成分的氣體。
[0024]通過(guò)還原氣體在還原單元中被還原的金屬氧化物稱(chēng)為DRI或直接還原鐵。如果還原單元按流化床反應(yīng)器設(shè)計(jì)，為了使它之后可以在鐵或鋼生產(chǎn)工藝