用含氢和CO的还原气体源生产直接还原铁的方法和装置

摘要

本发明涉及使用含有CO和氢的高氧化的还原气体生产DRI（直接还原铁）的方法和装置，所述高氧化的还原气体直接或间接衍生自烃或煤的气化，且具有高的氧化剂含量（H2O和CO2）。本发明提供了一种低投资和低操作成本的有效方法以及含有反应器的设备，在反应器中铁矿石的颗粒材料与高温还原气体接触以生产DRI，不需要用于通入还原反应器的还原气体的燃烧加热器。还原气体以两步法被加热至700℃以上，第一步的温度低于约400℃以防止金属粉尘化的现象，其通过从还原反应器中移除的热的且用过的气体物流提供的显热进行热交换来进行；第二步通过与氧气的部分或完全燃烧而进行，并保持燃烧气体的温度低于燃烧腔的建造材料的确定的极限。

主权项

一种使用含有一氧化碳和氢气的补充还原气体的来源在包括有还原反应器的还原设备中生产直接还原铁的方法，所述还原反应器具有上部还原区域和下部排出区域，铁氧化物在所述上部还原区域中经主要由氢气和一氧化碳组成的高温还原气体而被还原，且转化为含有金属铁的直接还原铁；其特征在于，所述方法包括：在300‑600℃之间的温度下，从所述还原反应器的还原区域中排出热的用过的还原气体物流；使所述热的用过的还原气体通过热交换器，在所述热交换器中将其温度降低至200‑400℃的水平，然后通过冷却和净化站将其温度降低至100℃以下的水平，从而得到冷的用过的循环气体物流；将所述补充还原气体物流与所述冷的用过的还原气体物流的至少一部分混合；使混合气体通过CO2分离单元，由此形成贫CO2气体物流和载CO2气体物流；使所述贫CO2气体物流通过所述热交换器，其中使用从自所述还原反应器中流出的所述用过的还原气体中回收的显热来在第一加热阶段中使所述贫CO2气体物流的温度升高至低于450℃的水平而不使用任何燃料燃烧；通过在燃烧腔中将所述加热的贫CO2气体物流与含有分子氧的气体部分燃烧，或者通过一部分的所述加热的贫CO2气体物流的完全燃烧并将燃烧产物与所述加热的贫CO2气体物流的剩余部分相结合，来将所述加热的贫CO2气体物流的温度上升至700℃以上；将燃烧后的热气通入所述反应器的还原区域；以及将直接还原铁从所述还原反应器的下部排出。