Способ получения губчатого железа и установка для осуществления этого способа

 

Сущность: в способе получения губчатого железа из измельченного материала, содержащего оксид железа, материал, содержащий оксид железа, в зоне восстановления восстанавливают в губчатое железо с помощью восстановительного газа, а газ, образующийся при восстановлении, выводят в виде колошникового газа. Колошниковый газ подвергают очистке от СО₂, после чего содержащий CO₂ отработаннный газ, отделенный при очистке от СО₂, смешивают с кислородсодержащим газом, сжигают и передают его термическую энергию потребителю. Установка для осуществления способа содержит шахтную печь для восстановления с трубопроводом для подачи восстановительного газа, например, от плавильного газификатора, трубопроводом для отвода колошникового газа с расположенным в нем устройством для очистки от CO₂, из которого выведен трубопровод для подачи очищенного от CO₂ колошникового газа в восстановительную шахтную печь через устройство для нагрева очищенного от СО₂ колошникового газа. Устройство для очистки от СО₂ колошникового газа снабжено трубопроводом отработанного газа, передающим отделенный содержащий CO₂ газ в устройство для нагрева, и трубопроводом для кислородсодержащего газа в устройство для нагрева. Технический результат заключается в обеспечении эффективного использования колошникового газа, образующегося при восстановлении руд. 2 с. и 17 з. п. ф.-лы, 3 ил., 6 табл.

Изобретение относится к способу получения губчатого железа из измельченного материала, содержащего оксид железа, в котором материал, содержащий оксид железа, восстанавливают в губчатое железо в зоне восстановления посредством восстановительного газа, а газ, образующийся при восстановлении, выводят в виде колошникового газа, а также к установке для осуществления этого способа.

В способе такого типа, известном, например, из EP-B-0 010 627, и DE-C-40 37 977 и из AT-B-376.241, губчатое железо, получаемое прямым восстановлением, плавится в газификационной зоне плавления при подаче кусковых носителей углерода и кислородсодержащего газа, при этом в газификационной зоне плавления из кусковых носителей углерода при вдувании кислородсодержащего газа образуется псевдоожиженный слой, в котором задерживаются и плавятся частицы губчатого железа, загружаемые сверху в газификационную зону плавления. При таком способе образуется содержащий CO и H₂ восстановительный газ, который подается в зону восстановления и вступает там в реакцию.

Во время этой реакции образуется большое количество колошникового газа, в котором содержание оксида углерода и водорода еще довольно значительно. Если имеется возможность экономического использования этого колошникового газа, то затраты на производство губчатого железа и выплавляемого из него чугуна или получаемых из него полуфабрикатов стали будут весьма низкими.

Известен (DE-C-40 37 977) способ подачи колошникового газа, отводимого из зоны восстановления, в следующую зону восстановления для восстановления дополнительного количества материала, содержащего оксид железа, а именно после очистки газа. Обработка колошникового газа, в принципе, производится путем первичной очистки от его твердых частиц в скруббере, при сильном охлаждении. После этого удаляется CO₂, содержащийся в колошниковом газе, поскольку он будет затруднять дальнейшее использование колошникового газа в качестве восстановительного газа. Известны различные способы очистки колошникового газа от CO₂, например, способ переменного давления или химическая очистка от CO₂ в скруббере.

Согласно DE-C-40 37 977, энергию, химически связанную в колошниковом газе, можно использовать с большой эффективностью. Однако, при этом возникает проблема, связанная с содержащим CO₂ отработанным газом, образующимся при очистке колошникового газа, который необходимо удалить экологически приемлемым способом.

Этот отработанный газ содержит CO, H₂, CH₄, а также H₂S и следовательно, не может быть выпущен в атмосферу в таком состоянии, чтобы не загрязнять ее. По этой причине он менее пригоден для дальнейшей обработки. Поэтому из отработанного газа обычно удаляются соединения серы. Ранее такая десульфуризация проводилась различными способами, например, в так называемом "скруббере Стретфорда" или каталитическим окислением на активированном угле, и т.д. Из DE-B-37 16511 известно удаление H₂S из CO₂-содержащего отработанного газа в десульфуризационном реакторе при помощи губчатого железа. Все эти способы дороги, требуют дополнительных материалов, таких как активированный уголь или абсорбенты, которые, к тому же, должны храниться и подвергаться дальнейшей переработке раздельно.

Известно также регулирование на выходе содержащего CO₂ отработанного газа. Однако при таком регулировании необходима подача горючего поддерживающего газа для зажигания и карбюризации, поскольку теплотворная способность содержащего CO₂ отработанного газа низка.

Из EP-A-0 571 358 известен способ обработки колошникового газа, образующегося при прямом восстановлении тонкоизмельченной руды с помощью восстановительного газа, получаемого из реформированного природного газа, очисткой от CO₂ в скруббере и примешивания очищенного таким образом колошникового газа к свежему восстановительному газу, получаемому из природного газа путем реформинга, и затем введения этой смеси газов в зону восстановления. Это опять-таки создает проблему удаления содержащего CO₂ отработанного газа, образующегося при очистке колошникового газа, хотя этот отработанный газ, благодаря получению восстановительного газа из реформированного природного газа, имеет более низкое содержание H₂S, чем отработанный газ, образующийся при очистке колошникового газа из восстановительного газа, получаемого из кусковых носителей углерода.

Задачей изобретения является устранение этих недостатков и трудностей и создание эффективного способа использования колошникового газа, образующегося при восстановлении руды, таком как прямое восстановление для производства губчатого железа, путем преодоления трудностей, имевшихся в прежней технологии. В частности, содержащий CO₂ отработанный газ не только должен обрабатываться и удаляться экологически приемлемым способом, но также и использоваться максимально эффективно в энергетическом отношении. Кроме того, проблемы, связанные с отделением H₂S, осуществляемым одновременно с отделением CO₂, также должны решаться экологически приемлемым путем.

В соответствии с изобретением эта цель достигается при помощи способа первоначально определенного типа путем сочетания следующих мер: - - колошниковый газ подвергают очистке от CO₂, - содержащий CO₂ отработанный газ, отделенный при очистке от CO₂, смешивают с кислородсодержащим газом, - сжигают и - передают его термическую энергию потребителю.

Согласно изобретению, имеется возможность полностью использовать теплосодержание содержащего CO₂ отработанного газа, даже если его энергетическое содержание не очень высоко, не оказывая таким образом влияния на окружающую среду.

Является предпочтительным, если - содержащий CO₂ отработанный газ сжигают по меньшей мере частично при косвенной передаче тепла восстановительному газу, - после чего измельченный материал, содержащий оксид железа, восстанавливают посредством нагретого восстановительного газа.

Главное преимущество изобретения заключается в том, что содержащий CO₂ отработанный газ, отделенный от колошникового газа, образующегося в процессе восстановления по меньшей мере большей частью снова энергетически используется в процессе восстановления; причем этот процесс восстановления может быть дополнительным процессом восстановления к процессу восстановления, при котором образуется колошниковый газ, или газ идентичный ему, то есть, по меньшей мере часть колошникового газа, очищенного от CO₂, может повторно использоваться в виде восстановительного газа или примеси к восстановительному газу в том же процессе восстановления, в котором он образовался, как колошниковый газ (что известно, например, из DE-B-37 16 511).

Согласно предпочтительному варианту осуществления содержащий CO₂ отработанный газ, отделяемый при очистке от CO₂, дополнительно смешивают с горючим газом.

Предпочтительно, в качестве горючего газа применяют по меньшей мере часть колошникового газа, образующегося при восстановлении, таком как прямое восстановление измельченного материала, содержащего оксид железа, посредством восстановительного газа. Таким образом, имеется возможность обеспечить нагрев восстановительного газа до температуры восстановления без использования постороннего газа (за исключением подачи кислородсодержащего газа, такого как воздух).

Предпочтительно, колошниковый газ, образующийся в первой зоне восстановления, подвергают очистке от CO₂, и колошниковый газ, очищенный от CO₂, после нагрева используют в качестве восстановительного газа по меньшей мере в одной следующей зоне восстановления для восстановления следующей порции измельченного материала, содержащего оксид железа. Благодаря этим мерам появляется возможность использования восстановительного газа, образующегося в большом количестве из кусковых носителей углерода в газификационной зоне плавления, для производства оптимального количества губчатого железа после реакции в зоне восстановления, после которой он все еще содержит значительное количество оксида углерода и водорода.

В этом случае колошниковый газ, образующийся во второй зоне восстановления по меньшей мере частично примешивают в виде горючего газа к содержащему CO₂ отработанному газу, отделенному при очистке от CO₂, и сжигают при косвенной передаче тепла восстановительному газу, который подают во вторую зону восстановления.

Преимуществом является то, что восстановление или удаление CO₂ осуществляют способом адсорбции с переменным давлением. Этот способ особенно выгоден, если колошниковый газ выделяется с незначительным давлением, поскольку при низком давлении чрезмерно увеличивается потребление пара для химической очистки в скруббере. При получении восстановительного газа из реформированного природного газа рекомендуется химическая очистка в скруббере для удаления CO₂.

Предпочтительно, губчатое железо, образующееся в первой зоне восстановления плавят в зоне плавильной газификации при подаче твердых носителей углерода и кислородсодержащего газа, в результате чего образуется содержащий CO- и H₂ - восстановительный газ, который вводят в первую зону восстановления, где он вступает в реакцию.

Установка для осуществления этого способа содержит восстановительную шахтную печь для измельченного материала, содержащего оксид железа, включающую трубопровод для подачи восстановительного газа, а также трубопровод для отвода колошникового газа, и отличается тем, что трубопровод для отвода колошникового газа введен в устройство для очистки от CO₂, из которого выведен трубопровод для подачи восстановительного газа, передающий очищенный от CO₂ колошниковый газ в восстановительную шахтную печь через устройство для нагрева очищенного от CO₂ колошникового газа, и тем, что от устройства для очистки CO₂ отведен трубопровод отработанного газа, передающий очищенный от CO₂ отработанный газ в устройство для нагрева, в который входит трубопровод, подающий кислородсодержащий газ в устройство нагрева.

Предпочтительный вариант осуществления отличается тем, что от устройства для очистки от CO₂ отведен трубопровод для отработанного газа, передающий отделенный, содержащий CO₂ отработанный газ по меньшей мере частично в устройство для нагрева, в который входит трубопровод горючего газа, подающий горючий газ в устройство нагрева.

Чтобы использовать для процесса восстановления энергию, содержащуюся в содержащем CO₂ отработанном газе, устройство для нагрева, в которое введен трубопровод отработанного газа, подающий содержащий CO₂ отработанный газ, представляет из себя устройство косвенного нагрева очищенного от CO₂ колошникового газа, а трубопровод подачи восстановительного газа, передающий этот колошниковый газ, введен в устройство для нагрева.

Чтобы обеспечить сгорание содержащего CO₂ отработанного газа без присутствия какого-либо постороннего газа, от восстановительной шахтной печи целесообразно отвести трубопровод горючего газа, принимающий по меньшей мере часть колошникового газа, образующегося в восстановительной шахтной печи.

Предпочтительный вариант осуществления включает две восстановительные шахтные печи, соединенные по потоку посредством трубопровода для отвода колошникового газа первой восстановительной шахтной печи, через устройство для очистки от CO₂ и через трубопровод для подачи восстановительного газа, выходящий из устройства очистки от CO₂ и проходящий через устройство нагрева.

В этом случае трубопровод горючего газа выходит из второй восстановительной шахтной печи.

Предпочтительный вариант осуществления отличается плавильным газификатором, в который входит трубопровод для передачи губчатого железа из первой восстановительной шахтной печи, и который содержит трубопроводы для подачи кислородсодержащих газов и твердых носителей углерода, а также отверстия для слива чугуна и шлака, и из которого выходит трубопровод для восстановительного газа, образующегося в плавильном газификаторе, входящий в первую восстановительную шахтную печь.

Предпочтительно, устройство газовой очистки выполнено в виде адсорбционной установки переменного давления.

Предпочтительно, трубопровод отработанного газа, отводящий отделенный, содержащий CO₂ отработанный газ, введен в устройство нагрева, представляющее собой парогенератор.

Предпочтительно, трубопровод отработанного газа, отводящий отделенный, содержащий CO₂ отработанный газ, введен в устройство нагрева, дымовые газы из которого могут отводиться через отводной трубопровод дымового газа, включающий теплообменник, в котором материал, подлежащий нагреву, такой как уголь, руда и т.д., может непосредственно контактировать с дымовым газом.

Другой предпочтительный вариант осуществления отличается тем, что трубопровод отработанного газа, отводящий отделенный, содержащий CO₂ отработанный газ, проходит через теплообменник, расположенный в трубопроводе для отвода колошникового газа восстановительной шахтной печи, и затем входит в устройство для нагрева.

Далее изобретение поясняется подробно на нескольких примерах, иллюстрируемых на схемах фиг. 1-3.

Согласно фиг. 1-3, измельченный материал, содержащий оксид железа, предпочтительно кусковая железная руда, и, возможно, присадки подают через трубопровод 2 обычным способом в первую восстановительную шахтную печь. Восстановительный газ вдувают в восстановительную шахтную печь через трубопровод 3, навстречу потоку железной руды, опускающейся сверху вниз и осуществляет восстановление загружаемой руды в зоне 4 восстановления. После прохождения через шахтную печь 1 этот газ выводят в виде колошникового газа через трубопровод 5 для его отвода.

Восстановленная шихта, которая содержит железо в виде губчатого железа, попадает в плавильный газификатор 7 по трубопроводам, выполненным предпочтительно, как спускные трубы 6. Через трубопровод 8 в плавильный газификатор 7 обычным способом подают кусковые носители углерода, например, в виде высокотемпературного кокса бурого угля, а также, если желательно, уголь, а кроме того, по трубопроводу 9 подводят кислородсодержащий газ.

Таким образом, шихта или губчатое железо, соответственно, падает сверху в зону 10 плавильной газификации 10 в псевдоожиженный слой или кипящий слой, соответственно, который образован кусковыми носителями углерода и поддерживается вдуваемым кислородсодержащим газом. Благодаря сгоранию кокса, а также, если желательно, угля, под влиянием кислородсодержащего газа, в псевдоожиженном слое или в кипящем слое, соответственно, вырабатывается такое большое количество тепла, что губчатое железо плавится. В расплавленном состоянии оно полностью восстанавливается углеродом, и расплав чугуна собирается на дне плавильного газификатора 7. Над расплавом чугуна образуется расплав шлака. Эти два расплава сливаются по соответственно размещенным отверстиям 11, 12 через определенные промежутки времени.

Во время сгорания кокса и, если желательно, угля в плавильном газификаторе вырабатывается восстановительный газ, в основном состоящий из CO и H₂, который выводят из плавильного газификатора 7 через подающий трубопровод 3 и подают в восстановительную шахтную печь 1. Очистка и охлаждение восстановительного газа, образовавшегося в плавильном газификаторе, до температуры, требуемой для восстановления, осуществляют известным способом, что не описывается более подробно.

Колошниковый газ, выводимый через трубопровод 5 для отвода колошникового газа 5, сначала подвергают очистке, например, в циклоне 13 или в скруббере, для освобождения его от частиц пыли. Затем колошниковый газ через конденсатор 14 попадает в устройство 15 для чистки от CO₂, в котором он освобождается от CO₂ и одновременно от H₂S. Устройство 15 для очистки представляет собой адсорбционное устройство переменного давления. В этом случае удаляется также и H₂O. Очищенный таким образом колошниковый газ подают по трубопроводу 16 для восстановительного газа во вторую восстановительную шахтную печь 17, работающую по тому же принципу противотока, что и первая восстановительная шахтная печь 1. В этой шахтной печи 17 частицы руды подвергают прямому восстановлению.

Поскольку колошниковый газ во время очистки сильно охлаждается, перед вводом во вторую восстановительную шахтную печь 17 его снова нагревают. Нагрев осуществляют в два этапа. На первом этапе очищенный доменный газ подвергают косвенному нагреву в устройстве 18 для нагрева, представляющем собой теплообменник. Теплообменник (рекуператор) 18 работает за счет смеси содержащего CO₂ отработанного газа, отделяемого в устройстве 15 для очистки от CO₂, и очищенного колошникового газа, выводимого из второй восстановительной шахтной печи 17. Кроме того, в горелку теплообменника 18 по трубопроводу 19 подают кислородсодержащий газ (в котором кислород присутствует в молекулярной форме), например воздух. Затем нагретый очищенный колошниковый газ подвергают дожиганию во вторичном нагревательном устройстве 20, в котором порция нагретого очищенного колошникового газа сгорает при подаче кислорода. Таким образом, очищенный колошниковый газ приобретает температуру, необходимую для восстановления во второй восстановительной шахтной печи, диапазон которой составляет 700-900^oC.

Колошниковый газ, выводимый из восстановительной шахтной печи 17, аналогичным способом подвергают очистке и охлаждению (в скруббере колошникового газа 21), чтобы очистить его от частиц пыли и снизить содержание пара. После этого часть очищенного колошникового газа подают в теплообменник 18 по трубопроводу 12 для горючего газа, в который введен трубопровод 23 для отработанного газа, выводящий содержащий CO₂ отработанный газ из устройства для очистки от CO₂. Другую часть доменного газа, образующегося во второй восстановительной шахтной печи 17, подают в устройство 15 для очистки от CO₂ через конденсатор 24 посредством трубопровода 25, входящего в трубопровод для отвода колошникового газа 5, затем очищают в устройстве 15 для очистки от CO₂ и после этого газ готов для повторного использования в качестве восстановительного газа. Остальную часть колошникового газа из восстановительной шахтной печи 17, которая не требуется для технологического процесса согласно изобретению, отводят для других целей в виде готового к употреблению газа по трубопроводу 26. В этот трубопровод 23 для отвода газа, готового к употреблению, может входить ответвленный трубопровод, с помощью которого часть содержащего CO₂ отработанного газа, если он не требуется для теплообменника 18, примешивается к газу, готовому для употребления.

Существенное преимущество изобретения заключается в том, что горючий газ, полученный смешиванием содержащего CO₂ отработанного газа и колошникового газа из второй восстановительной шахтной печи 17, имеет низкую температуру адиабатического сгорания. Температуру дымового газа перед теплообменными узлами теплообменника 18 регулируют изменяя объемное соотношение между содержащим CO₂ отработанным газом и колошниковым газом и/или кислородсодержащим газом. Повторного использования дымового газа, которое может потребоваться для регулирования температуры, если в качестве топлива для теплообменника 18 используется только колошниковый газ, можно избежать. Дымовой газ, образующийся в теплообменнике 18, отводят в очищенном состоянии через трубопровод для отвода дымового газа 28 обычным способом. Если для нагрева восстановительного газа не требуется вся энергия содержащего CO₂ отработанного газа или смеси этого отработанного газа с колошниковым газом, соответственно, то будет выгодно примешивать невостребованную порцию отработанного газа или смеси отработанного газа с колошниковым газом, соответственно, к газу, готовому для употребления.

Горючий газ, подаваемый в устройство 18 для нагрева, также может быть образован из содержащего CO₂ отработанного газа и горючего газа, например природного газа и т.д., или из содержащего CO₂ отработанного газа и колошникового газа, отводимого через боковой трубопровод из первой зоны 4 восстановления и подаваемого через трубопровод 22, показанный пунктирными линиями на фиг. 1.

Благодаря использованию содержащего CO₂ отработанного газа в теплообменнике 18 продолжает использоваться энергетическое содержание этого отработанного газа. Так, содержащий CO₂ отработанный газ заменяет часть колошникового газа, который, в свою очередь, может быть использован для других целей. Другое преимущество заключается в более высоких допустимых количествах SO₂, образующегося при сгорании содержащего CO₂ отработанного газа, чем допустимый предел для H₂S, присутствующего в несгоревшем содержащем CO₂ отработанном газе. Поэтому использование такого содержащего CO₂ отработанного газа не приносит вреда окружающей среде. Если же содержание SO₂ все-таки велико, рекомендуется десульфуризация дымового газа в соответствии с технологией согласно уровню техники. Однако компоненты CO, H₂ и CH₄ преобразуются полностью, так что любое их остаточное содержание гораздо ниже предельных допустимых величин.

В варианте осуществления, представленном более подробно с помощью таблиц 1-4, содержащий CO₂ отработанный газ, образующийся при очистке от CO₂, смешивают с колошниковым газом, отводимым из второй зоны 27 восстановления.

В таблице 1, приведенной ниже, представлен химический состав содержащего CO₂ отработанного газа, образующегося при очистке от CO₂ колошникового газа из первой зоны 4 восстановления.

Таблица 1 CO - 11,8% об.

CO₂ - 80,3% об.

H₂ - 1,5% об.

H₂O - 5,3% об.

N₂ - 0,7% CH₄ - 0,4% об.

H₂S макс. - 0,03% об.

кДж/Нм³ - 1,795 В таблице 2 представлен химический состав очищенного и охлажденного колошникового газа, отводимого из второй зоны 27 восстановления второй восстановительной шахтной печи 17, перед смешиванием с содержащим CO₂ отработанным газом.

Таблица 2
CO - 43,2% об.

CO₂ - 25,4% об.

H₂ - 18,0% об.

H₂O - 5,7% об.

N₂ - 6,2% об.

CH₄ - 1,5% об.

H₂S макс. - 0,00% об.

кДж/Нм³ - 1,945
В таблице 3 представлен химический состав смеси колошникового газа и содержащего CO₂ отработанного газа, которая сгорает в теплообменнике 18.

Таблица 3
CO - 16,6% об.

CO₂ - 72,0% об.

H₂ - 4,0% об.

H₂O - 5,3% об.

N₂ - 1,5% об.

CH₄ - 0,6% об.

H₂S макс. - 0,02% об.

кДж/Нм³ - 2,725
Химический состав дымового газа, образующегося в теплообменнике 18 при сгорании этого газа, представлен в таблице 4.

Таблица 4
CO₂ - 60,1% об.

H₂O - 7,9% об.

O₂ - 0,4% об.

N₂ - 31,6% об.

SO₂ - 0,02% об.

Температура адиабатического сгорания составляет около 984^oC.

Приведенные ниже таблицы 5 и 6 иллюстрируют вариант осуществления, согласно которому содержащий CO₂ отработанный газ, образованный при очистке колошникового газа из первой зоны 4 восстановления, (таблица 5) просто смешивают с кислородом и сжигают. Поскольку в этом случае газ, подаваемый в теплообменник 18, состоит только из содержащего CO₂ отработанного газа и кислорода (или кислородсодержащего газа), может возникнуть необходимость в раздельной подаче в зажигательные горелки (так называемые пилотные горелки) теплообменника 18 колошникового газа, природного газа или любого другого горючего газа, которая, однако, не представляет важности из-за небольших требуемых количеств газа. Это - а также теплотворная способность газовой смеси для теплообменника 18 - зависит от рабочих характеристик установки для очистки от CO₂, т. е. , от количества восстановителей, вырабатываемых в большей степени, если в установке для очистки от CO₂ не осуществляют тщательное отделение CO₂.

Таблица 5
CO - 11,8% об.

CO₂ - 80,3% об.

H₂ - 1,5% об.

H₂O - 5,3% об.

N₂ - 0,7% об.

CH₄ - 0,4% об.

H₂S макс. - 0,03% об.

кДж/Нм³ - 1,795
Химический состав дымовых газов приведен в таблице 6.

Таблица 6
CO₂ - 91,2% об.

H₂O - 7,6% об.

O₂ - 0,4% об.

N₂ - 0,7% об.

SO₂ - 0,03% об.

Температура адиабатического сгорания составляет около 867^oC.

Согласно варианту осуществления способа, показанному на фиг. 2, часть содержащего CO₂ отработанного газа подают по трубопроводу 29 для отработанного газа, ответвляющийся от трубопровода 23 отработанного газа, через теплообменник 30, в котором содержащий CO₂ отработанный газ нагревают при помощи колошникового газа, выходящего из второй восстановительной шахтной печи 17, в устройство для нагрева 31, в котором он сгорает при подаче кислородсодержащего газа, или воздуха в качестве носителя кислорода. В этом устройстве 31 для нагрева пар может, например, вырабатываться способом рекуперации; подача воды обозначена позицией 32, а отвод пара - позицией 33. Часть содержащего CO₂ отработанного газа - или даже весь объем этого отработанного газа - может подаваться в устройство нагрева 31 непосредственно через трубопровод отработанного газа 29', показанный на фиг. 2 пунктирной линией, без прохождения через теплообменник 30.

Как показано на фиг. 3, содержащий CO₂ отработанный газ сгорает в устройстве для нагрева 31', уголь или руда транспортируются внутрь и наружу посредством транспортировочного средства 36, подвергаясь прямому нагреву в камере предварительного нагрева 34 при помощи вырабатываемого отработанного газа. Охлаждаемый дымовой газ выводится через трубопровод 35 для отвода дымового газа.

Как очевидно из фиг. 2 и 3, энергия содержащего CO₂ отработанного газа может быть использована различными способами, а также сочетанием нескольких способов использования, так, чтобы эта энергия использовалась оптимальным образом в зависимости от режима работы восстановительных шахтных печей 1 и 17 и от характера использования газа, готового к употреблению, подаваемого потребителям по трубопроводу 26. Можно также, например, обходиться без нагрева восстановительного газа, подаваемого в восстановительную шахтную печь 17 по трубопроводу 16 восстановительного газа, если требуемая температура восстановительного газа может быть достигнута при помощи одного дожигания.

Формула изобретения

1. Способ получения губчатого железа из измельченного материала, содержащего оксид железа, включающий его восстановление в зоне восстановления до губчатого железа посредством восстановительного газа, отвод образующегося при восстановлении колошникового газа и его очистку от CO₂, отличающийся тем, что в процессе очистки колошникового газа отделяют содержащий CO₂ отработанный газ, смешивают его с кислородсодержащим газом и сжигают с последующей передачей термической энергии потребителю.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержащий CO₂ отработанный газ сжигают по меньшей мере частично при косвенной передаче тепла восстановительному газу, после чего измельченный материал, содержащий оксид железа, восстанавливают посредством нагретого восстановительного газа.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что содержащий CO₂ отработанный газ, отделенный при очистки от CO₂, дополнительно смешивают с горючим газом.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что по меньшей мере часть колошникового газа, образующегося при прямом восстановлении измельченного материала, содержащего оксид железа, восстановительным газом, используют в качестве горючего газа.

5. Способ по одному или нескольким пп.1 - 4, отличающийся тем, что восстановление до губчатого железа осуществляют по крайней мере в двух зонах восстановления, при этом колошниковый газ, образующийся в первой зоне восстановления, подвергают очистке от CO₂, нагревают и используют в качестве восстановительного газа по крайней мере в одной следующей зоне восстановления для восстановления следующей порции измельченного материала, содержащего оксид железа.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что колошниковый газ, образующийся во второй зоне восстановления, по меньшей мере частично примешивают в виде горючего газа к содержащему CO₂, и сжигают при косвенной передачи тепла восстановительному газу, подаваемому во вторую зону восстановления.

7. Способ по одному или нескольким пп.1 - 6, отличающийся тем, что очистку колошникового газа от CO₂ осуществляют способом адсорбции с переменным давлением.

8. Способ по одному или нескольким пп.5 - 7, отличающийся тем, что губчатое железо, полученное в первой зоне восстановления, плавят в зоне плавильной газификации при подаче твердых носителей углерода и кислородсодержащего газа с образованием содержащего СО и Н₂ восстановительного газа, который вводят в первую зону восстановления, где он вступает в реакцию.

9. Установка для получения губчатого железа из измельченного материала, содержащего оксид железа, содержащая восстановительную шахтную печь для восстановления измельченного материала, содержащего оксид железа, с трубопроводом для подачи восстановительного газа, трубопроводом для отвода колошникового газа с сообщающимся с ним устройством для очистки от CO₂, из которого выведен трубопровод для подачи очищенного от CO₂ колошникового газа в восстановительную шахтную печь через устройство для нагрева очищенного от CO₂ колошникового газа, отличающаяся тем, что устройство для очистки от CO₂ снабжено трубопроводом отработанного газа, передающим отделенный содержащий CO₂ отработанный газ в устройство для нагрева, и трубопроводом для подачи кислородсодержащего газа в устройство для нагрева, который введен в трубопровод отработанного газа.

10. Установка по п.9, отличающаяся тем, что от устройства для очистки колошникового газа от CO₂ отведен трубопровод отработанного газа, передающий отделенный, содержащий CO₂ отработанный газ, по меньшей мере, частично в устройство для нагрева, и снабжена трубопроводом горючего газа, подающим горючий газ в устройство для нагрева, и который введен в трубопровод отработанного газа.

11. Установка по п.9 или 10, отличающаяся тем, что устройство для нагрева, в которое входит трубопровод для отвода отработанного газа, содержащего CO₂, выполнено в виде устройства косвенного нагрева очищенного CO₂ колошникового газа, в которое введен трубопровод для подачи колошникового газа, используемого в качестве восстановительного газа.

12. Установка по п.10 или 11, отличающаяся тем, что восстановительная шахтная печь оборудована трубопроводом горючего газа для отвода по крайней мере части колошникового газа, образующегося в восстановительной шахтной печи.

13. Установка по одному или нескольким пп.9 - 12, отличающаяся тем, что содержит две восстановительные шахтные печи, соединенные друг с другом по потоку посредством последовательно расположенных трубопровода для отвода колошникового газа первой восстановительной шахтной печи, устройства для очистки от CO₂, трубопровода для подачи восстановительного газа, выходящего из устройства для очистки от CO₂ и входящего в устройство для нагрева.

14. Установки по п.13, отличающаяся тем, что из второй восстановительной шахтной печи выходит трубопровод горючего газа.

15. Установка по п.14, отличающаяся тем, что она содержит плавильный газификатор, оборудованный трубопроводом для передачи губчатого железа из первой восстановительной шахтной печи, трубопроводами для подачи кислородсодержащих газов и твердых носителей углерода и трубопроводом для восстановительного газа, образуемого в плавильном газификаторе, входящим в первую восстановительную шахтную печь, а также отверстиями для выпуска чугуна и шлака.

16. Установка по одному или нескольким пп.9 - 15, отличающаяся тем, что устройство для очистки газа представляет собой адсорбционную установку переменного давления.

17. Установка по одному или нескольким пп.9 - 16, отличающаяся тем, что трубопровод отработанного газа, отводящий отделенный содержащий CO₂ отработанный газ, введен в устройство для нагрева, представляющее собой парогенератор.

18. Установка по одному или нескольким пп.9 - 17, отличающаяся тем, что трубопровод отработанного газа, отводящий отделенный содержащий CO₂ отработанный газ, введен в устройство для нагрева, который оборудован трубопроводом для отвода дымового газа, включающем теплообменник, в котором материал, подлежащий нагреву, например уголь, руда и т.д., непосредственно контактирует с дымовым газом.

19. Установка по одному или нескольким пп.9 - 18, отличающаяся тем, что трубопровод для отработанного газа, отводящий отделенный, содержащий CO₂ отработанный газ, проходит через теплообменник, расположенный в трубопроводе для отвода колошникового газа второй восстановительной шахтной печи, и затем входит в устройство для нагрева.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3