Пневматическая загрузка руды

Изобретение относится к способу восстановления содержащих оксид металла шихтовых материалов (1) и к устройству для его реализации. Причем содержащие оксид металла шихтовые материалы (1) восстанавливают по меньшей мере в двух агрегатах (RA, RE) кипящего слоя при помощи восстановительного газа (2). По меньшей мере часть выделяющегося при этом отходящего газа (3) возвращают, а содержащие оксид металла шихтовые материалы (1) при помощи рабочего газа подают в агрегат (RE) кипящего слоя. 2 н. и 26 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к способу восстановления содержащих оксид металла шихтовых материалов, причем содержащие оксид металла шихтовые материалы восстанавливаются, по меньшей мере, в двух агрегатах RA, RE кипящего слоя при помощи восстановительного газа, причем, по меньшей мере, часть выделяющегося при этом отходящего газа возвращается, причем содержащие оксид металла шихтовые материалы при помощи рабочего газа подаются в агрегат RE кипящего слоя.

Кроме того изобретение относится к устройству для реализации соответствующего изобретению способа.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известны способы, в которых для пневматической подачи содержащих оксид металла шихтовых материалов в агрегаты кипящего слоя используется азот в качестве рабочего газа.

Однако при этом возникает тот недостаток, что для реализации подобных способов необходимы большие количества азота. Например, в установке FINEX® для подачи 220 тонн содержащих оксид металла шихтовых материалов в агрегат кипящего слоя необходимо 7000 нормальных кубических метров азота в час. Это большое количество необходимого азота влечет за собой высокие расходы и высокую сложность установки.

Другой недостаток заключается в том, что азот вместе с содержащими оксид металла шихтовыми материалами подается в агрегат кипящего слоя, причем происходит разрежение восстановительного газа, находящегося в агрегате кипящего слоя и тем самым неблагоприятное воздействие на восстановление содержащих оксид металла шихтовых материалов в агрегате кипящего слоя.

Зачастую при способах восстановления содержащих оксид металла шихтовых материалов в агрегатах кипящего слоя, по меньшей мере, часть отработанного при восстановлении восстановительного газа, так называемый отходящий газ, возвращается. При этом, по меньшей мере, часть отходящего газа сжимается до горячего газа рециркуляции и затем охлаждается до необходимой для удаления CO₂ температуры в холодный газ рециркуляции. Холодный газ рециркуляции, образуя бедный на CO₂ синтез-газ, подвергается удалению CO₂, после чего генераторный газ используется в качестве восстановительного газа в агрегатах кипящего слоя.

Из уровня техники известно использование генераторного газа вместо азота в качестве рабочего газа для пневматической подачи содержащих оксид металла шихтовых материалов в агрегаты кипящего слоя. Однако это приводит к более высоким капитальным затратам на установки для удаления CO₂, так как они должны дополнительно вырабатывать генераторный газ для пневматической подачи.

Также использование холодного газа рециркуляции в качестве рабочего газа известно из уровня техники. Однако холодный газ рециркуляции насыщен водяным паром и в случае использования в качестве рабочего газа приводит к нежелательным переходам "влажная - сухая среда" в соответствующих линиях. Следствием являются образование конденсата и налипания в линиях.

ОБОБЩЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА

Задачей данного изобретения является усовершенствование способа и устройства для восстановления содержащих оксид металла шихтовых материалов с предотвращением известных из уровня техники недостатков.

ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ

Задача решается с помощью способа восстановления содержащих оксид металла шихтовых материалов, в котором содержащие оксид металла шихтовые материалы при помощи восстановительного газа восстанавливаются, по меньшей мере, в двух агрегатах RA, RE кипящего слоя при помощи восстановительного газа, подаваемого в агрегаты RA, RE кипящего слоя и проходящего через агрегаты RA, RE кипящего слоя в противотоке к содержащим оксид металла шихтовым материалам, причем способ дополнительно включает в себя:

- отвод отработанного при восстановлении содержащих оксид металла шихтовых материалов, по меньшей мере, в двух агрегатах RA, RE кипящего слоя восстановительного газа из агрегата RE кипящего слоя в виде отходящего газа,

- сжатие, по меньшей мере, части отходящего газа, по меньшей мере, в одном компрессоре газа рециркуляции до горячего газа рециркуляции и затем охлаждение горячего газа рециркуляции до холодного газа рециркуляции, по меньшей мере, в одном дополнительном охладителе,

- по меньшей мере, частичное удаление CO₂ из холодного газа рециркуляции с выделением генераторного газа,

- примешивание генераторного газа, при необходимости после предварительного нагрева в нагревательном устройстве, к восстановительному газу,

характеризующийся тем, что содержащие оксид металла шихтовые материалы при помощи рабочего газа подаются из, по меньшей мере, одного выпускного резервуара через трубопровод в агрегат RE кипящего слоя, и что рабочий газ включает в себя, по меньшей мере, часть горячего газа рециркуляции.

Сначала восстановительный газ подается в агрегат RA кипящего слоя. Восстановительный газ проходит через агрегат RA и затем вводится в агрегат RE. После того, как восстановительный газ прошел через агрегат RE, отработанный восстановительный газ отводится из него в виде отходящего газа. При этом находящиеся в агрегатах RA и RE, содержащие оксид металла шихтовые материалы, по меньшей мере, частично восстанавливаются до металлического железа. В противотоке к восстановительному газу содержащие оксид металла шихтовые материалы сначала загружаются в агрегат RE кипящего слоя. При помощи проходящего через агрегат RE восстановительного газа содержащие оксид металла шихтовые материалы нагреваются и, по меньшей мере, частично восстанавливаются. Затем содержащие оксид металла шихтовые материалы загружаются в агрегат RA кипящего слоя и там при помощи восстановительного газа полностью или частично восстанавливаются до металлического железа или ЖПВ (железа прямого восстановления). По меньшей мере, часть отходящего газа сжимается до горячего газа рециркуляции, предпочтительно с температурой между 110°C и 130°C, и затем охлаждается до холодного газа рециркуляции. Холодный газ рециркуляции подвергается удалению CO₂ - при этом выделяется бедный на CO₂ генераторный газ. Генераторный газ при необходимости после предварительного нагрева примешивается к восстановительному газу перед вводом в агрегат RA кипящего слоя.

Согласно изобретению содержащие оксид металла шихтовые материалы при помощи рабочего газа, который включает в себя, по меньшей мере, часть горячего газа рециркуляции, пневматически подаются из выпускного резервуара через трубопровод в агрегат RE кипящего слоя.

Преимуществами, которые возникают, если рабочий газ включает в себя горячий газ рециркуляции, являются следующие преимущества:

- Азот, который в известных из уровня техники способах используется в качестве рабочего газа, может сберегаться. Тем самым сокращаются расходы и сложность способа.

- Восстановительный газ в агрегатах RA и RE кипящего слоя при введении включающего в себя газ рециркуляции рабочего газа разбавляется азотом менее сильно или не разбавляется совсем. Тем самым не оказывается отрицательное воздействие на восстановление содержащих оксид металла шихтовых материалов в агрегатах кипящего слоя.

- генераторный газ, который в известных из уровня техники способах используется в качестве рабочего газа, может сберегаться. Тем самым необходимо меньшее количество генераторного газа для реализации способа, и сокращаются расходы, а также сложность удаления CO₂.

- Если рабочий газ включает в себя горячий газ рециркуляции, то уменьшается опасность нежелательных переходов "влажная - сухая среда" в соответствующих линиях. Тем самым уменьшаются образование конденсата и налипания в линиях, или они могут полностью предотвращаться.

- Так называемые системы шлюзовых бункеров для загрузки содержащих оксид металла шихтовых материалов могут исключаться. Это приводит к сокращению расходов, а также сложности реализации способа. Кроме того, тем самым исключается известная в связи с системами шлюзовых бункеров опасность обратных потоков.

- Для охлаждения дополнительных охладителей необходимы меньшие по сравнению с известными из уровня техники способами количества воды. Вследствие этого соответствующие теплообменники дополнительных охладителей могут рассчитываться с меньшими размерами.

- В итоге благодаря соответствующему изобретению способу возникает улучшенный по сравнению с уровнем техники энергетический баланс.

В предпочтительном варианте осуществления содержащие оксид металла шихтовые материалы являются оксидами железа, никеля, марганца, меди, свинца или кобальта или смесями из них.

Другой предпочтительный вариант осуществления характеризуется тем, что рабочий газ состоит из горячего газа рециркуляции.

Если рабочий газ состоит из горячего газа рециркуляции, то для способа не требуется азот, генераторный газ или холодный газ рециркуляции. Вследствие этого указанные выше преимущества выражены еще больше.

В другом варианте соответствующего изобретению способа рабочий газ может включать в себя часть генераторного газа.

Горячий газ рециркуляции имеет нижнюю границу температуры в 70°C, предпочтительно 100°C, наиболее предпочтительно 120°C, и верхнюю границу температуры в 150°C, предпочтительно 140°C, наиболее предпочтительно 130°C.

Тем самым обеспечивается то, что предотвращается конденсация горячего газа рециркуляции, и соответственно предотвращаются переходы "влажная - сухая среда" в линиях, проводящих горячий газ рециркуляции.

В соответствующем изобретению способе генераторный газ имеет точку росы ниже -20°C, предпочтительно ниже -40°C, наиболее предпочтительно ниже -100°C.

Тем самым предотвращается конденсация в линиях, проводящих горячий газ рециркуляции.

Другой вариант осуществления соответствующего изобретению способа отличается тем, что содержащие оксид металла шихтовые материалы перед своей подачей в агрегат RE кипящего слоя предварительно нагреваются и/или высушиваются при помощи рабочего газа.

Тем самым содержащееся в горячем газе рециркуляции остаточное тепло может использоваться для предварительного нагрева и/или высушивания содержащих оксид металла шихтовых материалов.

В другом варианте осуществления соответствующего изобретению способа вызванная при определенных условиях нарушением процесса, в частности неисправностью, по меньшей мере, одного компрессора газа рециркуляции нехватка горячего газа рециркуляции компенсируется азотом, для того чтобы обеспечивать подачу содержащих оксид металла шихтовых материалов в агрегат RE кипящего слоя.

Тем самым обеспечивается то, что даже в случае неисправности одного или нескольких из компрессоров газа рециркуляции в распоряжении находится достаточное количество рабочего газа - в этом случае рабочий газ включает в себя азот - для подачи содержащих оксид металла шихтовых материалов в агрегат RE кипящего слоя.

В соответствующем изобретению способе давление горячего газа рециркуляции составляет, по меньшей мере, 4,5 бар изб., предпочтительно, по меньшей мере, 5 бар изб., наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 5,5 бар изб.

Тем самым обеспечивается то, что рабочий газ обладает достаточным давлением для преодоления перепада давлений между выпускным резервуаром и агрегатом RE кипящего слоя, для того чтобы стабильно подавать содержащие оксид металла шихтовые материалы. Под "бар изб." следует понимать давление выше атмосферного (нормального) давления в месте измерения давления.

Давление горячего газа рециркуляции находится между 0,5 бар и 3,0 бар в зависимости от напора, предпочтительно между 1,0 бар и 2,0 бар выше давления в агрегате RE кипящего слоя.

Тем самым обеспечивается то, что рабочий газ обладает достаточным давлением для преодоления перепада давлений между выпускным резервуаром и агрегатом RE кипящего слоя, для того чтобы стабильно подавать содержащие оксид металла шихтовые материалы. Количественная регулировка рабочего газа осуществляется при помощи измерения расхода и регулирования.

В наиболее предпочтительном варианте осуществления соответствующего изобретению способа трубопровод выполнен в виде двустенной трубы, и объем между обеими стенками трубы заполнен газом, в частности азотом, причем давление газа контролируется для обнаружения утечек.

Падение давления газа, который находится в объеме между обеими стенками трубы, указывает на утечку. Тем самым негерметичности трубопроводов могут обнаруживаться быстро, достоверно и эффективно.

В другом варианте осуществления соответствующий изобретению способ отличается тем, что, по меньшей мере, в одной стенке трубопровода имеется устройство для обнаружения утечек на основе потока.

Это обеспечивает возможность простого и экономичного обнаружения негерметичностей трубопровода.

В другом варианте осуществления соответствующего изобретению способа трубопровод для предотвращения износа имеет внутреннюю стенку, которая покрыта керамическим соединением, в частности слоем оксида алюминия.

В другом варианте осуществления соответствующего изобретению способа имеется, по меньшей мере, один дополнительный агрегат кипящего слоя, через который проходит введенный в агрегат RA кипящего слоя и проходящий через агрегаты RA, RE кипящего слоя в противотоке к содержащим оксид металла шихтовым материалам восстановительный газ.

Сначала восстановительный газ вводится в агрегат RA кипящего слоя. Затем он отводится от агрегата RA и вводится в дополнительный агрегат кипящего слоя. Наконец после отвода восстановительного газа из дополнительного агрегата кипящего слоя он вводится в агрегат RE кипящего слоя, из которого он снова отводится в виде отходящего газа.

В другом варианте осуществления соответствующего изобретению способа восстановительный газ поступает из плавильного газификатора, установки газификации угля, коксовальной установки, установки парового риформинга или установки CO₂-риформинга.

В подходящем варианте осуществления соответствующего изобретению способа восстановительный газ, если он поступает из установки газификации угля или коксовальной установки, перед своей подачей в агрегаты RA, RE кипящего слоя разряжается (уменьшение давления) или сжимается и в значительной степени освобождается от CO₂ и/или H₂O и предварительно нагревается.

Тем самым восстановительный газ оптимально подготавливается для восстановления содержащих оксид металла шихтовых материалов.

Другим объектом изобретения является устройство для реализации соответствующего изобретению способа, причем устройство включает в себя:

- по меньшей мере, два агрегата RA, RE кипящего слоя для восстановления содержащих оксид металла шихтовых материалов при помощи восстановительного газа, причем агрегат RE кипящего слоя включает в себя линию отходящего газа для отвода отходящего газа, и агрегат RA кипящего слоя включает в себя подводящую линию восстановительного газа для подвода восстановительного газа,

- исходящую из агрегата RA кипящего слоя и входящую в агрегат RE кипящего слоя линию восстановительного газа и исходящую из агрегата RE кипящего слоя и входящую в агрегат RA кипящего слоя линию подачи материала,

- ответвляющуюся от линии отходящего газа и входящую в подводящую линию восстановительного газа линию газа рециркуляции, причем на линии газа рециркуляции, будучи расположены последовательно, имеются, по меньшей мере, один компрессор газа рециркуляции, по меньшей мере, один дополнительный охладитель, устройство удаления CO₂ и при необходимости нагревательное устройство,

- выпускной резервуар для накопления содержащих оксид металла шихтовых материалов с пневматическим устройством подачи,

- ответвляющуюся между последним компрессором газа рециркуляции и дополнительным охладителем и входящую в пневматическое устройство подачи и/или в выпускной резервуар первую линию рабочего газа, причем пневматическое устройство подачи соединено с агрегатом RE кипящего слоя при помощи трубопровода для пневматической подачи содержащих оксид металла шихтовых материалов в агрегат RE кипящего слоя.

Устройство включает в себя, по меньшей мере, агрегаты RA и RE кипящего слоя, которые соединены друг с другом при помощи линии восстановительного газа. Восстановительный газ отводится из агрегата RE кипящего слоя при помощи линии отходящего газа. В агрегат RA кипящего слоя восстановительный газ подводится при помощи подводящей линии восстановительного газа. При помощи линии подачи материала содержащие оксид металла шихтовые материалы подаются из агрегата RE кипящего слоя в агрегат RA кипящего слоя. Линия газа рециркуляции, которая ответвляется от линии отходящего газа, входит в подводящую линию восстановительного газа. На линии газа рециркуляции последовательно расположены, по меньшей мере, один компрессор газа рециркуляции, по меньшей мере, один дополнительный охладитель и, по меньшей мере, одно устройство удаления CO₂, в частности установка короткоцикловой адсорбции (PSA) или установка вакуумной короткоцикловой адсорбции (VPSA). Агрегат RE кипящего слоя соединен с выпускным резервуаром при помощи трубопровода. В выпускном резервуаре накапливаются содержащие оксид металла шихтовые материалы. При помощи пневматического устройства подачи содержащие оксид металла шихтовые материалы подаются через трубопровод в агрегат RE кипящего слоя.

В соответствующем изобретению устройстве имеется ответвляющаяся между устройством удаления CO₂ и агрегатом RA кипящего слоя от линии газа рециркуляции и входящая в первую линию рабочего газа и/или в выпускной резервуар и/или в пневматическое устройство подачи вторая линия рабочего газа.

Тем самым, по меньшей мере, часть поступающего из устройства удаления CO₂ генераторного газа может использоваться в качестве рабочего газа.

Устройство включает в себя, по меньшей мере, одну входящую в пневматическое устройство подачи и/или в выпускной резервуар и/или в первую линию рабочего газа и/или во вторую линию рабочего газа линию азота.

Тем самым обеспечивается то, что даже в случае неисправности одного или нескольких из компрессоров газа рециркуляции в распоряжении находится достаточное количество рабочего газа - в этом случае рабочий газ включает в себя азот - для подачи содержащих оксид металла шихтовых материалов в агрегат RE кипящего слоя.

В другом предпочтительном варианте осуществления соответствующего изобретению устройства трубопровод выполнен в виде двустенной трубы с устройством для обнаружения утечек на основе давления.

Тем самым негерметичности трубопроводов могут быстро, достоверно и эффективно обнаруживаться.

Другой вариант осуществления соответствующего изобретению устройства отличается тем, что, по меньшей мере, в одной стенке трубопровода имеется устройство для обнаружения утечек на основе потока.

Это обеспечивает возможность простого и экономичного обнаружения негерметичностей трубопровода.

Другой вариант осуществления соответствующего изобретению устройства отличается тем, что трубопровод защищается от износа при помощи нанесенного на внутреннюю стенку трубопровода керамического соединения, в частности слоя оксида алюминия.

В одном варианте осуществления соответствующее изобретению устройство включает в себя, по меньшей мере, один дополнительный агрегат кипящего слоя, через который проводится линия восстановительного газа и линия подачи материала.

Сначала восстановительный газ вводится в агрегат RA кипящего слоя. Затем он отводится от агрегата RA и вводится в дополнительный агрегат кипящего слоя. Наконец после отвода восстановительного газа из дополнительного агрегата кипящего слоя он вводится в агрегат RE кипящего слоя, из которого он снова отводится в виде отходящего газа.

В другом варианте осуществления соответствующего изобретению устройства подводящая линия восстановительного газа выходит из плавильного газификатора, установки газификации угля, коксовальной установки, установки парового риформинга или установки CO₂-риформинга.

В случае если подводящая линия восстановительного газа выходит из установки газификации угля или коксовальной установки, то на подводящей линии восстановительного газа расположены турбина сброса давления или компрессор и устройства для удаления CO₂ и/или воды.

Тем самым восстановительный газ оптимально подготавливается для восстановления содержащих оксид металла шихтовых материалов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖА

Фиг. 1 в качестве примера и схематично показывает соответствующий изобретению способ и соответствующее изобретению устройство.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

На фиг. 1 в качестве примера и схематично представлен соответствующий изобретению способ восстановления содержащих оксид металла шихтовых материалов 1. Содержащие оксид металла шихтовые материалы 1, предпочтительно оксиды железа, никеля, марганца, меди, свинца или кобальта или смеси из них, при помощи восстановительного газа 2, который проходит через два агрегата RA, RE кипящего слоя в противотоке к содержащим оксид металла шихтовым материалам 1, по меньшей мере, частично восстанавливаются или восстанавливаются до ЖПВ (железа прямого восстановления). Содержащие оксид металла шихтовые материалы 1 при помощи исходящей из агрегата RE кипящего слоя и входящей в агрегат RA кипящего слоя линии 15 подачи материала подаются из агрегата RE в агрегат RA. Восстановительный газ 2 при помощи подводящей линии 14 восстановительного газа сначала подводится к агрегату RA кипящего слоя. После прохождения агрегата RA восстановительный газ подводится к агрегату RE. Отработанный в агрегатах RA, RE кипящего слоя при восстановлении содержащих оксид металла шихтовых материалов 1 восстановительный газ 2 при помощи линии 21 отходящего газа отводится в виде отходящего газа 3 из агрегата RE кипящего слоя.

Часть отходящего газа 3 сжимается в компрессоре 4 газа рециркуляции до горячего газа 5 рециркуляции. Подвод отходящего газа 3 к компрессору 4 газа рециркуляции осуществляется через ответвляющуюся от линии 21 отходящего газа линию 16 газа рециркуляции. Горячий газ 5 рециркуляции имеет нижнюю границу температуры в 70°C, предпочтительно 100°C, наиболее предпочтительно 110°C, и верхнюю границу температуры в 150°C, предпочтительно 140°C, наиболее предпочтительно 130°C. Давление горячего газа 5 рециркуляции составляет, по меньшей мере, 4,5 бар изб., предпочтительно, по меньшей мере, 5 бар изб., наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 5,5 бар изб. и находится между 0,5 бар и 3,0 бар в зависимости от напора, предпочтительно между 1,0 бар и 2,0 бар выше давления в агрегате RE кипящего слоя. Затем горячий газ 5 рециркуляции охлаждается в дополнительном охладителе 7 до холодного газа 6 рециркуляции. Из холодного газа 6 рециркуляции содержащийся в нем CO₂ при помощи последующего устройства 22 удаления CO₂, по меньшей мере, частично удаляется с выделением генераторного газа 8. Полученный генераторный газ 8, который имеет точку росы ниже -20°C, предпочтительно ниже -40°C, наиболее предпочтительно ниже -100°C, подвергается в нагревательном устройстве 9 предварительному нагреву, после чего он примешивается к восстановительному газу 2.

Содержащие оксид металла шихтовые материалы 1 при помощи рабочего газа подаются из выпускного резервуара 10 для накопления содержащих оксид металла шихтовых материалов 1 в агрегат RE кипящего слоя. Для этого к выпускному резервуару 10 и/или к пневматическому устройству 17 подачи рабочий газ подводится при помощи первой линии 18 рабочего газа, которая ответвляется между компрессором 4 газа рециркуляции и дополнительным охладителем 7 от линии 16 газа рециркуляции и входит в пневматическое устройство 17 подачи и/или в выпускной резервуар 10. Пневматическое устройство 17 подачи соединено с агрегатом RE кипящего слоя при помощи трубопровода 11 для пневматической подачи содержащих оксид металла шихтовых материалов 1 в агрегат RE кипящего слоя.

Перед подачей содержащих оксид металла шихтовых материалов 1 в агрегат RE кипящего слоя содержащие оксид металла шихтовые материалы 1 при помощи рабочего газа предварительно нагреваются и/или высушиваются. Рабочий газ включает в себя, по меньшей мере, часть горячего газа 5 рециркуляции. Дополнительно рабочий газ может также включать в себя часть генераторного газа 8. Рабочий газ может также состоять исключительно из горячего газа 5 рециркуляции. Вызванная нарушением процесса, в частности неисправностью компрессора 4 газа рециркуляции, нехватка горячего газа 5 рециркуляции компенсируется азотом 12. Для этого устройство включает в себя входящую в пневматическое устройство 17 подачи и/или в выпускной резервуар 10 и/или в первую линию 18 рабочего газа и/или во вторую линию 19 рабочего газа линию азота. Вследствие этого подача содержащих оксид металла шихтовых материалов 1 в агрегат RE кипящего слоя обеспечивается даже в случае неисправности. Вторая линия 19 рабочего газа ответвляется между устройством 22 удаления CO₂ и агрегатом RA кипящего слоя от линии 16 газа рециркуляции и входит в первую линию 18 рабочего газа и/или в выпускной резервуар 10 и/или в пневматическое устройство 17 подачи. Тем самым также генераторный газ 8 может использоваться в качестве рабочего газа.

Трубопровод 11 выполнен в виде двустенной трубы, причем объем между обеими стенками трубы заполнен газом, в частности азотом 12. Для выявления негерметичностей трубопровода 11 контролируется давление газа для обнаружения утечек. В качестве альтернативы этому может использоваться устройство 13 для обнаружения утечек на основе потока. Трубопровод 11 имеет внутреннюю стенку, которая для предотвращения износа покрыта керамическим соединением, в частности слоем оксида алюминия. В не изображенном на фиг. 1 варианте осуществления соответствующего изобретению способа и соответствующего изобретению устройства имеется, по меньшей мере, один дополнительный агрегат кипящего слоя, через который проходит введенный в агрегат RA кипящего слоя и проходящий через агрегаты RA, RE кипящего слоя в противотоке к содержащим оксид металла шихтовым материалам 1 восстановительный газ 2.

Сначала восстановительный газ 2 вводится в агрегат RA кипящего слоя. Затем он отводится от агрегата RA и вводится в дополнительный агрегат кипящего слоя. Наконец после отвода восстановительного газа 2 из дополнительного агрегата кипящего слоя он вводится в агрегат RE кипящего слоя, из которого он снова отводится в виде отходящего газа 3. Восстановительный газ 2 поступает из плавильного газификатора, установки газификации угля, коксовальной установки, установки парового риформинга или установки CO₂-риформинга. Если восстановительный газ 2 поступает из установки газификации угля или коксовальной установки, то он перед своей подачей в агрегаты RA, RE кипящего слоя расширяется или сжимается и в значительной степени освобождается от CO₂ и/или H₂O и предварительно нагревается.

Несмотря на то, что изобретение было детально и более подробно иллюстрировано и описано посредством предпочтительного примера осуществления, изобретение не ограничено раскрытым примером, и другие варианты могут выводиться отсюда специалистом, не покидая объем защиты изобретения.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

1 содержащие оксид металла шихтовые материалы

2 восстановительный газ

3 отходящий газ

4 компрессор газа рециркуляции

5 горячий газ рециркуляции

6 холодный газ рециркуляции

7 дополнительный охладитель

8 генераторный газ

9 нагревательное устройство

10 выпускной резервуар

11 трубопровод

12 азот

13 устройство для обнаружения утечек

14 линия восстановительного газа

15 линия подачи материала

16 линия газа рециркуляции

17 пневматическое устройство подачи

18 первая линия рабочего газа

19 вторая линия рабочего газа

20 линия восстановительного газа

21 линия отходящего газа

22 устройство удаления CO_2.

1. Способ восстановления содержащих оксид металла шихтовых материалов (1), в котором содержащие оксид металла шихтовые материалы (1) восстанавливают при помощи восстановительного газа (2) по меньшей мере в двух агрегатах (RA, RE) кипящего слоя при помощи подаваемого в агрегаты (RA, RE) кипящего слоя и проходящего через агрегаты (RA, RE) кипящего слоя в противотоке к содержащим оксид металла шихтовым материалам (1) восстановительного газа (2), причем способ включает в себя:

- отвод отработанного при восстановлении содержащих оксид металла шихтовых материалов (1) по меньшей мере в двух агрегатах (RA, RE) кипящего слоя восстановительного газа (2) из агрегата (RE) кипящего слоя в виде отходящего газа (3),

- сжатие по меньшей мере части отходящего газа (3) по меньшей мере в одном компрессоре (4) газа рециркуляции до горячего газа (5) рециркуляции и затем охлаждение горячего газа (5) рециркуляции до холодного газа (6) рециркуляции по меньшей мере в одном дополнительном охладителе (7),

- по меньшей мере частичное удаление CO₂ из холодного газа (6) рециркуляции с выделением генераторного газа (8),

- примешивание генераторного газа (8), при необходимости после предварительного нагрева в нагревательном устройстве (9), к восстановительному газу (2),

отличающийся тем, что

содержащие оксид металла шихтовые материалы (1) при помощи рабочего газа подают из по меньшей мере одного выпускного резервуара (10) через трубопровод (11) в агрегат (RE) кипящего слоя, причем рабочий газ включает в себя по меньшей мере часть горячего газа (5) рециркуляции,

причем горячий газ (5) рециркуляции имеет нижнюю границу температуры по меньшей мере в 70°C, и верхнюю границу температуры максимально 150°C,

при этом генераторный газ (8) имеет точку росы ниже -20°C,

а давление горячего газа (5) рециркуляции составляет по меньшей мере 4,5 бар изб.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержащие оксид металла шихтовые материалы (1) являются оксидами железа, никеля, марганца, меди, свинца или кобальта или смесями из них.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что рабочий газ состоит из горячего газа (5) рециркуляции.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что рабочий газ включает в себя по меньшей мере часть генераторного газа (8).

5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что содержащие оксид металла шихтовые материалы (1) перед их подачей в агрегат (RE) кипящего слоя предварительно нагревают и/или высушивают при помощи рабочего газа.

6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что нехватку горячего газа (5) рециркуляции, вызванную при определенных условиях нарушением процесса, в частности неисправностью по меньшей мере одного компрессора (4) газа рециркуляции, компенсируют азотом (12), для того чтобы обеспечить подачу содержащих оксид металла шихтовых материалов (1) в агрегат (RE) кипящего слоя.

7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что давление горячего газа (5) рециркуляции находится между 0,5 бар и 3,0 бар в зависимости от напора, предпочтительно между 1,0 бар и 2,0 бар выше давления в агрегате (RE) кипящего слоя.

8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что трубопровод (11) выполнен в виде двустенной трубы, причем объем между обеими стенками трубы заполнен газом, в частности азотом (12), причем давление газа контролируют для обнаружения утечек.

9. Способ по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что по меньшей мере в одной стенке трубопровода (11) имеется устройство (13) для обнаружения утечек на основе потока.

10. Способ по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что трубопровод (11) имеет внутреннюю стенку, которая для предотвращения износа покрыта керамическим соединением, в частности слоем оксида алюминия.

11. Способ по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что имеется по меньшей мере один дополнительный агрегат (RC) кипящего слоя, через который проходит восстановительный газ (2), введенный в агрегат (RA) кипящего слоя и проходящий через агрегаты (RA, RC, RE) кипящего слоя в противотоке к содержащим оксид металла шихтовым материалам (1).

12. Способ по любому из пп. 1-11, отличающийся тем, что восстановительный газ (2) поступает из плавильного газификатора, установки газификации угля, коксовальной установки, установки парового риформинга или установки CO₂-риформинга.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что когда восстановительный газ (2) поступает из установки газификации угля или коксовальной установки, его перед подачей в агрегаты (RA, RE) кипящего слоя расширяют или сжимают и в значительной степени освобождают от CO₂ и/или H₂O и предварительно нагревают.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что нижняя граница температуры горячего газа (5) рециркуляции составляет 100°C.

15. Способ по п.1, отличающийся тем, что нижняя граница температуры горячего газа (5) рециркуляции составляет 110°C.

16. Способ по п.1, отличающийся тем, что верхняя граница температуры горячего газа (5) рециркуляции составляет 140°C,

17. Способ по п.1, отличающийся тем, что верхняя граница температуры горячего газа (5) рециркуляции составляет 130°C.

18. Способ по п.1, отличающийся тем, что точка росы генераторного газа (8) лежит ниже -40°C.

19. Способ по п.1, отличающийся тем, что точка росы генераторного газа (8) лежит ниже -100°C.

20. Способ по п.1, отличающийся тем, что давление горячего газа по меньшей мере 5 бар изб.

21. Способ по п.1, отличающийся тем, что давление горячего газа по меньшей мере 5,5 бар изб.

22. Устройство для восстановления содержащих оксид металла шихтовых материалов (1) способом по любому из пп. 1-21, которое содержит:

- по меньшей мере два агрегата (RA, RE) кипящего слоя для восстановления содержащих оксид металла шихтовых материалов (1) при помощи восстановительного газа (2), причем агрегат (RE) кипящего слоя включает в себя линию (21) отходящего газа для отвода отходящего газа (3), и агрегат (RA) кипящего слоя включает в себя подводящую линию (14) восстановительного газа для подвода восстановительного газа (2),

- линию (20) восстановительного газа, исходящую из агрегата (RA) кипящего слоя и входящую в агрегат (RE) кипящего слоя, и линию (15) подачи материала, исходящую из агрегата (RE) кипящего слоя и входящую в агрегат (RA) кипящего слоя,

- линию (16) газа рециркуляции, ответвляющуюся от линии (21) отходящего газа и входящую в подводящую линию (14) восстановительного газа, причем на линии (16) газа рециркуляции, будучи расположены последовательно, имеются по меньшей мере один компрессор (4) газа рециркуляции, по меньшей мере один дополнительный охладитель (7), устройство (22) удаления CO₂ и при необходимости нагревательное устройство (9),

отличающееся тем, что

оно дополнительно включает в себя:

- выпускной резервуар (10) для накопления содержащих оксид металла шихтовых материалов (1) с пневматическим устройством (17) подачи,

- первую линию (18) рабочего газа, ответвляющуюся между последним компрессором (4) газа рециркуляции и дополнительным охладителем (7) и входящую в пневматическое устройство (17) подачи и/или в выпускной резервуар (10), причем пневматическое устройство (17) подачи соединено с агрегатом (RE) кипящего слоя при помощи трубопровода (11) для пневматической подачи содержащих оксид металла шихтовых материалов (1) в агрегат (RE) кипящего слоя,

причем имеется вторая линия (19) рабочего газа, ответвляющаяся между устройством (22) удаления CO₂ и агрегатом (RA) кипящего слоя от линии (16) газа рециркуляции и входящая в первую линию (18) рабочего газа, и/или в выпускной резервуар (10), и/или в пневматическое устройство (17) подачи,

и причем устройство включает в себя по меньшей мере одну линию азота, входящую в пневматическое устройство (17) подачи, и/или в выпускной резервуар (10), и/или в первую линию (18) рабочего газа, и/или во вторую линию (19) рабочего газа.

23. Устройство по п.22, отличающееся тем, что трубопровод (11) выполнен в виде двустенной трубы с устройством (13) для обнаружения утечек на основе давления.

24. Устройство по п.22 или 23, отличающееся тем, что по меньшей мере в одной стенке трубопровода (11) имеется устройство (13) для обнаружения утечек на основе потока.

25. Устройство по любому из пп. 22-24, отличающееся тем, что трубопровод (11) защищается от износа при помощи нанесенного на внутреннюю стенку трубопровода керамического соединения, в частности слоя оксида алюминия.

26. Устройство по любому из пп. 22-25, отличающееся тем, что оно включает в себя по меньшей мере один дополнительный агрегат (RC) кипящего слоя, через который проводится линия (20) восстановительного газа и линия (15) подачи материала.

27. Устройство по любому из пп. 22-26, отличающееся тем, что подводящая линия (14) восстановительного газа выходит из плавильного газификатора, установки газификации угля, коксовальной установки, установки парового риформинга или установки CO₂-риформинга.

28. Устройство по п.27, отличающееся тем, что, если подводящая линия (14) восстановительного газа выходит из установки газификации угля или коксовальной установки, то на подводящей линии (14) восстановительного газа расположены турбина сброса давления или компрессор и устройства для удаления CO₂ и/или воды.