【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于将铁矿石直接还原为海绵铁的系统，其包括-直接还原竖炉，所述直接还原竖炉包括-外壁，所述外壁被配置成耐受在还原竖炉运行期间在还原竖炉中产生的压力，和-耐热内壁，所述耐热内壁被配置成保护外壁免受热和免受与还原竖炉中还原的铁矿石直接接触的损害，所述内壁布置在外壁的内侧并限定其中发生铁矿石的还原的处理室，以及-布置，所述布置用于将还原气体从外壁的外侧穿过外壁并穿过内壁引入到处理室中。
技术介绍
1、用于将铁矿石还原为海绵铁的系统包括用于将还原气体引入到处理室中的布置。还原竖炉主要包括通常由钢制成的外压力容器和由耐热材料、防火材料制成的内壁。内壁的内部为处理室。还原气体在进入处理室时应具有预定的温度。在现有技术中，这是通过在将还原气体从还原气体源传导至直接还原竖炉的主气体管线中预热还原气体来解决的。预热布置大且占据了相当大的面积(也被称为其占用空间)。预热布置可以包括其中主气体管线(包括管道)沿着弯曲路径，并通过使用化石燃料的燃烧器布置加热的室。作为一个替代方案，提出电加热器代替化石燃料燃烧器加热器。主气体管线从预热布置延伸并延伸穿过穿过压力容器壁的单个入口。在压力容器内部，主气体管线变成环形并围绕布置在内壁的外周界上的耐热材料的环形体内侧的内壁的外周界运行。通过布置在环形气体管线的内周界上并延伸穿过内壁的复数个出口，最终将热还原气体引入到直接还原竖炉的处理室中。
2、由于预热布置相当大的尺寸，即占用空间，因此通常将其布置在距直接还原竖炉一定距离处，并且热气体必须经由主气体管线从预热布置到直接还原竖炉输送相当
3、对于直接还原竖炉的耐热内壁，环形体局部地增加了相当大的厚度。由于环形体的存在，外壁在环形体的区域中将需要具有过大的内径，而在环形体的区域内的外壁与内壁之间留下大量被气体充满的空间。
4、减少将导致热损失和/或过度占用空间的热非活性气体的体积是待解决的常见问题。这与用于将铁直接还原成海绵铁的系统中每时每刻存在的热还原气体有关。解决所述问题应优选在不使竖炉的大组件，例如外壁(压力容器)或耐热内壁的设计复杂化的情况下，以及在不减少反应室的有效容积的情况下完成。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的是提出解决上述问题的设计。
2、所述问题通过用于将铁矿石直接还原为海绵铁的系统来解决，所述系统包括：
3、-直接还原竖炉，所述直接还原竖炉包括：
4、-外壁，所述外壁被配置成耐受在还原竖炉的运行期间在还原竖炉中产生的压力，和
5、-耐热内壁，所述耐热内壁被配置成保护外壁免受热和免受与在还原竖炉中还原的铁矿石直接接触的损害，内壁布置在外壁的内侧并限定其中发生铁矿石的还原的处理室，以及
6、-布置，所述布置用于将还原气体从外壁的外侧穿过外壁并穿过内壁引入到处理室中，所述系统的特征在于，用于将还原气体引入到处理室中的布置包括
7、-延伸穿过外壁并穿过内壁的复数个还原气体入口，其中-在每个入口处设置有用于将还原气体传导至相应的入口的相应的气体管线，并且其中
8、-每个气体管线设置有相应的加热器装置，所述加热器装置布置在外壁的外侧并被配置成在还原气体穿过相应的入口进入处理室之前加热相应的气体管线中的还原气体。
9、由于具有穿过外壁的单独的入口，因此经由设置在外壁与内壁之间的环形体的还原气体的分配变得不必要。因此，可以避免外壁与内壁之间的将被非活性气体占据的过大间距，并且可以使外壁和内壁在还原气体入口区域的设计保持简单。根据一个实施方案，外壁通常与还原气体入口的区域内的内壁平行，其与所述内壁的距离对应于所述外壁与远离所述还原气体入口区域的内壁之间的距离。使相应的加热器装置专用于每个入口也将使得可以缩短加热器与入口之间的距离，并因此将有助于减少系统中加热的非活性还原气体的总量。
10、根据一个实施方案，每个相应的加热器装置包括电加热器装置。电加热器装置可以是紧凑的，并且提供相对小的占用空间，并因此可以靠近外壁放置相当多的数量，而不在所需的空间方面彼此干扰。
11、根据一个实施方案，每个相应的加热器装置包括布置在形成相应的气体管线的一部分并被配置成传导其中的还原气体的通道中的电阻元件。这将使得每个加热器装置具有显著大于其在水平方向上的最大延伸部的在竖直方向上的延伸部。因此，可以在靠近外壁的距离处围绕壁的外周界布置大量的加热器。
12、根据一个实施方案，每个加热器装置包括布置在形成相应的气体管线的一部分并被配置成传导其中的还原气体的通道中的一个或更多个电阻元件，并且其中每个电阻元件延伸为其纵轴在大致竖直方向上，并且其中每个加热器装置具有显著大于其在水平方向上的最大延伸部的在竖直方向上的延伸部。因此，与加热器装置的输出相比，每个加热器装置的占用空间变得相对小。因此，可以在靠近外壁的距离处围绕壁的外周界布置大量的加热器。
13、根据一个实施方案，加热器装置围绕外壁的外周界均匀分布。
14、根据一个实施方案，相应的加热器装置被配置成将流过加热器装置的还原气体加热至还原气体在进入处理室时应具有的所需温度。
15、根据一个实施方案，每个气体管线设置有第一阀，所述第一阀设置在气体加热器装置的下游，在入口与气体加热器装置之间。因此，能够将有缺陷的加热器从竖炉的内部单独断开。
16、根据一个实施方案，每个气体管线设置有第二阀，所述第二阀布置在气体加热器装置的上游。因此，能够将有缺陷的加热器从竖炉的内部单独断开。
17、根据一个实施方案，用于引入还原气体的布置包括主还原气体管线，其在一端连接至还原气体源，而在另一端连接至与相应的入口相关联的相应的气体管线中的每一者。
18、根据一个实施方案，主气体管线形成围绕外壁的外周界周向地延伸的环通道，其中所述气体管线中的每一者在一端与所述主气体管线的环通道连通，并且其中主气体管线包括在一端与环通道连接而在另一端与还原气体源连接的主通道。
19、根据一个实施方案，用于引入还原气体的布置包括所述还原气体源。
20、根据一个实施方案，还原气体源为被配置成输送包含至少80体积％氢气，优选至少90体积％氢气的还原气体的气体源。气体源可以包括提供新鲜氢气的电解器单元。它还可以包括具有来自直接还原竖炉的经调节的含氢废气的管线。
21、根据一个实施方案，直接还原竖炉包括在竖炉的顶部的铁矿石入口，以及用于将还原气体引入到处理室中的还原气体入口定位在基本上低于铁矿石入口的水平处，以及存在设置在高于还原气体入口的水平的水平处的至少一个废气出口，以及在低于还原气体入口的水平的水平处设置有海绵铁出口。竖炉具有与竖直轴平行的纵向方向。还原气体入口和加热器装置定位在与处理室的发生直接还原的部分的底部端相对应的水平处。如果直接还原竖炉的处理室包括恰好低于处理室的发生直接还原的部分的渗碳室，则这样的水平可以处于地面上方相当高的水平。
22、根据一个本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于将铁矿石直接还原为海绵铁的系统，包括
2.根据权利要求1所述的系统，其中每个相应的加热器装置(8)包括电加热器装置(8)。
3.根据权利要求2所述的系统，其中每个相应的加热器装置(8)包括布置在形成所述相应的气体管线(7)的一部分并被配置成传导其中的所述还原气体的通道中的电阻元件。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中每个加热器装置(8)包括布置在形成所述相应的气体管线(7)的一部分并被配置成传导其中的所述还原气体的通道中的一个或更多个电阻元件，并且其中每个电阻元件延伸为其纵轴在大致竖直方向上，并且其中每个加热器装置(8)具有显著大于其在水平方向上的最大延伸部的在所述竖直方向上的延伸部。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中所述加热器装置(8)围绕所述外壁(2)的外周界均匀分布。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中所述相应的加热器装置(8)被配置成将流过所述加热器装置(8)的所述还原气体加热至所述还原气体在进入所述处理室(4)时应具有的所需温度。
7.根据权利要求1
8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中每个气体管线(7)设置有第二阀(10)，所述第二阀(10)布置在所述气体加热器装置(8)的上游。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其中用于引入还原气体的所述布置(5)包括主还原气体管线(11)，所述主还原气体管线(11)在一端连接至还原气体源(12)，并连接至与相应的入口(6)相关联的所述相应的气体管线(7)中的每一者。
10.根据权利要求9所述的系统，其中主气体管线(11)形成围绕所述外壁(2)的所述外周界周向地延伸的环通道(13)，并且所述气体管线(7)中的每一者在一端与所述主气体管线(11)的所述环通道(13)连通，并且其中所述主气体管线(11)包括在一端与所述环通道(13)连接而在另一端与所述还原气体源(12)连接的主通道(14)。
11.根据权利要求9或10所述的系统，其中用于引入还原气体的所述布置(5)包括所述还原气体源(12)。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述还原气体源(12)为被配置成输送包含至少80体积％氢气，优选至少90体积％氢气的还原气体的气体源。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的系统，其中所述直接还原竖炉(1)包括在所述竖炉(1)的顶部的铁矿石入口(15)，以及用于将所述还原气体引入到所述处理室(4)中的所述还原气体入口(6)定位在基本上低于所述铁矿石入口(15)的水平处，以及存在设置在高于所述还原气体入口(6)的水平的水平处的至少一个废气出口(16)，以及在低于所述还原气体入口(6)的所述水平的水平处设置有海绵铁出口(17)。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的系统，其中所述直接还原竖炉(1)具有在50米至150米的范围内的高度和在4米至10米的范围内的直径，以及每个加热器装置(8)具有5米至15米范围内的高度和2米至5米的最大宽度。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于将铁矿石直接还原为海绵铁的系统，包括
2.根据权利要求1所述的系统，其中每个相应的加热器装置(8)包括电加热器装置(8)。
3.根据权利要求2所述的系统，其中每个相应的加热器装置(8)包括布置在形成所述相应的气体管线(7)的一部分并被配置成传导其中的所述还原气体的通道中的电阻元件。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中每个加热器装置(8)包括布置在形成所述相应的气体管线(7)的一部分并被配置成传导其中的所述还原气体的通道中的一个或更多个电阻元件，并且其中每个电阻元件延伸为其纵轴在大致竖直方向上，并且其中每个加热器装置(8)具有显著大于其在水平方向上的最大延伸部的在所述竖直方向上的延伸部。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中所述加热器装置(8)围绕所述外壁(2)的外周界均匀分布。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中所述相应的加热器装置(8)被配置成将流过所述加热器装置(8)的所述还原气体加热至所述还原气体在进入所述处理室(4)时应具有的所需温度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其中每个气体管线(7)设置有第一阀(9)，所述第一阀(9)设置在所述气体加热器装置(8)的下游，在所述入口(6)与所述气体加热器装置(8)之间。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中每个气体管线(7)设置有第二阀(10)，所述第二阀(10)布置在所述气体加热器装置(8)的上游。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其中用于引入还原气体的所述布置(5...
【专利技术属性】
技术研发人员：汤米·罗纳，
申请(专利权)人：氢能突破性炼铁技术发展公司，
类型：发明
国别省市：
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