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TWI465574B - 使用高濕度含量之含碳材料生產直接還原鐵及／或熔鐵的方法及系統 - Google Patents

使用高濕度含量之含碳材料生產直接還原鐵及／或熔鐵的方法及系統 Download PDF

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TWI465574B
TWI465574B TW100146457A TW100146457A TWI465574B TW I465574 B TWI465574 B TW I465574B TW 100146457 A TW100146457 A TW 100146457A TW 100146457 A TW100146457 A TW 100146457A TW I465574 B TWI465574 B TW I465574B
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molten iron
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TW100146457A
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TW201231678A (en
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Masahiko Tetsumoto
Todd Astoria
Original Assignee
Midrex Technologies Inc
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Description

使用高濕度含量之含碳材料生產直接還原鐵及/或熔鐵的方法及系統 [相關申請案的交互參考]
本專利申請案在此聲明擁有2010年12月15日提出申請之美國暫時專利申請案No.61/423,173且名稱為”生產直接還原鐵的方法及系統及/或使用褐煤之熔鐵”之優先權，其所有內容在此援用作為參考。本專利申請案/專利亦為2011年11月29日提出申請之共同未核定之美國專利申請案No.13/305,876且名稱為”生產具有材料回收性能之熔融金屬的電爐”之繼續的一部分，其所有內容在此援用作為參考。
本發明係關於一種生產直接還原鐵(DRI)的方法及系統及/或使用如褐煤(lignite)及實質煙煤的褐煤之熔鐵。有利的是本方法及系統可用來以高效率生產電力，且DRI及/或熔鐵不被用來儲存能量且容易輸送。
褐煤具有約25-35%之總碳含量，濕度含量有時高達約66%，灰分含量約6-19%，及無乾灰(DAF)基之熱含量約在10-20MJ/kg的範圍(即每短噸約9-17百萬Btu)。為比較起見，煙煤具有約60-80%之總碳含量，灰分含量約6-12%，及在DAF基底之卡洛里值約24-35MJ/kg。次煙煤之總碳含量、灰含量、及熱值係在褐煤與煙煤之間，且包含15-30%左右之溼氣。須提及者，所有此等含量範圍僅為例子，且無限制(本說明書全文使用)。褐煤具有高含量之揮發物，使其比較高等級煤更易轉換為氣體及液體石化產品。但是，褐煤之高濕度含量及易自燃性會造成運輸及儲存的困難。
由於其低能量密度，褐煤無效於運輸且相較於其他較高等級煤其在世界市場上並不廣泛交易。褐煤往往使用作為靠近煤礦建造的發電所之燃料。澳洲之拉特羅貝谷及德州之魯密南特‧蒙提歇羅發電所係位於煤礦附近建造的燃褐煤發電所之例。
褐煤並不具有在高爐中作為焦煤使用所需之足夠強度，即使褐煤被除去揮發成分後亦然。褐煤具較少的固定碳，此使其難以使用在直接還原(DR)及其他製鐵過程中作為與含氧化鐵材料結塊的含碳材料。
次煙煤類似於褐煤且具有約20-30%之一般濕度含量。次煙煤之高濕度含量亦造成其能量密度低於其他高階煤。又，次煙煤並不具有在高爐中作為焦煤使用所需之足夠強度，即使其被除去揮發成分後亦然。
故，生產DRI及/或熔鐵的傳統方法及系統一般係使用高等級煤，且不使用褐煤、次煙煤等。褐煤僅使用在局部低效率發電。此發電之低效率係因煤之局部能量必須用來使濕度分蒸發，以乾燥褐煤及次煙煤。
依照本發明之方法及系統，能使用褐煤、次煙煤等來發電且能有效率且有效果地生產DRI及/或熔鐵。故可累積能量儲存及輕易地輸送。
在一個示範性實施例中，本發明提供一種使用高濕度含量之含碳材料來生產直接還原鐵及/或熔鐵的方法，包括：從高濕度含量之含碳材料將含碳材料與含金屬氧化物材料聚結(agglomerate)以形成適用於直接還原及/或熔鐵生產過程之聚結體。本方法亦包含將高濕度含量之含碳材料進行蒸餾的方法。本方法又包含將自蒸餾步驟取得的含碳材料進行乾燥淬火(quenching)。本方法另又包含在蒸餾步驟之前利用來自生產直接還原鐵及/或熔鐵之爐排出熱氣體之能量來乾燥高濕度含量之含碳材料。隨意地，本方法包含直接利用來自生產直接還原鐵及/或熔鐵之爐排出的熱氣來乾燥高濕度含量之含碳材料。隨意地，本方法包含間接利用來自生產直接還原鐵及/或熔鐵之爐排出的熱氣來乾燥高濕度含量之含碳材料。隨意地，本方法包含在蒸餾步驟之前利用低含氧氣體來乾燥高濕度含量之含碳材料。隨意地，本方法包含在蒸餾步驟之前利用來自一發電設備的排出氣體來乾燥高濕度含量之含碳材料。本方法又另包含利用高濕度含量之含碳材料之一部分來產生電力。本方法另又包含在聚結步驟之前將低含氧量氣體回收。較佳為，高濕度含量之含碳材料包含褐煤、褐炭、及次煙煤之其中一個。較佳為，高濕度含量之含碳材料包含至少20%濕度。隨意地，本方法另又包含使用來自蒸餾步驟之高濕度含量之含碳材料的氣化部分來產生電力且使用高濕度含量之含碳材料之殘留部分作為直接還原鐵及/或熔鐵生產過程的還原劑。隨意地，直接還原鐵及/或熔鐵生產過程包含一種使用一用於從聚結體生產熔融金屬的還原及/或熔爐，包含一或多個配置於爐底部的開口，其用於從爐選擇地移除原料之一部分，以使原料床或層具有預定特徵加工時間。隨意地，直接還原鐵及/或熔鐵生產過程包含使用一用於從聚結體生產熔融金屬的還原及/或熔爐，而從一次要的燃燒爐進給一含氧氣體到爐內部，藉此使從聚結層產生的含一氧化碳氣體燃燒，並使用來自其之輻射熱來達成聚結層之熱還原。
在另一示範性實施例，本發明提供一種使用高濕度含量之含碳材料來生產直接還原鐵及/或熔鐵的系統，包括：利用一含金屬氧化物材料從高濕度含量之含碳材料來聚結含碳材料，以形成適用於直接還原及/或熔鐵生產過程中之聚結體的手段。本系統亦包含用於蒸餾高濕度含量之含碳材料的手段。本系統又包含將從蒸餾步驟中取得的含碳材料進行乾燥淬火之手段。本系統另又包含：在蒸餾步驟之前利用來自生產直接還原鐵及/或熔鐵之爐排出熱氣體之能量來乾燥高濕度含量之含碳材料的手段。隨意地，本系統包含：直接利用來自生產直接還原鐵及/或熔鐵之爐排出的熱氣體來乾燥高濕度含量之含碳材料的手段。隨意地，本系統另又包含：間接利用來自生產直接還原鐵及/或熔鐵之爐排出的熱氣體來乾燥高濕度含量之含碳材料的手段。隨意地，本系統包含：在蒸餾步驟之前利用低含氧量氣體來乾燥高濕度含量之含碳材料的手段。隨意地，本系統包含：在蒸餾步驟之前利用來自一發電設備的排出氣體來乾燥高濕度含量之含碳材料的手段。本系統另包含：利用高濕度含量之含碳材料之一部分來產生電力的手段。本系統另又包含：在聚結步驟之前將低含氧量氣體回收的手段。較佳為，高濕度含量之含碳材料包含褐煤、褐炭、及次煙煤之其中一個。較佳為，高濕度含量之含碳材料包含至少20%濕度。隨意地，本系統另又包含：使用來自蒸餾步驟之高濕度含量之含碳材料的氣化部分來產生電力且使用高濕度含量之含碳材料之殘留部分作為在直接還原鐵及/或熔鐵生產過程中還原劑的手段。隨意地，直接還原鐵及/或熔鐵生產過程包含一種使用一還原及/或熔解爐從聚結體生產熔融金屬，包含一或多個配置於爐底部的開口，其用於從爐選擇性地移除原料之一部分，以使原料床(material bed)或層具有預定特徵加工時間。隨意地，直接還原鐵及/或熔鐵生產過程包含使用一還原及/或熔爐以從聚結體生產熔融金屬，而從一次要燃燒爐進給一含氧氣體到爐內部，藉此使從聚結層產生的含一氧化碳氣體燃燒，並使用來自其之輻射熱來達成聚結層之熱還原。
在另一示範性實施例，本發明提供一種使用褐煤、次煙煤等來生產直接還原鐵及/或熔鐵的方法，包括：利用來自生產直接還原鐵及/或熔鐵之爐排出熱氣體之能量來乾燥褐煤、次煙煤；隨意地，利用低含氧量氣體來乾燥褐煤或次煙煤；將來自蒸餾步驟的含碳材料進行乾燥淬火；及利用一含金屬氧化物材料來聚結含碳材料，以形成適用於在直接還原及/或熔鐵生產過程中之聚結體。隨意地，本方法又包含：直接利用來自生產直接還原鐵及/或熔鐵之爐排出的熱氣體來乾燥褐煤或次煙煤。隨意地，本方法又包含：間接利用來自生產直接還原鐵及/或熔鐵之爐排出的熱氣體來乾燥褐煤或次煙煤。本方法另又包含：在乾燥淬火與乾燥步驟之間回收低含氧量氣體。隨意地，本方法另又包含：利用來自電力產生設備的排出氣體來來乾燥褐煤或次煙煤。
在另又一示範性實施例，本發明提供一種使用褐煤、次煙煤等來生產直接還原鐵及/或熔鐵的系統，包括：利用來自生產直接還原鐵及/或熔鐵之爐排出熱氣體之能量來乾燥褐煤、次煙煤的手段；隨意地，利用低含氧量氣體來乾燥褐煤或次煙煤的手段；將來自蒸餾步驟的含碳材料進行乾燥淬火的手段；及利用一含金屬氧化物材料來聚結含碳材料，以形成適用於在直接還原及/或熔鐵生產過程中之聚結體的手段。隨意地，本系統又包含：直接利用來自生產直接還原鐵及/或熔鐵之爐排出的熱氣體來乾燥褐煤或次煙煤的手段。隨意地，本系統又包含：間接利用來自生產直接還原鐵及/或熔鐵之爐排出的熱氣體來乾燥褐煤或次煙煤的手段。本系統另又包含：在乾燥淬火與乾燥步驟之間回收低含氧量氣體的手段。隨意地，本系統另又包含：利用來自電力產生設備的排出氣體來乾燥褐煤或次煙煤的手段。
在另又一示範性實施例，本發明提供一種使用褐煤、次煙煤等來生產直接還原鐵及/或熔鐵的方法，包括：利用來自生產直接還原鐵及/或熔鐵之爐排出熱氣體之能量來乾燥褐煤或次煙煤的手段；隨意地，利用低含氧量氣體來乾燥褐煤或次煙煤的手段；隨意地，利用褐煤或次煙煤之一部分來產生電力；利用褐煤或次煙煤之一部分來產生含碳材料；及利用一含金屬氧化物材料來聚結含碳材料，以形成適用於在直接還原及/或熔鐵生產過程中之聚結體。本方法亦包含蒸餾褐煤或次煙煤之至少一部分；及將來自蒸餾步驟的含碳材料進行乾燥淬火。隨意地，本方法又包含：直接利用來自生產直接還原鐵及/或熔鐵之爐排出的熱氣體來乾燥褐煤或次煙煤。隨意地，本方法又包含：間接利用來自生產直接還原鐵及/或熔鐵之爐排出的熱氣來乾燥褐煤或次煙煤。本方法另又包含：在乾燥淬火與乾燥步驟之間回收低含氧量氣體。本系統另又包含：利用來自電力產生設備的排出氣體來乾燥褐煤或次煙煤。
在另又一示範性實施例，本發明提供一種使用高濕度含量之含碳材料來生產直接還原鐵及/或熔鐵的方法，包括：利用來自生產直接還原鐵及/或熔鐵之爐排出熱氣體之能量來乾燥高濕度含量之含碳材料；隨意地，利用高濕度含量之含碳材料之一部分來產生電力；利用高濕度含量之含碳材料之一部分來產生含碳材料；及利用一含金屬氧化物材料來聚結含碳材料，以形成適用於在直接還原及/或熔鐵生產過程中之聚結體。高濕度含量之含碳材料包含至少約20%濕度。本方法亦包含：對高濕度含量之含碳材料之至少一部分進行蒸餾；及將來自蒸餾步驟的含碳材料進行乾燥淬火。隨意地，本方法包含：直接利用來自生產直接還原鐵及/或熔鐵之爐排的出熱氣來乾燥高濕度含量之含碳材料。隨意地，本方法又包含：間接利用來自生產直接還原鐵及/或熔鐵之爐排出的熱氣來乾燥高濕度含量之含碳材料。本方法另又包含：利用來自電力產生設備的排出氣體來乾燥高濕度含量之含碳材料。
在另又一示範性實施例，本發明提供一種使用褐煤、次煙煤等來生產直接還原鐵及/或熔鐵的方法，包括：對褐煤或次煙煤進行蒸餾；將來自蒸餾步驟的含碳材料進行乾燥淬火；及利用一含金屬氧化物材料來聚結含碳材料，以形成適用於在直接還原及/或熔鐵生產過程中之聚結體。本方法亦包含：利用來自生產直接還原鐵及/或熔鐵之爐排出熱氣體之能量來乾燥褐煤或次煙煤。隨意地，本方法又包含：利用低含氧量氣體來乾燥褐煤或次煙煤。隨意地，本方法另又包含：直接利用來自生產直接還原鐵及/或熔鐵之爐排出的熱氣來乾燥褐煤或次煙煤。隨意地，本方法另又包含：間接利用來自生產直接還原鐵及/或熔鐵之爐排出的熱氣來乾燥褐煤或次煙煤。本方法另又包含：利用來自電力產生設備的排出氣體來乾燥高濕度含量之含碳材料。在乾燥淬火與乾燥步驟之間回收低含氧量氣體。隨意地，本方法另又包含：利用來自電力產生設備的排出氣體來來乾燥褐煤或次煙煤。
在一排出氣體區域10，褐煤、次煙煤等首先藉使用來自一如窯爐、還原加熱爐(RHF)、及/或位於精鍊區域14等之精鍊爐12之加熱、還原、及/或熔爐之排出熱氣體的能量，在避免自動起火的情況下預先被乾燥到預定濕度含量。此過程在一煤預乾燥容器16中執行。來自排出熱氣體的能量可直接(即排出熱氣體接觸煤)或間接(即排出熱氣體藉熱傳遞表面及/或其他適宜的熱傳遞媒介與煤隔開)地使用。針對直接乾燥方法，煤與排出熱氣體接觸(如在豎爐型式之容器中，例如類似於使用在MIDREX方法的容器中，經由流體化床、經由輸送帶式乾燥器等)。但是，排出熱氣體可能含有足夠的氧氣，而導致若煤乾燥過度時由於煤之燃燒引起的問題。在此情況中，煤之間接乾燥可使用一適當設備設計(如在一煙道氣體在管中流動且煤保持在設備的殼側之容器或窯爐中)而被應用。在此間接乾燥之情況，煤可維持在低氧氣含量之環境中，且來自排出熱氣體的能量仍可用來預乾燥煤。一個可能的問題在於局部乾燥的褐煤或次煙煤的材料處理。若發生局部乾燥的褐煤或次煙煤的燃燒或塊材材料處理問題時，則可取消預乾燥步驟，且可應用另外的間接乾燥方法。在此情況下，所有乾燥可在低含氧量之情形下以單元操作完成(如下節所敘述)。低含氧量氣體係利用來自排出熱氣體之能量作局部加熱且被回收。
然後，預乾燥後的褐煤、次煙煤等被進給到第二乾燥系統18(如豎爐型式之容器，例如類似於使用在MIDREX方法的容器，旋轉窯、流體化床、輸送帶式乾燥器等)，此第二乾燥系統18充分地將褐煤或次煙煤乾燥用以供給在電力產生區域20中之高效率發電。第二乾燥系統18例如位於煤乾燥及準備區域22中。褐煤、次煙煤等可被乾燥到約5%濕度以下。此電力產生係高效率，因為來自加熱、還原、及/或熔爐之廢熱已被用來移除濕氣，故能量不會損失到使水蒸發所需的潛熱或到煙道氣體中之水蒸汽所攜帶的顯熱。低含氧量氣體係用作為在第二乾燥系統18中之乾燥媒介，以避免褐煤或次煙煤之自動起火。或者，可使用具有窯爐、具有管等之間接乾燥。在由於材料處理問題而不可能預乾燥褐煤或次煙煤之情況，則僅進行煤乾燥單元操作。
來自第二乾燥系統18之乾燥後的褐煤或次煙煤被進給到一破壞性蒸餾設備24，如旋轉窯及/或轉膛爐(rotary hearth furance)。來自於破壞性蒸餾設備24的已揮發及可燃氣體被燃燒或進給到一後燃燒室26且用於製成適合於發電的熱氣體或蒸汽。
使用褐煤或次煙煤的現有發電廠亦具有藉發電廠之排出氣體加熱的預乾燥系統。但是，來自發電廠之排出氣體並不具有足夠的能量來適當地乾燥褐煤或次煙煤，或者褐煤或次煙煤會消耗本來用於發電的能量來適當地進行乾燥。故發電效率很低。
其次，來自蒸餾設備24的熱含碳材料被進給到乾燥淬火系統28(如一豎爐型式之容器，例如類似於使用在MIDREX方法的容器，旋轉窯、流體化床、輸送帶式乾燥器等)，其冷卻含碳材料以使其可用在另一處理步驟。低含氧量氣體被用來冷卻熱含碳材料。在冷卻蒸餾後之含碳材料後，熱的低含氧量氣體隨後被用來乾燥上述第二乾燥系統18中之褐煤或次煙煤。然後低含氧量氣體被調節以使其被回收到乾燥淬火系統28。
可達成作為全系統之高能量效率，因為本發明使用來自加熱、還原、及/或熔爐12的廢熱而消除褐煤或次煙煤中大部分的濕度，以回收從蒸餾含碳材料移除的能量。排出氣體、褐煤或次煙煤乾燥區域、及發電區域的熱及材料平衡係有利的。
本發明之其他優點在使用蒸餾含碳材料作為還原劑而製造還原金屬及/或熔鐵，以用於加工生產平板(slat)、鋼坏(billet)、及/或鍛造鐵(bloom)等。當使用在加熱、還原、及/或熔爐時，蒸餾後的含碳材料與煤比較(尤其直接使用褐煤或次煙煤)具有許多優點。某些優點如含碳材料在聚結體中較低的混合比率、綠色且還原的聚結體之改進的物理特性、加熱、還原、及/或熔爐之較高的生產力、及由於較低氫含量故在排出氣體系統中較少機會之低溫腐蝕。
來自褐煤或次煙煤之能量被「儲存」在金屬成品中且可比褐煤或次煙煤更容易輸送。
依照本發明之方法及系統，除去揮發成分且被冷卻後的含碳材料被進給到一粉化系統30，如一球磨鼓或鎚磨式粉化機。然後，粉化後的含碳材料與在原料處理區域32中含金屬氧化物材料之例如但不限制於，氧化鐵、氧化鋅、氧化鎳、高爐灰、基本氧氣爐灰、電弧爐灰等聚結。若需要的話，聚結體在顆粒乾燥器34中乾燥，然後進給到加熱爐12以被還原及/或熔融。加熱爐12包含，但不限制於，轉膛爐、電弧爐(EAF)、埋弧爐、精鍊爐等。還原及精鍊爐例如可為一般指定的美國專利申請字號No.13/305,876,WO 2009/131148,等所敘述者。
因而，本發明結合發電設備及加熱、還原、及/或熔爐且使褐煤或次煙煤有效地轉換為可容易輸送的金屬產品。
發電設備受益於來自加熱、還原、及/或熔爐之廢棄排出氣體，因為褐煤或次煙煤可被乾燥且供高效率發電。
加熱、還原、及/或熔爐藉使用蒸餾含碳材料作為還原劑且藉接收來自發電設備之電力而受益。
依照本發明，所有需要的能量可由褐煤或次煙煤供應。但是，在如較小規模工廠中熱損失很高或具較低揮發物的煤或在任何情況需要較高的熱回收之某些特殊情況中，需要較高的效率來達到單獨經由煤的總需求能量，否則工廠需要另外的熱源，如天然氣或從限定電池之外側供給的電力。在此種情況，亦可使用再生燃爐或再生爐。例如，此一再生燃爐可被來自加熱、還原、及/或熔爐的排出熱氣體加熱，或者再生燃爐可被來自褐煤、次煙煤等之蒸餾系統的能量之一部分加熱。
再次，與本發明之許多實施例聯結使用之精鍊爐例如可為一般指定的美國專利申請字號No.13/305,876,WO 2009/131148,等所敘述者。此爐例如係非傾側電爐。此爐例如係一具有從上/下大致矩形橫截面形狀之弧爐。原料進料斜槽及排氣管道被連接到爐之頂壁。有作為加熱器功能之電極經爐之頂壁插入。較佳為，此等電極之每一個耦接到一電極升降裝置，其用作將電極導引到爐內部或從爐內部抽出電極。原料進料斜槽係設置在鄰近爐之兩側壁，使電極設置在靠近爐的中心線。多個原料進料斜槽及電極可沿爐之長度間隔。次要燃燒爐亦可經爐之頂壁插入。多個排氣管道及次要燃燒爐可沿爐之長度相隔。較佳為，排氣管道裝設成比電極較靠近原料進料斜槽，以防止在次要燃燒後產生的氧化排出氣體流向電極，藉以消除對電極之破壞。
爐之頂壁較佳為具有階狀結構或從原料進料斜槽傾斜到任一側之電極之斜率。此階狀結構之每一階包含一大致水平的踏板及一大致垂直的豎板。次要燃燒爐係裝設通過大致水平結構中的大致垂直之豎板，使得含氧氣體有效地噴射在接近聚結層處。須提及，次要燃燒爐亦可裝設通過在大致垂直結構中的大致水平之踏板。
在靠近中心線且遠離原料進料斜槽(即遠離原料床)的爐之側壁/底壁，設置一金屬出鐵孔及一出渣孔，以方便熔融金屬及熔渣之流出。須提及，金屬出鐵孔及出渣孔可在爐之下部分的任何所要地點。此等孔可位於爐底部的中心。電極較佳為三相交流電型式，其具有所要熱效率，如製鋼電弧爐中一般使用者。如一例中，可使用六個電極之陣列，每一個單相包含三對電極。每一電極之尖端較佳為浸入裝在原料床上之聚結層，或當進行熔解操作時浸入熔渣中。結果，熔解可藉輻射熱及阻抗熱之效果而加速，並且可最小化未受到原料床保護的爐之內表面的破壞。
依照本發明，爐之下部分包含位於原料及聚結層下方之許多位置的複數個卸料斗。此等卸料斗被選擇地在過程中或離線操作，以將預定量之原料(包含聚結體及粉煤)從爐卸料，使得可控制爐中之熔解區的材料流及位置。卸料操作係使用裝設在卸料斗下之滑動閘及螺旋輸送器執行。若多個滑動閘與每一卸料斗使用時，則材料可藉一次打開一個或多個滑動閘而從爐之特定位置卸料。
在操作中，必須控制爐中之熔解區的材料流及位置，而能維持爐之有秩序且連續的操作。因而，除了使用卸料斗外，原料進料斜槽裝設有外斜槽，其包含可伸縮或垂直地調整之進給埠。每一個原料進料斜槽包含一用於儲存原料之料斗，一連接到料斗之內斜槽，及可在內斜槽上伸縮或垂直地調整之外斜槽。視聚結層之安放角度而定，聚結層之下部分可藉在垂直方向移動外斜槽及進給埠而被調整以產生在所要位置。
因而，本發明提供一系統及方法，不論由於粉煤之分開及/或聚積使原料床及層之安放的變化角度及崩潰角(collapse angle)，均可用於調整聚結層之下部分。從進給點到熔解區域之穩定材料流可在長期操作下建立及維持。此操作尤其在當粉煤從進給點下方被移除時是非常有效。即使聚結體在進入進料斗之前被篩選，在爐中某些量的粉煤係無法避免。此等粉煤在進給點傾向於分開及/或聚積。此材料化學地類似於進給材料，或其被局部還原。即使其局部被還原時，一般在氧化劑及還原劑之間具有良好的平衡，且一般可被回收。回收利用過的材料之一個方法係單純地使其與進入聚結設備之新的進給材料混合而不需要新的設備。回收利用過的材料之另一個方法係引導回收材料到一新的位於與爐出鐵側相對處之進料斗及進料斜槽。再次，爐之較受採用的形狀係矩形，其中耐火材料係藉進給到四個側之其中兩個側之DRI保護。難以藉維持DRI層保護爐之出鐵側，因為爐之出鐵側必須在出料孔具有良好的熔鐵及/或渣流動。故希望能藉水冷來保護爐之出鐵側。作為另一選擇，與水冷比較時，將回收材料進給到爐之此側亦可保護耐火材料且減少熱損失。
若移除的材料量太大時，則爐需要例如與供材料進給之兩側之相同量的預還原區域。但是，移除的材料量比新的進給料少很多且可能局部還原。故熔解回收材料可藉在鐵渣上形成一堆及在新回收料斗下方的金屬層而達成。
此種電熔解爐之一個重要的形態在於泡沫狀渣之產生，泡沫狀渣局部係藉著從還原反應湧出的氣體造成。材料可被回收到一靠近一電極之區域(如在一對電極之間)，造成藉還原反應及泡沫狀渣產生CO氣體。CaO可被加入回收材料以達成良好的去硫化性能。若石灰石(CaCO3)或石灰岩(CaCO3及MgCO3)取代CaO而加入回收材料的話，泡沫狀渣可使用形成的co2產生。石灰石或石灰岩亦可獨立於回收材料而被入料到爐中。
雖然本發明在此已經參照較佳實施例及其特定例顯示且說明，但對熟於此技術者可隨即了解，其他實施例及例示可執行類似功能及/或達到類似結果。所有此等均等實施例及例示均在本發明之精神及範圍內，且藉此而發想者，且由下列申請專利範圍而涵蓋。
10‧‧‧排出氣體區域
12‧‧‧精鍊爐
14‧‧‧精鍊區域
16‧‧‧煤預乾燥容器
18‧‧‧第二乾燥系統
20‧‧‧電力產生區域
22‧‧‧煤乾燥及準備區域
24‧‧‧破壞性蒸餾設備
26‧‧‧後燃燒室
28‧‧‧乾燥淬火系統
30‧‧‧粉化系統
32‧‧‧原料處理區域
34‧‧‧顆粒乾燥器
本發明在此將參照許多圖面以非限制性實施例說明及揭示，其中相似的符號係用於代表類似的方法步驟/系統元件以作為相稱，其中：第1圖係顯示本發明之褐煤DRI/熔鐵生產系統之一個示範性實施例的概圖。
10．．．排出氣體區域
12．．．精鍊爐
14．．．精鍊區域
16．．．煤預乾燥容器
18．．．第二乾燥系統
20．．．電力產生區域
22．．．煤乾燥及準備區域
24．．．破壞性蒸餾設備
28．．．乾燥淬火系統
34．．．顆粒乾燥器

Claims (26)

  1. 一種使用高濕度含量之含碳材料來生產直接還原鐵及/或熔鐵的方法，包括：破壞性地將該高濕度含量之含碳材料進行蒸餾；從高濕度含量之含碳材料將含碳材料與含金屬氧化物材料聚結(agglomerate)以形成一聚結體；及使用該聚結體在直接還原及/或熔鐵生產過程中。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，又包括：將自該蒸餾取得的含碳材料進行乾燥淬火。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，又包括：利用來自生產直接還原鐵及/或熔鐵之爐排出熱氣體之能量來乾燥該高濕度含量之含碳材料。
  4. 如申請專利範圍第3項之方法，又包括：利用來自該生產直接還原鐵及/或熔鐵之爐排出熱氣體之能量來直接地乾燥該高濕度含量之含碳材料。
  5. 如申請專利範圍第3項之方法，又包括：利用來自該生產直接還原鐵及/或熔鐵之爐排出熱氣體之能量來間接地乾燥該高濕度含量之含碳材料。
  6. 如申請專利範圍第3項之方法，又包括：利用低含氧氣體來乾燥該高濕度含量之含碳材料。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，又包括：利用該高濕度含量之含碳材料之一部分來產生電力。
  8. 如申請專利範圍第7項之方法，又包括： 利用來自一發電設備的排出氣體來乾燥該高濕度含量之含碳材料。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，又包括：回收低含氧量氣體。
  10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該高濕度含量之含碳材料包括褐煤、褐炭、及次煙煤之其中一個。
  11. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該高濕度分含量之含碳材料包含至少20%濕度。
  12. 如申請專利範圍第1項之方法，另包括：使用來自該蒸餾之該高濕度含量之含碳材料的氣化部分來產生電力且使用該高濕度含量之含碳材料之殘留部分作為在該直接還原及/或熔鐵生產過程中的還原劑。
  13. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該直接還原及/或熔鐵生產過程包含使用一種用於從該聚結體生產熔融金屬之還原及/或熔解爐而仍從一次要燃燒爐進給一含氧氣體到爐內部，藉以使從一聚結層產生的含一氧化碳氣體燃燒，且使用從此處的輻射熱來達成該聚結層之加熱還原。
  14. 一種使用高濕度含量之含碳材料來生產直接還原鐵及/或熔鐵的系統，包括：用於破壞性地蒸餾高濕度含量之含碳材料的手段；利用一含金屬氧化物材料從高濕度含量之含碳材料來聚結含碳材料，以形成一聚結體的手段；及 一用於使用該聚結體於直接還原及/或熔鐵生產過程的手段。
  15. 如申請專利範圍第14項之系統，另包括：將從該蒸餾手段取得的含碳材料進行乾燥淬火之手段。
  16. 如申請專利範圍第14項之系統，另包括：利用來自生產直接還原鐵及/或熔鐵之爐排出熱氣體之能量來乾燥該高濕度含量之含碳材料的手段。
  17. 如申請專利範圍第16項之系統，另包括：直接地利用來自該生產直接還原鐵及/或熔鐵之爐排出熱氣體來乾燥該高濕度含量之含碳材料的手段。
  18. 如申請專利範圍第16項之系統，另包括：間接地利用來自該生產直接還原鐵及/或熔鐵之爐排出熱氣體來乾燥該高濕度含量之含碳材料的手段。
  19. 如申請專利範圍第16項之系統，另包括：利用低含氧量氣體來乾燥該高濕度含量之含碳材料的手段。
  20. 如申請專利範圍第14項之系統，另包括：利用該高濕度含量之含碳材料之一部分來產生電力的手段。
  21. 如申請專利範圍第20項之系統，另包括：利用來自發電設備之排出氣體來乾燥該高濕度含量之含碳材料的手段。
  22. 如申請專利範圍第14項之系統，另包括：回收低含氧量氣體的手段。
  23. 如申請專利範圍第14項之系統，其中該高濕度含量之含碳材料包括褐煤、褐炭、及次煙煤之其中一個。
  24. 如申請專利範圍第14項之系統，其中該高濕度含量之含碳材料包含至少20%濕度。
  25. 如申請專利範圍第14項之系統，另包括：使用來自該蒸餾手段之該高濕度含量之含碳材料的氣化部分來產生電力且使用該高濕度含量之含碳材料之殘留部分作為在該直接還原及/或熔鐵生產過程中還原劑的手段。
  26. 如申請專利範圍第14項之系統，其中該直接還原及/或熔鐵生產過程包含使用一用於從該聚結體生產熔融金屬的還原及/或熔解爐，且從次要的燃燒爐進給一含氧氣體到爐內部，藉此使從聚結層產生的含一氧化碳氣體燃燒，並使用來自其之輻射熱來達成該聚結層之熱還原。
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