用于燃料氣體的生產和進一步處理的方法和設備技術

為了生產燃料氣體和進行冶金過程，使碳質材料，例如煤或生物質與含氧氣體在第一過程階段中反應，以獲得含有一氧化碳、氫、二氧化碳和/或蒸汽的燃料氣體，其中將所獲得的燃料氣體冷卻至300-600℃，優選350-450℃的溫度下，且隨后使其進行固體分離，且其中在第二過程階段中將該燃料氣體送料入冶金過程的至少一個燃燒器。將該來自固體分離的燃料氣體直接提供應到第二過程階段的至少一個燃燒器，其中冷卻之后通過將熱量損失最小化和/或熱量提供將燃料氣體的溫度保持在300-600℃，優選350-450℃內。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】用于燃料氣體的生產和進一步處理的方法和設備本專利技術涉及用于燃料氣體的生產和用于進行冶金過程的方法，其中在第一過程階段中碳質材料，優選煤或生物質與含氧氣體反應以獲得含有一氧化碳、氫、二氧化碳和/或蒸汽的燃料氣體，其中將所獲得的燃料氣體冷卻至300-600°C，優選350-450°C的溫度下，且隨后將其提供給過濾設施，且其中在第二過程階段中將經過濾的燃料氣體送料到冶金過程的至少一個燃燒器和用于進行該過程的設備。為了能夠使用用于生鐵或直接還原鐵(DRI)的生產的粉鐵礦，將其與水混合且團聚為球團。通過天然氣或油的燃燒提供用于將該球團干燥和固化所必要的熱能。盡管在許多領域設計了新的球團設備，而其與天然氣網絡不相連，但經常出現的是碳質材料，例如煤或生物質。可在其它冶金過程，例如鋁土的煅燒的地點也發現地區基礎設施的相似條件，特別是碳質材料例如煤或生物質作為唯一的能量來源的可獲得性。因此，將現有的碳質材料(例如煤或生物質)轉變為燃料氣體，使得其對于隨后的冶金過程是能量可利用，這是經濟上合宜的。DE 102 60 734 Al描述了用于在流化床反應器中的炭化焦炭和燃料氣體的生產的方法，其中該流化床為環形流化床。以相互間的某一比例調整環形流化床的第一氣體和流化氣體的氣體速度， 使得在顆粒落回到環形流化床中之前，將來自該固定環形流化床的固體引入上方區域、混合室區域，且在那里劇烈混合。EP O 062 363 Al描述了用于燃料氣體的生產的方法，其中可將所獲得的副產物還原。首先，在蒸汽的存在下在流化床中進行氣化，然后將所形成的氣體從硫化合物分離、冷卻和除塵，且然后燃燒來自氣化的殘余。碳質材料特別是煤至燃料氣體(其基本上由一氧化碳、氫、二氧化碳和蒸汽組成)的氣化，導致了焦油的形成。在熱氣體中含有的焦油涉及它們在設備部分中沉積和在該處硬化的風險。首先，這會導致管道橫截面的減少，且因此改變了流動條件，這致使設備的管理和控制困難得多。進一步的沉積可導致設備部分的完全阻塞，這代表了相當大的安全風險。因此WO 2009/074170 Al描述了將在煤的氣化中所產生的燃料氣體供應給固體分離且隨后傳遞到進一步的清洗，可由此移除該焦油。US 4，461，629也教導了在煤的氣化之后必須立即將存在的焦油從燃料氣體移除，因為否則的話將出現焦油沉積和所涉及的風險。由于該目的，將該燃料氣體引入流化床反應器中，且在那里冷卻。存在的雜質特別是焦油，沉積在流化床的顆粒上，同時可將燃料氣體清潔，且冷卻之后將其供應給下一個過程步驟。US 4，563，195 一方面描述了通過采用冷水清洗的焦油移除的可能性，但這包括其產生了大量的廢水的缺點。另一方面，作為生態上更合宜的焦油移除的變體，因此描述了采用相當小量的水的清洗，因為該燃料氣體通過水噴射而進行。以此方式移除的焦油具有明顯較低的水分含量的優點，這允許了焦油的燃燒。從普通的科技文獻，例如來自Jorg Schmalfeld, “Die Veredelung undUm-wandlung von Kohle-Technologien und Projekte 1970 bis2000 in Deutschland，，，Urbanverlag, Hamburg 2008,也可知清洗的不同的可能性,例如Rectisol⑩清洗。只有當使燃料氣體經受昂貴的且生態上沒有問題的焦油移除時，用于下游冶金過程的所產生的熱燃料氣體的使用才是可能的，所有的方法在這方面相同。因此，本專利技術的目的是允許燃料氣體生產與冶金過程的配合，而不必首先從燃料氣體移除該焦油。根據本專利技術，采用權利要求1的特征解決了該目的。在第一過程階段中，使碳質材料，特別是煤或生物質與含氧氣體反應，以獲得含有一氧化碳、氫、二氧化碳和/或蒸汽的燃料氣體，所述含氧氣體特別可為氧、空氣、壓縮空氣或工業空氣(80體積％的氮、20體積％的氧)。隨后將如此獲得的燃料氣體冷 卻至300-600°C，優選350-450°C，更優選380_420°C，且特別是400±5°C的溫度，且將其供應給固體移除。該固體移除特別可為至少一個旋風分離器或過濾裝置，其中此處燭式過濾器的使用是特別有用的，因為陶瓷的燭式過濾器對于熱氣體過濾是特別有用的，因為盡管氣體和顆粒相對高的溫度，但它們幾乎不顯示磨損現象。就本說明書的意義而言，術語“碳質材料”代表其碳含量優選對應于其干物質的至少25重量％，更優選其干物質的至少30重量％，甚至更優選其干物質的至少35重量％，最優選其干物質的至少40重量％，且特別優選其干物質的至少45重量％的材料。在進一步優選的實施方案中，碳質材料中的碳含量對應于其干物質的至少一半。在特別優選的實施方案中，該碳質材料為煤或生物質(優選固體生物質)或其任何混合物。就本說明書的意義而言，術語“生物質”代表可被稱為“可更新原料”的有機物質。該生物質(優選固體生物質)的碳含量優選對應于其干物質的至少25重量％，更優選其干物質的至少30重量％，且甚至更優選其干物質的至少35重量％，最優選其干物質的40重量％，且特別是其干物質的至少45重量％。在特別優選的實施方案中，在生物質(優選固體生物質)中的碳含量對應于其干物質的至少一半。在第二個過程階段中，然后將經過濾的燃料氣體送料到冶金過程的至少一個燃燒器，且用作該燃燒器的燃料。直接進行從過濾到進入至少一個燃燒器的燃料氣體的注入，即特別是沒有進一步過程/清潔步驟的互相結合，其中在過濾和燃燒器入口之間保持燃料氣體的溫度為300-600°C，優選350-450°C。通過將熱量損失和/或熱量供應最小化來進行溫度損失的調整。一方面，管道設計為用于將熱量損失最小化的合適方法。根據本專利技術，因此隔離了過濾和燃燒器之間的連接線路。另一方面，因為該管道具有相當小的熱交換表面(其可通過管道的合適引導和通過管道橫截面的降低來進行)，因此可降低熱量損失。通過管道的直接或間接的加熱，熱量供應是可能的。這兩種措施的組合也是可以設想的。[0021 ] 通過將該燃料氣體的溫度調整至300-600 °C，優選380-420 °C，且特別優選至400±5°C的值，使溫度位于高于焦油的冷凝溫度。由此可以可信賴地防止對穩定且安全地操作的過程有害的焦油冷凝。因為隨后將燃料氣體供應給燃燒器，通過氣體的燃燒產生在此焦油也被燒著的溫度，使得即使在將來的過程階段中燃料氣體的凈化也不再是必要的。因此，節省了燃料氣體的至少一個清潔階段，且此外降低了生態負擔，其在常規的清洗中發生，這歸因于所產生的受污染的水。對于冶金過程，球團化例如對于鐵或煅燒是特別有用的，因為其用于例如氧化鋁的生產。而且，發現在流化床中將碳質材料氣化是有益的，因為以此方式可對于高的氣體產率和低的焦油產量保證在系統中的固體的足夠長的保留時間。循環流化床的使用是特別有利的，因為其特征在于非常良好的熱量和質量轉移。非常特別有益的是其中固定流化床和循環流化床的優點彼此組合的系統。該方法記載于例如DE 102 60 734 Al中。為了能夠以任何程度(at all)向過濾供應燃料氣體，至少部分地冷卻該氣體是必要的。可獲得能量上有吸引力的設計，因為通過冷卻產生燃料氣體蒸汽，且該蒸汽至少部分用作在第一過程階段中的發電和/或調節劑。特別有利地使用本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于生產燃料氣體和用于進行冶金過程的方法，其中在第一過程階段中將碳質材料，例如煤與含氧氣體反應以獲得含有一氧化碳、氫、二氧化碳和/或蒸汽的燃料氣體，其中將所獲得的燃料氣體冷卻至300?600℃，優選350?450℃的溫度下，且隨后使其進行固體分離，且其中在第二過程階段，將該燃料氣體供應給冶金過程的至少一個燃燒器，其特征在于將來自固體分離的燃料氣體直接供應給第二過程階段的至少一個燃燒器，且其中冷卻之后通過將熱量損失最小化和/或熱量供應將該燃料氣體的溫度保持在300?600℃，優選350?450℃。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2011.05.04 DE 102011100490.81.用于生產燃料氣體和用于進行冶金過程的方法，其中在第一過程階段中將碳質材料，例如煤與含氧氣體反應以獲得含有一氧化碳、氫、二氧化碳和/或蒸汽的燃料氣體，其中將所獲得的燃料氣體冷卻至300-600°C，優選350-450°C的溫度下，且隨后使其進行固體分離，且其中在第二過程階段，將該燃料氣體供應給冶金過程的至少一個燃燒器，其特征在于將來自固體分離的燃料氣體直接供應給第二過程階段的至少一個燃燒器，且其中冷卻之后通過將熱量損失最小化和/或熱量供應將該燃料氣體的溫度保持在300-600°C，優選350-450 O。2.根據權利要求1的方法，其特征在于在流化床中將所述碳質材料氣化。3.根據權利要求1或2的方法，其特征在于將在冷卻該燃料氣體時所產生的蒸汽至少部分用于發電和/或第一過程階段中。4.根據權利要求2或3的方法，其特征在于將在冷卻該燃料氣體時所產生的蒸汽至少部分用作在流化床中的流化氣體...

【專利技術屬性】
技術研發人員：A·奧斯，A·馮加尼爾，
申請(專利權)人：奧圖泰有限公司，
類型：
國別省市：