(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉ガス（ＣＯＧ）を用いて酸化鉄を金属鉄に還元するシステムであって、
オフガスを供給する直接還元シャフト炉と、
少なくとも前記オフガスの一部を備える還元ガス流へＣＯＧを注入するＣＯＧ源とを備え、
前記直接還元シャフト炉は、前記還元ガス流及び注入されたＣＯＧを用いて酸化鉄を金属鉄に還元し、
ＣＯＧはまた、前記還元ガス流と別の流れを通じて、前記直接還元シャフト炉の遷移領域に供給されるシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、
前記ＣＯＧは注入の時に１２００℃又はそれより高い温度であるシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムであって、
前記ＣＯＧは、２体積％から１３体積％の間のＣＨ4を含有するシステム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムであって、
前記ＣＯＧは改質されたＣＯＧを含むシステム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムであって、
前記ＣＯＧは、１０００℃から１６００℃の間の温度である、新鮮な高温ＣＯＧを含むシステム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムであって、
前記ＣＯＧ源は部分酸化システムを備えるシステム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムであって、
前記ＣＯＧ源は高温酸素バーナを備えるシステム。
【請求項８】
請求項１に記載のシステムであって、
前記還元ガス流の少なくとも一部を形成する前記オフガスへ塩基性酸素炉ガス（ＢＯＦＧ）を注入する塩基性酸素炉ガス源をさらに備えるシステム。
【請求項９】
請求項８に記載のシステムであって、
前記オフガス及び前記ＢＯＦＧの混合物から二酸化炭素（ＣＯ2）を除去するＣＯ2除去システムをさらに備えるシステム。
【請求項１０】
コークス炉ガス（ＣＯＧ）を用いて酸化鉄を金属鉄に還元する方法であって、
オフガスを供給する直接還元シャフト炉を設け、
前記オフガスの少なくとも一部を備える還元ガス流へＣＯＧを注入するＣＯＧ源を設け、
前記直接還元シャフト炉は、前記還元ガス流及び注入されたＣＯＧを用いて酸化鉄を金属鉄に還元し、
ＣＯＧはまた、前記還元ガス流と別の流れを通じて、前記直接還元シャフト炉の遷移領域に供給される方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって、
前記ＣＯＧは注入の時に１２００℃又はそれより高い温度である方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の方法であって、
前記ＣＯＧは、２体積％から１３体積％の間のＣＨ4を含有する方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載の方法であって、
前記ＣＯＧは改質されたＣＯＧを含む方法。
【請求項１４】
請求項１０に記載の方法であって、
前記ＣＯＧは、１０００℃から１６００℃の間の温度である、新鮮な高温ＣＯＧを含む方法。
【請求項１５】
請求項１０に記載の方法であって、
前記ＣＯＧ源は部分酸化システムを備える方法。
【請求項１６】
請求項１０に記載の方法であって、
前記ＣＯＧ源は高温酸素バーナを備える方法。
【請求項１７】
請求項１０に記載の方法であって、
前記還元ガス流の少なくとも一部を形成する前記オフガスへ塩基性酸素炉ガス（ＢＯＦＧ）を注入するＢＯＦＧ源をさらに設けることを備える方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、
前記オフガス及び前記ＢＯＦＧの混合物から二酸化炭素（ＣＯ2）を除去するＣＯ２除去システムをさらに設けることを備える方法。
【請求項１９】
酸化鉄を金属鉄に還元する方法であって、
還元ガスを用いて直接還元シャフト炉内で前記酸化鉄を前記金属鉄に還元し、前記還元ガスは前記直接還元シャフト炉から得られるオフガス及びＣＯＧ源から得られるコークス炉ガス（ＣＯＧ）の混合物を含み、
ＣＯＧはまた、前記還元ガスの流れと別の流れを通じて、前記直接還元シャフト炉の遷移領域に供給される方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、
前記ＣＯＧは混合の時に１２００℃又はそれより高い温度である方法。
【請求項２１】
請求項１９に記載の方法であって、
前記ＣＯＧは、２体積％から１３体積％の間のＣＨ4を含有する方法。
【請求項２２】
請求項１９に記載の方法であって、
前記ＣＯＧは改質されたＣＯＧを含む方法。
【請求項２３】
請求項１９に記載の方法であって、
前記ＣＯＧ源は高温酸素バーナを備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、コークス炉及び／又は酸素製鋼炉（oxygen steelmaking furnace）を有する総合製鋼工場等内で、酸化鉄を金属鉄に還元する新規なシステム及び方法に関する。特に、本発明は、コークス炉ガス及び酸素製鋼炉ガスを用いて酸化鉄を金属鉄に還元する新規のシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
総合製鋼工場等は一般にコークス炉及び／又は酸素製鋼炉を有し、加熱及び発電の為に過剰の付随ガスを使用する。多くの適用例では、付随コークス炉ガス（ＣＯＧ）及び／又は付随塩基性酸素炉ガス（ＢＯＦＧ）を使用して、直接還元鉄（ＤＲＩ）、高温直接還元鉄（hot direct reduced iron）（ＨＤＲＩ）、又は高温ブリケット鉄（hot briquetted iron）（ＨＢＩ）という形で、酸化鉄を金属鉄に還元することが望ましい。ＣＯＧ及びＢＯＦＧは両方とも一酸化炭素（ＣＯ）及び水素（Ｈ２）をかなり多くのパーセンテージで含み、酸化鉄を金属鉄に還元するのに主要な還元剤である。ＣＯＧは２０＋％メタン（ＣＨ４）をも含み、適切な条件下で、ＣＯ及びＨ２を生成すべく二酸化炭素（ＣＯ２）及び水（Ｈ２０）により改質することができる。ＢＯＦＧは窒素（Ｎ２）含有量が２０％に達することがありそれは、例えば循環システム内で高いレベルまで蓄積されることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
様々な例示的実施形態では、本発明は、還元剤の外部源がＣＯＧ及びＢＯＦＧのうちの一つ又は両方である場合、鉄鉱石を直接還元するための経済的プロセスを提供する。ＢＯＦＧは酸素製鋼炉ガスとしても知られている。ＣＯ２は、当業者には周知である従来の直接還元シャフト炉から得られるシャフト炉オフガスとＢＯＦＧとの混合物から除去される。そしてＣＯ２リーンガスは洗浄されたＣＯＧと混合され、加湿され、間接加熱器内で加熱される。そして酸素（Ｏ２）は加熱された還元ガスに注入されて温度をさらに上昇させる。この高温還元ガスは直接還元シャフト炉へ流れて、そこでは高温還元ガスに含まれるＣＨ４がＤＲＩ／ＨＤＲＩと接触することにより改質され、その後酸化鉄を還元する。使用済みの高温還元ガスは直接還元シャフト炉からシャフト炉オフガスとして排出され、廃熱ボイラで蒸気を生成し、冷却・洗浄器で洗浄され、圧縮されリサイクルされて新鮮なＢＯＦＧと合流する。シャフト炉オフガスの一部は複数の加熱用バーナに送られる。
【０００４】
ＢＯＦＧの他の考えられる使用法は、間接加熱器用炉頂ガス燃料として使用するために洗浄／冷却されたシャフト炉オフガスに補足されることを含む。同様に、ＣＯＧは他の様々な目的に使用してもよい。間接加熱器内で加熱されるＣＯＧは、酸化処理（即ち、部分燃焼）等を介して間接加熱器を汚す複合炭化水素（complex hydrocarbons）が好ましくは最初に洗浄される。それにより、ＢＯＦＧ補充の必要性は、対応して低減され、場合によっては排除される。複合炭化水素を含む又は含まないＣＯＧは、直接還元シャフト炉遷移領域注入ガスとして、間接加熱器用炉頂ガス燃料を補足するものとして使用してもよく、及び／又は最終の還元ガス流をリッチにするために使用してもよい。これら全ての可能性は、互いに排他的ではなくあらゆる組み合わせで使用してもよく、下記にてさらに詳細に説明される。
【０００５】
本発明の一つの目的は、ある一定量のＣＯＧ及び／又はＢＯＦＧから生成され得るＤＲＩ、ＨＤＲＩ、又はＨＢＩの量を最大にすることである。
【０００６】
本発明の別の目的は、ＣＯＧ及び／又はＢＯＦＧの量の変化を考慮した効率的な処理を提供することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、外部接触改質装置を除去することにより装置を最小にして、従って施設コストを減らすことである。外部接触改質装置はシャフト炉オフガス及びＢＯＦＧからの酸化剤によりＣＯＧのＣＨ４を改質してＣＯ及びＨ２を生成するために使用される。ＣＯ２リーンガス、ＣＯ２リーンＢＯＦＧ、及びＣＯＧの混合物を間接加熱器内で加熱して、その後直接還元シャフト炉内にＯ２を注入してそこで改質すると、外部接触改質装置を使用するよりも安価である。
【０００８】
本発明のさらなる目的は、通常許容され得るよりも低い圧力で直接還元シャフト炉の動作を許容することであり、直接還元シャフト炉に送られる高温還元ガスのＣＨ４レベルはＢＯＦＧを加えることで低下する。
【０００９】
本発明のさらなる目的は、使用済みの高温還元ガスの一部を間接加熱器燃料として使用することにより、Ｎ２の蓄積を許容レベルに制限することである。
【００１０】
一つの例示的実施形態では、本発明はコークス炉ガス（ＣＯＧ）及び酸素製鋼炉ガス（ＢＯＦＧ）を用いて酸化鉄を金属鉄に還元する新規なシステムであって、前記システムは、オフガスを供給する直接還元シャフト炉と、ＢＯＦＧを供給するＢＯＦＧ源と、前記オフガス及び前記ＢＯＦＧの混合物から二酸化炭素（ＣＯ2）を除去する二酸化炭素除去システムと、前記結果として得られる二酸化炭素リーンガスをＣＯＧと混合するＣＯＧ源とを備え、前記直接還元シャフト炉は、前記結果として得られる還元ガスを用いて酸化鉄を金属鉄に還元し、ＣＯＧはまた、前記還元ガス流と別の流れを通じて、前記直接還元シャフト炉の遷移領域に供給されるシステムを提供する。前記システムは、前記結果として得られる還元ガスを前記直接還元シャフト炉内で使用する前に、前記還元ガスの含水量を調整するサチュレータをさらに備える。前記システムは、前記結果として得られる還元ガスを前記直接還元シャフト炉内で使用する前に、前記還元ガスを加熱する間接加熱器をさらに備える。前記システムでは、前記間接加熱器用の燃料ガスは、前記オフガスの一部及び前記ＣＯＧ及び前記ＢＯＦＧのうちの一つ以上の一部を含むとしてもよい。前記システムは、前記結果として得られる還元ガスを前記直接還元シャフト炉内で使用する前に、前記還元ガスに酸素を加える酸素源をさらに備える。前記システムは、前記結果として得られる還元ガスを前記直接還元シャフト炉内で使用する前に、前記ＣＯＧ源から前記ＣＯＧの一部を前記還元ガスに合流させる導管をさらに備えるとしてもよい。前記システムは、前記ＣＯＧ源からの前記ＣＯＧの一部を前記直接還元シャフト炉の遷移領域へ流通させる導管をさらに備えるとしてもよい。前記システムは、前記ＣＯＧが前記ＣＯ2リーンガスと混合される前に、前記ＣＯＧから複合炭化水素を除去する部分酸化反応器をさらに備えるとしてもよい。好ましくは、前記ＢＯＦＧの使用量は、前記ＣＯＧの使用量及び組成に依存する。
【００１１】
他の例示的実施形態では、本発明はコークス炉ガス（ＣＯＧ）及び酸素製鋼炉ガス（ＢＯＦＧ）を用いて酸化鉄を金属鉄に還元する新規な方法であって、直接還元シャフト炉からオフガスを取得し、ＢＯＦＧ源からＢＯＦＧを取得し、前記オフガス及び前記ＢＯＦＧの混合物から二酸化炭素(ＣＯ2)を除去し、結果として得られるＣＯ2リーンガスをＣＯＧ源からのＣＯＧと混合し、前記結果として得られる還元ガスを用いて、前記直接還元シャフト炉内で酸化鉄を金属鉄に還元し、ＣＯＧはまた、前記還元ガス流と別の流れを通じて、前記直接還元シャフト炉の遷移領域に供給される。前記方法では、前記結果として得られる還元ガスが前記直接還元シャフト炉内で使用される前に、サチュレータを用いて前記結果として得られる還元ガスの含水量を調整することをさらに備える。前記方法では、前記結果として得られる前記還元ガスが前記直接還元シャフト炉内で使用される前に、間接加熱器を用いて前記結果として得られる還元ガスを加熱することをさらに備える。前記方法では、前記間接加熱器の燃料ガスは、前記オフガスの一部及び前記ＣＯＧ及び前記ＢＯＦＧのうちの一つ以上の一部を備えるとしてもよい。前記方法では、前記結果として得られる還元ガスを前記直接還元シャフト炉内で使用する前に、酸素源を用いて前記還元ガスに酸素を加えることをさらに備える。前記方法では、前記結果として得られる還元ガスを前記直接還元シャフト炉内で使用する前に、導管を用いて前記結果として得られる還元ガスに前記ＣＯＧ源からの前記ＣＯＧの一部を合流させることをさらに備えるとしてもよい。前記方法では、導管を用いて前記ＣＯＧ源からの前記ＣＯＧの一部を前記直接還元シャフト炉の遷移領域へ流通させることをさらに備えるとしてもよい。前記方法では、前記ＣＯＧが前記ＣＯ2リーンガスと混合される前に、部分酸化反応器を用いて前記ＣＯＧから複合炭化水素を除去することをさらに備えるとしてもよい。好ましくは、前記ＢＯＦＧの使用量は、前記ＣＯＧの使用量及び組成に依存する。
【００１２】
さらなる例示的実施形態では、本発明は、酸化鉄を金属鉄に還元する方法であって、直接還元シャフト炉からオフガスを取得し、塩基性酸素炉ガス（ＢＯＦＧ）をＢＯＦＧ源から取得し、前記オフガス及び前記ＢＯＦＧの混合物から二酸化炭素（ＣＯ2）を除去し、前記直接還元シャフト炉内で、前記結果として得られるＣＯ2リーンガスを用いて酸化鉄を金属鉄に還元し、ＣＯＧはまた、前記還元ガス流と別の流れを通じて、前記直接還元シャフト炉の遷移領域に供給される。前記方法では、ＣＯＧ源からのコークス炉ガス（ＣＯＧ）を還元ガスとして使用する前に、コークス炉ガス（ＣＯＧ）と前記結果として得られる二酸化炭素リーンガスとを混合することをさらに備えるとしてもよい。前記方法では、前記ＣＯＧが前記ＣＯ2リーンガスと混合される前に、前記ＣＯＧから複合炭化水素を除去することをさらに備えるとしてもよい。
【００１３】
またさらなる例示的実施形態では、本発明は酸化鉄を金属鉄に還元する方法であって、直接還元シャフト炉からオフガスを取得し、前記オフガスをＣＯＧ源からのコークス炉ガス（ＣＯＧ）と混合し、前記結果として得られる還元ガスを用いて、前記直接還元シャフト炉内で酸化鉄を金属鉄に還元し、ＣＯＧはまた、前記還元ガスの流れと別の流れを通じて、前記直接還元シャフト炉の遷移領域に供給される。前記方法ではさらに、塩基性酸素炉ガス（ＢＯＦＧ）をＢＯＦＧ源から取得し、前記オフガス及び前記ＢＯＦＧの混合物から二酸化炭素（ＣＯ2）を除去し、結果として得られるＣＯ2リーンガスを前記ＣＯＧ源からの前記ＣＯＧと混合するとしてもよい。前記方法では、前記ＣＯＧが前記ＣＯ2リーンガスと混合される前に、前記ＣＯＧから複合炭化水素を除去することをさらに備えるとしてもよい。
【００１４】
さらに他の例示的実施形態では、本発明は、コークス炉ガス（ＣＯＧ）を用いて酸化鉄を金属鉄に還元するシステムであって、オフガスを供給する直接還元シャフト炉と、少なくとも前記オフガスの一部を備える還元ガス流へＣＯＧを注入するＣＯＧ源とを備え、前記直接還元シャフト炉は、前記還元ガス流及び注入されたＣＯＧを用いて酸化鉄を金属鉄に還元し、ＣＯＧはまた、前記還元ガス流と別の流れを通じて、前記直接還元シャフト炉の遷移領域に供給されるシステムを提供する。前記ＣＯＧは注入の時に約１２００℃又はそれより高い温度である。前記ＣＯＧは、２体積％から１３体積％の間のＣＨ4を含有する。好ましくは、前記ＣＯＧは改質されたＣＯＧを含む。前記ＣＯＧは新鮮な高温ＣＯＧを含むとしてもよい。前記ＣＯＧ源は部分酸化システムを備える。前記ＣＯＧ源は高温酸素バーナを備えてもよい。本システムはさらに、前記還元ガス流の少なくとも一部を形成する前記オフガスへ塩基性酸素炉ガス（ＢＯＦＧ）を注入する塩基性酸素炉ガス源を備えるとしてもよい。本システムはさらに、前記オフガス及び前記ＢＯＦＧの混合物から二酸化炭素（ＣＯ2）を除去するＣＯ2除去システムを備えるとしてもよい。
【００１５】
さらに他の例示的実施形態では、本発明は、コークス炉ガス（ＣＯＧ）を用いて酸化鉄を金属鉄に還元する方法であって、オフガスを供給する直接還元シャフト炉を設け、前記オフガスの少なくとも一部を備える還元ガス流へＣＯＧを注入するＣＯＧ源を設け、前記直接還元シャフト炉は、前記還元ガス流及び注入されたＣＯＧを用いて酸化鉄を金属鉄に還元し、ＣＯＧはまた、前記還元ガス流と別の流れを通じて、前記直接還元シャフト炉の遷移領域に供給される方法を提供する。前記ＣＯＧは注入の時に１２００℃又はそれより高い温度である。前記ＣＯＧは、２体積％から１３体積％の間のＣＨ4を含有する。好ましくは、前記ＣＯＧは改質されたＣＯＧを含む。前記ＣＯＧは新鮮な高温ＣＯＧを含むとしてもよい。前記ＣＯＧ源は部分酸化システムを備える。前記ＣＯＧ源は高温酸素バーナを備えてもよい。本方法はさらに、前記還元ガス流の少なくとも一部を形成する前記オフガスへ塩基性酸素炉ガス（ＢＯＦＧ）を注入する塩基性酸素炉ガス源を備えることを含むとしてもよい。本方法はさらに、前記オフガス及び前記ＢＯＦＧの混合物から二酸化炭素（ＣＯ2）を除去するＣＯ2除去システムを備えることを含むとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明におけるＣＯＧ及び／又はＢＯＦＧを用いて酸化鉄を金属鉄に還元する新規のシステム及び方法の一つの例示的な実施形態を示す概略図である。
【図２】図２は、図１に示すシステム及び方法と関連して、ＣＯＧから複合炭化水素を除去する処理の一つの例示的な実施形態を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明におけるＣＯＧを用いて酸化鉄を金属鉄に還元する新規のシステム及び方法に代わる例示的実施形態を図示する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本通常特許出願／特許は、２０１０年５月１４日に出願された米国特許仮出願、出願番号６１／３３４，７８６、「コークス炉ガス及び酸素製鋼炉ガスを用いて酸化鉄を金属鉄に還元するシステム及び方法」、の利益を主張する２０１１年５月１３日に出願された係属中の米国特許出願、出願番号１３／１０７，０１３、「コークス炉ガス及び酸素製鋼炉ガスを用いて酸化鉄を金属鉄に還元するシステム及び方法」、の一部継続出願であり、その仮出願及び出願両方の全体が本出願に援用される。
【００１８】
特に図１を参照すると、一つの例示的な実施形態では、本発明におけるＣＯＧ及び／又はＢＯＦＧを用いて酸化鉄を金属鉄に還元する新規のシステム及び方法（システム及び方法を総称して５とする）は当業者には周知の個々の部品を含み、従ってそれらは本明細書には過度に詳細に図示又は説明されていないが、進歩的な処理で組み合わせてある。この部品とは、従来の直接還元シャフト炉１０、廃熱ボイラ１８、冷却・洗浄器（cooler scrubber）２０、ＢＯＦＧ源３０（及び／又は適切な貯蔵容器）、ＣＯ２除去システム４０、ＣＯＧ源５０（及び／又は適切な貯蔵容器）、サチュレータ６０、間接加熱器７０、及び酸素源８０（及び／又は適切な貯蔵容器）である。
【００１９】
直接還元シャフト炉１０は上端を有し、上端からペレット、塊、凝集体等１４の形で鉄鉱石が供給される。還元されたペレット、塊、凝集体等１４は直接還元シャフト炉１０の下端１３からＤＲＩとして取り出される。装入物装入部（feed charge）と生成物吐出部（product discharge）との間に還元ガス入口導管１５が配置されており、導管１５は直接還元シャフト炉１０へ高温還元ガスを供給する。この高温還元ガスはＣＨ４を含み、ＣＨ４は直接還元シャフト炉１０のガス入口部分付近で高温還元ガスに含まれるＣＯ２及びＨ２Ｏにより改質されて、追加のＣＯ及びＨ２を生成する。ＨＤＲＩは改質反応の際に触媒として作用する。この改質反応後、ＣＯ及びＨ２を含む高温還元ガスは酸化鉄を金属鉄に還元して、使用済み還元ガスとして直接還元シャフト炉１０から直接還元シャフト炉１０の上部にある排気管（offtake conduit）を介して、ダクト１７内へ流れて廃熱ボイラ１８まで流れ、そして冷却・洗浄器２０へ流れ出る。廃熱ボイラ１８で生成された蒸気は、例えばＣＯ２除去システム４０用の再生熱（regeneration heat）の大部分を供給する。冷却・洗浄器２０は使用済みオフガスを冷却及び洗浄して、この使用済みオフガスは導管２１を介して冷却・洗浄器から流出する。
【００２０】
次に、冷却されたオフガスの一部は別の導管２３に入り間接加熱器７０の複数のバーナへと流れる。冷却されたオフガスの一部は他の導管２２にも入り、ＢＯＦＧ源３０からの導管３２と合流して、圧縮機３５へ流れる別の導管３４を形成する。圧縮機３５からの圧縮ガスはＣＯ２除去システム４０へ流れ、そこでガスからＣＯ２が洗浄される。導管４１内のＣＯ２リーンガスは別の導管５２からのＣＯＧにより増量され、さらなる導管５６へ入り、サチュレータ６０へ流れて、そこで直接還元シャフト炉１０内の炭素制御（carbon control）用に前記ガスを調整するためにガスにはＨ２Ｏが追加される。
【００２１】
他のＢＯＦＧは導管３３を介して炉頂ガス燃料流と直接合流する。他のＣＯＧは、一つ以上の導管５３及び５４を介して間接加熱器７０の複数の付随バーナに送られて、一つ以上の導管５３及び５５を介して、直接還元シャフト炉１０の遷移領域へ、遷移領域注入ガスとして送られる。サチュレータ６０からのガスは導管６１を介して間接加熱器７０へ流れて、そこでガスは、例えば使用済み還元オフガス及びＢＯＦＧの混合物を燃料とする複数のバーナに加えてＣＯＧを燃料とする複数の補助バーナ（auxiliary burners）によりガスは還元温度付近まで加熱される。
【００２２】
燃焼用空気はヒーター煙道ガスと熱交換することにより予め加熱される。間接加熱器７０からの高温ガスは導管７１から出て、酸素源８０からのＯ２は別の導管８１を介して加えられてガスの温度を１０００℃又はそれ以上に上昇させる。そしてガスは、還元シャフト炉１０内での現場改質（in situ reforming）に必要な吸熱の負荷（endothermic load）を供給するのに必要な温度まで昇温された状態で、さらなる導管１５を介して流れる。
【００２３】
概して、ＣＯＧ及びＢＯＦＧの成分は、世界中の様々な製鋼工場の特定の手法及び特定の原材料によって場合によっては異なる。下記の表は限定的ではない実施例を示している。
【００２４】
0005731709.tif 000002
ＣＯＧ及びＢＯＦＧが、外部取り出し燃料（export fuel）なしで最小量のＣＯＧ及び／又はＢＯＦＧを用いてＤＲＩ／ＨＤＲＩ／ＨＢＩを生成するために最も効率的に使用された場合、ガスを各々分析するごとにＣＯＧとＢＯＦＧとの比率は特定のものとなる。この比率は約０．９５から約１．２５まで変動することがある。ＣＯが多く、従いＮ２が少ないＢＯＦＧでは、比率は０．９５に近い。Ｎ２が多く、従いＣＯが少ないＢＯＦＧには、より多くのＣＯＧが必要であり比率は１．２５に近くなる。
【００２５】
前述の通り、計算された最良の動作点（operating point）以外でＣＯＧとＢＯＦＧとの比率を可変させて実施することは可能ではあるが、しかしそれはどこか他の場所で消費されなければならないこととなる外部取り出し燃料に対処しなければならない。この外部取り出し燃料の使用法の一つとしては、例えばＣＯ２除去システム４０で再生するための追加の蒸気を発生させることである。
【００２６】
前述の通り、シャフト炉オフガス流を補充し、最終的な還元ガス流に貢献する上に、ＢＯＦＧの他の検討される使用法は、間接加熱器７０（導管３１、３３、及び２４を介して）の炉頂ガス燃料として使用するシャフト炉オフガス流を補充することも含まれる。同様に、シャフト炉オフガス流を補充して最終的な還元ガス流に貢献する上に、ＣＯＧは他の種々の目的にも使用され得る。
【００２７】
特に図２を参照すると、最終的に間接加熱器７０（図１）内で加熱されるＣＯＧ源５０からのＣＯＧは、間接加熱器７０を汚染してしまう硫黄及び複合炭化水素を好ましくは最初に洗浄するように部分酸化反応器（partial oxidation reactor）９０等内で酸化処理（即ち、部分燃焼）等により、Ｏ２及びＨ２Ｏ（即ち、蒸気）を加えて洗浄される。この洗浄処理は、よって、所望の場合、ＢＯＦＧを補充する必要性を減少させるか、場合によっては排除する。洗浄処理は、ＣＯＧに多量のＮＨ３、Ｈ２Ｓ、タール、ＨＣＮ、ナフタレン、及びＢＴＸ（ベンゼン、トルエン、及びキシレン）が存在する状態で処理を行うために主に必要とされる。必要に応じて、洗浄処理は還元ガスシステムの導管内で小さな反応として実施されて、部分酸化反応器９０とは対照的な反応である。単なる例示であるが、酸化反応は下記の通りである。
【００２８】
ＣＯＧ  −  ＣＯ  ７．５％、ＣＯ２  ３．５％、Ｈ２  ５４％、
ＣＨ４  ２５．２５％、Ｎ２  ７．４５％、ＣｎＨｍ  ２．３％
蒸気１部に対しＣＯＧ１０部
１０部のＣＯＧに酸素添加:
−１．７部の酸素：
ＣＯ  ２１．３８％、ＣＯ２  ２．８％、Ｈ２  ６１．１６％、Ｈ２Ｏ  ７．２８％、
ＣＨ４  ２．９１％、Ｎ２  ４．４６％
温度  ８００℃、１７．１部の生成ガス
−２部の酸素：
ＣＯ  ２２．８１％、ＣＯ２  ２．５４％、Ｈ２  ６１．７４％、
Ｈ２Ｏ  ８．１４％、  ＣＨ４  ０．４９％、Ｎ２  ４．２７％
温度  ８８０℃、１７．９部の生成ガス
【００２９】
特に図１を再び参照して、複合炭化水素有り又は無しのＣＯＧは、間接加熱器７０（導管５３及び５４を介して）用の炉頂ガス燃料を補足するために使用してもよく、直接還元シャフト炉の遷移領域圧入ガス（導管５３及び５５を介して）として使用してもよく、及び／又は最終的な還元ガス流（導管５３、５４及び５９を介して）を濃縮するために使用してもよい。上記の各々の可能性は互いに排他的ではなく、これら全ての可能性はあらゆる組み合わせにて使用してもよい。
【００３０】
図３を参照すると、本発明の前記実施形態に代わる例示的実施形態では、改質されたＣＯＧ１００が直接還元シャフト炉１０の直前でシステム／プロセス流１５に注入される（１０２）。好ましくは、このＣＯＧ１００は、以前に指示されている通り、改質されたＣＯＧ、又は新たな高温ＣＯＧであり、当業者には周知である高温酸素バーナ（これはＣＯＧ９０を超高温火炎（ultra-hot flame）に注入する）等の部分酸化システムから送られる。改質されたＣＯＧ１００は高温（約１０００℃から約１６００℃の間）であり、約９００℃の流れ１５に注入される（１０２）。この熱のため、以前に説明した（図１参照）酸素８０の注入（８１）は任意となる。結果として、炭素すすの発生を回避しつつ、システム／プロセス５へ注入する（８１）酸素８０が少なくなる。このＣＯＧ１００の注入（１０２）は、以前説明した冷却ＣＯＧ及び／又はＢＯＦＧの注入源及び箇所の代わりに、又は補完するように使用してもよい。例えば、ＣＯＧ１００の注入（１０２）は、改質装置により標準ミドレックス天然ガス処理と併せて使用してもよい。前述のＣＯ２除去システム４０及び間接加熱器７０は必要ではなくなる。改質装置がこれら両方の機能を適切に実現することとなる。
【００３１】
改質されたＣＯＧ１００の内容は、例えば以下のようになる。ＣＨ４  ２〜１３％（約１５００℃〜約１２００℃、以下同じ）、ＣＯ  １８．７％、ＣＯ２  １．７％、Ｈ２  ４３．４％、Ｈ２Ｏ  １７．７％、Ｎ２  ３．６％、及びＣ２Ｈ６  １．８％、及び場合によりＣ２Ｈ４  ０．９％及びＣ２Ｈ２  １．７％。勿論、この内容は単に例示的であり、いかなる場合にも限定的であると解釈されてはならない。
【００３２】
本発明は好ましい実施形態及び特定の実施例を参照して図示されて本明細書に説明されているが、当業者には他の実施形態及び実施例も同様の機能を実施する及び／又は同様の結果を得ることは明白だろう。このような全ての同様の実施形態及び実施例は本発明の精神及び範囲内であり、ここで熟考され、下記の請求項に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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