(57)【要約】  溶融金属の製造のための方法において、酸素、還元剤、及び少なくとも１つの還元反応炉中で還元された鉄が熔融ガス化炉（３）の中に導入され、還元剤が酸素によってガス化され、還元された鉄が、生じる熱によって溶融され、キューポラガスが、還元ガスの少なくとも一部分として使用される。反応した炉頂ガスは還元反応炉（１）から引き抜かれる。エネルギー及び原材料に関する効率を増すために、炉頂ガスの熱エネルギー及び／又は、冷却ガス及び過剰ガスとして使用するために供給される還元ガスのごくわずかの部分の少なくとも一部分が、前記方法に使用される少なくとも１つの更なるガスの間接的な加熱のために使用される。この目的のために、炉頂ガスの熱エネルギー及び／又は、冷却ガス及び過剰ガスとして使用するために供給される還元ガスのごくわずかの部分のためのライン（９及び／又は２３）中に少なくとも１つの熱交換器（１５、１８、２１）が設けられ、この方法において使用される少なくとも１つのさらなるガスが前記熱交換器（１５、１８、２１）を通じて流れる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属の製造のための方法であって、
酸素、還元剤、及び少なくとも１つの還元反応炉中で還元された鉄が熔融ガス化炉（３）の中に導入され、前記還元剤が前記酸素によってガス化され、前記還元された鉄がこの場合に生じる熱によって溶融され、前記熔融ガス化炉（３）からのキューポラガスが、前記還元ガスの少なくとも一部分として使用され、反応した炉頂ガスが前記還元反応炉（１）から引き抜かれる方法において、
炉頂ガス及び／又は、冷却ガス及び過剰ガスとして使用するために供給される還元ガスのごくわずかの部分の熱エネルギーの少なくとも一部分が、前記方法に使用される少なくとも１つの更なるガスの間接的な加熱のために使用されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記炉頂ガスの少なくとも一部分は、少なくとも冷却及び洗浄、及び炉頂ガス及び／又は冷却ガス及び過剰ガスとして使用するために供給される前記還元ガスのごくわずかの部分による熱交換の後に、前記還元反応炉（１）の中に再循環されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記洗浄はウェット洗浄によって行われることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記再循環された、加熱された炉頂ガスは、前記キューポラガスに合流され、前記キューポラガスとともに前記還元反応炉（１）に供給されることを特徴とする請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記還元反応炉（１）に入る前に、粒子成分が、加熱された炉頂ガスとキューポラガスとの混合ガスから分離されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記炉頂ガスの少なくとも一部分が、少なくとも冷却及び洗浄、及び前記炉頂ガス及び／又は、洗浄装置（１０）中において冷却ガス及び過剰ガスとして使用されるために供給される前記還元ガスのごくわずかの部分との熱交換の後に、前記熔融ガス化炉（３）の中に導入されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記再循環された炉頂ガスは、熱交換及び／又はその二酸化炭素濃度が冷却後に削減される前に、圧縮されることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記冷却は３０〜５０℃までの温度を達成することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記二酸化炭素濃度は、２〜３体積％まで削減されることを特徴とする請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
前記炉頂ガスの、及び／又は冷却ガス及び過剰ガスとして使用されるために供給される前記還元ガスのごくわずかの部分の熱エネルギーは、前記熔融ガス化炉（３）のための酸素を加熱するために使用されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
炉頂ガス、及び／又は冷却ガス及び過剰ガスとして使用されるために供給される前記還元ガスのごくわずかの部分と酸素との間の熱交換は、移動媒体及び２つの熱交換プロセスを介して行われることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記移動媒体は、酸素との熱交換の後に、前記方法において必要とされる燃焼ガスの予備加熱のために、多くとも冷却されていない前記移動媒体の部分流とともに使用されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
炉頂ガス、及び／又は冷却ガス及び過剰ガスとして使用されるために供給される前記還元ガスのごくわずかの部分の熱エネルギーは、蒸気生成のために使用されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記蒸気の熱エネルギーは、前記熔融ガス化炉（３）のための酸素を加熱するために使用されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
還元ガス供給部を有する還元反応炉（１）と、酸素供給管（５）及び還元剤のための供給システム（４）を有する熔融ガス化炉（３）と、キューポラガスを前記熔融ガス化炉（３）から前記還元反応炉（１）の中へ供給するための少なくとも１つのライン（６）及び前記還元反応炉（１）から炉頂ガスを引き抜くための少なくとも１つのライン（９）と、前記ラインに設けられた少なくとも１つの洗浄装置（１０）と、を有する溶融金属の製造のためのプラントであって、
前記炉頂ガスを引き抜くためのライン（９）及び／又は冷却ガス及び過剰ガスシステム中の少なくとも１つの熱交換器（１５、１８、２１）であって、前記方法において使用される少なくとも１つのさらなるガスが前記熱交換器（１５、１８、２１）を通じて流れる、熱交換器（１５、１８、２１）によって特徴付けられているプラント。
【請求項１６】
前記洗浄装置（１０）は、ウェット洗浄機として設計されていることを特徴とする請求項１５に記載のプラント。
【請求項１７】
前記熱交換器（１５、１８、２１）のそれぞれは、筒型熱交換器又は筒の束型熱交換器として設計され、前記筒は、未処理の前記炉頂ガスのために本質的に垂直に方向付けられ、前記炉頂ガスは前記筒を通じて上から下方に流れることを特徴とする請求項１５又は１６に記載のプラント。
【請求項１８】
前記炉頂ガスのための戻りライン（１３）は、前記炉頂ガスのための洗浄装置（１０）の下流において発して前記熱交換器（１５）に延び、前記戻りラインは前記熱交換器（１５）からさらに前記還元反応炉（１）に延びることを特徴とする請求項１５、１６、又は１７に記載のプラント。
【請求項１９】
前記熱交換器（１５）からの前記戻りラインは、前記溶融ガス化炉（３）と前記還元反応炉（１）との間でキューポラガスのための接続ライン（６）の中に発することを特徴とする請求項１８に記載のプラント。
【請求項２０】
前記熱交換器（１５）からの前記戻りラインは、粒子分離装置（７）の上流で、キューポラガスのための接続ライン（６）の中に発することを特徴とする請求項１８に記載のプラント。
【請求項２１】
炉頂ガスのための戻りライン（１３）が、前記洗浄装置（１０）の下流で発して熱交換器（１５）まで延び、前記戻りラインが前記熱交換器（１５）からさらに前記溶融ガス化炉（３）まで延びることを特徴とする請求項１５又は１６に記載のプラント。
【請求項２２】
前記熱交換器（１５）からの前記戻りラインは、前記酸素供給管との合流点まで、前記酸素供給管に平行に延びることを特徴とする請求項２１に記載のプラント。
【請求項２３】
圧縮機（１４）と、また、多くとも冷却装置（１６）及び二酸化炭素削減ステージ（１７）とが、前記熱交換器（１５）の上流に挿入され、前記圧縮機（１７）の出口及び前記二酸化炭素削減ステージ（１７）の出口が、前記熱交換器（１５）への共通の供給ラインの中に延びていることを特徴とする請求項１８〜２２のいずれか一項に記載のプラント。
【請求項２４】
前記溶融ガス化炉（３）への酸素供給管（５）には、さらなる熱交換器（１９又は２２）が挿入され、該熱交換器（１９又は２２）は、炉頂ガス、及び／又は冷却ガス及び過剰ガスとして使用されるために供給される前記還元ガスのごくわずかの部分が流れる少なくとも１つの熱交換器（１８又は２１）とともに、熱移動流体が流れる回路を形成することを特徴とする請求項１５、１６、又は１７のいずれか一項に記載のプラント。
【請求項２５】
前記熱移動流体は、液体及び／又は蒸気の形態にあることを特徴とする請求項２４に記載のプラント。
【請求項２６】
前記方法において必要とされる少なくとも１つの燃焼ガスのための少なくとも１つのさらなる熱交換器（２０）が、前記熱移動流体の前記回路中に配置されることを特徴とする請求項２４又は２５に記載のプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素、還元剤、及び還元反応炉において還元された鉄が熔融ガス化炉中に導入され、還元剤が酸素によってガス化され、還元された鉄がこの場合に生じる熱によって溶融され、熔融ガス化炉からのキューポラガスが還元ガスの少なくとも一部分として使用され、反応した炉頂ガスが還元反応炉から引き抜かれる、溶融金属の生産のための方法に関し、また、酸素供給管を有する１つ以上の還元反応炉、酸素供給手段と還元剤のための供給システムを有する熔融ガス化炉、熔融ガス化炉から還元反応炉の中にキューポラガスを供給するための少なくとも１つのライン、及び還元反応炉から炉頂ガスを引き抜くための少なくとも１つのラインを有する、前記方法を実行するためのプラントに関する。
【０００２】
例えば特許文献１に記載されているように、溶融還元プラントにおいては、２５℃の温度及び≧９５体積％の純度を有する酸素がノズルを介して熔融ガス化炉の中に注入されて、還元剤（主に石炭及び石炭ブリケット）をガス化し、還元された鉄を溶融するために必要とされる使用可能な熱を作る。熔融ガス化炉（ＥＳＶ）のキューポラガスは、固定床還元シャフト（ＦＢＲＳ）又は流動床反応炉（ＷＳＲ）における間接還元に使用される。直接還元装置からのブラスト炉ガスと熔融ガス化炉からのキューポラガスとからなる浄化された送出ガスは、１．５barＧにおける通常の分析に従い、４５体積％のＣＯ、３０体積％のＣＯ２、１９体積％のＨ２、３体積％のＨ２Ｏ、及び３体積％のＮ２を有している。ガス過多の利益のために、送出ガスは、使用と全体的なエネルギーの最適化とのために供給されなければならない。
【０００３】
しかし、溶融還元プラントからの炉頂ガス又は送出ガスだけでなく還元反応炉中に導入されない還元ガスの一部も大量の実用的な熱を含む（炉頂ガスの温度は約２５０℃〜５００℃）が、還元反応炉中に導入されない還元ガスの一部はプラントの圧力調整のための過剰ガスとして、及び冷却ガスとして使用される。還元ガスの温度は、約７００℃〜９００℃の範囲にある。送出ガスを発電所（蒸気式発電所及び、ガス及び蒸気式発電所）若しくは冶金的使用のために使用するために、ガスに含まれる不純物（ダスト、タール）を除去して高純度化する必要がある。この目的のために、現在はウェット式スクラバーが殆どの場合使用され、このスクラバーは同時にガスを約４０〜４５℃に冷却し、よってガスから実用的な熱の主な部分を引き出す。熱はプロセス水によって消散され、冷却塔によって周囲に排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許公開第３６２８１０２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の目的は当初記載したように、エネルギーと原材料の効率が増す方法とプラントとを特定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために、本発明によればこの方法は、冷却ガス及び過剰ガスとして使用するために供給される炉頂ガス及び／又は還元ガスの一部の熱エネルギーの少なくとも一部が、この方法において使用される少なくとも１つのさらなるガスの間接的な加熱のために使用されることを特徴としている。
【０００７】
本発明による第１の方法の変形体によれば、炉頂ガスの少なくとも一部分は、少なくとも冷却又は洗浄、及びホットプロセスガスとの熱交換の後に、還元反応炉の中に再循環される。再循環ガスを、炉頂ガス又は冷却ガスとの熱交換の後に約４０℃から４００℃まで加熱することによって、この大量のガスを還元シャフトの上流に再循環し、必要とされる還元ガス加熱炉の設置を必要とせずに還元ガスとして使用することができる。
【０００８】
本発明による可能な方法の変形体によれば、洗浄はウェット式洗浄によって行われる。このことは、同時の冷却又は洗浄を可能とする。
【０００９】
この目的のために、好都合なことに、還元反応炉に入る前に混合ガスから分離され再循環された、加熱された炉頂ガスはキューポラガスに付与され、キューポラガスとともに、好ましくは所定の濃度で還元反応炉に供給される。
【００１０】
本発明による更なる方法の変形体によれば、炉頂ガスの少なくとも一部分は、少なくとも冷却又は洗浄の後、及び冷却ガス及び過剰ガスとしての使用のために供給される炉頂ガス及び／又は還元ガスの一部との熱交換の後に、熔融ガス化炉の中に再循環することができる。加熱が、本質的に注入によって低下される断熱火炎温度（ＲＦＺＴ）に対する補償であるので、熔融ガス化炉の中に再循環されるガスを加熱することによって、炉頂ガス、ＣＯ２除去プラント（例えば、圧力変換プラント、アミンスクラブ、ベンフィールドスクラブ、等）から、又は微細石炭注入又は総合的注入等からの再循環されたプロダクトガスの高い注入速度が可能である。
【００１１】
全ての場合において、好都合なことに、再循環された炉頂ガスは熱交換及び／又はその二酸化炭素を好ましくは２〜３体積％まで減少させる前であって、好ましくは３０〜５０℃までの冷却の後に、圧縮される。
【００１２】
本発明による方法のさらなる変形体は、炉頂ガス及び／又は、冷却ガス及び過剰ガスとして使用するために供給される還元ガスのごくわずかな部分の熱エネルギーが、溶融ガス化炉のための酸素を加熱するために使用されることを特徴としている。酸素による石炭、石炭ブリケット、及び必要に応じてコークスのガス化中に放散される熱は、集合体をか焼するため、溶融ガス化炉中の固定床（石炭、石炭ブリケット、ＤＲＩ、添加物）を加熱するため、及びＤＲＩを溶融するために必要とされる。ノズルを介して、又はダストバーナを介して溶融ガス化炉中に注入される酸素のより高い温度によって、還元剤の消費は減少し、よって還元剤としての石炭及び石炭ブリケットの節約が図られる。さらに、酸素の量が、同様に削減される。酸素が予備加熱されることによって、炉頂ガス、ＣＯ２除去プラント、微細石炭注入又は総合的な注入からの再循環されたプロダクトガス等の高い注入速度が同様に可能となり、加熱された炉頂ガス、若しくはそれから生成されたプロダクトガスの溶融ガス化炉中への再循環と組み合わせて、炉頂ガス又はプロダクトガスなどの再循環量が最大化される。
【００１３】
この場合、安全の理由から、炉頂ガス及び／又は、冷却ガス及び過剰ガスとして使用するために供給される還元ガスの部分と、酸素との間の熱交換が、移動流体及び２つの熱交換プロセスを介して行われる。この場合、排Ｎ２又は蒸気が好ましく使用される。
【００１４】
好都合なことに、移動流体は、酸素との熱交換の後に、この方法において必要とされる燃焼ガスを予備加熱するために、多くとも冷却されていない移動流体の流れの一部分とともに使用することが出来る。
【００１５】
ともかく、炉頂ガスのごくわずかな部分、及び／又は、冷却ガス及び過剰ガスとして使用するために供給される還元ガスのごくわずかな部分の熱エネルギーは、蒸気の生成のために使用することができる。
【００１６】
好ましくはこの場合、蒸気の熱エネルギーは、溶融ガス化炉のための酸素を加熱するために使用される。
【００１７】
本発明による当初に記載されたプラントは、目的を達成するために、炉頂ガスを引き抜くためのライン及び／又は、冷却ガス及び過剰ガスシステムにおける少なくとも１つの熱交換器によって特徴付けられ、この方法において使用される少なくとも１つのさらなるガスは前記熱交換器を通じて流れる。
【００１８】
この場合、冷却ガス及び過剰ガスシステムとして理解されるものは、冷却ガス及び過剰ガスとして使用するためを意図される還元ガスのごくわずかな部分が、還元反応炉の中に導かれる還元ガス流れから分離された後にそれを通じて流れるラインシステムである。
【００１９】
本発明による可能な実施形態によれば、洗浄装置はウェット洗浄装置として設計され、冷却及び洗浄は同時に行うことができる。
【００２０】
熱交換器におけるダストの堆積を回避するために、好都合には熱交換器それぞれは筒状熱交換器又は筒の束状熱交換器として設計され、炉頂ガスをこれら熱交換器を通じて上から下方に流す。
【００２１】
本発明によるさらなる実施形態によれば、炉頂ガスのための戻りラインは、炉頂ガスのための冷却及び洗浄装置の下流で発し、熱交換器に延び、戻りラインは熱交換器からさらに還元反応炉へ延びる。したがって、大量のガスを再循環し、追加的な還元ガス加熱炉無しに還元ガスとして使用することができる。
【００２２】
この場合、好都合には、熱交換器からの戻りラインが、溶融ガス化炉と還元反応炉との間でキューポラガスのための接続ラインの中に、好ましくは粒子分離器の上流に開口する。
【００２３】
本発明によるさらなる実施形態は、炉頂ガスのための戻りラインが冷却及び洗浄装置の下流で発し、熱交換器まで延び、戻りラインは熱交換器から溶融ガス化炉までさらに延び、好ましくは酸素供給管との合流点まで酸素供給管に平行に延びることを特徴としている。
【００２４】
いずれの場合にも可能な最高のエネルギー回復に関して、方法のパラメータの調整及び影響における可能な最高の柔軟性は、プラントの好都合な実施形態において補償され、このプラントにおいては、圧縮機、多くとも冷却装置及び二酸化炭素削減ステージもまた、熱交換器の上流に挿入され、圧縮機の出口及び二酸化炭素削減ステージの出口は、熱交換器への共通の供給ラインの中に延びている。
【００２５】
回復された熱エネルギーを、最も高い可能な程度の安全性を有して、溶融ガス化炉のための酸素の加熱のために使用することができるように、プラントは好都合には、溶融ガス化炉への酸素供給管に、さらなる熱交換器が装入されるように構成され、炉頂ガス及び／又は、冷却ガス及び過剰ガスとして使用するために供給される還元ガスのごくわずかな部分がそれを通じて流れる少なくとも１つの熱交換器とともに、好ましくは液状及び／又は蒸気状の熱移動流体がそれを通じて流れる回路を形成する。
【００２６】
この場合、プロセス中の最適なエネルギー使用のために、この方法において必要とされる少なくとも１つの燃焼ガスのための少なくとも１つの更なる熱交換器が熱移動流体の回路の中に配置される。
【００２７】
本発明は、好ましい最適な実施形態によって、添付の図面を参照しつつ、より詳細に以下に説明される。
【００２８】
粒状の、又はペレット形状の鉄鉱石が、必要に応じて燃焼していない集合体とともに還元シャフト１に供給される。還元シャフト１中で生成された鉄スラリー及び部分的に燃焼された（か焼された）集合体が、溶融ガス化炉３の頂部中に、排出装置２を介して導入される。熔融ガス化炉３の底部に液体銑鉄が集積し、この液体銑鉄の上において液体のスラグが集積し、好ましくは不連続的に特定のタップを介して抜き取られる。熔融ガス化炉３は、貯蔵シャフト４からガス化剤、好ましくは石炭又は石炭ブリケットを供給され、いずれにしてもそのままでは還元プロセスに対して使用することができなかった篩い落とされた小型の鉄鉱石と混合される。酸素含有ガスは、ガスライン５を介して熔融ガス化炉３の底部領域に供給される。
【００２９】
生成された還元ガスは、ライン６を介して熔融ガス化炉３の頂部から導出され、固体成分、特にダスト状石炭及び微小粒状の熱分解された石炭をホットガスサイクロン７において除去され、次いでライン８を介して還元シャフト１の中へ通過する。還元シャフト１において、還元ガスは多量の鉄鉱石及び集合体を通じて逆流方向に流れ、同時に鉄鉱石を鉄スラリーへと還元し、集合体を部分的にか焼する。
【００３０】
ホットガスサイクロン７中において分離された、熱分解された石炭ダストと他の粒状の含有物とは、熔融ガス化炉３へ再循環され、好ましくは熔融ガス化炉への進入の際に、熔融ガス化炉３の壁部に配置されたダストバーナを通じてガス化され、この熔融ガス化炉へは酸素含有ガスもまた供給される。
【００３１】
少なくとも部分的に消費された還元ガスは、トップガスライン９を介して還元シャフト１の上端部において引き抜かれ、過剰ガスのための使用及び全体的なエネルギーの最適化のために送出ガスとして洗浄装置１０に供給される。還元ガスのごくわずかな部分は、プラントの圧力を調整するため、及び冷却ガスとして使用される。この還元ガスの一部は、還元シャフト１の中に導かれる還元ガス流れからライン２３によって分離される。従って、ライン２３は冷却ガス及び過剰ガスシステムの第１の部分である。プラントの圧力を調整するのに使用される還元ガスは、過剰ガスと呼ばれ、冷却及び洗浄装置１１の下流において送出ガスに混合される。冷却ガスとして使用される還元ガスは、冷却及び洗浄装置１１の下流における圧縮機２４における圧縮の後に、ライン１２を介してホットガスサイクロン７の上流においてライン６の中に再循環される。
【００３２】
よって、送出ガスをエネルギーの最適な方法でプロセス自体のために使用可能とするため、及び還元シャフト１において必要とされる還元ガスの少なくとも一部として使用するために、送出ガスの少なくとも一部分が洗浄装置１０の下流でライン１３を介して分岐され、可能な限り高い吸入圧力を有する圧縮機１４により圧縮される。
【００３３】
いずれにしても、過剰ガスもまた冷却及び洗浄装置１１の下流で、さらなるラインを介して、送出ガスとの混合のさらに前に分岐され再循環される。
【００３４】
再循環された送出ガスは、還元シャフト１から直接引き抜かれ、約２５０〜５００℃の温度を有する炉頂ガスのエネルギー含有量を使用して、約４０℃の冷却及び洗浄装置の下流の温度から約４００℃まで加熱される。この目的のために、炉頂ガスのためのライン９もまた洗浄装置１０の上流で、熱交換器１５の中に挿入され、ライン９を通じてライン１３を介して分岐された送出ガスのごくわずかの部分もまた熱交換器１５を通じて流れる。加熱された送出ガスは、熱交換器１５を貫通して流れた後、ホットガスサイクロン７の上流において、熔融ガス化炉３のキューポラガスのためのライン６中に供給される。よって、改良されたプロセスは、炉頂ガスを冷却するために必要とされるプロセス水の量を減少させることによってエネルギー効率を増加されており、このことはまた、プロセス水のポンプのためのエネルギー要求におけるさらなる削減を意味している。同様に、炉頂ガスからプロセス水中に排出され、冷却塔又は蒸発によって失われ、常に補償されるべきシステムにおける水の損失を生じる、熱の削減が図られる。
【００３５】
いずれにしても、ライン１３を介して分岐された送出ガスの少なくとも一部分は、冷却機１６における３０〜５０℃への中間冷却と、ＣＯ２除去プラント１７における２〜３体積％へのＣＯ２の削減との後に、熱交換器１５に供給することが出来る。また、冷却され、ＣＯ２を削減されたガスは未処理の再循環ガスと、熱交換器１５中への進入の前に混合され、このことは、再循環ガスにおける温度及び／又はＣＯ２濃度の正確な設定によって許容される。
【００３６】
また、再循環された炉頂ガスは、熱交換器を通過した後、好ましくは酸素ノズルの中に挿入されたランスを介して、熔融ガス化炉３の中に導入することが出来、戻りラインは酸素供給管５との合流点まで酸素供給管５に平行に延びている。この場合、再循環された炉頂ガスは還元ガス炉、電気加熱、又はプラズマバーナーによって外部エネルギーを使用して加熱される必要は無いが、代わりに、洗浄装置１０の上流における炉頂ガスの加熱エネルギーが使用される。既に上述したように、このことはプロセスのエネルギー効率を増加させ、少量のプロセス水しか炉頂ガスを冷却するために必要とせず、プロセス水のポンプのエネルギーにおける削減、炉頂ガスからプロセス水中へ排出され、冷却塔によって、又は蒸発によって失われ、システムにおける水の損失を生じさせる熱の削減という利点を付与する。
【００３７】
再循環された送出ガスのための上述の熱交換器１５に対して代替的に、又は追加的に、熱交換器１８を、洗浄装置１０の上流で、炉頂ガスのためのライン９の中に挿入することが出来、例えば排Ｎ２のような熱移動媒体がこの熱交換器を通じて流れる。さらなる熱交換器１９とともに熱交換器１８は、熱移動媒体のための回路を形成する。熔融ガス化炉３に供給されるガス、好ましくは注入される酸素は、好ましくは熱交換器１９を通じて流れ、したがって炉頂ガスのエネルギー含量によって間接的に、かつ、例えば酸素と熱移動媒体との非反応性ペアリングによる高い安全度の可能性を有して加熱される。この熱は、石炭、石炭ブリケット、及び必要に応じてコークスの酸素によるガス化中に解放される、集合体をか焼するため、熔融ガス化炉中の固定床（石炭、石炭ブリケット、ＤＲＩ、添加物）を加熱するため、及びＤＲＩを溶融するために必要とされる熱の少なくとも一部分を置き換えることが出来るので、熔融ガス化炉の中にノズル又はダストバーナを介して注入される酸素の高い温度によって、還元剤の消費を低下させ、よって還元剤としての石炭及び石炭ブリケットを節約する。さらに、酸素の量を同様に削減することが出来る。酸素を予備加熱することによって、炉頂ガス、ＣＯ２除去プラントからの、微粒石炭の注入又は総合的な注入等からの再循環されたプロダクトガスの高い注入速度が同様に可能になり、熔融ガス化炉中への加熱された炉頂ガスの再循環との組み合わせにおいて、炉頂ガス又はＰＳＡプロダクトガスの再循環量、及びそれらの注入速度を最大化することが出来る。
【００３８】
代替的に又は追加的に熱交換器２０を、熱交換器１８及び、それを通じて流れ、炉頂ガスのエネルギーを吸収する熱移動流体の回路に挿入することが出来、この熱交換器２０においては、燃焼用空気又は乾燥用媒体、例えばＮ２、排気ガス、若しくはその種のものが鉱石及び／又は石炭乾燥機のために加熱される。したがって、ここでもまた、燃料を節約することが出来る。
【００３９】
また、最後に、熱移動流体として蒸気が流れる熱交換器２１の代替的又は追加的な配置は、プラントの代替的な実施形態として予想することができる。よって、この熱交換器２１は上述の熱交換器と同様に、さらなる熱交換器２２とともに回路を形成し、ここでもまた、熔融ガス化炉３に供給されるガスは、好ましくは熱交換器２２を通じて流れる。
【００４０】
特に、炉頂ガスが流れる熱交換器１５、１８、２１は、好ましくは筒状、又は筒の束状の熱交換器として設計され、勿論、洗浄装置１０の上流における依然として汚染されている炉頂ガスは、上から下方に垂直方向に導かれ、ダストの堆積を避ける。
【００４１】
還元シャフトから引き抜かれた炉頂ガスのためのライン９に挿入する代わりに、熱交換機１５、１８、２１、若しくは追加的な熱交換器もまた、冷却ガス及び過剰ガスシステムの中に挿入することが出来、これら冷却ガス及び過剰ガスシステムは、いくらか少ないガス量であるが約７５０℃〜８５０℃という高温によって特徴付けられる。この場合において好ましいことは、還元ガスのためのライン２３の洗浄装置１１とライン８（還元シャフト１へのガス）の分岐部との間における１つ以上の熱交換器の配置であり、この場合、このラインを流れ、冷却ガス及び過剰ガスとして使用するために供給される還元ガスのごくわずかの部分の高温によって、約４００℃の領域における還元ガスの温度が熱交換に関わらず保障されるが、十分な熱エネルギーを加熱される他のプロセスガスにそれでも移動することが出来る。この場合、熱交換器１５、１８、２１の周りのバイパスラインを、炉頂ガスシステムと冷却ガス及び過剰ガスシステムとの両方に設けることが出来る。
【符号の説明】
【００４２】
１・・・還元反応炉
３・・・熔融ガス化炉
４・・・還元剤のための供給システム
５・・・酸素供給管
６、９・・・ライン
７・・・粒子分離装置
１０・・・洗浄装置
１３・・・戻りライン
１４・・・圧縮機
１５、１８、２１・・・熱交換器
１６・・・冷却装置
１７・・・二酸化炭素削減ステージ
１９、２９、２２・・・さらなる熱交換器
【図１】
2010506047.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成20年12月23日(2008.12.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属の製造のための方法であって、
酸素、還元剤、及び少なくとも１つの還元反応炉中で還元された鉄が熔融ガス化炉（３）の中に導入され、前記還元剤が前記酸素によってガス化され、前記還元された鉄がこの場合に生じる熱によって溶融され、前記熔融ガス化炉（３）からのキューポラガスが、前記還元ガスの少なくとも一部分として使用され、反応した炉頂ガスが前記還元反応炉（１）から引き抜かれる方法において、
炉頂ガス及び／又は、冷却ガス及び過剰ガスとして使用するために供給される還元ガスのごくわずかの部分の熱エネルギーの少なくとも一部分が、前記方法に使用される少なくとも１つの更なるガスの間接的な加熱のために使用され、前記方法に使用される更なるガスは、
−少なくとも冷却及び洗浄の後に前還元反応炉の中に再循環される炉頂ガス
−少なくとも冷却及び洗浄の後に前記溶融ガス化炉の中に導入される炉頂ガス
−前記溶融ガス化炉のための酸素
であることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記炉頂ガスの少なくとも一部分は、少なくとも冷却及び洗浄、及び炉頂ガス及び／又は冷却ガス及び過剰ガスとして使用するために供給される前記還元ガスのごくわずかの部分による熱交換の後に、前記還元反応炉（１）の中に再循環されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記洗浄はウェット洗浄によって行われることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記再循環された、加熱された炉頂ガスは、前記キューポラガスに合流され、前記キューポラガスとともに前記還元反応炉（１）に供給されることを特徴とする請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記還元反応炉（１）に入る前に、粒子成分が、加熱された炉頂ガスとキューポラガスとの混合ガスから分離されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記炉頂ガスの少なくとも一部分が、少なくとも冷却及び洗浄、及び前記炉頂ガス及び／又は、洗浄装置（１０）中において冷却ガス及び過剰ガスとして使用されるために供給される前記還元ガスのごくわずかの部分との熱交換の後に、前記熔融ガス化炉（３）の中に導入されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記再循環された炉頂ガスは、熱交換及び／又はその二酸化炭素濃度が冷却後に削減される前に、圧縮されることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記冷却は３０〜５０℃までの温度を達成することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記二酸化炭素濃度は、２〜３体積％まで削減されることを特徴とする請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
前記炉頂ガスの、及び／又は冷却ガス及び過剰ガスとして使用されるために供給される前記還元ガスのごくわずかの部分の熱エネルギーは、前記熔融ガス化炉（３）のための酸素を加熱するために使用されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
炉頂ガス、及び／又は冷却ガス及び過剰ガスとして使用されるために供給される前記還元ガスのごくわずかの部分と酸素との間の熱交換は、移動媒体及び２つの熱交換プロセスを介して行われることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記移動媒体は、酸素との熱交換の後に、前記方法において必要とされる燃焼ガスの予備加熱のために、多くとも冷却されていない前記移動媒体の部分流とともに使用されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
炉頂ガス、及び／又は冷却ガス及び過剰ガスとして使用されるために供給される前記還元ガスのごくわずかの部分の熱エネルギーは、蒸気生成のために使用されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記蒸気の熱エネルギーは、前記熔融ガス化炉（３）のための酸素を加熱するために使用されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
還元ガス供給部を有する還元反応炉（１）と、酸素供給管（５）及び還元剤のための供給システム（４）を有する熔融ガス化炉（３）と、キューポラガスを前記熔融ガス化炉（３）から前記還元反応炉（１）の中へ供給するための少なくとも１つのライン（６）及び前記還元反応炉（１）から炉頂ガスを引き抜くための少なくとも１つのライン（９）と、前記ラインに設けられた少なくとも１つの洗浄装置（１０）と、を有する溶融金属の製造のためのプラントであって、
前記炉頂ガスを引き抜くためのライン（９）及び／又は冷却ガス及び過剰ガスシステム中の少なくとも１つの熱交換器（１５、１８、２１）によって特徴付けられ、前記方法において使用されるさらなるガスのうちの少なくとも１つが前記熱交換器（１５、１８、２１）を通じて流れ、前記方法において使用されるさらなるガスが、
−少なくとも冷却及び洗浄の後に前記還元反応炉の中に再循環される炉頂ガス
−少なくとも冷却及び洗浄の後に前記溶融ガス化炉の中に導入される炉頂ガス
−前記溶融ガス化炉のための酸素
であることを特徴とするプラント。
【請求項１６】
前記洗浄装置（１０）は、ウェット洗浄機として設計されていることを特徴とする請求項１５に記載のプラント。
【請求項１７】
前記熱交換器（１５、１８、２１）のそれぞれは、筒型熱交換器又は筒の束型熱交換器として設計され、前記筒は、未処理の前記炉頂ガスのために本質的に垂直に方向付けられ、前記炉頂ガスは前記筒を通じて上から下方に流れることを特徴とする請求項１５又は１６に記載のプラント。
【請求項１８】
前記炉頂ガスのための戻りライン（１３）は、前記炉頂ガスのための洗浄装置（１０）の下流において発して前記熱交換器（１５）に延び、前記戻りラインは前記熱交換器（１５）からさらに前記還元反応炉（１）に延びることを特徴とする請求項１５、１６、又は１７に記載のプラント。
【請求項１９】
前記熱交換器（１５）からの前記戻りラインは、前記溶融ガス化炉（３）と前記還元反応炉（１）との間でキューポラガスのための接続ライン（６）の中に発することを特徴とする請求項１８に記載のプラント。
【請求項２０】
前記熱交換器（１５）からの前記戻りラインは、粒子分離装置（７）の上流で、キューポラガスのための接続ライン（６）の中に発することを特徴とする請求項１８に記載のプラント。
【請求項２１】
炉頂ガスのための戻りライン（１３）が、前記洗浄装置（１０）の下流で発して熱交換器（１５）まで延び、前記戻りラインが前記熱交換器（１５）からさらに前記溶融ガス化炉（３）まで延びることを特徴とする請求項１５又は１６に記載のプラント。
【請求項２２】
前記熱交換器（１５）からの前記戻りラインは、前記酸素供給管との合流点まで、前記酸素供給管に平行に延びることを特徴とする請求項２１に記載のプラント。
【請求項２３】
圧縮機（１４）と、また、多くとも冷却装置（１６）及び二酸化炭素削減ステージ（１７）とが、前記熱交換器（１５）の上流に挿入され、前記圧縮機（１７）の出口及び前記二酸化炭素削減ステージ（１７）の出口が、前記熱交換器（１５）への共通の供給ラインの中に延びていることを特徴とする請求項１８〜２２のいずれか一項に記載のプラント。
【請求項２４】
前記溶融ガス化炉（３）への酸素供給管（５）には、さらなる熱交換器（１９又は２２）が挿入され、該熱交換器（１９又は２２）は、炉頂ガス、及び／又は冷却ガス及び過剰ガスとして使用されるために供給される前記還元ガスのごくわずかの部分が流れる少なくとも１つの熱交換器（１８又は２１）とともに、熱移動流体が流れる回路を形成することを特徴とする請求項１５、１６、又は１７のいずれか一項に記載のプラント。
【請求項２５】
前記熱移動流体は、液体及び／又は蒸気の形態にあることを特徴とする請求項２４に記載のプラント。
【請求項２６】
前記方法において必要とされる少なくとも１つの燃焼ガスのための少なくとも１つのさらなる熱交換器（２０）が、前記熱移動流体の前記回路中に配置されることを特徴とする請求項２４又は２５に記載のプラント。
【国際調査報告】
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