(57)【要約】  本発明は、還元プロセス（１）に用いられる送出ガス（２）につき、温度上昇と同時に生じる量変動を補償する方法に関する。この方法は、少なくとも１つのリサイクルガス冷却器（５）においてリサイクルガス（４）の第１の部分量（３）を冷却して冷間リサイクルガス（６）を取得するステップと、冷間リサイクルガス（６）を圧力制御状態及び／又は量制御状態で送出ガス（２）へ加え、送出ガス（２）の量変動を補償するステップとを含む。本発明では、送出ガス（２）に対し、リサイクルガス（４）の第２の部分量を、冷間リサイクルガス（６）よりも高い温度を有する熱間リサイクルガス（７）として加え、その後で、冷間リサイクルガス（６）及び熱間リサイクルガス（７）を含む送出ガス混合物（８）を還元プロセス（１）へ導入する。
2016505800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
還元プロセス（１）に用いられる送出ガス（２）につき、温度上昇と同時に生じる量変動を補償する方法であって、
・少なくとも１つのリサイクルガス冷却器（５）において、リサイクルガス（４）の第１の部分量（３）を冷却して冷間リサイクルガス（６）を取得するステップと、
・前記冷間リサイクルガス（６）を圧力制御状態及び／又は量制御状態で前記送出ガス（２）に加え、前記送出ガス（２）の量変動を補償するステップと
を含む方法において、
前記送出ガス（２）に対し、圧力制御状態及び／又は量制御状態で、前記リサイクルガス（４）の第２の部分量を、前記冷間リサイクルガス（６）の温度よりも高い温度を有する熱間リサイクルガス（７）として加え、
その後で、前記冷間リサイクルガス（６）及び前記熱間リサイクルガス（７）を含み、かつ、前記送出ガス（２）の温度よりも高い温度を有する送出ガス混合物（８）を、前記還元プロセス（１）へ導入する
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記冷間リサイクルガス（６）は、前記送出ガス（２）とほぼ等しい温度を有する、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記送出ガス混合物（８）から取得された還元ガス（９）を還元装置（１０）へ導入して金属酸化物の還元を行い、前記金属酸化物を少なくとも部分的に還元した後、前記還元ガス（９）を炉頂ガス（１１）として前記還元装置（１０）から取り出し、
前記還元ガス（９）を取得するステップは、
・少なくとも１つの送出ガス圧縮器（１２）において、前記送出ガス混合物（８）をプロセスガス（１３）へ圧縮するステップと、
・場合によりプロセスガス冷却器（２９）において前記プロセスガス（１３）を冷却し、前記還元ガス（９）を取得しつつ、ＣＯ２除去装置（１４）において前記プロセスガス（１３）からＣＯ２及び／又はＨ２Ｏを除去するステップと、
・加熱装置（１５）において、前記還元ガス（９）を加熱するステップと
を含み、
有利に塵埃除去された及び／又は有利に冷却された前記炉頂ガス（１１）の第１の部分量（１６）を、場合により圧縮後に、前記リサイクルガス（４）として用いる、
請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記熱間リサイクルガス（７）の温度の下方限界値は８０℃、有利には１００℃であり、
前記熱間リサイクルガス（７）の温度の上方限界値は１８０℃、有利には１５０℃である、
請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記送出ガス（２）は、製鉄鋼所のガス管網の坩堝炉ガスを含む、及び／又は、銑鉄製造施設及び／又は石炭ガス化施設及び／又はコーカー施設から出たガスである、
請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記送出ガス（２）を、前記還元プロセス（１）における利用前に、塵埃除去装置及び／又はガス浄化装置（１７）における塵埃除去及び／又はガス浄化にかけ、
該塵埃除去及び／又は該ガス浄化の前に、前記送出ガス（２）に前記熱間リサイクルガス（７）及び前記冷間リサイクルガス（６）を加える、
請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記送出ガス混合物（８）の温度は、前記冷間リサイクルガス（６）及び前記熱間リサイクルガス（７）が加えられる前の前記送出ガス（２）の温度に比べて、最大５０℃、有利には２℃から１５℃までだけ高い、
請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記送出ガス混合物（８）の温度を、前記送出ガス混合物（８）に加えられる熱間リサイクルガス（７）の量によって、所定の値へ制御する、
請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項記載の方法を実行する装置であって、
還元プロセス（１）に送出ガス混合物（８）を導入するための送出ガス管路（１８）と、
リサイクルガス管路（１９）と、
前記リサイクルガス管路（１９）内に有利にはリサイクルガス圧縮器として設けられた第１の圧力制御装置及び／又は第１の量制御装置（２０）と、
前記リサイクルガス管路（１９）から出発する冷間リサイクルガス管路（２１）と、
前記冷間リサイクルガス管路（２１）内に配置されたリサイクルガス冷却器（５）と
を含む装置において、
前記リサイクルガス管路（１９）から出発する熱間リサイクルガス管路（２２）と、
前記熱間リサイクルガス管路（２２）内に配置される第２の圧力制御装置及び／又は第２の量制御装置（２３）と
が設けられており、
前記冷間リサイクルガス管路（２１）及び前記熱間リサイクルガス管路（２２）は、前記送出ガス管路（１８）に通じているか、又は、前記送出ガス管路（１８）に通じる１つのリターン管路（２４）にまとめられている、
ことを特徴とする装置。
【請求項１０】
さらに、
前記還元装置（１０）へ前記還元ガス（９）を供給するための、前記還元装置（１０）に通じる還元ガス管路（２５）と、
前記還元装置（１０）から出発する炉頂ガス管路（２６）と、
前記炉頂ガス管路（２６）内に配置され、前記炉頂ガス（１１）から塵埃除去及び／又は冷却を行う、塵埃除去装置及び／又は冷却装置（２７）と、
前記送出ガス管路（１８）内に配置された、少なくとも１つの送出ガス圧縮器（１２）と、
前記送出ガス圧縮器（１２）に後置された、ＣＯ２除去装置（１４）と、
前記ＣＯ２除去装置（１４）に後置された、還元ガス加熱装置（１５）と
が設けられており、
前記リサイクルガス管路（１９）は、前記塵埃除去装置及び／又は冷却装置（２７）の後方で前記炉頂ガス管路（２６）から分岐しており、前記冷間リサイクルガス管路（２１）及び前記熱間リサイクルガス管路（２２）は前記第１の圧力制御装置及び／又は第１の量制御装置（２０）の後方で前記リサイクルガス管路（１９）から出発しており、
前記還元ガス加熱装置（１５）から前記還元ガス管路（２５）が出発している、
請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記送出ガス管路（１８）は、製鉄鋼所のガス管網、及び／又は、銑鉄製造施設及び／又は石炭ガス化施設及び／又はコーカー施設から出発している、
請求項９又は１０記載の装置。
【請求項１２】
前記送出ガス管路（１８）内に、塵埃除去装置及び／又はガス浄化装置（１７）が配置されており、
前記熱間リサイクルガス管路（２２）及び前記冷間リサイクルガス管路（２１）又は前記リターン管路（２４）は、前記塵埃除去装置及び／又はガス浄化装置（１７）の前方で、前記送出ガス管路（１８）に通じている、
請求項９から１１までのいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、還元プロセスに用いられる送出ガス（排出ガス）につき、温度上昇と同時に生じる量変動を補償する方法に関する。ここでは、少なくとも１つのリサイクルガス冷却器においてリサイクルガスの第１の部分量が冷却されて冷間リサイクルガスが得られる。当該冷間リサイクルガスは圧力制御状態及び／又は量制御状態で送出ガスへ加えられ、これにより送出ガスの量変動が補償される。
【０００２】
また、本発明は、上述した本発明の方法を実行する装置にも関する。
【０００３】
従来技術
従来技術から、送出ガスを還元プロセスにおいて利用することが公知である。送出ガスは、外部のガス源、例えば銑鉄製造施設及び／又は石炭ガス化施設及び／又はコーカー施設から出たガスである。この場合、還元プロセスは、送出ガスを処理して還元ガスを取得するステップ、例えば、送出ガス圧縮器内で送出ガスを圧縮するステップ、さらに、金属酸化物を還元する還元装置へ還元ガスを供給する前に、圧縮された送出ガスからＣＯ２を除去するステップなどを含む。
【０００４】
送出ガスはしばしば量変動を生じる。このため、従来技術から公知の措置による還元プロセスでは、種々の不都合な動作状態が生じる。これは、例えば、量変動を補償するための可変量のガス流を送出ガスへ加えることによって解決される。
【０００５】
この場合に欠点となるのは、送出ガスが露点温度又は露点を僅かしか上回らない温度を有するということである。こうした送出ガスが例えば送出ガス圧縮器へ導入されると、送出ガスが露点を下回り、特に送出ガス中のポリ芳香族炭化水素の凝縮／昇華過程に起因する湿性／乾性移行過程が生じ、特に送出ガス圧縮器の入口案内翼及び回転翼に残留物が付着してしまうおそれがある。
【０００６】
また、こうした送出ガスが導入される熱交換器が設けられる場合にも、やはり残留物の付着のおそれが生じる。
【０００７】
本発明の概要
技術的課題
本発明の課題は、従来技術から知られる欠点を克服できる方法及び装置を提供することである。
【０００８】
課題を解決する手段
この課題は、還元プロセスに用いられる送出ガスにつき、温度上昇と同時に生じる量変動を補償する方法であって、少なくとも１つのリサイクルガス冷却器において、リサイクルガスの第１の部分量を冷却して冷間リサイクルガスを取得するステップと、冷間リサイクルガスを圧力制御状態及び／又は量制御状態で送出ガスへ加え、送出ガス３１の量変動を補償するステップとを含む方法において、送出ガスに対し、圧力制御状態及び／又は量制御状態で、リサイクルガスの第２の部分量を、冷間リサイクルガスよりも高い温度を有する熱間リサイクルガスとして加え、その後、冷間リサイクルガス及び熱間リサイクルガスを含み、かつ、送出ガスよりも高い温度を有する送出ガス混合物を、還元プロセスへ導入することを特徴とする。
【０００９】
送出ガスとは、外部のガス源に由来するガスであると理解されたい。外部のガス源は、例えば、銑鉄製造施設及び／又は石炭ガス化施設及び／又はコーカー施設から出たガスである。送出ガスは、例えば、製鉄鋼所のガス管網の坩堝炉ガスもしくは高炉ガスを含む。
【００１０】
本発明の方法は、リサイクルガス冷却器において、リサイクルガスの第１の部分量を冷却するステップを含む。冷却されたリサイクルガスを、以下では、冷間リサイクルガスと称する。冷間リサイクルガスは圧力制御状態及び／又は量制御状態で送出ガスに加えられ、これにより送出ガスの量変動が補償される。圧力制御状態及び／又は量制御状態での供給は、例えば、リサイクルガス圧縮器によって行われる。本発明によれば、送出ガスには、リサイクルガスの第２の部分量が、冷間リサイクルガスより高い温度で、かつ、圧力制御状態及び／又は量制御状態で、加えられる。当該リサイクルガスの第２の部分量は、明瞭な区別のため、以下では、熱間リサイクルガスと称する。冷間リサイクルガス及び熱間リサイクルガスは、同じリサイクルガスのそれぞれ異なる部分量に対応する。冷間リサイクルガス及び熱間リサイクルガスは送出ガスに加えられるが、この場合、これら２つのガスを加える順序は任意である。送出ガスに対して、先に熱間リサイクルガスが加えられ、その後で冷間リサイクルガスが加えられてもよいし、又は、先に冷間リサイクルガスが加えられ、その後で熱間リサイクルガスが加えられてもよい。第１のバリエーションでは、送出ガスは冷間リサイクルガスが加えられる前に既に熱間リサイクルガスを含み、第２のバリエーションでは、送出ガスは熱間リサイクルガスが加えられる前に既に冷間リサイクルガスを含む。
【００１１】
本発明は、冷間リサイクルガス及び熱間リサイクルガスを、冷間リサイクルガス及び熱間リサイクルガスから成るガス混合物として加えるステップを含む。この場合、熱間リサイクルガスがまず冷間リサイクルガスに混合され、ついでこのガス混合物が送出ガスへ加えられる。送出ガスは、ガス混合物が加えられた後には冷間リサイクルガス及び熱間リサイクルガスの双方を含む。
【００１２】
送出ガス混合物としての熱間リサイクルガス及び冷間リサイクルガスの供給には、混合物を供給するための唯一の管路しか必要としない。これにより、きわめてコンパクトな構造が得られる。
【００１３】
送出ガスは、一酸化炭素ＣＯ、二酸化炭素ＣＯ２、水素Ｈ２、窒素Ｎ２、メタンＣＨ４，水蒸気Ｈ２Ｏのうち少なくとも１つのガス成分を含む。リサイクルガスは、一酸化炭素ＣＯ、二酸化炭素ＣＯ２、水素Ｈ２、窒素Ｎ２、メタンＣＨ４，水蒸気のうち少なくとも１つのガス成分を含み、任意のガス源から出たものである。
【００１４】
これに関連して、還元プロセスとは、還元装置における還元ガスを用いた金属酸化物の還元ステップだけでなく、送出ガス混合物を処理して還元ガスを形成するのに必要な全ての方法ステップを含むものであると理解されたい。
【００１５】
冷間リサイクルガス及び熱間リサイクルガスを含む送出ガスは、以下では、還元プロセスに導入される送出ガス混合物とも称する。熱間リサイクルガスの温度は、熱間リサイクルガス及び冷間リサイクルガスを送出ガスへ加える前の送出ガスの温度よりも高い。また、熱間リサイクルガスの温度は冷間リサイクルガスの温度よりも高い。
【００１６】
このため、送出ガス混合物の温度は、冷間リサイクルガス及び熱間リサイクルガスが加えられる前の送出ガスの温度よりも高い。
【００１７】
熱間リサイクルガスを送出ガスへ加えることにより、熱間リサイクルガスの顕在エネルギが、送出ガスの温度上昇に用いられる。これにより、送出ガス又は送出ガス混合物の温度は露点又は露点温度を上回るように調整される。この過程は、送出ガス乃至送出ガス混合物の過熱と称される。こうした過熱の有利な作用として、送出ガス混合物が露点を下回り、場合により送出ガス乃至送出ガス混合物中及び／又はリサイクルガス中に存在する塵埃粒子に関連して、水の凝縮／気化、乃至、ポリ芳香族炭化水素の凝縮／昇華に起因する湿性／乾性移行過程が生じ、送出ガス圧縮器の入口案内翼及び／又は回転翼に残留物を付着させるおそれが回避されることが挙げられる。さらに、本発明の手段によれば、送出ガス圧縮器の回転翼において、応力腐食割れのおそれが最小化される。
【００１８】
有利には、冷間リサイクルガスは送出ガスとほぼ等しい温度を有する。
【００１９】
「ほぼ等しい温度」とは、冷間リサイクルガスの温度と送出ガスの温度との差が４０℃を超えず、有利には差が２０℃を超えず、特に有利には差が１０℃を超えないことを意味する。
【００２０】
本発明の方法の有利な実施形態では、送出ガス混合物から取得された還元ガスが金属酸化物を還元するための還元装置へ導入され、金属酸化物が少なくとも部分的に還元された後、炉頂ガスとして還元ガスが還元装置から取り出される。ここで、還元ガスを取得するステップは、
・少なくとも１つの送出ガス圧縮器において送出ガス混合物をプロセスガスへ圧縮するステップと、
・場合によりプロセスガス冷却器においてプロセスガスを冷却し、ＣＯ２除去装置において、還元ガスを取得しつつ、プロセスガスからＣＯ２及び／又はＨ２Ｏを除去するステップと、
・加熱装置において還元ガスを加熱するステップと
を含む。有利に塵埃除去された及び／又は有利に冷却された、炉頂ガスの第１の部分量は、場合により圧縮後に、リサイクルガスとして用いられる。
【００２１】
プロセスガスからＣＯ２を除去するステップは、例えば、従来技術から公知の改質器によって、プロセスガスからＣＯ２を除去する、又は、プロセスガスのＣＯ２をＣＯへ変換するステップを含む。
【００２２】
還元装置は、例えば、固定槽もしくは渦流槽もしくは運動槽を基礎とした高炉又は直接還元装置である。もちろん、還元ガスが導入される還元装置を複数設けてもよい。
【００２３】
還元ガスとは、金属酸化物、特に銑鉄もしくは鉄酸化物を、少なくとも部分的に金属、特に鉄へと還元するのに適したガスである。例えば、還元ガスとして、一酸化炭素及び／又は水素を主成分として含むガスが挙げられる。
【００２４】
還元装置において還元ガスにより還元された金属酸化物は、直接還元鉄ＤＲＩと称される。還元装置が渦流層リアクタとして構成されている場合、ＤＲＩは続いて例えばＨＢＩ（ホットブリケテッドアイアン）へブリケットされ、鉄鋼生成プロセスでさらに処理される。
【００２５】
還元ガスによる金属酸化物の還元後、（この場合）少なくとも部分的に変換された還元ガスが炉頂ガスとして還元装置から取り出される。有利には塵埃除去装置及び／又は冷却装置において塵埃除去された及び／又は冷却された炉頂ガスの第１の部分量は、場合により圧縮後に、リサイクルガスとして使用される。
【００２６】
送出ガス混合物は、送出ガス圧縮器において圧縮されてプロセスガスとなる。プロセスガスからのＣＯ２除去は、有利には圧力変換吸着又は真空圧力変換吸着によって行われる。プロセスガスからＣＯ２が除去されることにより、還元ガスが得られる。この還元ガスは、還元装置へ導入される前に、還元ガス加熱装置において、金属酸化物の還元に適した７００℃から１２００℃までの温度へ加熱される。
【００２７】
塵埃除去された及び／又は冷却された炉頂ガスの第１の部分量は、場合により圧縮後に、リサイクルガスとして使用される。リサイクルガスの第１の部分量は、リサイクルガス冷却器において冷却されて冷間リサイクルガスとなり、続いて送出ガスへ加えられる。リサイクルガスの第２の部分量は、熱間リサイクルガスとして送出ガスへ加えられる。
【００２８】
本発明の方法の当該実施形態から得られる利点は、リサイクルガスに含まれる熱エネルギ（いわゆる顕熱）を送出ガスの温度上昇に利用できるということである。したがって、熱間リサイクルガスを送出ガスに加える前にさらなる加熱プロセスにかける必要はない。
【００２９】
本発明の別の有利な実施形態では、熱間リサイクルガスの温度の下方限界値は８０℃、有利には１００℃であり、温度の上方限界値は１８０℃、有利には１５０℃である。
【００３０】
熱間リサイクルガスの温度が予測された温度範囲に入っている場合、相応の熱間リサイクルガス流において、送出ガス混合物の温度が露点温度を下回らないことが保証される。
【００３１】
本発明の方法の別の有利な実施形態では、送出ガスは、製鉄鋼所のガス管網からの坩堝炉ガスを含む、及び／又は、銑鉄製造施設及び／又は石炭ガス化施設及び／又はコーカー施設から出たガスである。
【００３２】
銑鉄製造施設は、例えば、従来技術から公知のＣＯＲＥＸ（登録商標）プラントもしくはＦＩＮＥＸ（登録商標）プラントもしくは酸素高炉である。したがって、送出ガスは、酸素高炉の高炉ガスを含むか又は高炉ガスから成る。送出ガスが石炭ガス化施設から出たガスである場合、送出ガスに含まれる圧力エネルギを膨張タービンで利用できるので有意である。圧力エネルギが膨張タービンで利用される場合に発生するジュール‐トンプソン効果によって、送出ガスが冷却される。本発明で送出ガスに熱間リサイクルガスを加えることによって、送出ガスの充分な高さの過熱が保証される。
【００３３】
本発明の有利な実施形態では、送出ガスが、還元プロセスでの利用前に、塵埃除去装置での塵埃除去装置及び／又はガス浄化装置でのガス浄化にかけられる。この場合、熱間リサイクルガス及び冷間リサイクルガスは、塵埃除去及び／又はガス浄化の前に、送出ガスに加えられる。
【００３４】
塵埃除去装置及び／又はガス浄化装置では、送出ガス混合物とともに輸送される塵埃粒子もしくは固体物質粒子が沈殿される。
【００３５】
送出ガスの塵埃除去により、後続の成分が送出ガスとともに輸送される塵埃粒子もしくは固体物質粒子による強い摩耗や損傷から保護されることが保証される。
【００３６】
塵埃除去及び／又はガス浄化の前に熱間リサイクルガス及び冷間リサイクルガスを送出ガスへ加えることにより、熱間リサイクルガスを含む送出ガスを過熱状態で塵埃除去装置及び／又はガス浄化装置へ導入することができる。このようにすれば、これらの装置において、場合により送出ガス中に存在するポリ芳香族炭化水素の凝縮／昇華過程に起因する湿性動作又は湿性／乾性移行過程が生じ、残留物の付着が起こるおそれが回避される。
【００３７】
冷間リサイクルガス及び熱間リサイクルガスがガス混合物として送出ガスへ加えられるケースでは、送出ガスの塵埃除去及び／又はガス浄化の前に、ガス混合物が加えられる。
【００３８】
本発明の方法の有利な実施形態によれば、送出ガス混合物の温度は、冷間リサイクルガス及び熱間リサイクルガスが加えられる前の送出ガスの温度に比べて、最大で５０℃、有利には２℃から１５℃までだけ高い。
【００３９】
したがって、送出ガス圧縮器での圧縮前に、送出ガス混合物に熱間リサイクルガスが加えられることにより、送出ガス混合物の露点に対する充分に大きなマージンが得られる過熱が保証される。
【００４０】
本発明の方法の特に有利な実施形態では、送出ガスの温度は、送出ガス混合物に加えられる熱間リサイクルガスの量によって所定の値へ制御可能である。
【００４１】
有利には、送出ガス混合物の温度制御は、実質的に当該温度が送出ガス混合物の露点温度を一定の値だけ上回るように行われる。これにより、本発明の方法の全ての動作状態において、露点温度が一定に上方超過されることが保証される。
【００４２】
本発明はさらに、上記方法を実行する装置に関する。装置は、還元プロセスに送出ガスを導入するための送出ガス管路と、リサイクルガス管路と、このリサイクルガス管路内に有利にはリサイクルガス圧縮器として構成された、第１の圧力制御装置及び／又は第１の量制御装置と、リサイクルガス管路から出発する冷間リサイクルガス管路と、この冷間リサイクルガス管路内に配置されたリサイクルガス冷却器とを含む。ここで、本発明によれば、さらに、リサイクルガス管路から出発する熱間リサイクルガス管路と、この熱間リサイクルガス管路内に配置された、第２の圧力制御装置及び／又は第２の量制御装置とが設けられており、冷間リサイクルガス管路及び熱間リサイクルガス管路は、送出ガス管路に通じているか、又は、送出ガス管路に通じる１つのリターン管路にまとめられている。
【００４３】
送出ガス管路により、送出ガス乃至送出ガス混合物が還元プロセスへ導入される。還元プロセスは、例えば、送出ガス混合物を還元ガスへ処理し、続いて、この還元ガスを、金属酸化物を還元する還元装置へ供給するステップを含む。リサイクルガス管路には、有利には、リサイクルガス圧縮器が配置される。リサイクルガス圧縮器の後方では、リサイクルガス管路から、冷間リサイクルガス管路と熱間リサイクルガス管路とが出発しており、これら双方が送出ガス管路又はリターン管路へ通じている。リターン管路が存在する場合、これは送出ガス管路に通じている。冷間リサイクルガス管路には、リサイクルガス冷却器が配置されている。熱間リサイクルガス管路には、有利には位置制御弁、特にハンドインジケータコントロールもしくは位置報知素子を備えた制御弁として構成された、第２の圧力制御装置及び／又は第２の量制御装置が配置されている。こうした弁は冷間リサイクルガス管路にも配置することができる。
【００４４】
本発明の装置の特徴に基づいて、熱間リサイクルガスを加えることにより、送出ガスを過熱することができる。この過熱により、熱間リサイクルガスを含む送出ガス又は送出ガス混合物の露点の下方超過乃至結露が生じない。ひいては、送出ガス中に存在する塵埃粒子に関連して、場合により送出ガス中に存在するポリ芳香族炭化水素の凝縮／昇華に起因して湿性／乾性移行過程が生じ、例えば、還元プロセスのラインに設けられている送出ガス圧縮器の入口案内翼及び回転翼に残留物が付着してしまうおそれもなくなる。
【００４５】
さらに、本発明の手段によれば、送出ガス圧縮器の回転翼での応力腐食割れのおそれも最小化される。
【００４６】
本発明の装置の有利な実施形態では、装置はさらに、還元装置へ還元ガスを供給するための、還元装置に通じる還元ガス管路と、還元装置から出発する炉頂ガス管路と、炉頂ガス管路内に配置された、炉頂ガスの塵埃除去装置及び／又は冷却装置と、送出ガス管路内に配置された、少なくとも１つの送出ガス圧縮器と、送出ガス圧縮器に後置された、ＣＯ２除去装置と、ＣＯ２除去装置に後置された、還元ガス加熱装置とを備えており、リサイクルガス管路は、塵埃除去装置及び／又は冷却装置の後方で炉頂ガス管路から分岐しており、冷間リサイクルガス管路及び熱間リサイクルガス管路は第１の圧力制御装置及び／又は第１の量制御装置の後方でリサイクルガス管路から出発している。
【００４７】
還元装置に還元ガス管路が通じており、この還元ガス管路を介して還元ガスが還元装置へ導入される。金属酸化物の還元の際に還元装置において少なくとも部分的に消費される還元ガスは、炉頂ガス管路を介して、還元装置から取り出される。炉頂ガス管路には、炉頂ガスの塵埃除去装置及び／又は冷却装置が配置されている。炉頂ガス管路からは、塵埃除去装置及び／又は冷却装置の後方で、リサイクルガス管路が分岐している。リサイクルガス管路には、有利には、リサイクルガス圧縮器が配置されている。炉頂ガスの第１の部分量は、リサイクルガス管路を介して、リサイクルガス圧縮器へ供給される。
【００４８】
さらに、本発明の装置は、少なくとも１つの送出ガス圧縮器を配置した送出ガス管路を有する。当該送出ガス圧縮器において、送出ガス混合物がプロセスガスへ圧縮される。送出ガス管路内の送出ガス圧縮器の後方には、還元ガスを取得しつつ、プロセスガスからＣＯ２を除去するＣＯ２除去装置が配置されている。ＣＯ２除去装置は、有利には、ＰＳＡ装置もしくはＶＰＳＡ装置である。ＣＯ２除去装置の後方には、還元ガスを加熱するための還元ガス加熱装置が配置されている。場合により送出ガス管路内の送出ガス圧縮器と還元ガス加熱装置との間に、プロセスガス冷却器が配置される。
【００４９】
本発明の装置のこうした実施形態から得られる利点は、リサイクルガスに含まれる熱エネルギ、いわゆる顕熱を送出ガスの温度上昇に利用できるということである。したがって、熱間リサイクルガスを送出ガスに加える前にさらなる加熱過程にかける必要はない。
【００５０】
本発明の装置の別の有利な実施形態では、送出ガス管路は、製鉄鋼所のガス管網、及び／又は、銑鉄製造施設及び／又は石炭ガス化施設及び／又はコーカー施設等から出発している。
【００５１】
銑鉄製造施設は、例えば、従来技術から公知のＣＯＲＥＸ（登録商標）施設もしくはＦＩＮＥＸ（登録商標）施設もしくは酸素高炉であってよい。
【００５２】
本発明の装置の別の実施形態では、送出ガス管路内に塵埃除去装置及び／又はガス浄化装置が配置される。この場合、熱間リサイクルガス管路及び冷間リサイクルガス管路もしくはリターン管路は、塵埃除去装置及び／又はガス浄化装置の前方で、送出ガス管路に通じている。
【００５３】
塵埃除去装置及び／又はガス浄化装置は、有利には、フィルタチューブもしくはフィルタプラグを基礎とした乾性塵埃除去装置である。
【００５４】
熱間リサイクルガス管路及び冷間リサイクルガス管路は、塵埃除去装置及び／又はガス浄化装置の前方で、送出ガス管路へ通じている。本発明の装置の有利な実施形態では、リターン管路も、塵埃除去及び／又はガス浄化装置の前方で、送出ガス管路へ通じている。これに関連して、「前方」「後方」とは、送出ガスのガス流方向の前後を云うものであると理解されたい。
【００５５】
塵埃除去装置及び／又はガス浄化装置を用いた送出ガスの塵埃除去ステップにより、後続のコンポーネント、例えば送出ガス圧縮器もしくはプロセスガス冷却器もしくはＣＯ２除去装置及び還元ガス加熱装置などが、送出ガスととともに輸送される固体成分によって損傷を受けないよう保護されることが保証される。
【００５６】
塵埃除去装置及び／又はガス浄化装置の前方で（つまり塵埃除去ステップの前に）熱間リサイクルガスを送出ガスに加えることにより、熱間リサイクルガスを含む送出ガスが過熱状態で塵埃除去装置及び／又はガス浄化装置へ導入される。これにより、塵埃除去装置及び／又はガス浄化装置内で、場合により送出ガスに含まれるポリ芳香族炭化水素の凝縮／昇華に起因する乾性／湿性移行が生じて、塵埃除去装置及び／又はガス浄化装置に残留物の付着が起こることが回避される。
【００５７】
以下に本発明を図示の実施例に即して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の装置及び本発明の方法の実施例を示す概略図である。
【図２】本発明の装置及び本発明の方法の別の実施例を示す概略図である。
【図３】本発明の装置及び本発明の方法のさらに別の実施例を示す概略図である。
【図４】金属酸化物を還元する還元装置を備えた本発明の装置及び方法を示す概略図である。
【００５９】
実施例の説明
図１には、本発明の方法及び装置の実施例が概略的に示されている。ここでは、還元プロセス１において利用される送出ガス２の温度が上昇し、これと同時に量変動が生じる場合に、その量変動を補償するために、リサイクルガス４、有利には、送出ガス２とほぼ同じ組成のリサイクルガス４の第１の部分量３が、少なくとも１つのリサイクルガス冷却器５において冷却され、冷間リサイクルガス６が形成される。冷間リサイクルガス６は、送出ガス２の量変動を補償するために、圧力制御状態及び／又は量制御状態で、冷間リサイクルガス管路２１を介して送出ガス２に加えられる。冷間リサイクルガス６は、送出ガス２とほぼ同じ温度を有する。付加的に、送出ガス２には、リサイクルガス４の第２の部分量が、熱間リサイクルガス管路２２を介して、圧力制御状態及び／又は量制御状態で、冷間リサイクルガス６よりも高温の熱間リサイクルガス７として加えられる。
【００６０】
冷間リサイクルガス管路２１及び熱間リサイクルガス管路２２は、ここでは、まず、第１の圧力制御装置及び／又は第１の量制御装置２０が配置されたリサイクルガス管路１９から出発している。有利には、第１の圧力制御装置及び／又は第１の量制御装置２０は、リサイクルガス圧縮器である。送出ガス２は熱間リサイクルガス７及び冷間リサイクルガス６を含み、送出ガス混合物８として、送出ガス管路１８を介して、還元プロセス１へ導入される。送出ガス混合物８の温度は、送出ガス２の温度よりも高い。冷間リサイクルガス６の圧力制御及び／又は量制御は、第１の圧力制御装置及び／又は第１の量制御装置２０によって行われる。熱間リサイクルガス７の圧力制御及び／又は量制御は、熱間リサイクルガス管路２２内に配置されている第２の圧力制御装置及び／又は第２の量制御装置２３によって行われる。
【００６１】
図１の矢印は相応のガスの流れ方向を表している。図１に示されている実施例では、熱間リサイクルガス管路２２が、送出ガス２のガス流方向で見て、送出ガス管路１８の冷間リサイクルガス管路２１の前方へ通じている。ここでは、送出ガス２に熱間リサイクルガス７が加えられ、続いて、熱間リサイクルガス７を含む送出ガス２に冷間リサイクルガス６が加えられ、その後、熱間リサイクルガス７及び冷間リサイクルガス６を含む送出ガス混合物８が還元プロセス１において利用される。
【００６２】
図２には、本発明の方法及び装置の別の実施例の概略図が示されている。ここでも、矢印は、図１と同様に、相応のガスの流れ方向を表している。図１に示されている方法と相違しているのは、熱間リサイクルガス２２が、送出ガス２のガス流方向で見たときに、冷間リサイクルガス管路２１の後方で送出ガス管路１８に通じているということである。最初に送出ガス２には冷間リサイクルガス６が加えられ、続いて冷間リサイクルガス６を含む送出ガス２に熱間リサイクルガス７が加えられ、その後、熱間リサイクルガス７及び冷間リサイクルガス６を含む送出ガス混合物８が還元プロセス１において利用される。
【００６３】
図３には、本発明の方法及び装置のさらに別の実施例の概略図が示されている。図１，図２に示されている方法と相違しているのは、冷間リサイクルガス６と熱間リサイクルガス７とが送出ガス２へ加えられる前に混合されてガス混合物２８となるということである。その後、ガス混合物２８が送出ガス２へ加えられる。この場合、冷間リサイクルガス管路２１及び熱間リサイクルガス管路２２は、送出ガス管路１８へ通じるリターン管路２４へまとめられている。ガス混合物２８が送出ガス２へ加えられた後には、送出ガス２は冷間リサイクルガス６及び熱間リサイクルガス７を含む。
【００６４】
図４には、金属酸化物を還元するための還元装置１０を備えた本発明の方法及び装置が示されている。この場合、送出ガス混合物８から得られた還元ガス９は、還元ガス管路２５を介して、金属酸化物を還元する還元装置１０へ導入される。還元ガス９は、金属酸化物を還元する際に少なくとも部分的に変換された後、炉頂ガス１１として、炉頂ガス管路２６を介して、還元装置１０から取り出される。なお、還元ガス９の取得は、送出ガス管路１８を介して還元プロセス１へ導入された送出ガス混合物８を、少なくとも１つの送出ガス圧縮器１２においてプロセスガス１３へ圧縮することによって、行われる。プロセスガス１３は、還元ガス９を取得するためのＣＯ２除去装置１４へ導入される前に、場合によりプロセスガス冷却器２９での冷却にかけられる。続いて、還元ガス加熱装置１５において、還元ガス９の加熱が行われる。炉頂ガス１１の塵埃除去装置及び／又は冷却装置２７において塵埃除去された及び／又は冷却された炉頂ガス１１の第１の部分量１６は、リサイクルガス管路１９を介して、リサイクルガス圧縮器として構成された第１の圧力制御装置及び／又は第１の量制御装置２０へ供給され、そこでリサイクルガス４へ圧縮される。その後、リサイクルガス冷却器５においてリサイクルガス４の第１の部分量３が冷却され、冷間リサイクルガス６が得られる。送出ガス２には、冷間リサイクルガス６が熱間リサイクルガス７とともにガス混合物２８として、冷間リサイクルガス管路２１及び熱間リサイクルガス管路２２がまとめられたリターン管路２４へ供給される。熱間リサイクルガス７の圧力制御及び／又は量制御は、第２の圧力制御装置及び／又は第２の量制御装置２３によって行われる。
【００６５】
送出ガス２は、還元プロセス１において利用される前に、塵埃除去装置及び／又はガス浄化装置１７での塵埃除去及び／又はガス浄化にかけられる。図４の矢印は相応のガスの流れ方向を表している。送出ガス２には、熱間リサイクルガス７と冷間リサイクルガス６との双方が塵埃除去装置及び／又はガス浄化装置１７の前方で加えられる。
【００６６】
これにより、送出ガス混合物８の温度は、冷間リサイクルガス６及び熱間リサイクルガス７が加えられる前の送出ガス２の温度よりも高くなる。熱間リサイクルガス７を送出ガス２へ加えることにより、熱間リサイクルガス７の顕在エネルギが送出ガス２の温度上昇に利用される。このため、送出ガス２乃至送出ガス混合物８の温度上昇は、当該ガスの温度が露点乃至露点温度を上回るように設定される。この過程を、送出ガス２乃至送出ガス混合物８の過熱と称する。こうした過熱の有利な効果は、送出ガス混合物８が露点を下回って、送出ガス２乃至送出ガス混合物８及び／又はリサイクルガス４中に場合により存在する塵埃粒子に関連して、水の凝縮及び／又は気化、又は、ポリ芳香族炭化水素の凝縮／昇華に起因する湿性／乾性移行過程が生じ、送出ガス圧縮器１２の入口案内翼及び／又は回転翼に残留物の付着が起こるおそれが回避される点にある。付加的に、本発明の措置により、送出ガス圧縮器１２の回転翼での応力剥離腐食のおそれも最小化される。
【００６７】
本発明を有利な実施例に即して詳細に説明したが、本発明は上述した実施例のみに限定されず、本発明の範囲から離れることなく、他のバリエーションも当業者が容易に想到できるはずである。
【符号の説明】
【００６８】
１  還元プロセス、  ２  送出ガス、  ３  リサイクルガスの第１の部分量、  ４  リサイクルガス、  ５  リサイクルガス冷却器、  ６  冷間リサイクルガス、  ７  熱間リサイクルガス、  ８  送出ガス混合物、  ９  還元ガス、  １０  還元装置、  １１  炉頂ガス、  １２  送出ガス圧縮器、  １３  プロセスガス、  １４  ＣＯ２除去装置、  １５  還元ガス加熱装置、  １６  炉頂ガスの第１の部分量、  １７  塵埃除去装置及び／又はガス浄化装置、  １８  送出ガス管路、  １９  リサイクルガス管路、  ２０  第１の圧力制御装置及び／又は第１の量制御装置、  ２１  冷間リサイクルガス管路、  ２２  熱間リサイクルガス管路、  ２３  第２の圧力制御装置及び／又は第２の量制御装置、  ２４  リターン管路、  ２５  還元ガス管路、  ２６  炉頂ガス管路、  ２７  炉頂ガスの塵埃除去装置及び／又は冷却装置、  ２８  ガス混合物、  ２９  プロセスガス冷却器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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