本發明是關于一種用于還原氧化物料的方法和裝置。

就工藝技術以及從能量的觀點而論，本發明的目的是實現一個最適宜的還原過程，包括一個特別容易控制的氣體發生系統。由于方法是如此的靈活，以致于開始用來還原氧化物料的大部分還原氣，能被重新用來發生新的還原氣。

根據本發明所描述的方法，實現這個過程包含如下步驟;

a）從含碳的和/或含烴的物料中產生一種主要包含一氧化碳和氫氣的還原氣。

把其中所說的原料同氧化劑及可供選擇的造渣劑一起被引入氣化區或氣化室，同時，至少從一個等離子體發生器供給熱能。

b）把這樣制得的還原氣體調節到適合于后續還原過程的溫度，而后把所說的氣體引入到裝有待還原的氧化物料的一個豎爐中，所說的被引入的氣體以逆流流向所說的要還原的物料。

c）而后從還原氣中實際上除去全部水和塵狀顆粒，所說的氣體在還原了氧化物料之后它的還原能力被部份地消耗掉并含有了氧化組分，例如二氧化碳、水以及塵狀顆粒，然后該還原氣體主要地回流到工藝中去。

d）為了實現總氣流的壓力調節，至少有一小部份準備在工藝中重新使用的所說的部份消耗（還原能力）氣流從系統中排出

e）為了調節最終還原氣中的H₂/CO的比率，至少使一小部份準備在工藝中重新使用的所說的部份消耗氣流通過二氧化碳洗滌器。

根據本發明一個相應的實施例，系統中的壓力用排出少量氣體的方法來調節，然后，把這個為了調節壓力而排出的氣體，以適宜的方法燃燒掉，或用于其它用途，例如，用來干燥在本過程中所用的含碳物料。

根據本發明的一個最佳實施例，離開還原步驟的氣體至少部分地除去了水蒸汽和/或塵狀雜質之后才把它排出。

根據本發明相應的實施例，使用由氧和/或水和/或再循環氣組成的氧化劑全部或部份地通過等離子體發生器加入到反應區，氧化劑可任選地被預熱。

根據本發明的一個相應的實施例，用來發生還原氣的含碳的和/或含烴的原料是粉狀的和/或液態的和/或塊狀的物料。

根據本發明，燃燒區適宜于在裝有塊狀固體含碳物料的豎爐的下部形成，最好用焦炭作為含碳裝填原料。

根據本發明，從還原豎爐中排出的部份消耗（還原能力）氣體的一部份氣流也能加以利用。所說的氣流含有CO₂，它被加入到裝填有塊狀還原物料的發生豎爐內，進行豎爐上部并和燃燒區保持適當的距離，以便利用在豎爐內所含的熱量來把水轉化成氫氣和一氧化碳，以及把二氧化碳轉化成一氧化碳。

這樣一種從豎爐中來的消耗過的還原氣的回流氣的一部份，也可以被用作一種載氣，用來載帶一種粉狀的含碳物料和/或造渣劑的以及同任選的脫硫劑一起進入等離子體發生器中。同樣，這種從豎爐中來的消耗過的還原氣的部份氣流可被用作通過等離子體發生器而供應的熱能的載氣。

根據本發明的一個最佳實施例，由一定量的回流氣通過一個CO₂洗滌器來調節準備在工藝中重新使用的回流氣中二氧化碳的含量。

根據本發明的一個相應的實施例，在氣體發生爐中發生的還原氣，通過裝填在爐內適宜的脫硫劑和/或使從爐內排出的氣體通過硫過濾器，可以除去任何硫雜質。另一可選擇方案里把脫硫劑直接噴入氣化區。

根據本發明的另一個實施例，從在氣體發生豎爐中燃燒區排出的還原氣的溫度被調節到最終溫度700-1000℃，其方法是：

a）通過與一定量的從還原豎爐排出的部分消耗過的還原氣混合和/或

b）通過使之冷卻和/或

c）通過添加入一定量的水和/或水蒸汽。

如果僅以少量的這種部份消耗還原氣體來調節溫度，（這種部分消耗過的還原氣通過在還原豎爐的上部的氣體出口之后所設置的洗滌器時已被冷卻）氣體混合物所需的最終溫度可以容易地獲得。然而，如果大量的回流氣用來與發生的還原氣混合，那么在和新發生的還原氣混合之前，應適當地加熱，例如使用一臺等離子體發生器來加熱。

根據本發明的一個較佳實施例被用來調節氣體發生爐中的還原氣溫度的再循環爐氣，它的二氧化碳含量在和還原氣混合之前，必須先加以調節。

根據本發明的另一個實施例，一種甲烷，甲醇和/或丙烷之類的載碳劑可以適當地加入，以控制還原氣的滲碳能力和抗甲烷化作用。

根據本發明的另一個實施例，為了阻止煙灰沉積物的形成，把硫化氫加入到最終的還原氣中。