专利名称：用于从一氧化碳气体中除去固体颗粒和焦油成分的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分中限定的方法。本发明还涉及一种如权利要求8的前序部分中限定的装置。
背景技术：
本发明涉及金属熔炼处理，例如铬铁合金熔炼，这通常在埋弧电炉中进行。埋弧电炉的操作基于在电极之间、穿过要熔炼的金属传导电流。要熔炼的材料的电阻产生热能，从而当高电流传导通过要熔炼的材料时加热该批材料。电流传递给竖直定位的电极，这些电极相对于炉的中心点对称地布置成三角形。当需要时，电极在炉中的定位深度被调节，因为它们在尖端处被磨损。电极通过设置于盖中的通孔而伸到炉内部。在具有还原性气氛的电弧炉内部主要有一氧化碳气氛，该一氧化碳气氛主要由焦炭、半焦炭或者包含在合适煤中的碳(它们作为还原剂而供给到炉中)来产生。一氧化碳气体连续地从炉中除去。一氧化碳气体包含固体粒子。当用作熔炼炉还原剂的燃烧焦炭不完全焦化，并表现为例如所谓的“快速焦化”材料(该快速焦化材料在世界上的某些地区很普遍，例如在南非)时，焦炭还包含焦油，该焦油的挥发性焦油成分与一氧化碳气体一起从炉中排出。这里使用的术语“焦油成分”是指由焦炭在高温下在无氧气氛中释放的物质。它通常是短链烃和长链烃、芳香烃和硫的混合物。在现有技术中，由公开文献W02008/074912A1已知一种方法和装置，其中，包含固体颗粒的一氧化碳气体首先从熔炼炉导向气体洗涤器，该气体洗涤器通常为文氏管洗涤器，在气体洗涤器中，水射流导向向下游流动的一氧化碳气体。由于水射流，包含在气体中的固体物质除去至水中，且清洁的气体通过提供于洗涤器的上部部分中的出口而导出文氏管洗涤器。然后，一氧化碳气体的流速通过鼓风机而增加。然后，一氧化碳气体导向颗粒过滤器，残留的固体颗粒通过该颗粒过滤器而基本从一氧化碳气体中除去。在所述WO公开文献中，所示的颗粒过滤器包括过滤器腔室，过滤器元件布置在该腔室内部，一氧化碳气体能够引导通过该过滤器元件，这样，固体颗粒保留在过滤器元件的表面上。在腔室内部提供有清洁喷嘴，惰性气体喷射流(例如氮气或二氧化碳脉冲)通过清洁喷嘴被导向到过滤器元件，以便从过滤器表面除去固体物质。在腔室内部在过滤器元件的下面布置有洗涤喷嘴，用于将洗涤液体供给腔室中，以便使得从过滤器除去的固体物质变成泥浆。该泥浆收集在排出腔室中，并从该排出腔室排出。问题是成气体状态包含于一氧化碳气体中的焦油成分在文氏管洗涤器或颗粒过滤器中都不能被除去。相反，当一氧化碳气体在文氏管洗涤器之后的温度下降至大约 30-50°C时，与它们一起流动的挥发性焦油成分开始作为粘性物质而粘在处理设备的表面上。它例如冷凝在鼓风机的转子叶片上，且经过一段时间，转子变得不平衡，在这种情况下需要进行维护。焦油同样冷凝在颗粒过滤器中的过滤器元件的表面上，并因此阻塞它，且不能通过惰性气体喷射流被除去。在所述固体物质清洁之后继续与一氧化碳气体一起进行处理的挥发性焦油成分引起很多进一步的问题。通常，一氧化碳气体再循环返回处理中，在该处理中，它可以例如在小球的带式烧结中用于加热烧结气体，在预热料仓中用于预热小球等，在这种情况下，焦油阻塞燃烧器喷嘴、喷射孔和流动槽道。由焦油引起的阻塞导致停机以便用于进行维护工作，这带来很高成本。而且，它的特定缺点是即使当从熔炼炉中获得的一氧化碳气体可以是用于发电的电厂的优良燃料时，包含于其中的焦油成分也使得它不能用于例如燃气轮机电厂中，因为焦油将粘在燃气轮机的压缩机叶片上。
发明内容
本发明的目的是消除上述缺陷。本发明的特定目的是引入一种方法和装置，其能够在固体颗粒通过颗粒过滤器而从一氧化碳气体中除去的同时从该一氧化碳气体中除去焦油成分。 而且，本发明的一个目的是弓ι入一种方法和装置，通过该方法和装置，一氧化碳气体的利用能够提高。一氧化碳气体能够用于在处理中再循环以及用于发电，且没有限制所述使用的焦油成分。根据本发明的方法的特征在权利要求1中所述的。而且，根据本发明的装置的特征在权利要求8中所述的。根据本发明，在该方法中，在引导一氧化碳气体通向颗粒过滤器之前，该气体被导向粒子供给器，在该粒子供给器中，细碎的吸附剂粒子被供给到一氧化碳气体中，用于在吸附剂粒子的表面上吸附焦油成分，然后，包含吸附剂粒子的一氧化碳气体流被导向颗粒过滤器，且吸附在吸附剂粒子上的焦油成分在颗粒过滤器中排出。根据本发明，该装置包括粒子供给器，该粒子供给器沿流动方向布置在颗粒过滤器之前，用于将细碎的吸附剂粒子供给到一氧化碳气体中，该吸附剂粒子吸附焦油成分。在该方法的一个实施例中，吸附剂粒子是粉尘，例如细碎的焦炭粉。使用的吸附剂还可以是适合用作吸附剂的任意其它细碎材料，但有利的是使用焦炭粉作为吸附剂，因为焦炭粉通过从用于熔炼炉中的焦炭中分离出来而获得。必须将焦炭粉进行分离，因为焦炭粉不能供给熔炼炉中(由于粉尘爆炸的危险)。使用焦炭粉作为吸附剂是除去该不利副产品的良好方式。在该方法的实施例中，80-90%的焦炭粉具有不大于0.075mm的粒度。焦炭粉的粒度越小，提供用于焦油成分的吸附表面越大，且挥发性的焦油成分都更高效地与一氧化碳气体分离。在该方法的实施例中，一氧化碳气体的流速增大，且吸附剂粒子混合至具有增大流速的一氧化碳气体中。在该方法的实施例中，在粒子供给器中，一氧化碳气体的流速通过文氏管而加速， 且吸附剂粒子通过通到文氏管内的供给管而在文氏管中混合至一氧化碳气体中。在该方法的实施例中，为了获得吸附剂粒子的均勻混合，一氧化碳气体的流速加速至大致25-29m/s的速度。
该方法可特别适用于从在铬铁合金熔炼中产生的一氧化碳气体中清洁焦油成分， 该焦油成分来自焦炭的不完全焦化，该焦炭用作熔炼处理中的还原剂。在该装置的实施例中，吸附剂粒子是细碎的焦炭粉。使用焦炭粉将是有利的，因为它通常总是可在处理中获得。当然，使用的吸附剂可以是任意其它合适的物质，焦油成分吸附在该物质的表面上。在该装置的实施例中，80-90%的焦炭粉具有不大于0. 075mm的粒度。在该装置的实施例中，粒子供给器包括文氏管，用于加速一氧化碳气体的流速； 以及供给管，该供给管通到文氏管中，用于将吸附剂粒子供给到流速已经被加速的一氧化碳气体流中。在该装置的实施例中，在文氏管中的一氧化碳气体的流速为大致25-29m/s。在该装置的实施例中，粒子供给器包括用于储存吸附剂粉末的气密储罐；气体导管，例如氮气或二氧化碳的无氧惰性气体能够通过该气体导管而被供给到储罐中，用于在储罐内部产生惰性气体气氛；以及阻断供给器，用于将连续的吸附剂流从储罐供给到供
给管中。一氧化碳气体在它与氧气接触时即使少量也有爆炸性。因此，必须通过在储罐内部布置惰性气体气氛而防止空气在气体管线中与吸附剂粉一起进入，该惰性气体气氛通过将例如氮气或二氧化碳供给到储罐中而布置。在该装置的实施例中，颗粒过滤器包括过滤腔室，在该过滤腔室内部提供有过滤器元件，一氧化碳气体能够引导通过该过滤器元件，从而使得固体颗粒保留在所述过滤器元件的表面上；清洁喷嘴，该清洁喷嘴在腔室的内部，用于将惰性气体喷射流导向到过滤器元件，以便从过滤器表面除去固体物质；清洗喷嘴，用于将清洗液体供给腔室中，以便使得从过滤器除去的固体物质变成泥浆；排出腔室，用于收集泥浆；以及排出槽道，用于从排出腔室除去泥浆。使用的颗粒过滤器例如可以与在公开文献W02008/074912A1中所述类似， 或者可以是任意其它合适的颗粒过滤器。
下面将参考示例实施例和附图更详细地解释本发明，附图中图1是根据本发明的装置的第一实施例的示意图；图2是根据本发明的装置的另一实施例的示意图；图3是属于根据图1或2的系统的粒子供给器的示意图；图4是属于根据图1或2的系统的粒子供给器的示意图；以及图5示出了属于图3中所示的粒子供给器的文氏管和与它连接的供给管的剖视图。
具体实施例方式图1是处理方法的示意图，固体颗粒和挥发性焦油成分通过该处理方法而从在铁合金熔炼炉1中产生的一氧化碳气体中除去。一氧化碳气体从金属熔炼炉1导向气体洗涤器2，该气体洗涤器2可以是普通的文氏管洗涤器，在该洗涤器中，一氧化碳气体通过用液体介质例如水喷射它而进行洗涤，从而使得部分固体颗粒与水一起排出。然后，一氧化碳气体从气体洗涤器2导向鼓风机3，一氧化碳气体的流速通过该鼓风机3而增加。然后，一氧化碳气体导向粒子供给器4，在该粒子供给器4中，细碎的吸附剂粒子被供给到一氧化碳气体中，以便使得焦油成分粘在吸附剂粒子的表面上，且包含吸附剂粒子的一氧化碳气体流导向颗粒过滤器5，在该颗粒过滤器5中，粘附在吸附剂粒子表面上的焦油成分与固体颗粒一起在颗粒过滤器5中被排出。在图2中，处理方法在其他方面与上面结合图1所述的类似，但是图2的处理方法有一个区别粒子供给器4沿气体流动方向布置在鼓风机3之前。这样避免了焦油将粘在鼓风机3的叶片上的危险。使用的吸附剂粒子A有利地包括细碎的焦炭粉。优选是，80-90%的焦炭粉具有不超过0. 075mm的粒度。图3和5示出了粒子供给器4，吸附剂粒子A通过该粒子供给器4而均勻地混合至一氧化碳气体中。粒子供给器4包括用于储存吸附剂粉A的气密储罐8。例如氮气或二氧化碳的无氧惰性气体可以通过气体导管9而供给储罐中，以便在储罐8内部产生惰性气体气氛。储罐8将吸附剂粉供给到电驱动的旋转阻断供给器10，该供给器10将连续的吸附剂流(例如大致5-10kg/h)从储罐8分配给供给管7。阻断供给器10防止一氧化碳气体进入储罐8 中。一氧化碳气体在管线中的流速通过文氏管6来加速，例如从9-13m/s至大致25-29m/s 的速率v，这保证吸附剂粒子A均勻地混合在一氧化碳气体中，其中供给管7通到该文氏管 6中。图4示出了颗粒过滤器5，包含在一氧化碳气体中的固体颗粒通过该颗粒过滤器 5而从一氧化碳气体中除去，该一氧化碳气体包括吸附剂粒子，冷凝的焦油成分吸附在该吸附剂粒子的表面上。当使用根据公开文献W02008/074912的颗粒过滤器时，对于一氧化碳气体获得的最大粉尘含量低于5mg/m3。因此，获得的一氧化碳气体非常干净，且并不包含焦油。因此，它足够清洁可用于一处理过程中和/或用于发电。在图4中所示的颗粒过滤器5包括过滤腔室11，在该过滤腔室11内部布置有过滤器元件12，例如陶瓷元件，一氧化碳气体能够引导通过该过滤器元件12，且固体颗粒保留在该过滤器元件的表面上。在腔室11内部提供有清洁喷嘴13，通过该清洁喷嘴13，较强的循环的惰性气体喷射流(例如有氮气)被导向过滤器元件12，以便从过滤器表面除去积累的固体物质。例如水的清洗液体通过清洗喷嘴14供给到腔室11，在这种情况下，从过滤器元件12落下的固体物质变成泥浆。泥浆收集在排出腔室15中。泥浆通过排出槽道16而从该排出腔室除去。因此，焦油成分与泥浆一起被排出。本发明并不局限于上述实施例，而是可以在如权利要求中限定的发明想法的范围内具有多种变化。
权利要求
1.一种用于从包含固体颗粒和挥发性焦油成分的一氧化碳气体中除去固体颗粒和焦油成分的方法，在该方法中一氧化碳气体从铁合金熔炼炉(1)导向气体洗涤器O)；一氧化碳气体在气体洗涤器O)中通过液体介质来洗涤，用于除去固体颗粒的一部分；一氧化碳气体从气体洗涤器导向鼓风机(3)； 一氧化碳气体的流速通过该鼓风机( 而增加；并且一氧化碳气体被导向颗粒过滤器(5)；通过该颗粒过滤器(5)，残留的固体颗粒基本从一氧化碳气体中过滤出来；其特征在于在将一氧化碳气体导向颗粒过滤器( 之前，所述一氧化碳气体被导向粒子供给器 G)，在所述粒子供给器中，细碎的吸附剂粒子(A)被供给到一氧化碳气体中，用于在吸附剂粒子的表面上粘附焦油成分，包含吸附剂粒子的一氧化碳气体流被导向颗粒过滤器(5)， 使得粘附在吸附剂粒子上的焦油成分在颗粒过滤器(5)中排出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于吸附剂粒子(A)是粉尘，例如细碎的焦炭粉。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于80-90%的焦炭粉具有不大于0.075mm的粒度。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于一氧化碳气体的流速加速， 且吸附剂粒子(A)混合至具有加速流速的一氧化碳气体中。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于在粒子供给器(4)中，一氧化碳气体的流速通过文氏管(6)而加速，且吸附剂粒子通过通到文氏管内的供给管(7)而在文氏管中混合至一氧化碳气体中。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于为了获得吸附剂粒子(A) 的均勻混合，将一氧化碳气体的流速加速至大致25-29m/s的速度。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法用于从在铬铁合金熔炼中产生的一氧化碳气体中清除它的焦油成分的用途，其中该焦油成分来自焦炭的不完全焦化，该焦炭用作熔炼处理中的还原剂。
8.一种用于从包含固体颗粒和挥发性焦油成分的一氧化碳气体中除去固体颗粒和焦油成分的装置，所述装置包括气体洗涤器O)，该气体洗涤器布置成从熔炼炉(1)接收一氧化碳气体，用于通过液体介质来洗涤一氧化碳气体，以便除去固体颗粒的一部分；鼓风机(3)，该鼓风机布置成增加一氧化碳气体的流速；以及颗粒过滤器(5)，该颗粒过滤器布置成从一氧化碳气体中除去固体颗粒， 其特征在于所述装置包括粒子供给器G)，该粒子供给器沿流动方向布置在颗粒过滤器(5)之前，用于将吸附焦油成分的细碎的吸附剂粒子供给到一氧化碳气体中。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于吸附剂粒子是粉尘，例如细碎的焦炭粉。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于80-90%的焦炭粉具有不大于0.075mm 的粒度。
11.根据权利要求8-10中任意一项所述的装置，其特征在于粒子供给器(4)包括文氏管(6)，用于加速一氧化碳气体的流速；以及供给管(7)，该供给管通到文氏管中，用于将吸附剂粒子(A)供给到具有加速流速的一氧化碳气体流中。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于在文氏管(6)中的一氧化碳气体的流速(ν)为大约25-29m/So
13.根据权利要求8-10中任意一项所述的装置，其特征在于粒子供给器(4)包括用于储存吸附剂粉末的气密储罐(8)；气体导管(9)，例如氮气或二氧化碳的无氧惰性气体能够通过该气体导管而供给到储罐中，用于在储罐(8)内部产生惰性气体气氛；以及阻断供给器(10)，用于将连续的吸附剂流从储罐(8)供给到供给管(7)。
14.根据权利要求8-13中任意一项所述的装置，其特征在于颗粒过滤器( 包括 过滤腔室(11)，在该过滤腔室内部提供有过滤器元件(12)，一氧化碳气体能够引导通过该过滤器元件，并且固体颗粒保留在所述过滤器元件的表面上；清洁喷嘴(13)，该清洁喷嘴设置于过滤腔室的内部，用于将惰性气体的喷射流导向到过滤器元件，从而从过滤器表面除去固体物质；清洗喷嘴(14)，用于将清洗液体供给到过滤腔室中，以便使得从过滤器除去的固体物质变成泥浆；以及排出腔室(15)，用于收集泥浆；以及排出槽道(16)，用于从排出腔室除去泥浆。
全文摘要
一种用于从一氧化碳气体中除去固体颗粒和焦油成分的方法和装置。在该方法中一氧化碳气体从铁合金熔炼炉导向气体洗涤器；一氧化碳气体在气体洗涤器中通过液体介质来洗涤，用于除去固体颗粒的一部分；一氧化碳气体从气体洗涤器导向鼓风机；一氧化碳气体的流速通过该鼓风机而增加；一氧化碳气体导向颗粒过滤器，且残留的固体颗粒在该颗粒过滤器中基本从一氧化碳气体中过滤出来。在引导一氧化碳气体到颗粒过滤器之前，气体被导向粒子供给器(4)，在该粒子供给器中，细碎的吸附剂粒子(A)供给到一氧化碳气体中，用于在吸附剂粒子的表面上粘附焦油成分，包含吸附剂粒子的一氧化碳气体流被导向颗粒过滤器，这样，粘附在吸附剂粒子上的焦油成分在颗粒过滤器中排出。
文档编号B01D51/00GK102264453SQ200980151750
公开日2011年11月30日 申请日期2009年12月21日 优先权日2008年12月22日
发明者S·哈耶克, T·罗恩伯格 申请人:奥图泰有限公司