NO844802L - Fremgangsmaate og anordning for reduksjon av oksydmateriale - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og en anordning for reduksjon av oksydholdig materiale.

Hensikten med oppfinnelsen er å frembringe en prosesstek-nisk og også fra energisynspunkt optimal reduksjonsprosess med blant annet et særdeles lett regulerbart gassgenereringssystem og med en sådann fleksibilitet i prosessen, at hoveddelen av den initialt for reduksjonen av det oksydholdige materialet anvendte reduksjonsgassen kan gjenbe-nyttes for generering av ny reduksjonsgass.

Dette oppnås i henhold til oppfinnelsen ved den innledn-ingsvis beskrevne måten hovedsakelig ved,

a/ at man fremstiller en i hovedsak karbonoksyd- og hyd-rogengass inneholdende reduksjonsgass av karbon og/eller hydrogenkarbonholdig utgangsmateriale, hvorved nevnte utgangsmateriale sammen med oksydasjonsmiddel og eventuelle slaggdannere innføres i en forgasningssone eller forgasningskammer under samtidig tilførsel av varmeenergi fra minst en plasmagenerator;

b/ at den slik fremstilte reduksjonsgassen bringes til en for den etterfølgende reduksjon egnet temperatur og deretter innføres i en sjaktovn inneholdende det for reduksjonen av dette oksydholdige materialet og herved bringes til å strømme motstrøms til nevnte for reduksjon avsatte materiale;

c/ at den etter reduksjonen av det oksydholdige materialet med oksyderende bestanddeler, såsom fortrinnsvis karbondioksyd og vann, samt støvformige partikler forurensede, og således med hensyn til sin reduksjonsevne delvis forbrukte reduksjonsgassen befries fra vann og støvformige partikler; og deretter i hovedsak føres tilbake i prosessen ; d/ at minst en mindre delstrøm av nevnte, delvis forbrukte og for gjenbenyttelse i prosessen beregnede gass i og før en trykkregulering av den totale gass-strøm tas ut av systemet og

e/ at minst en mindre delstrøm av nevnte, delvis forbrukte og for gjenbenyttelse i prosessen beregnede gass før jus-tering av H^/ CO- f orholdet i den ferdige reduks jonsgassen bringes til å passere en CC^-vasker.

I henhold til en egnet utførelsesform av oppfinnelsen reguleres trykket i systemet gjennom et lite gassutslipp. Passende kan herved den for trykkregulering uttatte gass-strøm avfakles eller eksempelvis utnyttes for tørking av det i prosessen anvendte karbonholdige materialet.

I henhold til en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen kan den fjernede gass-strømmen uttas etter at den fra reduksjonstrinnet utkommende gassen minst delvis er befridd fra vanndamp og/eller støvformige forurensninger.

I henhold til en egnet utførelsesform av oppfinnelsen anvendes som oksydasjonsmiddel ved gassgenereringen oksygengass og/eller vann og/eller resirkulert gass, som tilføres reaksjonssonen helt eller delvis gjennom plasmageneratoren. Eventuelt kan oksydasjonsmiddelet herved formvarmes.

I henhold til en egnet utførelsesform av oppfinnelsen foreligger det for genereringen av reduksjonsgassen anvendte karbon- og/eller hydrogenkarbonholdige utgangsmateriale i pulverform og/eller flytende form og/eller som stykkeformig materiale.

I henhold til oppfinnelsen dannes forgasningssonen hensiktsmessig i nederdelen av en med stykkeformig, fast karbonholdig materil fylt sjakt, hvorved man hensiktsmessig som karbonbærende fyllstoff i sjakten kan anvende koks.

I henhold til oppfinnelsen kan også en delstrøm av den delvis forbrukte fra reduksjonssjakten uttatte reduksjonsgassen, hvorved denne delstrøm av den delvis for brukte reduksjonsgassen som også inneholder CO^ved anvendelse av en med stykkeformig reduksjonsmateriale fylt genereringssjakt, innføres i sjakten ovenfor og på egnet avstand fra forgasningssonen, slik at man utnytter varmen i sjaktfyllet for å omvandle E^O til H ? og CO respektive karbondioksyd i delstrømmen til karbonmonoksyd. En delstrøm av denne returstrøm av forbrukt reduksjonsgass fra sjaktovnen kan også anvendes som baerergass for inn-førsel av pulverformig, karbonbærende materiale og/eller slaggdannere samt eventuelle svovelakseptorer umiddelbart framfor plasmageneratoren.

I henhold til en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen kan karbondioksydinnholdet i den for gjenbenyttelse i prosessen beregnede returgass-strøm reguleres ved at returgass-strømmen i ønsket utstrekning bringes til å passere en CC^-gassvasker.

I henhold til en egnet utførelsesform av oppfinnelsen kan den i gassgenereringssjakten dannede reduksjonsgassen befris fra eventuelle svovelforbindelser ved at egnede svovelakseptorer forefinnes i sjaktfyllstoffene og/eller ved at den fra sjakten uttatte gassen bringes til å passere et svovelfil ter. Alternativt kan svovelakseptorer injiseres i forgasningssonen.

I henhold til en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen kan den fra forgasningssonen i gassgenereringssjakten uttatte hete reduksjonsgassens temperatur reguleres

a/ gjennom blanding med en slik mengde av den delvis forbrukte fra reduksjonssjakten uttatte, reduksjonsgassen og/eller

b/ ved å underkastes en avkjøling og/eller

c/ ved å blandes med en slik mengde vann og/eller vanndamp at gassens sluttemperatur ligger mellom 700 og 1000°C. I de tilfeller da bare en liten del av den delvis forbrukte reduksjonsgassen anvendes i temperaturregulerende formål - denne delvis forbrukte reduksjonsgassen er jo avkjølt ved passasjen av den umiddelbart etter gassutslippet ved reduks jonss jaktens øvre del foreliggende gassvaskeren - lett regulere den ønskede slutt-temperaturen på gassblandingen. Om man derimot anvender en stor returstrøm for innblanding i den genererte reduksjonsgassen kan denne passende før sammenblandingen med den nygenererte reduksjonsgassen oppvarmes eksempelvis ved hjelp av plasmageneratoren.

I henhold til en foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen kan den for temperaturregulering av den i gassgenereringssjakten dannede reduksjonsgassen anvendte delstrøm-men av resirkulert sjaktgass reguleres med hensyn til sitt C02~innhold før innblanding i reduksjonsgassen.

I henhold til en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen kan man passende tilføre en karbonbærer, som f.eks. metan, metanol og/eller propan for styrelse av reduksjonsgassen "uppkolningspotential" og for å motvirke metanisering" .

I henhold til en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen kan man passende for å motvirke sotdannelse tilføre H^ S til den ferdige reduksjonsgassen.

I henhold til en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen kan reduksjonsgass hensiktsmessig dannes ved en totrinnsforgasning, hvorved utgangsmaterialet partielt forbrennes og minst delvis forgasses i et forgasningskammer, hvorpå den derved erholdte gassblandingen innføres i en sjakt som rommer et bed at stykkformig karbonholdig materiale og det fysiske varmeinnholdet i den fra forgasningskammeret kommende gassen utnyttes til i koksbedet å redusere inneholdt karbondioksyd og vann i gassen, hvorved gassgenereringsprosessen styres slik at den avgående gassen oppviser en temperatur og en sammensetning som er av-

passet til et etterfølgende prosesstrinn.

Oppfinnelsen omfatter også en anordning for reduksjon av oksydholdig materiale under samtidig generering av en for resirkulering egnet gass for gjennomføring av fremgangsmåten og denne anordning kjennetegnes hovedsakelig av en genereringsanordning for reduksjonsgass som inneholder et reaksjonskammer, minst en i reaksjonskammeret utmunnende plasmagenerator, en til genereringsanordningen eventuelt via et svovelfilter tilsluttet sjaktovn som inneholder det for reduksjon avsatte oksydholdige materiale, et gassutslipp anordnet i sjaktovnens øvre del og en i tilslutning til gassutslippet plassert separator anordnet for å befri gass-strømmen fra vann og støvformige partikler foruten et etterfølgende, for en trykkregulering beregnet gassutslipp og en hovedmaterledning for resirkulering av hovedgass-strømmen til gassgenereringsanordningen og/eller temperaturstyring av den i gassgenereringsanordningen produserte reduksjonsgassen, eventuelt via en CO2-gassvasker.

I henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen forefinnes minst en kompressor i hovedmaterledningen.

I henhold til en egnet utførelsesform av oppfinnelsen er hovedmaterledningen tilsluttet til en C02~gassvasker, hvorved C02-gassvaskeren passende er utstyrt med en "bypass"-ledning, som tildels munner ut i en direkte forlengning av hovedmaterledningen for tilførsel av returgass til gassgenereringsanordningen og som dels går over i en annen hovedmaterledning beregnet for å mate hovedsakelig karbondioksydfri returgass til i og før temperaturreguleringen beregnet innblanding i den nygenererte reduksjonsgassen.

Øvrige kjennetegn til oppfinnelsen fremgår av de angitte særdrag i vedlagte krav.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til to på vedlagte tegninger viste utførings-eksempler, der

figur 1 er et skjematisk blikk av en i henhold til oppfinnelsen dannet anordning med en ett-trinnsfor-gasser og

figur 2 er et skjematisk blikk av en i henhold til oppfinnelsen dannet alternativ anordning med en to-trinns f org as ser .

I figur 1 betegnes en for reduksjon av stykkeformig oksydholdig material egnet reduksjonssjakt med 1. Sjakten 1 oppviser en anordning 2 for innmatning av det stykkefor-mige oksydholdige materialet som skal reduseres. I sjaktens bunn finnes en innløpsledning 3 for varm reduksjonsgass, hovedsakelig bestående av karbonoksyd og hydrogen-gass og den nevnte gass føres motstrøms gjennom reduksjonssjakten 1 og uttas deretter gjennom et øvre gassutløp 4. Utløpsledningen 4 er tilsluttet til en separator 5 for støvformige partikler og vann, en s.k. vasker, hvorifra den fra vann og støvformige partikler rensede og samtidig avkjølte gassen passerer forbi et for trykkregulerings-formål beregnet gassutslipp 6 og via ledningen 7 føres tilbake til en gjenbenyttelse i prosessen som skal beskrives nærmere nedenfor. I ledningen 7 forefinnes minst en kompressor 8. Minst en plasmagenerator 10 munner i en gassgenereringssjakt 11. Med 12 betegnes en lanse for til-førsel av for gassgenereringen nødvendig materiale og med 13 betegnes en anordning for avtapping av slagg fra gass-genereringss jakten. Hovedmaterledningen 7 er etter kompressoren 8 tilsluttet til en CC^-gassvasker - dette arran-gement innebefatter også en "bypass"-ledning 7a, som delvis munner ut i en direkte forlengning av hovedmaterledningen 7 for tilførsel av returgass til gassgenereringsanordningen 11 og som delvis går over i en annen hovedmaterledning 14 beregnet for å mate hovedsakelig karbondioksydfri returgass til i og før temperaturregulering beregnet innblanding i den nygenererte reduksjonsgassen.

Prinsipielt oppnås herigjennom følgende funksjonsmulighe-ter: - via en første grenledning 16 kan hovedmaterledningen 7 tilsluttes til gassgenereringssjaktens øvre del; - via ytterligere grenledning 15 respektive 15a kan hovedmaterledningen 7 tilsluttes til reaksjonssonen i sjakten 11's nedre del, dvs. via ledningen 15 kan returgass til-føres framfor plasmageneratoren og via ledningen 15a etter komprimering gjennom kompressoren 27 kan returgass bringes til å passere gjennom plasmageneratoren; - via en grenledning 17 kan materledningen 14 tilsluttes til den fra gassgeneratoren uttatte reduksjonsgassen, som forlater gassgeneratorens øvre del via en utmatnings-ledning 18 og - via en ytterligere grenledning 19 kan materledningen 14 via et blandingskammer 20 tilsluttes til den via en ledning 21 fra et svovelfilter 22 strømmende reduksjonsgassen og endelig kan materledningen 14 tilsluttes til reduk-sjonsgassledningen 21 umiddelbart før reduksjonsgassen trår inn i reduksjonssjakten 1.

Herved kan hele tiden CC^-innholdet i den matede returgassen reguleres.

En tilføreselsledning 9 for oksydasjonsmiddel, eksempelvis i form av oksygengass og/eller vann og/eller luft og/eller tilbakesirkulert gass er direkte tilsluttet til plasmageneratoren 10, slik at oksydasjonsmiddelet, eventuelt etter en .forvarming, kan bringes til reaksjonssonen i sjakten 11's bunn.

Den i figur 1 viste anordning fungerer prinsipielt på føl-gende måte: Den for reduksjonen av det oksydholdige materialet i sjak ten 1 avpassede reduksjonsgassen, som innføres i sjaktens 1 bunn via gassinntaket 3 fremstilles prinsipielt i gassgeneratoren 11 ved at et karbon- og/eller hydrogenkarbonholdig utgangsmateriale sammen med oksydasjonsmiddel og eventuelle slaggdannere innføres i en forgasningssone og i gassgenereringssjaktens 11 nedre del under samtidig til-førsel av varmeenergi fra inst en plasmagenerator 10. Den slik fremstilte reduksjonsgassen bringes deretter prinsipielt til en for den etterfølgende reduksjon av det oksydholdige materiale i sjaktovnen 1 egnet temperatur og bringes til å strømme motstrøms til det for reduksjonen beregnede materiale og den etter reduksjonen av det oksydholdige materiale med oksyderende bestanddeler, såsom fortrinnsvis karbondioksyd og vann samt støvformige partikler forurensede og således med hensyn til sin reduksjonskraft delvis forbrukte reduksjonsgass uttas deretter via gass-uttaket 4 fra reduksjonssjaktens øvre del og befris deretter fra vann og støvformige partikler i gassvaskeren 5. En liten del av den på denne måte i gassvaskeren 5 behand-lede og herigjennom også nedkjølte gassen kan siden i og før en trykkregulering av systemet tappes av fra systemet via gassutløpsledningen 6 mens hovedstrømmen via ledningen 7 igjen kan tilføres prosessen, dvs. igjen kan anvendes for generering av reduksjonsgass.

Gassgenereringen i sjakten 11 kan utføres på mange alter-native måter. Slik kan eksempelvis pulverformig og/eller flytende karbon- og/eller hydrogenkarbonholdig utgangsmateriale innblåses i reakssjonssonen gjennom tilførsels-ledningen 12 og dessuten kan oksydasjonsmiddel eksempelvis oksygengass eller vanndamp innføres i reaksjonssonen gjennom plasmageneratoren. Tilbakesirkulert gass kan tilføres forgasningssonen fremfor plasmabrenneren via ledningen 15 eller nevnte gass kan også tilføres gjennom plasmageneratoren via ledningen 15a. Det karbon og/eller hydrogenkarbonholdige utgangsmateriale kan også i stykkeform tilføres via gassgenereringssjaktens øvre del, slik at forgasningssonen dannes i nederdelen av en med stykkeformig fast karbonholdig material fylt sjakt. Hensiktsmessig kan man også

som karbonbaerende fyllstoff i sjakten anvende koks.

Ved gassgenereringen kan også vann eller del av den fra reduksjonssjaktens 1 avtappede, delvis forbrukte reduksjonsgassen via ledningen 7 og grenledningen 16 innføres i det da med stykkeformig reduksjonsmateriale fylte gassge-nereringss jakten 11, dvs. innføres ovenfor og på avstand fra selve forgasningssonen og herigjennom kan man da utnytte varmen i sjaktfyllingen for å omvandle F^O til H2+ CO respektive karbondioksyd til karbonmonoksyd.

Gassgenereringen i sjakten 11 kan også utføres ved at man injiserer pulverformig karbonbaerende materiale samt eventuelle svovelakseptorer og/eller slaggdannere ved hjelp av vann, vanndamp eller en baerergass bestående av nevnte delvis forbrukte fra reduksjonssjakten uttatte delstrøm av reduksjonsgassen, eller av oksygengass eller en blanding av oksygengass og E^O (g).

Den i sjakten 11 generert reduksjonsgassen kan befris fra svovel ved at sjaktfyllstoffet innebefatter en egnet svo-velakseptor eller ved at svovelakspetorer injiseres i forgasningssonen eller også ved at den i sjakten produserte gass via utgangsledningen 18 tilføres et svovelavskil-ningsfilter 22. Eventuelle tilbakeblivende svovelforbindelser opptas av det reduserte metalloksyd i reduksjonssjaktens nedre del.

Temperaturnivået på den genererte reduksjonsgassen holdes i regelen i et temperaturområde på mellom 1000 - 1500°C. Imidlertid kan en så het reduksjonsgass ikke direkte anvendes for den aktuelle reduksjonen i reduksjonssjakten og reduksjonsgassens temperatur må således senkes før den innføres i sjaktovnen 1. Dett kan utføres på ulike måter innen rammen for oppfinnelsen.

Eksempelvis kan den fra gassgenereringssjakten 11 via ledningen 18 uttatte reduksjonsgassen blandes med en egnet delstrøm av tilbakesirkulert gass fra sjaktovnen, hvilket oppnås via ledningen 14 slik at gassblandingens temperatur ligger mellom ca. 700 og 1000°C. Alternativt kan denne sammenblanding med fra reduksjonssjakten 1 tilbakesirkulert delstrøm oppnås via en innblanding i reduksjonsgassen etter at reduksjonsgassen har passert svovelfilteret 22, dvs. fra ledningen 14 til ledningen 3. I de tilfeller da en mindre delstrøm av returgassen via materledningen 14 vil dette antagelig være tilstrekkelig for å oppnå den beregnede avkjøling av den genererte reduksjonsgassen. Skulle imidlertid en spesielt stor returgass-strøm inn-blandes i den genererte reduksjonsgassen kan en sådann stor strøm passende oppvarmes til rett temperatur i det med 20 betegnede blandingskammeret. Denne oppvarmingen kan eksempelvis skje ved hjelp av plasmageneratorer.

Temperaturreguleringen kan også foretas ved at en delstrøm av den genererte gassen strømmer gjennom ledningene 21 og 19 via et som kjøler fungerende blandingskammer 20.

Den nødvendige temperaturreguleringen kan også i det min-ste delvis foretas ved tilførsel av vann og/eller vanndamp via en tilførselsledning 24, hvorigjennom også sotdannelse forhindres.

For styring av den dannede reduksjonsgassens "uppkolningspotential" og for å forhindre metanisering kan egnede kar-bonbærere - eksempelvis metan, metanol og/eller propan - tilføres via ledningen 25.

Dessuten kan en eventuell sotdannelse motvirkes gjennom tilførsel av E^S via ledningen 26.

Et viktig kjennetegn hos oppfinnelsen er at CC^-innholdet i den for temperaturregulering av reduksjonsgassen anvendte returgassen hele tiden kan reguleres ved CC^-gassvaskeanordningen.

Den ovenfor beskrevede generering av reduksjonsgass i sjakten 11 kan også utføres ved hjelp av en totrinnsfor-

gasning.

Gjennom den i henhold til oppfinnelsen foreslåtte gassgenereringen erholdes vesentlige prosesstekniske fordeler. Gassgenereringen kan skje ved en sådann temperatur at as-ken danner en letthåndterlig slagg, som tappes av uten å forårsake gjenstopningsproblemer i prosessen. Hydrogen-innholdet i reduksjonsgassen kan styres til et til reduksjonen egnet innhold ved en regulert injisering av vann og/eller oksygengass i gassgenereringstrinnet samt ved temperaturregulering. Til og med fra energisynspunkt oppnås en optimal reduksjonsprosess og et 1ettregulerbart gassgenereringssystem. Regulering av U^ O og CG^-innholdet i ledningen 3 kan således skje ved tilpasning av strømmen i ledningene 14 til 18 og 21 respektive 3 samt gjennom ledningen 24.

Med hensyn til avsvovlingen, som nevnt i stedet for et separat svovelfilter innebygger denne funksjon i selve gassgenereringssjakten ved at eksempelvis kokbedet tilsettes med hertil egnede materialer eller injeksjon i forgasningssonen.

På figur 2 vises en alternativ utførsel av anordningen i henhold til oppfinnelsen som i motsetning til den på figur 1 viste et-trinnsgassgeneratoren inneholder en totrinns-gassgenerator - forøvrig er anordningen bundet opp på sam-me måte som i utføringseksemplet i henhold til figur 1.

Den i figur 2 viste totrinnsgassgeneratoren inneholder et med 29 betegnet forgasningskammer og en med 30 betegnet sjakt som oppviser en koksfylling 31.

Forgasningskammeret 29 oppviser en ytre, vannavkjølt kappe 32 og en ildfast foring 33 og er fortrinnsvis utformet vesentlig sylindrisk. Fortrinnsvis er flere forgasnings-kammere anordnet i tilslutning til en sjakt.

Sjakten 30 oppviser et nedre slaggutløp 34 og et øvre gassutløp 35. Stykketformig koks tilføres til sjakten gjennom en i sjaktens topp munnende tilføringsanordning 36 som er anordnet gasstett. Forgasningskammeret 29 munner i sjaktens nedre del hvorfra gassen passerer opp gjennom koksbedet og ut gjennom gassutløpet. I den viste utførel-sen er dessuten slaggutløpet 34 felles for såvel forgasningskammeret som for sjakten.

I tilslutning til forgasningskammeret er det anordnet minst en brenner som i den viste utførelsen utgjøres av en plasmagenerator 37. Plasmageneratoren er tilsluttet til forgasningskammeret via en ventil anordning 38. Oksydasjonsmiddel føres inn i plasmageneratoren gjennom en til-førselsledning 9, alternativt tilføres oksydasjonsmiddel framfor plasmageneratoren gjennom en tilførselsledning 39. Oksydasjonsmiddelet kan utgjøre bæregass som ledes gjennom plasmageneratoren alternativt kan en tilbakesirkulert gass tilføres gjennom ledningen 15a. Den i plasmageneratoren genererte hete, turbulente gass innføres i forgasningskammeret gjennom plasmageneratorens munning 40. Det karbonholdige brenselet, som fortrinnsvis foreligger i pulverform, innføres gjennom en tilførselsledning 41 i en konsentrisk rundt om plasmageneratorens munning anordnet ringspalte 42 og/eller en lans 43 som også kan utnyttes for tilførsel av eventuelle tilsetningsstoffer som f.eks. slaggdannere.

I sjakten er videre anordnet lanser 44, 45 for tilførsel av eventuelle ytterligere oksydasjonsmiddel, såsom f.eks. t^O, CO2, for utnyttelse av fysisk overskuddsvarme i gassen. Dette gjør det også mulig å regulere gassens temperatur og sammensetning.

I den ved koksfyllingen liggende ende av forgasningskammeret er det plassert en første tasteanordning 46 og i gass-utløpet 35 fra sjakten er det anordnet en annen tasteanordning 47, for temperaturmåling og/eller gassanalyse. Ved hjelp av disse to tasteanordninger kan prosessen styres ved regulering av tilført ekstern energi og/eller ved var-

iasjon av de tilførte materialstrømmene.

På figur 2 vises slik utelukkende en utførelsesform av en egnet totrinnsforgasser ved anordningen for gjennomførin-gen av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen. Mange andre løsninger kan tenkes. Eksempelvis kan plasmagenera-torene være anordnet tangentielt på forgasningskammerets periferi og da anordnet slik at en sirkulerende strømning oppnås i forgasningskammeret. Videre kan forgasningskammeret for å forenkle slaggavskillingen være anordnet verti-kalt. Likeledes kan forgasningskammeret og sjakten utnytte separate slaggutløp. Ved anvendelse av den på figur 2 viste totrinnsforgasning oppnås således at utgangsmaterialet partielt forbrennes og minst delvis forgasses i forgasningskammeret og at den herved erholdte blandingen inn-føres i en sjakt inneholdende et bed av stykkeformig, karbonholdig materiale, hvorved den fra forgasningskammeret kommende gassblandings fysiske varmeinnhold utnyttes for å i koksbedet redusere innholdet av karbondioksyd og vann i gassen. Herigjennom kan gassgenereringsprosessen styres slik at den avgående gassen oppviser temperatur og sammensetning som er vel tilpasset til et etterfølgende prosesstrinn.

Passende kan herved den hete fra plasmageneratoren kommende bæregass tilføres en roterende bevegelse før den inn-føres i forgasningskammeret og det pulverformige karbonholdige brenselet kan herved innføres konsentrisk rundt den i forgasningskammeret innstrømmende hete gassen. Ved at materialet i forgasningskammeret således tilføres en roterende bevegelse frembringes et forgasningskammerets innervegger beskyttende slaggsjikt.

Oppfinnelsen er dog ikke begrenset til de ovenfor beskrevede utføringsformer, men kan på mange måter varieres innen rammen av de etterfølgende krav. Eksempelvis kan ved gassgenereringen ytterligere ekstern varmeenergi tilføres eksempelvis ved at oksydasjonsmiddelet forvarmes. Eksempelvis kan det ved fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse anvendes karbon- og/eller hydrogenkarbonholdig utgangsmateriale, som foreligger i pulver-og/eller flytende og/eller i stykkform, f.eks. koks. Det kan eksempelvis innføres ytterligere oksydasjonsmiddel for reduksjonsgassgenereringen samt eventuelle slaggdannere og/eller svovelakseptorer i forgasningssonen fremfor plasmageneratoren. Som sjaktfyllstoff overfor forbrennings-sonen kan det eksempelvis anvendes en blanding av stykkeformig, karbonbaerende materiale og en egnet svovelaksep-tor. Den genererte reduksjonsgass kan befris for svovelforurensninger før innførsel i reduksjonssjakten. Temperaturnivået av den genererte reduksjonsgass kan eksempelvis holdes innenfor et område på mellom 1000 og 1500°C, og temperaturen kan reguleres til mellom 700 til 1000°C, fortrinnsvis 825°C, før innførsel i reduksjonssjakten. Den delvis resirkulerte, forbrukte delstrømmen av reduksjonsgassen fra reduksjonssjakten kan bringes til et for prosessen nødvendig trykk, eksempelvis ved hjelp av minst en kompressor. I anordningen i henhold til oppfinnelsen vil hovedmaterledningen (7) oppvise minst en kompressor (8), og gassgenereringssjakten (11) vil oppvise en avtap-ningsanordning (13, 14) for slagg.

Eksempelvis kan ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen forgasningssonen dannes i nederdelen av en med stykkeformig, fast materiale fylt sjakt. Den resirkulerte del-strømmen av sjaktgassen kan ved behov oppvarmes ved hjelp av en varmeutveksler i toppgassledningen.

Claims (29)

1. Fremgangsmåte for reduksjon av oksydholdig materiale, karakterisert ved av a/ at man fremstiller en i hovedsak karbonoksyd- og hydro-gengassinneholdende reduksjonsgass fra karbon- og/eller hydrogenkarbonholdig utgangsmateriale, hvorved nevnte utgangsmateriale sammen med oksydasjonsmiddel og eventuelle slaggdannere føres inn i en forgasningssone eller et forgasningskammer under samtidig tilførsel av varmeenergi fra minst en plasmagenerator; b/ at den slik fremstilte reduksjonsgassen bringes til en for den etterfølgende reduksjon passende temperatur og deretter innføres i en sjaktovn inneholdende det for reduksjon beregnede oksydholdige materialet og herved bringes til å strømme motstrøms til nevnte for reduksjon reduksjon beregnede materiale; c) at den etter reduksjonen av det oksydholdige materialet med oksyderende bestanddeler, såsom fortrinnsvis karbondioksyd og vann, samt støvformige partikler forurensede og slik med hensyn til sin reduksjonskraft delvis forbrukte reduksjonsgass hovedsakelig befris fra vann og støvformige partikler og deretter hovedsakelig føres tilbake til prosessen ; d/ at minst en mindre delstrø m av nevnte, delvis forbrukte og for gjenbenyttelse i prosessen beregnede gass i og før en trykkregulering av den totale gass-strøm uttas fra systemet og e/ at minst en mindre delstrøm av nevnte, delvis forbrukte og for gjenbenyttelse i prosessen beregnede gass før jus-tering av f^/CO-forholdet i den ferdige reduksjonsgassen bringes til å passere en CG^ -vasker.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at den for trykkregulering uttatte gass-strøm avfakles eller omvendes for eksterne formål.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 og 2, karakterisert ved at gass-strømmen uttas etter at den fra reduksjonstrinnet utkommende gassen er befridd fra vanndamp og støvformige forurensninger.

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 1-3, karakterisert ved at man som oksydasjonsmiddel ved gassgenereringen anvender oksygengass og/eller vann og/eller resirkulert gass, som tilføres forgasningssonen helt eller delvis gjennom plasmageneratoren.

5. Fremgangsmåte i henhold til krav 4, karakterisert ved at nevnte ved plasmageneratoren tilførte oksydasjonsmiddel forvarmes før det innføres i plasmageneratoren.

6. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 til 5, karakterisert ved at vann eller en del-strøm av den delvis forbrukte reduksjonsgassen innføres i den med stykkeformig reduksjonsmateri ale fylte sjakten ovenfor og på egnet avstand fra forgasningssonen, slik at man utnytter overskuddsvarmen i sjaktfyllingen for å omvandle f^ O til H ? + CO respektive karbondioksyd til karbonmonoksyd.

7. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 til 6, karakterisert ved at man umiddelbart fremfor plasmageneratoren injiserer pulverformig karbonbaerende materiale samt eventuelle svovelakseptorer og/eller slaggdannere ved hjelp av vann eller damp eller en bærergass bestående av en delstrø m av den delvis forbrukte, fra reduksjonssjakten uttatte reduksjonsgassen eller oksygengass eller luft.

8. Fremgangsmåte i henhold til et eller flere av kravene 1 til 7, karakterisert ved at det for generering av reduks jonsgassen nødvendige karbonbaerende utgangsmateriale innføres i forgasningssonen umiddelbart fremfor plasmageneratoren.

9. Fremgangsmåte i henhold til et eller flere av kravene 1 til 8, karakterisert ved at den i forgasningssonen genererte reduksjonsgassen før innførsel av reduksjonsgassen i reduksjonssjakten delvis befris fra eventuelle svovelforurensninger.

10. Fremgangsmåte i henhold til et eller flere av foregående krav, karakterisert ved at den fra gassgeneratoren utgåtte hete reduksjonsgassens temperatur eventuelt etter en s <y> ovelrensning a) gjennom blanding med en slik mengde av den delvis forbrukte fra reduksjonssjakten avtrukne reduksjonsgassen og/eller b) ved å underkastes en avkjølning og/eller c) ved å tilsettes en slik mengde vann og/eller vanndamp at gassens slutt-temperatur ligger på mellom 700-1000°C.

11. Fremgangsmåte i henhold til et eller flere av foregående krav, karakterisert ved at den for temperaturregulering av reduksjonsgassen beregnede delstrømmen av resirkulert sjaktgass ved behov, dvs. ved stor delgass-strøm - oppvarmes før den tilsettes reduksjonsgassen.

12. Fremgangsmåte i henhold til et eller flere av foregående krav, karakterisert ved at den for temperaturregulering av den i gassgenereringssjakten dannede reduksjonsgassen anvendte delstrø mmen av resirkulert sjaktgass reguleres med hensyn til sitt CC^ -innhold før innblanding i reduksjonsgassen.

13. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 til 12, karakterisert ved at den delvis resirkulerte, forbrukte delstrømmen av reduksjonsgassen fra reduksjonssjakten bringes til et prosessen nødvendig trykk, eksempelvis ved hjelp av minst en kompressor.

14. Fremgangsmåte i henhold til et eller flere av kravene 1-13, karakterisert ved at man for styring av reduksjonsgassens "uppkolningspotential" og for å motvirke metanisering tilfø rer en karbonbaerer, såsom metan, metanol og/eller propan.

15. Fremgangsmåte i henhold til et eller flere av foregående krav, karakterisert ved at man for å motvirke sotdannelse tilfø rer h^ S.

16. Fremgangsmåte i henhold til et eller flere av kravene 1-15, karakterisert ved at man ved gassgeneréringen av reduksjonsgassen anvender en totrinnsforgasning, hvorved utgangsmaterialet partielt forbrennes og minst delvis forgasses i forgasningskammeret og at den herved erholdte blandingen innføres i en sjakt ved et bed av stykkeformig, karbonholdig materiale, hvorved den fra forgasningskammeret erholdte blandingens fysiske varmeinnhold utnyttes for i koksbedet å redusere innholdet av karbondioksyd og vann i gassen og at gassgenereringsprosessen styres slik, at den avgående gassen oppviser en temperatur og en sammensetning som er tilpasset til etterfølgende prosesstrinn.

17. Anordning for reduksjon av oksydholdig materiale for gjennomføring av fremgangsmåten i henhold til krav 1, karakterisert ved en genereringsanordning for reduksjonsgass som inneholder et reaksjonskammer (11), minst en i reaksjonskammeret (11) utmunnende plasmagenerator (10), en til gassgenereringsanordningen (11) eventuelt via et svovelfilter (22) tilsluttet sjaktovn (1) som inneholder det for redusering beregnede oksydholdige materialet, et gassutslipp (4) anordnet i sjaktovnens (1) øvre del og en i tilslutning til gassutslippet (4) beligg-ende separator (5) anordnet til å befri gass-strømmen fra vann og støvformige partikler samt et etterfølgende for en trykkregulering beregnet gassutslipp (6) og en hovedmaterledning (7) for resirkulering av hovedgass-strømmen til gassgenereringsanordningen (11) og/eller temperaturstyring av den i gassgenereringsanordningen (11) produserte reduksjonsgass.

18. Anordning i henhold til krav 17, karakterisert ved at hovedmaterledningen (7) oppviser minst en kompressor (8).

19. Anordning i henhold til krav 17 og 18, karakterisert ved at hovedmaterledningen (7) er tilsluttet til en CG^ -gassvasker (23).

20. Anordning i henhold til krav 19, karakterisert ved at CC^ -gassvaskeren (23) er utstyrt med en "bypass"-ledning (7a), som dels munner ut i en direkte forlengning av hovedmaterledningen (7) for tilførsel av returgass til gassgenereringsanordningen (11) og dels overgår i en annen hovedmaterledning (14) beregnet for å mate karbondioksydregulerende returgass til i og før temperaturregulering beregnet innblanding i den nygenererte reduksjonsgassen.

21. Anordning i henhold til krav 17-20, karakterisert ved at hovedmaterledningen (7) via "bypass"-ledningen (7a) og en første grenledning (16) er tilsluttet til genereringssjaktens (11) øvre del.

22. Anordning i henhold til krav 17-21, karakterisert ved at hovedmaterledningen (7) via "bypass"-ledningen (7a) og en annen grenledning (15) er forbundet med den i gassgenereringssjakten (11) nedre del foreliggende reaksjonssone.

23. Anordning i henhold til krav 17-22, karakterisert ved at plasmageneratoren (10) er tilsluttet til en oksydasjonsmiddeltilførselsanor-dning for direkte passasje av dette, eventuelt forvarmede, oksydasjonsmiddel gjennom plasmageneratoren og til reaksjonssonen.

24. Anordning i henhold til et eller flere av kravene 17-23, karakterisert ved at gassmater-ledningen mellom gassgenereringssjakten (11) og svovelfilteret (22) er tilsluttbart til en delstrøm av returgass via en ledning (14) og en grenledning (17).

25. Anordning i henhold til et eller flere av kravene 17-24, karakterisert ved at reduk-sjonsgassledningen mellom svovelavskilleren (22) og reduksjonssjaktens (1) gassinnslipp (3) er tilsluttbart til en temperaturregulerende delstrø m av gassen fra ledning (14) via en kjøleanordning i form av et blandekammer (20).

26. Anordning i henhold til krav 25, karakterisert ved at oppvarming av del-gass-strømmen av returgass i blandingskammeret (20) oppnås ved hjelp av en varmeutveksler i toppgassledningen (4).

27. Anordning i henhold til et eller flere av kravene 17 til 26, karakterisert ved at en til-førselsanordning (24) for vann og/eller vanndamp munner ut i mateledningen (21).

28. Anordning i henhold til et eller flere av kravene 17 til 27, karakterisert ved at en tilfø r-selsledning (25) for en karbonbærer, eksempelvis metan, propan og/eller metanol munner ut i materledningen (21).

29. Anordning i henhold til et eller flere av kravene 17 til 28, karakterisert ved at en til- førselsledning (26) for f^ S munner ut i materledningen (21) .