用于在铁水制造过程中使用显热产生能量的装置以及使用该装置产生能量的方法.pdf

提供了一种用于在铁水制造过程中使用废气的显热产生能量的装置以及一种使用该装置产生能量的方法。该用于产生能量的方法包括：i)提供从用于制造铁水的装置中排出的废气，所述用于制造铁水的装置包括：提供由铁矿石还原而成的还原铁的还原反应器，和将还原铁熔化以制造铁水的熔化-气化炉；ii)通过使冷却水接触废气，将冷却水转化为高压蒸汽；以及iii)通过将高压蒸汽供给到至少一个蒸汽涡轮机并使蒸汽涡轮机转动，由蒸汽涡轮机产生能量。

1.  一种用于产生能量的方法，该方法包括：
提供从用于制造铁水的装置中排出的废气，所述用于制造铁水的装置包括：提供由铁矿石还原而成的还原铁的还原反应器，和将还原铁熔化以制造铁水的熔化-气化炉；
通过使冷却水接触废气，将冷却水转化为高压蒸汽；以及
通过将高压蒸汽供给到至少一个蒸汽涡轮机并使蒸汽涡轮机转动，由蒸汽涡轮机产生能量。

2.  权利要求1的方法，其中在还原反应器中还原铁矿石之后，所述废气被排出，并且其中，在提供废气的情形下，所述还原反应器为填充床还原反应器或流化床还原反应器。

3.  权利要求1的方法，其中，在提供废气的情形下，所述废气从熔化-气化炉中排出。

4.  权利要求1的方法，其中用于制造铁水的装置还包括将在还原反应器中还原的还原铁供给到熔化-气化炉的还原铁供给箱，所述还原铁供给箱连接到还原反应器和熔化-气化炉，并且其中，在提供废气的情形下，所述废气从还原铁供给箱中排出。

5.  权利要求1的方法，其中在将冷却水转化为高压蒸汽的过程中，在所述废气接触冷却水之后，废气的温度在200℃到250℃的范围内。

6.  权利要求1的方法，其中在将冷却水转化为高压蒸汽的过程中，所述冷却水间接地与废气接触。

7.  权利要求1的方法，其中在产生能量的过程中，被供给到蒸汽涡轮机的高压蒸汽的压力等于或大于40bar.g。

8.  权利要求1的方法，还包括：
提供从被高压蒸汽转动的蒸汽涡轮机中排出的低压蒸汽；
通过冷却低压蒸汽来提供冷却水；以及
将冷却水供给到废气，
其中在产生能量的过程中产生的能量用于将冷却水供给到废气。

9.  权利要求1的方法，还包括：
将生产用水供给到已与冷却水接触过的废气；
使用生产用水，通过喷水来从废气中收集粉尘；以及
当生产用水已通过喷水完成粉尘收集后，抽回生产用水，
其中在产生能量的过程中产生的能量用于将生产用水供给到废气。

10.  权利要求1的方法，还包括压缩已与冷却水接触过的废气，并且其中在产生能量的过程中产生的能量用于压缩废气。

11.  权利要求1的方法，还包括：
提供低压蒸汽，所述低压蒸汽从被高压蒸汽转动的蒸汽涡轮机中排出；
通过冷却低压蒸汽来提供冷却水；
使冷却水分流；
将分流的冷却水加热，使其转化为过剩高压蒸汽；以及
将过剩高压蒸汽供给到蒸汽涡轮机。

12.  权利要求1的方法，还包括储存高压蒸汽。

13.  权利要求1的方法，其中所述至少一个蒸汽涡轮机包括多个在产生能量的过程中以并联方式彼此连接的蒸汽涡轮机。

14.  用于产生能量的装置，包括：
冷却水储存箱，其供给冷却水；
蒸汽发生器，其通过使冷却水接触从用于制造铁水的装置中排出的废气，将冷却水转化为高压蒸汽，所述用于制造铁水的装置包括：提供由铁矿石还原而成的还原铁的还原反应器和将还原铁熔化制成铁水的熔化-气化炉；以及
至少一个蒸汽涡轮机，其连接到蒸汽发生器，所述蒸汽涡轮机被从蒸汽发生器供给的高压蒸汽转动从而产生能量。

15.  权利要求14的装置，其中所述蒸汽发生器包括多个有冷却水流经的管，并且其中废气接触所述多个管的外表面。

16.  权利要求14的装置，其中在还原反应器中还原铁矿石之后，废气被排出，
其中用于制造铁水的装置还包括有废气流经的废气线，所述废气线连接到还原反应器，
其中还原反应器为流化床还原反应器或填充床还原反应器，以及
其中蒸汽发生器连接到废气线。

17.  权利要求16的装置，其中用于制造铁水的装置还包括安装在从废气线分支而出的废气供给线中的气体压缩机，以及
其中蒸汽涡轮机连接到空气压缩机从而向气体压缩机供给动力。

18.  权利要求13的装置，其中废气从熔化-气化炉中排出，
其中用于制造铁水的装置还包括有废气流经的还原气体供给线，所述还原气体供给线连接到熔化-气化炉，以及
其中蒸汽发生器连接到还原气体供给线。

19.  权利要求14的装置，其中用于制造铁水的装置还包括：
将还原反应器连接到熔化-气化炉的还原铁供给箱，所述还原铁供给箱将在还原反应器中还原的还原铁供给到熔化-气化炉；以及
废气排出线，其将废气从还原铁供给箱中排出，
其中蒸汽发生器连接到废气排出线。

20.  权利要求14的装置，其中在接触冷却水之后，废气的温度在220℃到250℃的范围内。

21.  权利要求14的装置，其中被供给到蒸汽涡轮机的高压蒸汽的压力等于或大于40bar.g。

22.  权利要求14的装置，还包括：
冷凝器，其将从蒸汽涡轮机中排出的低压蒸汽冷却，从而将低压蒸汽转化为冷却水；以及
连接到冷凝器的冷却水循环泵，其将冷却水供给到蒸汽发生器，
其中蒸汽涡轮机连接到冷却水循环泵，从而将动力传递到冷却水循环泵。

23.  权利要求14的装置，其中用于制造铁水的装置还包括：
湿式除尘器，其通过喷水来收集包含在废气中的粉尘；
生产用水储存箱，其连接到湿式除尘器以将生产用水供给到湿式除尘器，并当生产用水已通过喷水完成粉尘收集时将生产用水抽回；以及
生产用水循环泵，其连接到生产用水储存箱和湿式除尘器，所述生产用水循环泵使生产用水在生产用水储存箱和湿式除尘器之间循环，
其中蒸汽涡轮机连接到生产用水循环泵，从而将动力传递到生产用水循环泵。

24.  权利要求14的装置，还包括过剩蒸汽发生器，其对从被供给到蒸汽发生器的冷却水分流的冷却水进行加热从而将分流的冷却水转化为过剩高压蒸汽，并将过剩高压蒸汽供给到蒸汽涡轮机。

25.  权利要求14的装置，还包括蒸汽储存箱，其将蒸汽发生器连接到蒸汽涡轮机，并储存由蒸汽发生器产生的高压蒸汽。

26.  权利要求14的装置，其中所述至少一个蒸汽涡轮机包括多个以并联方式连接到彼此的蒸汽涡轮机。

用于在铁水制造过程中使用显热产生能量的装置以及使用该装置产生能量的方法
技术领域
本发明涉及一种用于产生能量的装置以及一种使用该装置产生能量的方法，更具体而言，涉及一种用于在铁水制造过程中使用废气的显热(sensible heat)产生能量的装置以及一种使用该装置产生能量的方法。
背景技术
目前，已对可以取代高炉法的熔融还原法进行了研究。在熔融还原法中，原煤直接用作燃料和还原剂，铁矿石直接用作铁源，由此在还原反应器中还原铁矿石并且在熔化-气化炉中制成铁水。
氧气被注入熔化-气化炉，然后在其中燃烧煤填充床(coal-packedbed)。氧气被转化为还原气体并从熔化-气化炉中排出。从熔化-气化炉排出的还原气体被传送到还原反应器。铁矿石在还原反应器中被还原气体还原。在还原铁矿石之后，还原气体作为废气从还原反应器中排出。
通过喷水将包含在废气中的粉尘收集起来，并且废气被部分重整(reform)，然后再次用作还原气体。由于废气的温度高，废气具有大量在循环过程中损失掉的显热。
发明内容
技术问题
提供了一种用于在铁水制造过程中使用废气的显热产生能量且能够循环利用能量的装置。另外，提供了一种用于在铁水制造过程中使用废气的显热产生能量且能够循环利用能量的方法。
技术方案
根据本发明的一个实施方案的一种用于产生能量的方法包括：i)提供从用于制造铁水的装置中排出的废气，该用于制造铁水的装置包括：提供由铁矿石还原而成的还原铁的还原反应器，和将还原铁熔化以制造铁水的熔化-气化炉；ii)通过使冷却水与废气接触，将冷却水转化为高压蒸汽；以及iii)通过将高压蒸汽供给到至少一个蒸汽涡轮机且使蒸汽涡轮机转动，由蒸汽涡轮机产生能量。
在还原反应器中将铁矿石还原之后，废气可以排出，其中在提供废气的情形下，还原反应器为填充床还原反应器或流化床还原反应器。在提供废气的情形下，废气可以从熔化-气化炉排出。用于制造铁水的装置还可以包括还原铁供给箱，其将在还原反应器中还原的还原铁供给到熔化-气化炉。该还原铁供给箱可以连接到还原反应器和熔化-气化炉。在提供废气的情形下，废气可以从还原铁供给箱中排出。
在将冷却水转化为高压蒸汽的过程中，在废气接触冷却水之后，废气的温度在从200℃到250℃的范围内。在将冷却水转化为高压蒸汽的过程中，冷却水可以间接地与废气接触。在产生能量的过程中，被供给到蒸汽涡轮机的高压蒸汽的压力可以等于或大于40bar.g。
一种根据本发明的一个实施方案的用于产生能量的方法，还可以包括：i)提供从被高压蒸汽转动的蒸汽涡轮机中排出的低压蒸汽；ii)通过冷却低压蒸汽来提供冷却水；以及iii)将冷却水供给到废气。在产生能量的过程中产生的能量可以用于将冷却水供给到废气。
一种根据本发明的一个实施方案的用于产生能量的方法，还可以包括：i)将生产用水供给到与冷却水接触过的废气；ii)使用生产用水，通过喷水来收集废气中的粉尘；以及iii)将已通过喷水完成了粉尘收集的生产用水抽回。在产生能量的过程中产生的能量可以用于将生产用水供给到废气。
一种根据本发明的一个实施方案的用于产生能量的方法还可以包括：压缩与冷却水接触过的废气。在产生能量的过程中产生的能量可以用于压缩废气。
一种根据本发明的一个实施方案的用于产生能量的方法还可以包括：i)提供低压蒸汽，该低压蒸汽从被高压蒸汽转动的蒸汽涡轮机中排出；ii)通过冷却低压蒸汽来提供冷却水；iii)将冷却水分流；iv)将分流的冷却水加热，使其转化为过剩高压蒸汽；以及v)将过剩高压蒸汽供给到蒸汽涡轮机。一种根据本发明的一个实施方案的用于产生能量的方法还包括储存高压蒸汽。所述至少一个蒸汽涡轮机可以包括多个在产生能量的过程中以并联方式彼此连接的蒸汽涡轮机。
根据本发明的一个实施方案的一种用于产生能量的装置包括：i)冷却水储存箱，其供给冷却水；ii)蒸汽发生器，其通过使冷却水与从用于制造铁水的装置中排出的废气接触，将冷却水转化为高压蒸汽，该用于制造铁水的装置包括：提供由铁矿石还原而成的还原铁的还原反应器和将还原铁熔化以制成铁水的熔化-气化炉；以及iii)至少一个蒸汽涡轮机，其连接到蒸汽发生器，该蒸汽涡轮机被从蒸汽发生器供给的高压蒸汽转动从而产生能量。
蒸汽发生器可以包括多个有冷却水流经的管，废气可以接触所述多个管的外表面。在还原反应器中还原铁矿石之后，废气可以排出。用于制造铁水的装置还可以包括有废气流经的废气线。废气线可以连接到还原反应器。还原反应器可以是流化床还原反应器或填充床还原反应器。蒸汽发生器可以连接到废气线。
用于制造铁水的装置还可以包括安装在从废气线分流的废气供给线中的气体压缩机，蒸汽涡轮机可以连接到气体压缩机从而向气体压缩机供给动力。废气可以从熔化-气化炉中排出，并且用于制造铁水的装置还包括有废气流经的还原气体供给线。还原气体供给线可以连接到熔化-气化炉。蒸汽发生器可以连接到还原气体供给线。
用于制造铁水的装置还可以包括：i)还原铁供给箱，其将还原反应器连接到熔化-气化炉，并将在还原反应器中被还原的还原铁供给到熔化-气化炉；以及ii)废气排出线，其将废气从还原铁供给箱中排出。蒸汽发生器可以连接到废气排出线。在接触冷却水之后，废气的温度可以在220℃到250℃的范围内。被供给到蒸汽涡轮机的高压蒸汽的压力可以等于或大于40bar.g。
根据本发明的一个实施方案的用于产生能量的装置还可以包括：i)冷凝器，其将从蒸汽涡轮机中排出的低压蒸汽冷却，从而将低压蒸汽转化为冷却水；以及ii)连接到冷凝器的冷却水循环泵，其将冷却水供给到蒸汽发生器。蒸汽涡轮机可以连接到冷却水循环泵从而给该冷却水循环泵传送动力。
用于制造铁水的装置还包括：i)湿式除尘器，其通过喷水来收集包含在废气中的粉尘；ii)连接到湿式除尘器的生产用水储存箱，其将生产用水供给到湿式除尘器，并将已通过喷水完成了粉尘收集的生产用水抽回；以及iii)连接到生产用水储存箱和湿式除尘器的生产用水循环泵，该生产用水循环泵使生产用水在生产用水储存箱和湿式除尘器之间循环。蒸汽涡轮机可以连接到生产用水循环泵从而给生产用水循环泵传送动力。
根据本发明的一个实施方案的用于产生能量的装置还可以包括过剩蒸汽发生器，其对从被供给到蒸汽发生器的冷却水分流的冷却水进行加热从而将分支而出的冷却水转化为过剩高压蒸汽，并将该过剩高压蒸汽供给到蒸汽涡轮机。根据本发明的一个实施方案的用于产生能量的装置还可以包括蒸汽储存箱，其将蒸汽发生器连接到蒸汽涡轮机，并储存从蒸汽发生器产生的高压蒸汽。所述至少一个蒸汽涡轮机可以包括多个以并联方式彼此连接的蒸汽涡轮机。
有益效果
通过在铁水制造过程中使用废气的显热来产生能量，可以提高能量利用率。另外，通过在铁水制造过程中使用冷却的废气来降低还原气体的温度，可以提高还原气体的还原能力。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施方案的用于产生能量的装置的示意性视图。
图2是图1的蒸汽发生器的内部结构的示意性立体图。
图3是连接到图1的用于产生能量的装置的一个用于制造铁水的装置的示意性视图。
图4是连接到图1的用于产生能量的装置的另一个用于制造铁水的装置的示意性视图。
图5是根据本发明的第二实施方案的用于产生能量的装置的示意性视图。
具体实施方式
为了使本发明所属领域的技术人员容易地实施本发明，下文将参照附图详细阐释本发明的示例性实施方案。然而，本发明可以以不同的形式实现，并不局限于下文所阐释的实施方案。另外，在本说明书和附图中，相同的参考数字表示相同的元件。
本文使用的包括技术术语和科学术语的所有术语的含义，与本发明所属领域普通技术人员通常理解的含义相同。还应理解，在常用字典中定义的术语应被解释为与其在相关领域和本公开内容中含义一致，而不应以理想化或过于正式的方式来解释，除非本文明确这样定义。
图1示意性地示出了根据本发明的第一实施方案的用于产生能量的装置100。图1中被虚线围绕的区域示出了连接到用于产生能量的装置100的用于制造铁水的装置800和900(示于图3和4)。
如图1所示，用于产生能量的装置100包括蒸汽发生器10、12和14，冷却水储存箱20，以及蒸汽涡轮机30。另外，用于产生能量的装置100还包括冷凝器40，冷却水循环泵50，蒸汽储存箱60，燃烧器70，以及动力传输器82、84和86。
图1示意性地示出了根据本发明的第一实施方案的用于产生能量的装置100。图1的用于产生能量的装置100的结构仅为了说明本发明，本发明并不局限于此。因此，用于产生能量的装置100的结构可以改变为其他形式。
如图1所示，用于产生能量的装置100包括蒸汽发生器10、12和14，冷却水储存箱20，以及蒸汽涡轮机30。另外，用于产生能量的装置100还包括冷凝器40，冷却水循环泵50，蒸汽储存箱60，燃烧器70，以及动力传输器82、84和86。
如图1所示，蒸汽发生器10、12和14包括第一、第二和第三蒸汽发生器10、12和14。蒸汽发生器10、12和14使冷却水与从用于制造铁水的装置800和900(示于图3和4)中排出的废气进行热交换。因此，冷却水被高温废气的显热转化为高压蒸汽。下文将参照图2对蒸汽发生器10、12和14的内部结构进行详细阐释。
如图1所示，上述高压蒸汽储存在连接到蒸汽发生器10、12和14的蒸汽储存箱60中。蒸汽储存箱60将蒸汽发生器10、12和14连接至蒸汽涡轮机30。尽管在图1中画出了蒸汽储存箱60，但其可以省略。
从蒸汽储存箱60排出的高压蒸汽被供给到蒸汽涡轮机30。被供给到蒸汽涡轮机30的高压蒸汽的压力等于或大于40bar.g。因此，蒸汽涡轮机30可以被高压蒸汽驱动从而以预定速度运转，并且蒸汽涡轮机30的运转效率可以被优化。
蒸汽涡轮机30被向它供给的高压蒸汽转动从而产生能量。被供给到蒸汽涡轮机30的高压蒸汽使蒸汽涡轮机30转动，同时膨胀、冷却、并作为低压蒸汽排出到外部。可能通过蒸汽涡轮机30的转动动力来压缩气体、操作泵、以及发电。这在下文将作详细阐释。
第一，如图1所示，蒸汽涡轮机30通过动力传输器82连接到冷却水循环泵50。因此，蒸汽涡轮机30将动力传输到冷却水循环泵50。也即，冷却水循环泵与转动的蒸汽涡轮机30一起转动从而使冷却水循环。动力传输器82也叫做耦合器。由于动力传输器82可以包括减速齿轮等，所以冷却水循环泵50可以以低于蒸汽涡轮机30转速的转速转动。由于蒸汽涡轮机30、动力传输器82、以及冷却水循环泵50的连接结构很容易被本领域技术人员理解，所以省略对其详细说明。
如图1所示，冷却水循环泵50接收从冷却水储存箱20供给的冷却水，并将冷却水传输到蒸汽发生器10、12和14。因此，由蒸汽涡轮机30产生的能量可以用在向废气供给冷却水的冷却水循环泵50中，从而可以在蒸汽发生器10、12和14中连续不断地产生高压蒸汽。
同时，冷却水循环泵50连接到与动力传输器82所连接到的轴不同的另一轴。冷却水循环泵50和电动机90通过动力传输器88彼此连接。因此，即使在蒸汽涡轮机30不运转的时候，电动机90被独立的电力驱动而转动，从而能够操作冷却水循环泵50。例如，在蒸汽涡轮机30被驱动之前，冷却水循环泵50可以被电动机90操作。由此，可以使冷却水连续不断地循环。
第二，如图1所示，蒸汽涡轮机30通过动力传输器84操作气体压缩机855。由于动力传输器84包括减速齿轮等，所以气体压缩机855的转速可以很好地受到控制。由于蒸汽涡轮机30、动力传输器84以及气体压缩机855的连接结构很容易被本领域技术人员理解，所以省略对其详细说明。气体压缩机855通过转动动力将进入的气体压缩为高压气体。因此，气体可以在其压力升高后排出到外部。在这种情况下，该高压气体被供给到气体重整器880(示于图3和4)，由此使气体的重整效率最大化。
第三，如图1所示，蒸汽涡轮机30可以将动力传输到生产用水循环泵895(示于图3和4)。蒸汽涡轮机30通过动力传输器86连接到生产用水循环泵895。由于生产用水循环泵895包括减速齿轮等，生产用水循环泵895可以以所需转速转动。由于蒸汽涡轮机30、动力传输器86、以及生产用水循环泵895的连接结构很容易被本领域技术人员理解，所以省略对其详细说明。这里，生产用水循环泵895使生产用水循环，由此通过喷水来收集包含在从用于制造铁水的装置800和900中排出的废气中的粉尘。从而，被包括在用于制造铁水的装置800和900中的生产用水循环泵895可以被蒸汽涡轮机30操作，由此能量可以再循环。
如图1所示，从蒸汽涡轮机30中排出的低压蒸汽在冷凝器40中冷却从而转化为冷却水。其他冷却水流经冷凝器40中的多个管，并且低压蒸汽接触所述多个管的外表面。因此，低压蒸汽中的热被带走，该低压蒸气被转化为冷却水。在将冷却水储存在冷却水储存箱20中之后，冷却水被供给到冷却水循环泵50，从而在用于产生能量的装置100中循环。
同时，如果高压蒸汽的量不足，那么可以通过根据需要生产高压蒸汽使其增加。也即，如图1所示，从供给到蒸汽发生器10、12和14的冷却水分流的冷却水被供给到过剩蒸汽发生器16。氧气和燃料被供给到燃烧器70，从而用高温燃烧气体对过剩蒸汽发生器16进行加热。因此，流经过剩蒸汽发生器16的冷却水受热而转化为高压蒸汽。在由过剩蒸汽发生器16产生的过剩高压蒸汽储存到蒸汽储存箱60中后，该过剩高压蒸汽被供给到蒸汽涡轮机30。因此，如果高压蒸汽的量不足，那么可以很容易地将其增加。图1的第一蒸汽发生器10的内部结构将参照图2详细阐释。
图2示意性地示出了图1的第一蒸汽发生器10。第一蒸汽发生器的内部结构被放大示于图2的放大圆中。第一蒸汽发生器10的结构可以同样适用于第二和第三蒸汽发生器12和14(示于图1)的结构。另外，图2的第一蒸汽发生器10的结构仅为了说明本发明，本发明并不局限于此。因此第一蒸汽发生器10的结构可以以其他形式进行修改。
如图2所示，第一蒸汽发生器10包括外壳101和多个管1033。在冷却水进入入口管1031后，冷却水流经多个管1033，同时被分流到它们中。如图2的放大圆中所示，冷却水流经多个管1033，同时被废气加热，从而转化为高压蒸汽。高压蒸汽通过与所述多个管1033连接在一起的出口管1035排出到外部。
废气接触所述多个管1033的外表面，从而将其显热传递到所述多个管1033。也即，废气间接地接触冷却水。如果废气和冷却水直接彼此接触，那么即使可以更好地进行热交换，也会使废气中的粉尘包含在冷却水中。因此，使冷却水的冷却效率降低。由于第一蒸汽发生器10包括多个管1033，所以废气和多个管1033之间的接触面积被最大化。因此，可以将废气的显热有效地传递到流经多个管1033的冷却水。
同时，废气通过废气入口1051进入第一蒸汽发生器10。废气在第一蒸汽发生器10中冷却，同时加热多个管1033。冷却的废气通过废气出口1055排出到外部。
如图2所示，在第一蒸汽发生器10中，废气的进/出方向与冷却水的进/出方向相反。也即，第一蒸汽发生器10是逆流式的。然而，蒸汽发生器10也可以设计为并流式的，也即，废气的进/出方向与冷却水的进/出方向相同。
图3示意性地示出了连接到图1的用于产生能量的装置100的一个用于制造铁水的装置800。
如图3所示，用于制造铁水的装置800包括流化床还原反应器820、用于制造压紧铁(compacted iron)的装置830、熔化-气化炉810、以及还原气体供给线840。另外，用于制造铁水800的装置还包括高温压力均衡装置812和细还原铁(fine reduced iron)储存箱816。必要时，用于制造铁水的装置800可以包括其他装置。
如图3所示，流化床还原反应器820包括第一、第二、第三和第四流化床还原反应器824、825、826和827。第一、第二、第三和第四流化床还原反应器824、825、826和827依次互相连接。来自熔化-气化炉810的还原气体通过还原气体供给线840供给到流化床还原反应器820，由此，流化床还原反应器820将铁矿石还原以提供还原铁。第一流化床还原反应器824通过还原气体对所供给的铁矿石进行预热。第二和第三流化床还原反应器825和826对已预热的铁矿石进行预还原。另外，第四流化床还原反应器827最终将预还原的铁矿石还原以制造细铁矿石。
流化床还原反应器820将细还原铁传输到用于制造压紧铁的装置830。用于制造压紧铁的装置830将细还原铁压紧。如果细还原铁直接装入熔化-气化炉810，那么细还原铁会被熔化-气化炉810中的还原气体吹散到外部。另外，如果细还原铁直接装入熔化-气化炉810，那么熔化-气化炉810的内部空间渗透性会下降。由此，在细还原铁被用于制造压紧铁的装置830制成压紧铁后，被供给到熔化-气化炉810。
如图3所示，用于制造压紧铁的装置830包括储存箱831、一对滚筒833、压碎机835、以及压紧铁储存箱837。储存箱831临时储存细还原铁。细还原铁从储存箱831排出，以被这对滚筒833制成条形压紧铁。压碎机835将压紧铁压碎以被制成合适的大小。被压碎的压紧铁被储存在压紧铁储存箱837中。
高温压力均衡装置812将用于制造压紧铁的装置830连接到还原铁供给箱816。高温压力均衡装置812控制用于制造压紧铁的装置830和还原铁供给箱816之间的压力，从而将压紧铁从用于制造压紧铁的装置830强行送到还原铁供给箱816。还原铁供给箱816储存压紧铁并将其供给到熔化-气化炉810。
压紧铁被装入熔化-气化炉810并在其中熔化。集中碳质材料(lumped carbonaceous material)被装入熔化-气化炉810并在其中形成煤填充床。这里，集中碳质材料可以是例如块煤(lumped coal)或煤砖(coal briquette)。氧气被注入熔化-气化炉810，由此将煤填充床燃烧，并通过煤填充床的燃烧热来熔化压紧铁。压紧铁被熔化从而制成铁水，并且排出到外部。
从煤填充床产生的还原气体通过还原气体供给线840供给到流化床还原反应器820和还原铁供给箱816。由此，被供给到还原铁供给箱816的压紧铁可再次被还原。同时，虽然图3中没有示出，但是粗铁矿石(coarse iron ore)——例如颗粒尺寸等于或大于8mm的铁矿石——也可被供给到还原铁供给箱816。
如图3所示，从第一流化床还原反应器824放泄的废气通过废气线850排出到外部。虽然第一蒸汽发生器10和第一湿式除尘器891安装在废气线850中并连接到废气线，但是它们可以不安装在废气线850本身中，而是可以仅连接到废气线。
废气在流经第一蒸汽发生器10(参见图1)时被冷却。也即，虽然从第一流化床还原反应器824排出的废气的温度在400℃到450℃的范围内，但是在流经第一蒸汽发生器10时接触冷却水之后，温度变为200℃到250℃的范围。如果废气的温度低于200℃，那么包含在废气中的焦油将凝结为固态，从而妨碍废气的热传递。另外，如果废气的温度高于250℃，那么废气与还原气体混合，继而还原气体的温度会上升太高，从而铁矿石会粘在流化床还原反应器820的内侧。因此，废气的温度被控制在上述范围内。
接下来，如图3所示，废气被从第一湿式除尘器891喷出的生产用水再次冷却。收集包含在废气中的微粒且通过喷水完成粉尘收集的生产用水回到生产用水储存箱897。包含在生产用水中的微粒作为与水混合的泥渣从生产用水储存箱897排出到外部并被去除。已去除泥渣的生产用水通过生产用水循环泵895再次被供给到第一湿式除尘器891。生产用水循环泵895连接到生产用水储存箱897和第一湿式除尘器891，从而使生产用水在它们之间循环。
被第一湿式除尘器891冷却的废气被部分地放泄到外部，其余废气与通过废气供给线857从熔化-气化炉810排出的还原气体混合。焦油去除器853、气体压缩机855、以及气体重整器880安装在从废气线850分支出的废气供给线857中。焦油去除器853去除包含在废气中的焦油，空气压缩机855使废气的压力升高。气体重整器880从废气中去除对还原气体的还原能力有负面影响的成分，例如二氧化碳。
如图3所示，第二蒸汽发生器12安装在还原气体供给线840中，并连接到还原气体供给线840。第二蒸汽发生器12使用从熔化-气化炉810排出的废气的显热将冷却水转化为高压蒸汽。因此，可以降低流经还原气体供给线840的废气温度。被供给到流化床还原反应器820的还原气体的温度高，温度在大约900℃到950℃的范围内。然而，废气的温度被第二蒸汽发生器12降低，由此还原气体的温度变为从700℃到800℃的范围内。
同时，如图3所示，废气通过废气排出线854从还原铁供给箱816排出。第三蒸汽发生器14安装在废气排出线854中，并且连接到废气排出线854。废气被第三蒸汽发生器14冷却从而具有从500℃到600℃范围内的温度。冷却的废气被第二湿式除尘器893用水净化。包含在废气中的微粒被生产用水收集，生产用水从第二湿式除尘器893喷出，继而作为泥渣从生产用水储存箱897排出到外部。通过水净化作用处理的废气被供给到废气供给线850，并且被排出到外部或被用作还原气体。
如上所述，生产用水循环泵895和气体压缩机855可以被使用废气的显热从蒸汽发生器10、12和14产生的高压蒸汽操作。因此，可以使用于制造铁水的装置800的能量使用量最小化。
图4示意性地示出了连接到图1的用于产生能量的装置的另一个用于制造铁水的装置900。由于图4的用于制造铁水的装置900的结构与图3的用于制造铁水的装置800的结构相似，所以相同的元件以相同的参考数字表示，并且省略对其详细说明。
如图4所示，在使用填充床还原反应器922制成还原铁之后，还原铁被装入熔化-气化炉810中，并被制成铁水。集中碳质材料被装入熔化-气化炉810中，在其中形成煤填充床，并且还原气体被从中排出。还原气体通过还原气体供给线840供给到填充床还原反应器922，由此将铁矿石转化为还原铁。
废气通过废气线950从填充床还原反应器922中排出。第一蒸汽发生器10安装在废气线950中。第一蒸汽发生器10通过吸收废气的显热产生高压蒸汽。另外，可以使用从熔化-气化炉810排出的废气的显热在第二蒸汽发生器12中产生高压蒸汽。因此，另一个用于制造铁水的装置900连接到图1的用于产生能量的装置100，由此减少能量的使用量。
图5示意性地示出了根据本发明的第二实施方案的用于产生能量的装置200。由于图5的用于产生能量的装置200的结构与图1的用于产生能量的装置100的结构相同，所以相同的参考数字表示相同的元件，并且省略对其详细说明。另外，图5的用于产生能量的装置200可以用于分别连接到图3和4的用于制造铁水的装置100和200。
如图5所示，用于产生能量的装置200包括以并联方式彼此连接的多个蒸汽涡轮机32、34和36。这里，多个蒸汽涡轮机32、34和36包括第一、第二和第三蒸汽涡轮机32、34和36。因此，蒸汽涡轮机32、34和36是小型的，由此使能量的产生最大化。
示例性实施例
将参照下文的示例性实施例对本发明进行详细阐释。该示例性实例仅为了说明本发明，本发明并不局限于此。
使用与图1的用于制造铁水的装置结构相同的、用于制造铁水的装置来吸收废气的显热。被吸收的废气显热用在与图2的用于产生能量的装置结构相同的、用于产生能量的装置中。在使用该用于产生能量的装置之前，用在用于制造铁水的装置中的能量的量为：每1吨铁水4945Mcal/tHm。
测量在用于制造铁水的装置中制造铁水时所获得的废气显热。该显热由从熔化-气化炉、从流化床还原反应器、以及从压紧铁供给箱中排出的废气测得。从熔化-气化炉中排出的废气的显热为每吨铁水58Mcal/tHm，从流化床还原反应器中排出的废气的显热为每吨铁水111Mcal/tHm。另外，从还原铁供给箱中排出的废气的显热为每吨铁水22Mcal/tHm。
上述废气的显热的总量为每吨铁水291Mcal/tHm。通过吸收来自该用于产生能量的装置的上述总显热来发电。结果，用在用于制造铁水的装置中的能量的量为每吨铁水4652Mcal/tHm。因此，通过使用该用于产生能量的装置，每吨铁水可以减少293Mcal/tHm的能耗。也即，通过使用该用于产生能量的装置，减少了6％的能耗。