来自炉渣热量的冷风生成制造技术

本发明专利技术描述了一种用于从炉渣热量生成冷鼓风的方法，其中，该方法包括以下步骤：a.热的粒状炉渣的制备，b.湿炉气体的制备，c.湿炉气体的预热，由此产生预热的炉气体，d.使热量从热的粒状炉渣传递到预热的炉气体，其中，产生热炉气体，e.热炉气体在涡轮中的膨胀，其中，释放能量并产生膨胀炉气体，f.所释放的能量的使用以驱动用于压缩冷风的冷风压缩机，其中，通过热炉气体在涡轮中的膨胀来驱动轴，其中，该轴驱动冷风压缩机，并且其中，膨胀炉气体用于预热湿炉气体，由此产生冷的膨胀炉气体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】来自炉渣热量的冷风生成
本专利技术总体上涉及用于从炉渣热量生成冷鼓风(cold-air blast，冷风)的方法和装置。
技术介绍
在鼓风炉中生产生铁需要相当大的能量输入来生成用作助燃空气的压缩空气(被称为冷鼓风)以及加热并熔化给料和还原铁氧化合物。在不考虑冷鼓风压缩机的机械或电驱动的情况下，该能量的大部分以有机碳化合物的形式提供，主要是焦炭，并且或者还是固体(例如煤尘)、液体(例如重油)或气体(例如天然气)“替代还原剂”。转换这些碳化合物导致相当大的CO2排放。这种增加的能量输入和所产生的环境影响说明需要更多的努力来回收存在于原料和废物中的剩余能量。自19世纪以来，已部分地已知利用鼓风炉气体作为燃料气体来加热“热风炉”中的冷鼓风、运行轧钢厂中的加热炉和在热电站中获得电能。但是，鼓风炉气体用作燃料气体要求其完全没有被固体颗粒污染。迄今为止，出于该目的所要求的气体净化主要被实施为湿法净化，其结果是鼓风炉气体的显热大量损失。几十年来，在鼓风炉气体“膨胀涡轮”中通过工作释放膨胀来利用鼓风炉气体中的压力能量同样是现有技术。涡轮中可获得的功率由来自气体净化的气体出口与进入净化气体系统的气体入口之间的可用压力梯度以及气体净化出口且因此涡轮入口处的气体温度两者决定。如在前一段中所阐明的，该气体温度主要通过湿法净化确定并因此只比环境温度高一点。在膨胀涡轮轴处可用的输出功率通常通过与涡轮连接的发电机的辅助而用作生成电能。冷鼓风压缩机所需的驱动功率通常由电机或蒸汽涡轮提供。专利申请WO 2011/026940描述了一种通过两阶段预热的辅助并且只要净化气体系统中的膨胀鼓风炉气体的入口温度保持在净化气体系统中的气体温度的限值以下来增加涡轮中的鼓风炉气体入口温度以及因此增加涡轮中的功率输出的方法。从膨胀鼓风炉气体通过传热进行预热待膨胀的鼓风炉气体的第一阶段，而通过外部能量的辅助进行预热的第二阶段。膨胀转变成越来越高的温度范围意味着，在不考虑损失的情况下，涡轮功率输出的增加与所提供的外部能量的增加相等。JP 62 074009描述了一种从热粒状鼓风炉洛回收能量的方法。对来自鼓风炉的鼓风炉气体进行除尘，然后利用压差在涡轮中膨胀。涡轮与发电机机械地连接。在进入涡轮之前，除尘的鼓风炉气体利用传热介质通过热量回收而加热。传热介质将热量从再循环的粒状炉渣传递到除尘的鼓风炉气体。DE 40 30 332公开了一种从源自鼓风炉的鼓风炉气体回收能量的方法。没有从炉渣获得能量。精除尘和粗除尘的鼓风炉气体在引入炉气体系统中以供后续使用之前在膨胀涡轮中膨胀，膨胀涡轮可与发电机连接。两个压缩机和一个发电机与由涡轮驱动的轴机械地连接。通过两个压缩机引入鼓风炉气体和空气，然后压缩并提供给燃烧室，在燃烧室中它们与所添加的高热值的燃料燃烧。燃烧之后，燃烧的混合物通过能量的释放在鼓风炉气体膨胀涡轮中膨胀为涡轮出口压力。本专利技术的目的本专利技术的目的在于提供一种用于从在鼓风炉中生产生铁中回收能量的可替代方法以及对应的装置。本专利技术的概述所述目的根据本专利技术通过用于从炉渣热量生成冷鼓风的方法来实现，其中，该方法包括以下步骤:a.提供热的粒状炉渣，b.提供湿鼓风炉气体，c.预热湿鼓风炉气体，从而获得预热的鼓风炉气体，d.使热量从热粒状炉渣传递到预热的鼓风炉气体，其中，获得热鼓风炉气体，e.使热鼓风炉气体在涡轮中膨胀，其中，释放能量并获得膨胀鼓风炉气体，f.利用所释放的能量来驱动用于压缩冷鼓风的冷鼓风压缩机， 其中，通过热鼓风炉气体在涡轮中的膨胀来驱动轴，其中，所述轴驱动冷鼓风压缩机，并且其中，膨胀鼓风炉气体用于预热湿鼓风炉气体，从而获得冷的膨胀鼓风炉气体。在实现本专利技术的工作过程中，由于来自涡轮的可实现的功率输出大致等于冷鼓风压缩机的必要轴功率，因此确定来自熔化的炉渣的热量回收可用于加热涡轮上游的鼓风炉气体，从而可实现外部能量的额外节省。如在WO 2011/026940和JP 62 074009中所阐明的，使用从炉渣获得的热量来生成冷鼓风具有的好处在于，在同一装置和时间的范围内并行地进行热量回收和利用，由此可避免转换成电，并且因此可避免用于发电的发电机和用于驱动压缩机的电机中的损失。与DE 40 30 332相反，压缩的冷鼓风作为助燃空气进入鼓风炉中。这种配置的有利特点是操作简易、成本更低、效率提高。如从与连续流机器相关的教导来看显而易见的是，在多数情况下，压缩机是增加效率的一个限制因素。尤其是在连续流机器相对小的情况下更是如此，这些连续流机器必须在高旋转速度下运行，从而实现增加效率所需的压力梯度。高旋转速度必然会导致流中的增加的二次损失，这显然会降低效率。DE 40 30 332因此也使用两个压缩机来运行涡轮，这自然大大地增加了这种装置的成本。根据本专利技术的方法尤其有利，因为压缩气体的量与膨胀气体的量无关，因此，由于这种额外的自由度，压缩机和涡轮可在优化的效率下运行。根据方法的优选实施例，湿鼓风炉气体具有的压力为2至4bar (g)并且温度为30至 60。。。预热的鼓风炉气体优选地具有的压力为2至4bar (g)并且温度为140至200°C。热鼓风炉气体优选地具有的压力为2至4bar (g)并且温度为300至420°C。膨胀鼓风炉气体优选地具有的压力为0.05至0.4bar (g)。热的膨胀鼓风炉气体优选地具有的温度为400至290°C。冷的膨胀鼓风炉气体优选地具有的温度为30至80°C。优选地提供热的粒状炉渣，因为热液体炉渣通过引入冷固体而冷却并固化。所使用的冷固体优选地为冷的玻璃固化炉渣和/或金属体，其中，球形或类似形状的金属体优选地由铁或钢制成。优选地在移动床冷却器、管状冷却器和/或球磨机或管磨机中进行从热的粒状炉渣到湿鼓风炉气体的热量传递。由于已经在膨胀鼓风炉气体与待膨胀的鼓风炉气体之间在预热器中进行预热，因此进入上述用于热量回收的方法的鼓风炉气体输入具有增加的温度。炉渣的冷却因此可受限，并且可随后优选地进行回收残留在炉渣中的能量的第二热量回收阶段。实例计算:实例涉及生铁产量为10，000公吨/d的鼓风炉。冷鼓风速率(干)总计1，OOONm3/公吨，鼓风炉气体速率为1，700Nm3/公吨。冷鼓风压力总计4.5bar (g)。在压缩机效率为0.8036 (内部效率82%，机械效率98% )的情况下，生产423，875Nm3/h的湿冷鼓风的冷鼓风压缩机的压缩机连接的计算功率需求总计34.28MW。鼓风炉的鼓风炉气体压力总计2.5bar (g)，在45°C的温度下湿气体净化后的鼓风炉气体压力为2.2bar(g)。计算流动速率为754，830Nm3/h的湿净化鼓风炉气体由膨胀鼓风炉气体从45°C加热至170°C，而反过来，膨胀鼓风炉气体从243°C冷却到65°C。每种情况下的热交换器中的压力下降总计0.1bar,而净化气体系统压力为0.1bar (g)。在第二热交换器中，鼓风炉气体从170°C加热到362°C。出于此目的所需的热输出总计59.95MW。该第二热 交换器中的鼓风炉气体的压力下降也总计0.lbar。在涡轮中，鼓风炉气体然后从2.0bar (g)膨胀到0.2bar(g)。对应的温度下降从362°C进行到243°C。在效率为0.8526(内部效率87本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从炉渣热量生成冷鼓风的方法，其中，所述方法包括以下步骤：a.提供热的粒状炉渣，b.提供湿鼓风炉气体，c.预热所述湿鼓风炉气体，从而获得预热的鼓风炉气体，d.使热量从所述热的粒状炉渣传递到所述预热的鼓风炉气体，其中，获得热鼓风炉气体，e.使所述热鼓风炉气体在涡轮中膨胀，其中，释放能量并获得膨胀鼓风炉气体，f.使用所释放的能量来驱动用于压缩所述冷鼓风的冷鼓风压缩机，其中，通过所述热鼓风炉气体在涡轮中的膨胀来驱动轴，其中，所述轴驱动所述冷鼓风压缩机，并且其中，所述膨胀鼓风炉气体用于预热所述湿鼓风炉气体，从而获得冷的膨胀鼓风炉气体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.16 LU 919171.一种用于从炉渣热量生成冷鼓风的方法，其中，所述方法包括以下步骤: a.提供热的粒状炉渣， b.提供湿鼓风炉气体， c.预热所述湿鼓风炉气体，从而获得预热的鼓风炉气体， d.使热量从所述热的粒状炉渣传递到所述预热的鼓风炉气体，其中，获得热鼓风炉气体， e.使所述热鼓风炉气体在涡轮中膨胀，其中，释放能量并获得膨胀鼓风炉气体， f.使用所释放的能量来驱动用于压缩所述冷鼓风的冷鼓风压缩机， 其中，通过所述热鼓风炉气体在涡轮中的膨胀来驱动轴，其中，所述轴驱动所述冷鼓风压缩机，并且其中，所述膨胀鼓风炉气体用于预热所述湿鼓风炉气体，从而获得冷的膨胀鼓风炉气体。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述湿鼓风炉气体具有的压力为2至4bar (g)并且温度为30至60°C。3.根据权利要 求1或2所述的方法，其特征在于，所述预热的鼓风炉气体具有的压力为2至4bar (...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·索尔维，路易斯·施米特，
申请(专利权)人：保尔伍斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：卢森堡;LU