用于生铁生产的设备组和用于运行设备组的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于生铁生产的设备组，其包括用于生铁生产的炉(1)、用于在生铁生产中获得的至少一个炉气体量流的炉气体管道系统(2)、氢源(3)、用于从氢源(3)排出的至少一个含氢气体量流的H2气体管道系统(4)，其中，炉气体量流具有包括至少氮气、一氧化碳和二氧化碳的成分，其中，设置至少一个混合装置(5)和混合气体管道系统(6)，至少一个混合装置用于建立由至少一个炉气体流和从氢源(3)排出的至少一个含氢气体量流形成的至少一个混合气体，其中，至少一个混合装置连接到炉气体管道系统(2)和H

Equipment groups for pig iron production and methods for operating equipment groups

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生铁生产的设备组和用于运行设备组的方法
本专利技术涉及一种用于生铁生产的设备组和运行该设备组的方法。
技术介绍
在现有技术中已知用于生铁生产的设备组的众多实施例。例如，设备组包括用于生铁生产的炉、用于至少一个从生铁生产中获得的炉气体量流的炉气体管道系统、氢源、用于至少一个从氢源排出的含氢气体量流的H2气体管道系统，其中，炉气体量流具有包括至少一氧化碳和/或二氧化碳和尤其是氮气的成分，其中，设置至少一个混合装置和混合气体管道系统和化工设备，至少一个混合装置用于由至少一个炉气体流和从氢源排出的至少一个含氢气体量流来建立至少一个混合气体，混合气体管道系统用于至少一个混合气体，化工设备连接到混合气体管道系统。对于用于生铁生产的炉，可以区分例如高炉途径和熔炉还原途径。在高炉途径中，生铁在高炉中由铁矿石、外加剂和焦炭以及其他还原剂(比如煤炭、石油、汽油、生物质、加工的废塑料或其他含碳和/或氢的物质)获得。在还原反应中不可避免地形成的产物是CO、CO2以及尤其是氢气和水蒸气。高炉炉顶气体从高炉工艺中排出，其也被称为炉顶气体和/或高炉气体，并且上述成分通常具有高的氮含量并且还可能含有杂质。气体的量和高炉炉顶气体的成分取决于原料和运行模式，并且受到变化的影响。然而，通常高炉炉顶气体含有按照体积计算35％至60％的N2、按照体积计算20％至30％的CO、按照体积计算20％至30％的CO2和按照体积计算2％至15％的H2。在生铁生产中形成的高炉炉顶气体的约30％至40％通常用于在高炉加热器中加热用于高炉工艺的热气流；剩余量的炉顶气体也可以在外部例如在工程的其他部分中用于加热目的或用于发电。具有高炉的设备组可以可选地在具有焦化设备的综合系统中运行。在这种情况下，起初所描述的设备组还包括焦化炉设备，煤在焦化炉设备中通过焦化工艺转化为焦炭。在将煤焦化成焦炭时，获得了含有高氢含量和大量CH4的焦化炉气体。通常，焦化炉气体含有按照体积计算55％至70％的H2、按照体积计算20％至30％的CH4、按照体积计算5％至10％的N2和按照体积计算5％至10％的CO。此外，焦化炉气体还包括一定比例的CO2、NH3和H2S。在实践中，焦化炉气体例如在工程的各个部分中用于加热目的的和在电力设备工艺中用于发电。此外，已知焦化炉气体还可以与高炉炉顶气体或与转炉气体一起用于生产合成气体。通过从WO2010/136313A1已知的方法，将焦化炉气体分离成富氢气体流和含CH4和CO的尾气流，其中，将尾气流送至高炉工艺并且将富氢气体流与高炉炉顶气体混合并进一步处理以得到合成气体。EP0200880A2公开了将转炉气体和焦化炉气体混合并利用该混合物作为用于甲醇合成的合成气体。在与焦化设备联合运行的综合铸造厂中，作为高炉炉顶气体和焦化炉气体获得的粗气体的约40％至50％用于工业工艺。所形成的气体的约50％至60％送至电力设备并用于发电。电力设备中产生的电力涵盖生铁和粗钢生产的电力需求以及例如轧机和精加工设备的运行。理想地，能量平衡是封闭的，使得除了铁矿石和作为能量载体的煤和焦炭形式的碳之外，不需要另外的能量输入，并且除了钢产品和炉渣之外，基本上没有另外的产品离开设备组。熔融炉还原涉及在两阶段工艺中还原矿石的方法。在第一阶段中，将矿石预还原为海绵铁，而在第二阶段中，使用煤、可选的焦炭和氧气将海绵铁转化为生铁。已知的利用熔融还原炉的熔融炉还原方法例如是Corex工艺和Finex工艺。在熔融炉生产方法中形成的废气通常含有按照体积计算10％至20％的H2、按照体积计算30％至50％的CO2、按照体积计算0％至5％的CH4、按照体积计算0％至10％的N2和按照体积计算30％至50％的CO。直接还原涉及这样的方法，其中仅从矿石中去除氧，并且矿石的脉石成分保留在所谓的海绵铁中。已知的利用直接还原炉的直接还原方法尤其是Midrex或HYL直接生产方法，其生产DRI(直接还原铁)或HBI(热压制铁)海绵铁作为用于下游工艺的固体预还原原料。这种DRI或HBI基本上在电弧光炉中熔融，用作氧钢转炉中废弃物替代物或者以HBI的形式，在一些情况下用于高炉中，以减少其中对还原剂的需求并提高性能。还原气体在大多数直接还原方法中通过将天然气转化为氢气和一氧化碳而产生。在此背景下，本专利技术的目的在于，进一步改进整个工艺的经济可行性，并且说明一种非常简化、不复杂的设备组，其具有数量更少的设备组件和/或工艺步骤和很少的阶段，其中，提供炉气体以在化工设备中进一步处理，尤其是用于甲醇合成。更具体地，本专利技术的目的在于，说明一种设备组，通过该设备组可以减少生铁生产的成本。对于该方法的操作，本专利技术的目的在于对在工业工艺中作为废产物获得的炉气体进行利用。选择方法步骤，使得炉气体的气体组分大体上完全转化并具有化工设备所需的比例。
技术实现思路
该目的通过根据权利要求1所述的用于生铁生产的设备组和根据权利要求9所述的运行设备组的方法来实现。本专利技术提供一种设备组，其包括用于生铁生产的炉、用于在生铁生产中获得的至少一个炉气体量流的炉气体管道系统、氢源、用于从氢源排出的至少一个含氢气体量流的H2气体管道系统，其中，炉气体量流具有包括至少一氧化碳和二氧化碳的成分，其中，设置至少一个混合装置和混合气体管道系统，至少一个混合装置用于建立由至少一个炉气体流和从氢源排出的至少一个含氢气体量流形成的至少一个混合气体，其中，至少一个混合装置连接到炉气体管道系统和H2气体管道系统，并且其中，所建立的至少一个混合气体包括至少化学计量混合比，化学计量混合比通过将氢气的摩尔量减去二氧化碳的摩尔量的差值除以一氧化碳与二氧化碳的摩尔量的和值来形成，混合气体管道系统用于在建立至少一个混合比时获得的至少一个混合气体，并具有连接到混合气体管道系统的化工设备。本专利技术还提供一种运行设备组的方法，该设备组包括用于生铁生产的炉、用于在生铁生产中获得的至少一个炉气体量流的炉气体管道系统、氢源、用于从氢源排出的至少一个含氢气体量流的H2气体管道系统，其中，炉气体量流具有包括至少一氧化碳和二氧化碳的成分，其中，设置至少一个混合装置和混合气体管道系统，至少一个混合装置用于建立由至少一个炉气体流和从氢源排出的至少一个含氢气体量流形成的至少一个混合气体，其中，至少一个混合装置连接到炉气体管道系统和H2气体管道系统，并且其中，所建立的至少一个混合气体包括至少化学计量混合比，化学计量混合比通过将氢气的摩尔量减去二氧化碳的摩尔量的差值除以一氧化碳与二氧化碳的摩尔量的和值来形成，混合气体管道系统用于在建立至少一个混合比时获得的至少一个混合气体，并具有连接到混合气体管道系统的化工设备，该方法包括以下步骤：a)提供至少一个炉气体量流；b)提供从氢源排出的至少一个含氢气体量流；c)通过将在步骤a)中提供的至少一个炉气体量流与在步骤b)中提供的至少一个含氢气体量流混合来产生至少一个混合气体，其中，该至少化学计量混合比通过将氢气的摩尔量减去二氧化碳的摩尔量的差值除以一氧化碳与二氧化碳的摩尔量的和值来形成和建立；d)将步骤c)中产生的至少一个混本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生铁生产的设备组，包括：/n炉(1)，其用于生铁生产，/n炉气体管道系统(2)，其用于在所述生铁生产中获得的至少一个炉气体量流，其中，所述炉气体量流具有包括至少一氧化碳和二氧化碳的成分，/n氢源(3)，/nH

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170823 DE 102017214772.51.一种用于生铁生产的设备组，包括：
炉(1)，其用于生铁生产，
炉气体管道系统(2)，其用于在所述生铁生产中获得的至少一个炉气体量流，其中，所述炉气体量流具有包括至少一氧化碳和二氧化碳的成分，
氢源(3)，
H2气体管道系统(4)，其用于从所述氢源(3)排出的至少一个含氢气体量流，
其特征在于，
设置至少一个混合装置(5)和混合气体管道系统(6)，所述至少一个混合装置(5)用于建立由所述至少一个炉气体流和从所述氢源(3)排出的所述至少一个含氢气体量流形成的至少一个混合气体，其中，所述至少一个混合装置(5)连接到所述炉气体管道系统(2)和所述H2气体管道系统(4)，并且其中，所建立的所述至少一个混合气体包括至少化学计量混合比，所述化学计量混合比通过将氢气的摩尔量减去二氧化碳的摩尔量的差值除以一氧化碳与二氧化碳的摩尔量的和值来形成，所述混合气体管道系统(6)用于在建立所述至少一个混合比时获得的所述至少一个混合气体，并具有连接到所述混合气体管道系统(6)的化工设备(7)。


2.根据权利要求1所述的设备组，其特征在于，所述炉气体量流的成分还包括氮气。


3.根据权利要求1或2所述的设备组，其特征在于，通过所述至少一个混合装置(5)建立的所述混合气体的混合比在1至10的范围内、优选在1.2至6的范围内、更优选在1.8至4的范围内、最优选在1.9至3的范围内。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备组，其特征在于，所述设备组还包括至少一个气体净化设备(8)，其中，所述至少一个气体净化设备(8)连接到所述炉气体管道系统(2)和/或所述H2气体管道系统(4)和/或所述混合气体管道系统(6)。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备组，其特征在于，所述设备组还包括至少一个气体压缩设备(9)，其中，所述至少一个气体压缩设备(9)连接到所述炉气体管道系统(2)和/或所述H2气体管道系统(4)和/或所述混合气体管道系统(6)。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备组，其特征在于，所述设备组还包括至少一个一氧化碳分离设备(10)和/或二氧化碳分离设备(11)，其中，所述至少一个一氧化碳分离设备(10)和/或二氧化碳分离设备(11)连接到所述炉气体管道系统(2)和/或所述H2气体管道系统(4)和/或所述混合气体管道系统(6)。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备组，其特征在于，所述设备组还包括另外的二氧化碳源(12)，其中，至少一个所述另外的二氧化碳源(12)连接到所述炉气体管道系统(2)和/或所述H2气体管道系统(4)和/或所述混合气体管道系统(6)。


8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备组，其特征在于，连接到所述混合气体管道系统(6)的所述化工设备(7)选自以下的组：甲醇制备设备，高级醇、尤其是乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、1，4-丁二醇或其组合的制备设备，烷类、尤其是甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、环己烷或其组合的制备设备，烯类、尤其是乙烯、丙烯、丁-1-烯、(Z)-丁-2-烯、(E)-丁-2-烯、2-甲基丙-1-烯、1，3-丁二烯或其组合的制备设备，炔烃、尤其是乙炔、丙炔、1-丁炔、2-丁炔或其组合的制备设备，醚类、尤其是线性醚、环醚、支链醚、饱和醚、不饱和醚、二甲醚(DME)、异丙基甲基醚、氧杂环己烷、聚甲醛二甲基醚(OME)或其组合的制备设备，醛类、尤其是甲醛、乙醛、丙醛、丁醛或其组合的制备设备，酮类、尤其是丙酮、丁酮、2-戊酮、3-戊酮，甲基异丙基酮或其组合的制备设备，羧酸、尤其是甲酸、乙酸、丙酸、草酸或其组合的制备设备，或者这些的组合。


9.一种用于运行设备组的方法，所述设备组包括：
炉(1)，其用于生铁生产，
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂亚斯·克鲁格，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯股份公司，蒂森克虏伯工业解决方案股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE