用于对高炉设备进行转换的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于对高炉设备(1)进行转换的方法，所述高炉设备(1)最初包括：至少一个高炉(10、50)；多个初始炉灶(31

Method for converting blast furnace equipment

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对高炉设备进行转换的方法


[0001]本专利技术涉及用于对高炉设备进行转换的方法。

技术介绍

[0002]尽管有比如在电弧炉内使废料融化或直接还原的替代方法，但如今的高炉仍然代表了最广泛使用的钢铁生产过程。高炉装备的令人关注的一个问题是离开高炉的高炉气体。由于这种气体在高炉顶部离开高炉，因此通常也称为“顶部气体”。虽然在早期，这种高炉气体可能被简单地排放到大气中，但长期以来这一直被认为是对资源的浪费和对环境造成过度负担。高炉气体中的一种成分是CO2，CO2对环境有害并且对于工业应用而言大多是没有价值的。实际上，离开高炉的高炉气体通常包含高达20vol％至30vol％的CO2浓度。除此之外，高炉气体通常包含大量的N2、CO、H2O和H2。然而，N2含量在很大程度上取决于高炉是使用热空气还是(纯)氧。
[0003]主要是为了减少焦炭的使用量，建议从高炉回收高炉气体，对高炉气体进行处理以提高高炉气体的还原潜力，并将高炉气体喷射回到高炉以有助于还原过程。一种方法是通过变压吸附(PSA)或真空变压吸附(VPSA)来降低高炉气体中的CO2含量。PSA/VPSA装备生产富含CO和H2的气体的第一流和富含CO2和H2O的气体的第二流。气体的第一流可以用作还原气体并且被馈送回到高炉中。这种方法的一个示例是ULCOS(超低CO2炼钢)过程，除了回收的气体的第一流外，煤粉和冷氧被馈送到高炉中。这种炉灶也被称为“顶部气体回收OBF”(氧高炉)。气体的第二流可以从装备移除，并且在提取剩余的热值后进行处理。这种处理有争议的是将富含CO2的气体泵入到地下的穴中进行储存。此外，虽然PSA/VPSA装备可以将高炉气体中的CO2含量从大约35vol％显著降低至约5vol％，但PSA/VPSA装备的获取、维护和操作非常昂贵，并且需要大量空间。
[0004]还提出了重整高炉气体以获得可以用于多种工业目的的合成气体(也称为合成气)。根据最常见的重整过程，高炉气体与含有至少一种碳氢化合物(例如CH4和可能更高分子量的碳氢化合物)的燃料气体混合。在所谓的干重整反应中，燃料气体的碳氢化合物与高炉气体中的CO2反应生成H2和CO。在所谓的湿重整反应中，碳氢化合物与高炉气体中的H2O反应也用于生产H2和CO。无论哪种方式，都获得了H2和Co的浓度显著增加的合成气体。还提出了使用这种合成气体作为还原气体，这种合成气体可以循环使用，即被重新引入到高炉中。
[0005]根据一种方法，合成气在风口水平处与热风(即热空气)和/或冷氧以及辅助燃料比方说例如是煤粉、天然气、焦炉煤气或其他燃料一起被馈送到高炉中。这种类型的炉灶也可以称为“合成气高炉”。热风通常在热风炉灶也称为Cowpers中生产。还提出了对炉顶部气体进行燃烧以生产热，所述热被传递至热风炉灶并且从炉灶传递至热风。对于如何引入合成气还存在其他可能方式。例如，合成气可以在风口水平上方的炉身水平处被引入，而“常规”热风则在风口水平处被引入。通常，使用合成气减少了高炉有效操作所需的热风量。
[0006]当高炉设备要适于合成气体的利用时，这需要进行各种更改，例如为重整过程提供反应容器、管道和喷射系统以将合成气转移到高炉中。这种更改成本非常高，因此应尽可
能避免。另一方面，先前需要的热风炉灶数量或容量减少了，因此可以关闭这些热风炉灶中的至少一些热风炉灶。所有这些更改可能需要将高炉关闭相当长的时间，这是非常不希望的。

技术实现思路

[0007]技术问题
[0008]因此，本专利技术的目的是使高炉设备能够有效地转换以用于合成气体的利用。该目的通过根据权利要求1的方法解决。
[0009]本专利技术的一般描述
[0010]本专利技术提供了一种用于对高炉设备进行转换的方法。特别地，高炉设备从不利于利用高炉中的合成气体的状态转换成有利于这种利用的状态。一般来说，这需要对设备的某些元件进行转换或调整以及构建新元件并且可能地拆除旧元件。
[0011]最初，即，在转换开始之前，高炉设备包括：至少一个高炉；多个初始炉灶，所述多个初始炉灶适于生成热风；顶部气体供应系统，顶部气体供应系统用于将来自至少一个高炉的顶部气体供应至每个初始炉灶；冷风供应系统，冷风供应系统用于将冷风供应至每个初始炉灶；热风供应系统，热风供应系统用于将来自每个初始炉灶的热风供应至热风喷射系统，热风喷射系统适于将气体在风口水平处喷射到至少一个高炉中。此处和下文中，术语“一种”和“至少一个”具有相同的含义。初始炉灶也可以称为高炉热炉灶、高炉炉灶或热风炉(cowpers)。术语“初始炉灶”只是指这些炉灶在本专利技术方法开始时存在。如本领域已知的，这些炉灶是一种再生式热交换器或蓄热器。
[0012]每个初始炉灶通过顶部气体供应系统连接至高炉，顶部气体可以通过顶部气体供应系统供应至初始炉灶。顶部气体——也可称为高炉气体或BFG——是从高炉收集的，以及顶部气体是一种含CO2的气体。除CO2外，顶部气体通常还含有其他成分，如CO、H2O、H2或其他。特别地，顶部气体可以是含有H2O的气体。顶部气体可以含有一些N2。对于常规的顶部气体，N2浓度通常介于35vol％与50vol％之间。对于富集的顶部气体，即，使用合成气的顶部气体，N2浓度通常较低，例如低于20vol％、低于10vol％或低于5vol％。通常，需要对顶部气体进行清洁以减少顶部气体的含尘量。此外，优选地通过冷凝来显著降低顶部气体的H2O含量。这可以例如在气体温度降低并且水可以冷凝的气体清洁设备中进行。然后通过顶部气体供应系统将顶部气体供应至每个初始炉灶。此处和下文中，“供应系统”指的是包括单个管道或管道系统的系统，“供应系统”可以是带分支的或不带分支的。此外，供应系统可以包括彼此不直接连接的多个部分。例如，顶部气体供应系统可以具有用于将来自第一高炉的顶部气体供应至初始炉灶的第一组的第一部分以及用于将来自第二高炉的顶部气体供应至初始炉灶的第二组的第二部分。在这种情况下，第一部分和第二部分中的每一者也可以分别被称为第一顶部气体供应系统或第二顶部气体供应系统。除了至少一个管道之外，供应系统可以包括至少一个不是管道的装置或设施，例如气体清洁设备、气体保持器、冷凝器或用于增加气体压力的压缩机。应当理解，这样的装置可以介于供应系统内。例如，顶部气体可以由顶部气体供应系统供应，不是直接从高炉供应，而是经由至少一个介入的装置来供应。供应系统也可以称为“分配系统”或“供应件”。在某些情况下，没有设置介入的装置，因此供应系统也可以称为“管道系统”。
[0013]顶部气体用于对相应的初始炉灶进行加热。一方面，可以利用源自高炉的顶部气体中的余热。此外，顶部气体可以在初始炉灶的燃烧器中燃烧以生产热。无论哪种方式，热都会被传递至初始炉灶(通常是炉灶内的格子砖)。随后，该热可以至少部分地传递至通过冷风供应系统接收的冷风，由此生成热风。该热风然后通过热风供应系统传递至至少一个高炉，或者更具体地，该热风传递至热风喷射系统，该热风喷射系统适于将气体在风口水平处喷射到至少一个高炉中。风口水平通常对应于高炉的熔化区。在典本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对高炉设备(1)进行转换的方法，所述高炉设备(1)最初包括：至少一个高炉(10、50)；多个初始炉灶(31至36)，所述初始炉灶(31至36)适于生成热风；顶部气体供应系统(11、51)，所述顶部气体供应系统(11、51)用于将来自至少一个高炉(10、50)的顶部气体供应至每个初始炉灶(31至36)；冷风供应系统(14)，所述冷风供应系统(14)用于将冷风供应至每个初始炉灶(31至36)；热风供应系统(15、55)，所述热风供应系统(15、55)用于将来自每个初始炉灶(31至36)的热风供应至热风喷射系统(16、56)，所述热风喷射系统(16、56)适于将气体在风口水平(10.1、50.1)处喷射到至少一个高炉(10、50)中，所述方法包括：
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至少部分地在对所述初始炉灶(31至36)进行操作以生成热风时，构建至少一个合成气炉灶(40、41)，以及，构建合成气供应系统(18)，所述至少一个合成气炉灶(40、41)适于通过对含有CO2的工业气体和含烃的燃料气体的气体组合物进行重整来生产合成气，所述合成气供应系统(18)适于将至少一个合成气炉灶(40、41)连接至至少一个高炉(10、50)；
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将第一合成气炉灶(40)连接至所述顶部气体供应系统(11、51)、所述冷风供应系统(14)和所述热风供应系统(15、55)，以及，对所述第一合成气炉灶(40)进行操作以用于热风的生成；
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将第一初始炉灶(31)从所述顶部气体供应系统(11、51)、所述冷风供应系统(14)和所述热风供应系统(15、55)断开连接；
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对所述第一初始炉灶(31)进行转换，以使所述第一初始炉灶(31)适于生产合成气，在需要的情况下，通过对所述第一初始炉灶(31)的耐火衬里、和/或所述第一初始炉灶(31)的耐火衬里的支撑件、和/或所述第一初始炉灶(31)的机械部件进行更换来对所述第一初始炉灶(31)进行转换；
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将所述第一初始炉灶(31)连接至所述顶部气体供应系统(11、51)；
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将所述第一合成气炉灶(40)从所述冷风供应系统(14)和所述热风供应系统(15、55)断开连接，将所述第一初始炉灶(31)和所述第一合成气炉灶(40)连接至用于供应所述气体组合物的气体组合物供应系统(19)，，以及，将所述第一初始炉灶(31)和所述第一合成气炉灶(40)经由所述合成气供应系统(18)供应至至少一个高炉(10、50)；以及
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对所述第一初始炉灶(31)和所述第一合成气炉灶(40)进行操作以生产合成气，以及，将所述合成气经由所述合成气供应系统(18)供应至所述至少一个高炉(10、50)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：构建合成气喷射系统(22、23、62、63)，所述合成气喷射系统(22、23、62、63)适于将气体喷射到至少一个高炉(10、50)中；以及，将所述合成气供应系统(18)连接至所述合成气喷射系统(22、23、62、63)。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，构建所述合成气喷射系统(22、23、62、63)包括：对所述热风喷射系统(16、56)至少部分地进行转换，以使所述热风喷射系统(16、56)适于合成气的喷射。4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述合成气喷射系统(22、23、62、63)适于在所述风口水平(10.1、50.1)处和/或在高于所述风口水平(10.1、50.1)的炉身水平(10.2、50.2、)处喷射气体。5.根据权利要求2至4中的任一项所述的方法，其特征在于，在所述至少一个高炉(10、50)的操作期间，至少部分地构建所述合成气喷射系统(22、23、62、63)。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在至少一个高炉(10、50)的
关闭期间执行以下步骤中的至少一者：
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将合成气炉灶(40、41)连接至所述顶部气体供应系统(11、51)、所述冷风供应系统(14)和所述热风供应系统(15、55)；
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将炉灶(31至36、40、41)连接至所述合成气供应系统(18)；以及
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将所述合成气喷射系统(22、23、62、63)连接至所述至少一个高炉(10、50)。7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
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将第二合成气炉灶(41)连接至所述顶部气体供应系统(11、51)、所述冷风供应系统(14)和所述热风供应系统(15、55)；以及
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对所述第二合成气炉灶(41)连同所述第一合成气炉灶(40)以...

【专利技术属性】
技术研发人员：克劳斯，
申请(专利权)人：保尔伍斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：