运行高炉设备的方法技术

本发明专利技术涉及一种运行高炉设备(1)的方法，该高炉设备包括高炉(10)、至少一个用于向高炉(10)装入原料的具有上密封阀(21)和下密封阀(22)的料斗(20)以及至少一个为高炉(10)产生热风的热风炉(30)，该方法包括至少一个装料周期，包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】运行高炉设备的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于运行高炉设备的方法以及一种高炉设备。

技术介绍

[0002]尽管有替代方法，例如废钢熔化或在电弧炉内直接还原，高炉仍然是当今最广泛使用的钢铁生产工艺。高炉装置的关注点之一是排出高炉的高炉煤气。由于这种气体从高炉顶部排出，因此通常也称为“炉顶煤气”。高炉煤气中的一种成分是CO2，这对环境有害并且主要对工业应用无用。离开高炉的高炉煤气可包含高达20％至30％的CO2体积浓度(v/v)。除此之外，高炉煤气通常含有大量的N2、CO、H2O和H2。
[0003]在减少CO2排放的背景下，正在努力减少高炉运行中碳质燃料的使用。作为替代品，使用氢浓度更高的燃料。另外，也可以使用焦炉煤气等燃料作为铁矿石的还原气体。然而，不可能完全氧化还原气体，这导致反应产物中产生大量氢气。这也在高炉顶部区域中增加了H2浓度，即顶部装料系统的料斗所在的位置。在现代高炉上，料斗的容积通常在40至120m3之间。当原料被装入料斗时，环境空气也被引入并与高炉炉顶煤气混合，形成含有大量氧气(来自环境空气)和氢气(来自炉顶煤气)的气体混合物。所产生的混合物可能是可燃甚至爆炸的，对顶部装料装置的运行构成很高的安全风险。为了避免这种风险，有建议与配料一起或随后立即注入N2(或富含N2的气体混合物)进入料斗。虽然这种氮气惰化是有效的，但它会导致N2的大量消耗，其无法回收或重复使用。因此，高炉设备的运行费用增加。另外，N2或富含N2气体可能并不总是可用。
[0004]技术问题
[0005]因此，本专利技术的一个目的是提供一种成本有效的方式来最小化在顶部装料系统运行期间的火灾风险和爆炸危险。
[0006]该目的通过根据权利要求1所述的方法和根据权利要求15所述的高炉设备来实现。优选实施例由从属权利要求覆盖。
[0007]具体地，提供了一种用于运行高炉设备的方法，该高炉设备包括高炉、用于将原料装入高炉的具有上密封阀和下密封阀的至少一个料斗以及至少一个为高炉产生热风的热风炉(30)。该方法包括至少一个装料周期，包括以下步骤：
[0008]‑
打开上密封阀，
[0009]‑
将原料引入料斗，
[0010]‑
关闭上密封阀，并且
[0011]‑
打开下密封阀以将原料排入高炉中，
[0012]其中，来自所述至少一个热风炉的废气通过输送系统输送至所述至少一个料斗，并且在打开下密封阀并将原料排入高炉前，将废气注入料斗中。
[0013]还提供了一种高炉设备，其包括高炉、至少一个用于将原料装入高炉的具有上密封阀和下密封阀的料斗以及至少一个适于为高炉产生热风的热风炉，高炉设备适于执行至少一个装料周期，包括以下步骤：
[0014]‑
打开上密封阀，
[0015]‑
将原料引入料斗，
[0016]‑
关闭上密封阀，并且
[0017]‑
打开下密封阀以将原料排入高炉中，
[0018]其中，高炉设备还包括输送系统，其适合于将废气从所述至少一个热风炉输送至所述至少一个料斗，并且高炉设备适合于，在打开下密封阀并将原料排入高炉前，将废气注入料斗中。

技术实现思路

[0019]本专利技术提供了一种用于运行高炉设备的方法。高炉设备包括高炉。尽管该方法可以应用于铅或铜等其他金属的生产，但高炉通常用于生产生铁。通常，高炉具有垂直的炉身或炉体，其外壁通常有耐火衬里。高炉具有顶部开口和下部开口，通过该顶部开口将原料引入到炉身中，通过该底部开口提取炉渣和原料金属(例如生铁)。在高炉的下部中，炉身通常被环形套管包围，多个风口源自该环形套管。热风通过风口注入炉身。在本文中，“热风”指的是热空气，也指其他含O2气体或气体混合物，例如富氧空气或甚至(大部分)纯氧。可选地，其他固体组分(如颗粒煤)或气体(如焦炉煤气、天然气或合成气)可在风口水平处或在炉身水平处(风口水平上方)注入到炉身中。风口水平对应于高炉的熔化区，而炉身水平很大程度上对应于高炉的还原区，其通常具有比熔化区低得多的温度。
[0020]高炉设备还包括至少一个用于将原料装入高炉的料斗。物料也可称为炉料或配料。它是可包含各种尺寸颗粒的粒状散装物料。原料还可以包含不同化学成分的颗粒。因此，严格来说，这种物料可以称为物料混合物。为了简单和简洁起见，在本文中使用术语“料”。如下文将进一步解释的，高炉设备通常包括用于不同原料的多个料斗。原料可以例如是铁矿石或其他含铁物料、燃料或还原物料，如煤、焦炭、含碳物料、木材、木炭或其混合物。
[0021]料斗也可称为闭锁料斗，包括上密封阀和下密封阀。应当理解，上密封阀(也可称为顶部密封阀)设置在料斗的上端处或其附近，而下密封阀(也可称为底部密封阀)设置在料斗的下端处或其附近。每个密封阀适于密封地关闭料斗的开口。相应地，料斗包括上部开口和下部开口，料斗通过上部开口接收原料，通过下部开口将原料排出至高炉。相应的密封阀提供气密密封，尽管通过密封阀的少量气体泄漏是可接受的。除了上密封阀和下密封阀之外，料斗还可以包括下料门。该料门的作用不是提供气密密封，而是调节通过下部开口进入高炉的料流量。所述至少一个料斗通常是高炉设备的所谓“无料钟顶部”装料系统的一部分。
[0022]高炉设备还包括至少一个为高炉产生热风的热风炉。如上所述，“热风”在本文中可以是任何加热的含有O2的气体，通常是热空气。热风炉也可称为热炉、考珀炉或考珀，是一种蓄热式热交换器或再生器，其在燃烧阶段或加热阶段被加热并储存热量，然后在鼓风阶段或吹风阶段将热量传递给冷风(即冷空气或其他含O2气体)。如下文将解释的，高炉设备通常包括多个热风炉，这些热风炉可以交替地经历相应的鼓风阶段，以便向高炉提供或多或少恒定的热风供应。在加热阶段，燃气燃烧产生热量，然后其(部分)由热风炉(通常由炉内的格子砖)储存。燃气燃烧产生废气，其热值或热量值通常可以忽略不计，特别O2浓度非常低。然而，其升高的温度可用于在热交换器中传递热量。在现有技术中，废气通常例如
通过高炉设备的烟囱释放到环境中。
[0023]所提出的方法包括至少一个装料周期。通常，多个装料周期是顺序执行的。每个装料周期涉及一个料斗。如果像往常一样，高炉设备包括多个料斗，不同料斗的装料周期可以顺序地和/或同时地进行。每个装料周期包括以下步骤：打开上密封阀，将原料引入料斗，关闭上密封阀，使料斗与高炉炉顶压力平衡，并打开下密封阀以将原料排入到高炉中。应当理解，原料通过上述与上密封阀相关联的上开口引入，并通过上述与下密封阀相关联的下开口排出到高炉中。应当指出的是，这些步骤通常按照提及它们的顺序执行，使得在装料周期期间的任何时间，至少其中一个密封阀被关闭。尽管上面没有提及，但是应当理解，在打开上密封阀之前，料斗中的压力被释放至大气。此外，上密封阀打开，而下密封阀关闭，因此，当原料已排出到高炉中时，下密封阀关闭以用于下一个装料周期。因此，任何时候都可以防止高炉与环境之间通过料斗进行自由气体交换。由于高炉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于运行高炉设备(1)的方法，高炉设备(1)包括高炉(10)、至少一个用于向高炉(10)装入原料的具有上密封阀(21)和下密封阀(22)的料斗(20)以及至少一个为高炉(10)产生热风的热风炉(30)，该方法包括至少一个装料周期，包括以下步骤：
‑
打开上密封阀(21)，
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将原料引入料斗(20)，
‑
关闭上密封阀(21)，
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使所述料斗与高炉炉顶压力均衡，以及
‑
打开下密封阀(22)，以将原料排放到高炉(10)中，其中，来自所述至少一个热风炉(30)的废气通过输送系统(40)输送至所述至少一个料斗(20)，并且废气被注入到料斗(20)中，并且在打开下密封阀(22)并将原料排入高炉中前，料斗被加压至高炉炉顶压力。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当下密封阀(22)打开时，注入废气以构成料斗(20)内气体的至少70％v/v。3.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，注入废气，使得当下密封阀(22)打开时，料斗(20)内的气体具有O2浓度低于4.5％v/v。4.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，在打开下密封阀(22)后，料斗(20)内的气体与来自高炉(10)的具有H2浓度至少为5％v/v的高炉煤气至少部分混合。5.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，废气具有O2浓度低于2％v/v。6.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，在关闭上密封阀(21)后和打开下密封阀(22)之前，料斗(20)内产生过压。7.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，在将原料引入料斗(20)之前，至少部分地注入废气。8.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，废气至少部分注入下密封阀(22)和下料门(23)之间。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当原料被引...

【专利技术属性】
技术研发人员：P托克尔特，L弗兰齐斯库斯，R里斯，M肖恩，M施韦泽，
申请(专利权)人：保尔沃特股份公司，
类型：发明
国别省市：