用于再循环高炉煤气的方法和相关的装置制造方法及图纸

本发明专利技术主要涉及高炉煤气的再循环方法，在其中至少一部分来自高炉的煤气经历一ＣＯ２净化步骤，以产生一富ＣＯ气体，所述富ＣＯ气体以在７００℃到１０００℃之间的一温度在一上注入管线的位置被再注入位于高炉底部上方的第一上注入位点，和以在１０００℃到１３００℃之间的一温度在一下注入管线的位置被再注入高炉底部的第二下注入位点，在其中，所述下和上注入管线的气体通过加热器进行加热，其中，所述气体以在１０００℃到１３００℃之间的一温度从所述加热器出离。本发明专利技术的方法的主要特征在于，从净化步骤离开的一部分富ＣＯ气体（１８）通过一冷却气体注入管线（３５）直接地被引入所述上注入管线（２１）中，以在所述第一上注入位点（２０）获得在７００℃到１０００℃之间的一温度；并且，对在所述下注入位点（２２）和所述上注入位点（２０）位置的气体流量的调节在所述加热器系统（３０，３３；４５）的上游执行。本发明专利技术还涉及实施前述方法的装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于再循环高炉煤气的方法和相关的装置
本专利技术涉及高炉煤气的再循环方法，在其中，至少一部分来自高炉的煤气经历一CO2净化步骤，以产生再被注入进高炉中的富CO气体。本专利技术此外涉及实施该方法的装置。
技术介绍
高炉是气-液-固对流式化学反应器，其主要目的在于生产生铁，在之后通过减少生铁的碳含量转化为钢。高炉在上部分的位置被供给固态物质，主要是烧结块、球团、铁矿石和焦炭。由生铁和熔渣组成的液体在炉床的位置被排送进高炉的下部分中。含铁炉料（烧结块、球团和铁矿石）到生铁的转化在传统上由通过还原气体（尤其是容纳CO、H2和N2）减少铁氧化物进行，还原气体在位于高炉的下部分中的风口位置通过焦炭的燃烧形成，在高炉的下部分中的风口中注入被称之为热风的、温度在1000℃到1300℃之间的预热空气。为了提高生产率和降低成本，还向风口中注入助燃燃料，如煤粉、燃油、天然气或其它燃料，这些燃料与给热风添加的氧气相结合。在高炉的上部分的位置回收的气体被称之为炉顶煤气，主要由CO、CO2、H2和N2组成，其各自比例大约为22%、22%、3%和53%。这些气体通常在工厂的其它部分作为燃料使用。高炉因此是重要的CO2的生产者。然而，自上个世纪开端，在CO2在大气中的浓度显著提高面前，在大量产生CO2的地方，和因此尤其是高炉，降低CO2的排放是很重要的。从这个角度讲，在近50年中，高炉对还原剂的消耗减半，以使得现今，在传统构型的高炉中，碳的消耗达到与热动力学定律相关的下极限。已知的一种附加降低CO2排放的途径在于：将净化CO2和富CO的炉顶煤气再引入高炉中。富CO气体作为还原剂使用，从而允许降低焦炭的消耗，和因此降低CO2排放。在一优选构型中，CO的再引入在两个位置执行，一方面在温度大约为1200℃，更为宽泛地在1000℃到1300℃之间的风口的位置，和另一方面在高炉的炉身拐角附近，温度大约为900℃，更为宽泛地在1000℃到1300℃之间。参照图1对已知的该系统进行描述。高炉1通过线路3在位点4被供给焦炭、烧结块、球团和铁矿石2。生铁和熔渣5在炉床的位置通过线路7在位点6进行回收。氧气和煤和/或其它辅助还原剂8在风口的位置通过线路10在位点9引入。炉顶煤气在高炉的上部分的位点11通过线路12回收。这些炉顶煤气的一部分经过管路14输出到现场的另一装置中。其它部分的炉顶煤气通过管路15在高炉中进行再循环。这部分用于进行再循环的炉顶煤气通过一CO2净化器净化大部分CO2。该净化器16可例如包括使用胺溶液的一种物理化学吸附方法、或称之为PSA（PressureSwingAdsorption）的一种调压吸附方法，或称之为VPSA（VacuumPressureSwingAdsorption）的一种真空再生吸附方法，这些方法可与一附加致冷步骤相结合或不相结合，该附加致冷步骤用于产生纯CO217，纯CO2准备用于存储在地下室（因此述及地质封存）或在特定应用中——如食品工业或出于开发目的在矿层中的辅助采烃。富CO气体18继而在热交换器24，通常被称之为“热风炉”，中进行加热，继而在一上注入管线21的位点20以在700℃到1000℃之间的一温度，和在一下注入管线23的位点22以在1000℃到1300℃之间的一温度被引入高炉1中。所要求的用于上注入管线21的富CO气体的比流量在300Nm3到600Nm3每吨生铁之间，和对于下注入管线23，在200Nm3到500Nm3每吨生铁之间。这种构型的困难之处在于对流量的控制。实际上，在下23和上注入管线21中流动的富CO气体，对于上注入管线而言温度超过700℃，和对于下注入管线而言温度超过1000℃，和因此不可能使用常见的调节阀，这是因为常见的调节阀并不耐抗这类温度，特别地在还原气体的循环管线上。
技术实现思路
本专利技术允许通过提出一种方法和相关的装置来消除该问题，所述方法和装置允许保证富CO气体在下和上注入管线的位置以所要求的温度和流量注入进高炉中，同时保证装置的安全性，尤其是在如果热交换器之一不处于运行状态的情况下。为此，本专利技术的主要对象在于高炉煤气的再循环方法，在其中至少一部分来自高炉的煤气经历一CO2净化步骤，以产生一富CO气体，所述富CO气体以在700℃到1000℃之间的一温度在一上注入管线的位置被再注入位于高炉底部上方的第一上注入位点，和以在1000℃到1300℃之间的一温度在一下注入管线的位置被再注入高炉底部的第二下注入位点，在其中，所述下和上注入管线的气体通过加热器进行加热，其中，所述气体以在1000℃到1300℃之间的一温度从所述加热器出离。该方法的特征在于，从净化步骤离开的一部分富CO气体通过一冷却气体注入管线直接地被引入所述上注入管线中，以在所述第一上注入位点获得在700℃到1000℃之间的一温度；并且，对在所述下注入位点和所述上注入位点位置的气体流量的调节在所述加热器系统的上游执行。本专利技术的方法还可包括以下的可选特征，单独地或组合地：-在所述上注入管线的位置测量温度；并且，根据之前所测量的温度调节要被引入该上注入管线中的冷却气体的流量。-所述上注入管线和下注入管线的气体通过相互独立的两加热器系统进行加热；执行对气体流量的测量，允许估算在下和上各注入位点位置的气体流量；并且，根据之前所估算的气体流量对要被分别引入第一加热器系统和第二加热器系统中的气体流量进行调节。-测量在冷却气体注入管线之前的净化CO2的气体的主运输管线上流通的气体流量、和在所述下注入管线的加热器系统入口的气体流量，并调节要被分别引入第一加热器系统和第二加热器系统中的气体流量，以获得在下和上各注入位点的位置所追求的气体流量。-对要被引入第一加热器系统和第二加热器系统中的气体流量的调节这样被执行：一方面，要么直接地作用在冷却气体注入管线之前的净化CO2的气体的主运输管线上的气体流量上，要么作用在位于CO2净化器上游上的一压缩机上——所述气体在其中经过，或要么作用在可能集成在CO2净化器中的一降压透平上，来调节在该主运输管线上的气体流量，和另一方面，在下注入管线的加热器系统的入口调节气体流量。-从一构型——在其中所述上注入管线和下注入管线的气体通过相互独立的两加热器系统进行加热，切换到一构型——在其中所述上注入管线和下注入管线的气体通过单一加热器系统进行加热。-在单一加热器系统的构型中，测量在冷却气体注入管线之前的净化CO2的气体的主运输管线上流通的气体流量，和调节要被引入单一加热器系统中的气体流量。-在该构型中，测量在下和上两注入管线之一或另一或两注入管线中流通的气体流量，以估算在下和/或上注入位点位置的气体流量；并且，下和上两注入管线之一或另一或两注入管线的气体经过一单独（singulière）负载损失系统，以甚至是显著地作用在下和/或上注入位点的气体流量上。-在高炉的下部分中的注入位点位置的下注入管线的气体温度大约为1200℃，且在高炉半高处的注入位点位置的上注入管线的气体温度大约为900℃。本专利技术还涉及高炉煤气的再循环装置，其包括：-CO2净化器，至少一部分来自高炉的煤气在该CO2净化器中流通以产生一富CO气体，-上注入管线，通过该上注入管线来自CO2净化器的富CO气体以在700℃到1000℃之间的一温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．高炉煤气的再循环方法，在其中至少一部分来自高炉的煤气经历一ＣＯ２净化步骤，以产生一富ＣＯ气体，所述富ＣＯ气体以在７００℃到１０００℃之间的一温度在一上注入管线的位置被再注入位于高炉底部上方的第一上注入位点，和以在１０００℃到１３００℃之间的一温度在一下注入管线的位置被再注入高炉底部的第二下注入位点，在其中，所述下注入管线的和上注入管线的气体通过加热器进行加热，其中，所述气体以在１０００℃到１３００℃之间的一温度从所述加热器出离，其特征在于，从净化步骤离开的一部分富ＣＯ气体（１８）通过一冷却气体注入管线（３５）直接地被引入所述上注入管线（２１）中，以在所述第一上注入位点（２０）获得在７００℃到１０００℃之间的一温度；并且，对在所述下注入位点（２２）位置的和所述上注入位点（２０）位置的气体流量的调节在所述加热器系统（３０，３３；４５）的上游执行。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种再循环高炉煤气的再循环方法，在其中至少一部分来自高炉的煤气经历一CO2净化步骤，以产生一富CO气体，所述富CO气体以在700℃到1000℃之间的一温度在一上注入管线的位置在位于高炉底部上方的第一上注入位点被再注入，和以在1000℃到1300℃之间的一温度在一下注入管线的位置在高炉底部的第二下注入位点被再注入，在其中，所述下注入管线的和上注入管线的气体通过至少一加热器系统进行加热，其中，所述气体以在1000℃到1300℃之间的一温度从所述加热器系统出离，其特征在于，从净化步骤离开的一部分富CO气体通过一冷却气体注入管线(35)直接地被引入所述上注入管线(21)中，以在所述第一上注入位点(20)获得在700℃到1000℃之间的一温度；在所述上注入管线(21)的位置测量温度；并且，根据在所述上注入管线(21)位置的温度调节要被引入该上注入管线(21)中的冷却气体的流量；测量在所述加热器系统(30，33，45)上游的至少一气体流量(38，39)；并且，根据在所述加热器系统(30，33，45)上游测量的气体流量(38，39)调节要被引入所述加热器系统(30，33，45)中的至少一气体流量，从而调节穿过所述第二下注入位点(22)和第一上注入位点(20)的气体流量；其中在所述上注入管线(21)和所述下注入管线(23)上不使用调节阀。2.根据权利要求1所述的再循环方法，其特征在于，所述上注入管线(21)的和下注入管线(23)的气体通过相互独立的两加热器系统(30，33)进行加热；测量在所述冷却气体注入管线(35)之前的净化CO2的气体(18)的主运输管线上流通的气体流量和在所述下注入管线(23)的第一加热器系统(30)的入口的气体流量(39)，并根据测量的气体流量(38，39)调节要被分别引入第一加热器系统(30)和第二加热器系统(33)中的气体流量，以获得在相应的所述第二下注入位点(22)位置的和所述第一上注入位点(20)位置的所追求的气体流量。3.根据权利要求2所述的再循环方法，其特征在于，对要被引入所述第一加热器系统(30)和第二加热器系统(33)中的气体流量的调节这样被执行：一方面，要么直接地作用在所述冷却气体注入管线(35)之前的净化CO2的气体(18)的主运输管线上的气体流量上，要么作用在位于CO2净化器(16)上游的一压缩机(19)上——所述气体在其中经过，或要么作用在可能集成在CO2净化器(16)中的一降压透平上，来调节在该主运输管线上的气体流量，和另一方面，在所述下注入管线的所述第一加热器系统(30)的入口调节气体流量。4.根据权利要求2所述的再循环方法，其特征在于，从一构型——在其中所述上注入管线(21)的和下注入管线(23)的气体通过相互独立的两加热器系统(30，33)进行加热，切换到一构型——在其中所述上注入管线(21)的和下注入管线(23)的气体通过单一加热器系统(45)进行加热。5.根据权利要求4所述的再循环方法，其特征在于，在单一加热器系统(45)的构型中，测量在所述冷却气体注入管线(35)之前的净化CO2的气体(18)的主运输管线上流通的气体流量，和调节要被引入单一加热器系统(45)中的气体流量。6.根据权利要求5所述的再循环方法，其特征在于，测量在所述下注入管线(23)和上注入管线(21)两者之一或另一个中流通的、或在所述下注入管线(23)和上注入管线(21)两者中流通的气体流量，以估算在所述第二下注入位点(22)位置的和/或所述第一上注入位点(20)位置的气体流量；并且，来自所述下注入管线(23)和上注入管线(21)两者之一或另一个的、或来自所述下注入管线(23)和上注入管线(21)两者的气体经过一单独负载损失系统(80，81)，以甚至是显著地作用在所述第二下注入位点(22)的和/或所述第一上注入位点(20)的气体流量上。7.根据权利要求1所述的再循环...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·狄德隆，
申请(专利权)人：安赛乐米塔尔研究与发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：ES