[发明专利]具有集成发电的高炉炼铁

权利要求书

1. 用于炼铁的方法，包括：

将铁矿石、焦炭和煤引入高炉中，由此在引入到高炉中的蒸气和超富集空气的存在下将该煤气化；

从该高炉中回收炉顶气并使用该炉顶气发电；和

从该高炉中回收铁水；其中将该超富集空气以低于约1250℃的温度引入到该高炉中，以及铁水以还原剂与铁的比率制备， 该比率大于或等于约0.40kg碳/kg生产的铁。

2. 权利要求1的方法，其中用来自选自由空气分离装置、离子输送膜和VPSA的至少之一的氧气富集该空气。

3. 权利要求1的方法，进一步包括在所述使用之前从该炉顶气中除去二氧化碳。

4. 权利要求1的方法，其中该空气鼓风超富集以氧气到高于约36％氧气的水平。

5. 权利要求1的方法，其中焦炭的用量小于约300kg/公吨铁水，以及该焦碳速率为至少约200kg煤/公吨铁水。

6. 权利要求2的方法，其中该空气分离装置包括低温蒸馏空气分离装置。

7. 用于发电的方法，包括：

提供来自炼铁高炉的至少一部分的炉顶气，其中该炉顶气包括一氧化碳、二氧化碳、氢气和氮气，其各自浓度使得该炉顶气具有在不补充燃料的情况下足以操作燃气轮机的热值；

压缩斌并供给该炉顶气至该燃气轮机；和

将来自该燃气轮机的废气在足以操作蒸气轮机的条件下引入到热回收蒸气发电器中。

8. 权利要求7的方法，其中将供给该燃气轮机的压缩气体与氮气合并。

9. 权利要求8的方法，其中：i）该氮气是由供给氧气到该高炉中的空气分离装置（ASU）产生的，和/或ii）将由所述ASU得到的氧气用于在HRSG中燃烧一部分的该高炉炉顶气，和/或iii）将来自该ASU的氮气供给该燃气轮机。

10. 权利要求7的方法，进一步包括在将该炉顶气引入燃气轮机之前从该气体中除去二氧化碳。

11. 权利要求10的方法，进一步包括在所述除去二氧化碳之前将至少一部分的一氧化碳转化为二氧化碳。

12. 用于炼铁和煤气化的方法，包括：

将含铁材料和焦炭引入到高炉中，将煤引入到该炼铁高炉中；和

将富集氧气的空气引入该高炉中，

其中该高炉中的条件足以炼铁和将至少一部分的该煤转化为包括一氧化碳、二氧化碳和氢气的气体；

从该炉中除去一部分气体；

从该气体中除去至少一部分二氧化碳，并将该气体供给以下中的至少之一：i）联合循环发电系统并将该联合循环发电系统产生的蒸气供给到高炉；和ii）水变换反应器以制备氢气；和

从该炼铁高炉中回收铁。

13. 权利要求12的方法，其中该用于富集空气的氧气是由气体分离装置提供的。

14. 权利要求12的方法，其中将该气体供给变换反应器，在其中一氧化碳和水转化为二氧化碳和氢气。

15. 权利要求13的方法，其中将由该空气分离装置产生的氮气供给到至少一个的CO₂去除步骤，并将该气体供给到联合循环发电系统。

16. 权利要求13的方法，其中用包括氧气、蒸气、和CO、CO₂和H₂中的至少一种的混合物供给该炉，及该气体基本上不含氮气。

17. 权利要求7的方法，其中离开该蒸气轮机的废气基本上不含CO₂。

18. 权利要求7的方法，其中在热回收蒸气发电器的燃烧器中，在来自ASU的氧气的存在下，燃烧至少一部分的该炉顶气。

19. 用于炼铁和发电的集成系统，包括：

炼铁高炉和用于接收来自该炼铁高炉的炉顶气的炉顶气系统；

将煤供给到该炼铁高炉的煤输送系统；

二氧化碳去除系统，其从由该炉顶气系统接收的气体中除去二氧化碳；

联合循环发电系统；

用于将来自该联合循环发电系统的蒸气供给到该炼铁高炉的蒸气输送系统；和

空气分离装置和用于将来自该装置的氧气供给到该高炉并将来自该装置的氮气供给到该联合循环发电系统的输送系统。