[发明专利]操作带有炉顶煤气再循环和火焰管式加热器的高炉的方法和系统

权利要求书

1.用于在高炉中生产熔融铁的高炉系统，其中铁矿石、冶金焦炭和熔剂在高炉上部装填到高炉中，熔融铁和熔渣从高炉下部取出，所述高炉在其下部具有多个鼓风口用于引入含氧气体，用以通过所述焦炭在所述高炉内的燃烧来产生热和还原性气体；

所述高炉系统具有：

第一冷却装置，用于清洗和冷却所述炉顶煤气流并从中去除粉尘和水，该装置连接为接收来自所述高炉上部的热的炉顶煤气流；

泵装置，用于提高所得的经冷却的炉顶煤气流的压力，使得能够将所述炉顶煤气再循环到所述高炉中；

用于从所述经冷却的炉顶煤气流的至少一部分中去除CO₂以形成CO₂贫化的还原性气流的装置；

管式气体加热器，用于将所述CO₂贫化的还原性气流加热到850℃以上的温度；和

第一管道装置，其连接所述高炉系统的前述组件，该装置限定了经由所述气体加热器的第一气体循环路径，以在所述高炉系统的正常操作期间将所述热的还原性气流再循环到所述高炉；

所述高炉系统的特征在于包括：

第二冷却装置，用于冷却从所述加热器转向到该装置的热的气体流出物；

第二管道装置，其连接所述第二冷却装置与所述气体加热器和所述泵装置，该第二管道装置限定了经由所述气体加热器的第二气体循环路径；

第一阀装置，用于选择性地将气体流出物流从所述加热器转向到所述第二冷却装置并流经所述第二气体路径；和

第二阀装置，用于在来自所述反应器的气体流出物流经所述第二气体路径时阻断气体流出物从所述加热器到所述高炉的流动；

其中在所述高炉系统的操作中断的情况下，能够将经由所述加热器循环的气体转向为流经所述第二气体路径并持续流经所述加热器，以防止由所述高炉系统的操作中断引起的突发性热变化对所述加热器造成的损伤。

2.根据权利要求1所述的高炉系统，其特征还在于包括用于调整催化反应器中的所述炉顶煤气的H₂/CO体积比的装置。

3.根据权利要求1或2所述的高炉系统，其特征还在于所述CO₂去除装置是利用胺溶液的吸收塔。

4.根据权利要求1或2所述的高炉系统，其特征还在于所述CO₂去除装置是变压吸附(PSA)或真空变压吸附(VPSA)装置。

5.在高炉中生产熔融铁的方法，其中铁矿石、冶金焦炭和熔剂在高炉上部装填，熔融铁和熔渣从高炉下部取出，所述高炉在其下部具有多个鼓风口，经由它们引入含氧气体用以通过所述焦炭在所述高炉内的燃烧来产生热和还原性气体；

所述方法还包括在正常操作期间通过如下步骤形成第一气体循环路径：

从所述高炉取出热的炉顶煤气流；

在第一冷却装置中冷却和清洗所述热的炉顶煤气流，包括粉尘去除；

通过泵装置提高所得的经冷却的炉顶煤气流的压力，使得能够将所述炉顶煤气流再循环回所述高炉；

从所述经冷却的炉顶煤气流的至少一部分中去除CO₂，形成CO₂贫化的还原性气流；

在管式气体加热器中将所述CO₂贫化的还原性气流加热到850℃以上的温度；

通过将所得的现在已热的CO₂贫化的还原性气流回注到所述高炉的上部中来完成所述第一气体循环路径；

所述方法的特征还在于：

在高炉操作中断的期间，该中断随之导致来自该高炉的正常炉顶煤气流中断，保护所述加热器，该保护通过借助如下步骤形成第二气体循环路径以在受控的加热器冷却期间确保经由所述加热器的CO₂贫化的还原性气体的连续气流来实现：

将来自所述加热器的热的气体流出物流转向为离开所述高炉并流经冷却装置；

使所得的经冷却的气体流出物流经所述泵装置，以加压并保持经由所述第二气体路径的气流；以及

通过在冷却期间根据需要将经冷却和加压的气体流出物持续地再循环回所述加热器中来完成所述第二气体循环路径。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征还在于第二气体循环路径中的冷却装置与第一气体循环路径中的冷却装置为同一冷却装置。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征还在于第二气体循环路径中的冷却装置是独立的第二冷却装置。