[发明专利]用于对高炉设备进行转换的方法

说明书

本发明涉及一种转换高炉设备的方法，高炉设备包括：高炉；初始炉灶；顶部气体供应系统；冷风供应系统；热风供应系统。方法包括：操作初始炉灶时，构建合成气炉灶以及合成气供应系统；将第一合成气炉灶连接至顶部气体供应系统、冷风供应系统和热风供应系统并对第一合成气炉灶进行操作；将第一初始炉灶从顶部气体供应系统、冷风供应系统和热风供应系统断开连接；对第一初始炉灶进行转换；将第一初始炉灶连接至顶部气体供应系统；将第一合成气炉灶从冷风供应系统和热风供应系统断开连接，将第一初始炉灶和第一合成气炉灶连接至气体组合物供应系统；对第一初始炉灶和第一合成气炉灶进行操作，将合成气经由合成气供应系统供应至高炉。

技术领域

本发明涉及用于对高炉设备进行转换的方法。

背景技术

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。

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。

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。

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。