[发明专利]用于钢制造的设施组合和用于运行该设施组合的方法

说明书

本发明涉及一种用于钢制造的设施组合，其具有：用于生铁制造的高炉(1)；用于粗钢制造的转炉炼钢设备(2)；用于在生铁制造和/或粗钢制造的过程中所产生气体的气体管道系统；和用于发电的发电站(3)。发电站(3)设计作为燃气轮机发电站或作为燃气轮机和蒸汽轮机发电站并通过一种气体驱动，该气体至少包括在高炉(1)中的生铁制造过程中产生的高炉煤气(7)的部分量和/或在转炉炼钢设备(2)中产生的转炉煤气(9)的部分量。按照本发明，该设施组合额外地具有化学设施(12)和生物技术设施(13)，其中，发电站(3)、化学设施(12)和生物技术设施(13)在气体供应方面以平行连通的方式设置。气体管道系统包括操作可控的气体分布装置(14)，其用于分布供应给发电站(3)、化学设施(12)和生物技术设施(13)的气体流量。本发明还涉及用于运行该设施组合的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于钢制造的设施组合以及用于运行该设施组合的方法。

用于钢制造的设施组合包括：用于生铁制造的高炉；用于粗钢制造的转炉炼钢设备；用于在生铁制造和/或粗钢制造的过程中所产生气体的气体管道系统；以及用于发电的发电站。发电站设计作为燃气轮机发电站或作为燃气轮机和蒸汽轮机发电站并通过一种气体驱动，该气体至少包括在高炉中的生铁制造过程中产生的高炉煤气的部分量和/或在转炉炼钢设备中产生的转炉煤气的部分量。

背景技术

在高炉中，由铁矿、添加物以及焦炭和其他还原剂，比如煤、油、生物质、气体、再生废塑料或者其他含有碳和/或氢的物质得到生铁。作为还原反应的产物不可避免地产生了CO，CO₂、氢气和水蒸气。从高炉过程中抽出的高炉煤气除了以上组成成分之外还具有高含量的氮气。高炉煤气的组成成分和气体量取决于原料和操作方式并且受到波动。但是高炉煤气通常含有：35至60体积％N₂、20至30体积％CO、20至30体积％CO₂和2至15体积％H₂。在通常情况下，在生铁制造过程中产生的高炉煤气的约30至40％用于在热风炉中加热用于高炉过程的热风；剩余的高炉煤气量可以在用于加热用途或者用于发电的其他的工厂领域。

设置在高炉过程下游的转炉炼钢设备中，生铁转换为粗钢。通过在液态生铁上通入氧气除去了干扰杂质，特别是碳、硅、硫和磷。由于氧化过程会导致严重的产热，因此可以加入不超过生铁量的25％的废铁作为冷却剂。另外还加入用于形成炉渣的石灰和合金剂。从炼钢转炉中抽走含有非常高含量的CO并另外含有氮气、氢气和CO₂的转炉煤气。典型的转炉煤气组成具有：50至70体积％CO、10至20体积％N₂、约15体积％CO₂和约2体积％H₂。该转炉煤气既可以燃烧排出也可以在现代钢厂中收集并提供给产能用途。

设施组合可以可选地结合炼焦炉而运行。在这种情况下，开头所述的设施组合还额外地包括焦炉设施，在其中煤通过焦化过程转变为焦炭。在煤焦化成为焦炭的过程中产生焦炉煤气，其含有高的氢气含量以及显著的CH₄含量。通常，焦炉煤气含有：55至70体积％H₂、20至30体积％CH₄、5至10体积％N₂和5至10体积％CO。焦炉煤气还额外地具有CO₂、NH₃和H₂S的部分。在实际中，焦炉煤气在不同的工厂领域中用于加热用途或者在发电过程中用于发电。此外还已知，焦炉煤气连同高炉煤气或连同转炉煤气用于产生合成气。根据WO 2010/136313 A1中已知的方法，将焦炉煤气分离成为富含氢气的气流和含有CH₄和CO的剩余气流，其中，将剩余气流供应给高炉过程并且将富含氢气的气流与高炉煤气混合并进一步加工成为合成气。EP 0 200 880 A2中已知，将转炉煤气和焦炉煤气混合并作为合成气用于甲醇合成。