[發(fā)明專利]用于操作鼓風(fēng)爐的方法以及鼓風(fēng)爐設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980142353.2
• 申請日: 2009-10-30
• 公開（公告）號: CN102197147A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 讓-盧卡·羅特;讓-保羅·西蒙斯
• 申請（專利權(quán)）人: 保爾伍斯股份有限公司
• 主分類號: C21B5/06
• 分類號: C21B5/06;C21B7/00;C10B49/02;C10B53/02;C10B53/07
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及一種用于操作鼓風(fēng)爐(blast?furnace，高爐)的方法，具體用于使?fàn)t頂氣再循環(huán)的方法。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種鼓風(fēng)爐設(shè)備，具體包括一爐頂氣再循環(huán)設(shè)備。

背景技術(shù)

多年來，人們一直在嘗試減少來自鼓風(fēng)爐的CO₂排放，以有助于減少全球的CO₂排放。

主要是為了減少使用的焦炭量，提出了一個(gè)從鼓風(fēng)爐中回收爐頂氣并將其注回到鼓風(fēng)爐中來輔助還原過程的建議。已經(jīng)提出的裝置用于將所回收的爐頂氣分成用于在別處使用或存儲的CO₂富氣和用于注回到鼓風(fēng)爐中的CO₂貧氣以便允許減少焦炭。

可通過減少其CO₂含量來重整爐頂氣，例如，通過如在US?3,884,677中建議的方法：在爐頂氣中添加化石燃料以部分地轉(zhuǎn)化二氧化碳和蒸汽從而形成一氧化碳和氫氣。該過程需要將爐頂氣加熱到非常高的溫度，即1800到2000℃的范圍內(nèi)，以與化石燃料反應(yīng)并分解二氧化碳。還需要使?fàn)t頂氣部分燃燒以達(dá)到所需的溫度。

目前更普遍接受的用于減少爐頂氣中CO₂含量的方法是采用如US6,478,841中所示的變壓吸附(PSA)或真空變壓吸附(VPSA)。PSA/VPSA設(shè)備產(chǎn)生第一氣流，其為富CO和H₂，以及第二氣流，其為富CO₂和H₂O。第一氣流用作還原氣體并注回到鼓風(fēng)爐內(nèi)。第二氣流從設(shè)備中除去，并在抽取剩余發(fā)熱量(calorific?value)之后處理掉。該處理過程(有爭議)包括將CO₂富氣泵入地下容器存儲。另外，盡管PSA/VPSA設(shè)備允許將爐頂氣中CO₂含量從約35％顯著減小到約5％，但是，它們的購買、維護(hù)以及操作的成本非常高，并且它們占用空間大。

技術(shù)問題

本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的用于操作鼓風(fēng)爐的方法。該目的由根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種改進(jìn)的鼓風(fēng)爐設(shè)備。該目的由根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種用于操作鼓風(fēng)爐的方法，包括下列步驟：從鼓風(fēng)爐回收爐頂氣；使至少一部分爐頂氣經(jīng)受再循環(huán)過程；以及將再循環(huán)爐頂氣供應(yīng)回鼓風(fēng)爐內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)重要方面，該再循環(huán)過程包括：將所回收的爐頂氣供應(yīng)到重整器單元(reformer?unit)；將含揮發(fā)性碳的材料供應(yīng)到重整器單元；在所述重整器單元中以1100到1300℃之間的溫度使所述含揮發(fā)性碳的材料進(jìn)行閃速氣化(flash?gasification)，并由此產(chǎn)生脫揮發(fā)的(devolatised，除去易揮發(fā)性物質(zhì)的)碳質(zhì)材料和合成氣體；以及允許脫揮發(fā)的碳質(zhì)材料和合成氣體與所回收的爐頂氣反應(yīng)。

所回收的爐頂氣與脫揮發(fā)的碳質(zhì)材料混合使得爐頂氣中的CO₂含量減少，同時(shí)合成氣體使得能得到的氣體體積增加。當(dāng)然，當(dāng)含揮發(fā)性碳的材料進(jìn)入到供應(yīng)有所回收的爐頂氣的重整器單元時(shí)，由于重整器單元中的溫度較高，含揮發(fā)性碳的材料經(jīng)歷閃速氣化，或部分脫揮發(fā)。由于閃速氣化，含揮發(fā)性碳的材料以合成氣體的形式釋放出的揮發(fā)性物質(zhì)的量明顯比同樣含揮發(fā)性碳的材料的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)定量高。當(dāng)然，對于具有35％揮發(fā)性物質(zhì)(到50％或更多的揮發(fā)性物質(zhì))的揮發(fā)性煤，可通過利用閃速氣化來抽取。通常，可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)定量的1.5倍。釋放的揮發(fā)性物質(zhì)的量越高，導(dǎo)致產(chǎn)生的合成氣體就越多，這進(jìn)而導(dǎo)致氣體體積增加。同時(shí)，脫揮發(fā)的碳質(zhì)材料的剩余的碳與爐頂氣中的二氧化碳反應(yīng)，并根據(jù)反應(yīng)CO₂+C→2CO而將二氧化碳轉(zhuǎn)化成一氧化碳。通過此過程，可將大量的二氧化碳轉(zhuǎn)化成一氧化碳。

可以實(shí)現(xiàn)與PSA/VPSA設(shè)備所實(shí)現(xiàn)的類似的CO₂還原，即，將CO₂含量從35-40％減少到4-8％。但是，執(zhí)行本方法需要的設(shè)備比PSA/VPSA設(shè)備便宜得多；不僅是購買設(shè)備，而且在設(shè)備的維護(hù)和運(yùn)行方面，都比較便宜。

另外，由于僅有一部分所回收的爐頂氣被重整并注回到鼓風(fēng)爐內(nèi)，所回收的爐頂氣的剩余部分則從設(shè)備運(yùn)輸出去并用于別處；具體地，抽取其發(fā)熱量。所回收的爐頂氣的發(fā)熱量比PSA/VPSA設(shè)備的含CO₂氣體的發(fā)熱量高得多。重整器單元中氣體體積的增加進(jìn)一步增加了發(fā)熱量高的爐頂氣的量，可從該設(shè)備中抽取發(fā)熱量。