[發明專利]使用可再生能量用于生產鋼鐵的方法

在審

• 申請號: 201380047304.7
• 申請日: 2013-09-10
• 公開（公告）號: CN104662176A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 彼得·施瓦布;沃爾夫岡·埃德爾;托馬斯·比格勒
• 申請（專利權）人: 沃斯特阿爾派因鋼鐵有限責任公司
• 主分類號: C21B13/00
• 分類號: C21B13/00;C01B3/02;C25B1/04
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;楊生平

技術領域

本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分用于生產鋼鐵的方法，和一種用于儲存不連續產生的能量的方法。

背景技術

目前用各種方法進行鋼鐵生產。經典的鋼鐵生產是通過在熱熔爐工藝中生產生鐵進行，主要是用鐵氧化物載體。在該方法中，每公噸生鐵消耗約450至600公斤的還原劑，通常是焦炭；該方法，無論是從煤生產焦炭中還是在生產生鐵中，均釋放非常顯著量的CO₂。此外，所謂的“直接還原法”是已知的(根據MIDREX，FINMET，ENERGIRON/HYL等類型的方法)，其中，海綿鐵主要是從鐵氧化物載體以HDRI(熱直接還原鐵)、CDRI(冷直接還原鐵)、或所謂的HBI(熱壓塊鐵)產生。

也有所謂的熔融還原法，其中所述熔化過程，還原氣體的產生，以及直接還原相互結合，例如COREX，FINEX，Hismelt法或HiSarna類型的方法。

HDRI，CDRI和HBI形式的海綿鐵通常在電爐中經過進一步加工，這非常耗能。直接還原采用來自甲烷和如果必要的合成氣的氫氣和一氧化碳進行。例如，在所謂的MIDREX法中，首先將甲烷按以下反應轉化：

CH₄+CO₂＝2CO+2H₂

和鐵的氧化物與還原氣體發生反應，例如根據下面的公式：

Fe₂O₃+6CO(H₂)＝2Fe+3CO₂(H₂O)+3CO(H₂)。

這種方法也釋放CO?₂。

DE?198?53?747?C1已經公開了一種聯合工藝用于直接還原細礦石，其中所述還原是在水平湍流層與氫氣或另一種還原氣體進行。

DE?197?14?512?A1已經公開了一種具有太陽能發電、電解單元和工業冶金工藝的發電站；這種工業工藝或涉及從鋁土礦產生耗電量大的金屬鋁或旨在是在有色金屬如鎢、鉬、鎳等的產生中使用氫氣作為還原劑的冶煉工藝，或旨在是在鐵類金屬的生產中使用直接還原法使用氫氣作為還原劑的冶金工藝。然而，所引用的文件沒有進行詳細解釋。

WO?2011/018124已經公開了使用二氧化碳和使用可再生電能和化石燃料用于產生可儲存和可運輸的碳基能量的方法和系統。在這種情況下，一定比例的再生產生的甲醇與一定比例的通過非可再生電能和/或通過直接還原和/或通過部分氧化和/或重整的方法產生的甲醇一起制備。

到目前為止所有的已知的鋼鐵的生產方法，不利之處是在工業規模上缺乏基于用于鋼鐵生產的可再生資源的可持續的，全面的生產理念。

發明內容

本發明的目的是設計一種方法，其中生鐵特別是鋼鐵可以在工業規模上以CO₂中性的方式生產。

該目的通過具有權利要求1的特征的方法實現。有利的變型在從屬權利要求中公開。

根據本發明，鋼鐵生產至少部分地，優選完全地使用可再生能量進行；在這種情況下，一方面，使用直接還原方法，并且在另一方面，在直接還原法中得到的中間產品相應地例如在電弧爐中進一步處理。但是，在LD工藝和/或在高爐中使用也將是可能的。特別的優點是，通過可再生能量生產的中間產品可被儲存直到它被進一步處理，這意味著根據本發明的方法允許儲存可再生能量。到現在為止，正是可再生能量的這種儲存由于特別是自風或太陽產生的電能依賴于并不總是相同的氣候條件，已經呈現出非常大的問題。甚至水力發電產生的電能并不總是可用。通常情況下，客戶也不在與產生可再生能量相同的位置。這個儲存和所儲存的能量隨后的移動性問題通過本發明解決了，因為根據本發明產生的中間產品可以小的單元和任意量被有效地輸送到任何位置，例如通過海上運輸。

根據本發明的方法中，從風力、水力或太陽能產生的該電能用于通過電解由水產生氫氣。優選在產生氫氣的地點，操作直接還原系統，其用于還原鐵礦石-其同樣是優選的使用以這種方法產生的電能來制備。以這種方式得到的中間產品是儲存該可再生能量的理想方式，可被儲存直至使用，并且可以經由任何形式運輸至可將其進一步處理的系統，特別是當它在那里被需要時。特別是，該中間產品可在其生產現場產生-以超過現有需求的大量-當相應的電能以足夠的量提供時。如果這個能量不可用，則有足夠量的中間產品，和因此足夠量的能量，以便能夠滿足需要。