CN102203298A - 用于运行熔化还原工艺的方法和装置 - Google Patents

用于运行熔化还原工艺的方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102203298A
CN102203298A CN2009801420939A CN200980142093A CN102203298A CN 102203298 A CN102203298 A CN 102203298A CN 2009801420939 A CN2009801420939 A CN 2009801420939A CN 200980142093 A CN200980142093 A CN 200980142093A CN 102203298 A CN102203298 A CN 102203298A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
output gas
output
internal combustion
turbine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2009801420939A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102203298B (zh
Inventor
R.米尔纳
J.L.申克
K.韦德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Siemens VAI Metals Technologies GmbH Austria
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens VAI Metals Technologies GmbH Austria filed Critical Siemens VAI Metals Technologies GmbH Austria
Publication of CN102203298A publication Critical patent/CN102203298A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102203298B publication Critical patent/CN102203298B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
    • C21B5/06—Making pig-iron in the blast furnace using top gas in the blast furnace process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/002—Evacuating and treating of exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/10—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B1/26—Arrangements of controlling devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/001—Extraction of waste gases, collection of fumes and hoods used therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/20—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases
    • C21B2100/28—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by separation
    • C21B2100/282—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by separation of carbon dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/60—Process control or energy utilisation in the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/62—Energy conversion other than by heat exchange, e.g. by use of exhaust gas in energy production
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/122—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by capturing or storing CO2
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)
  • Blast Furnaces (AREA)

Abstract

用于熔化还原工艺运行的方法和装置，其中至少一部分来自高炉（1）或还原设备（R1）的输出气体在燃气轮机中热利用并且在废热蒸汽发生器（16）中利用这个燃气轮机（24）的废气用于产生蒸汽。保留的部分输出气体输送到用于分离二氧化碳的装置（8），其中将在此产生的尾气输送到废热蒸汽发生器（16）并且为了附加地产生蒸汽而燃烧。通过本发明使可燃烧的尾气部分输送到蒸汽发生器中热利用，由此总体上改善热输出气体利用的能量平衡。此外通过用于分离二氧化碳的装置（8）在品质上改善另一部分输出气体，由此产生高值还原气体，它可以输送到金属冶金利用。

Description

用于运行熔化还原工艺的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于运行熔化还原工艺的方法，尤其具有高炉或具有熔化设备和至少一个还原设备，其中炉料在使用碳载体和可能的助燃剂的条件下利用还原气体还原并且熔化成生铁或钢初产品，并且使转换的还原气体作为炉顶气排出并且净化作为输出气体送出。
本发明还涉及用于运行熔化还原工艺的装置，具有高炉或者具有熔化设备和至少一个还原设备，其中炉料在使用碳载体和可能的助燃剂的条件下利用还原气体还原并且可以熔化成生铁或钢初产品，并且使转换的还原气体作为炉顶气排出并且净化，必要时与净化的且冷却的来自熔化设备的多余气体混合后，作为输出气体送出。
背景技术
由现有技术已知，在其它工艺和设备中处理工艺气体例如来自熔化还原装置的炉顶气或剩余气体的混合物，其中经常利用炉顶气的热的和化学的能量。问题是波动的气体成分和在清洗系统后面的低的输出气体压力，它们难以有效地处理输出气体。此外已知，将输出气体或纯炉顶气加入到用于产生动能（膨胀涡轮机）和热量（燃气轮机）的涡轮机中。在这里也存在问题，输出气体由于低压力、在混合来自去二氧化碳设备的剩余气体以后的低热值和热值波动只能不利地在燃气轮机或燃气和蒸汽发电机中使用。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种方法和装置供使用，它起到这样的作用，以熔化还原工艺与利用输出气体之间的组合例如通过燃气轮机或燃气和蒸汽发电机，更好地且更有效地利用工艺气体和总体改善能量平衡。
这个目的通过按照本发明的如权利要求1所述的方法并通过如权利要求18所述的装置得以实现。
通过按照本发明的方法在燃气轮机中热利用至少一部分输出气体。在废热蒸汽发生器中为了产生蒸汽利用这个燃气轮机的废气。另一部分输出气体输送到用于分离二氧化碳的装置和/或低压输出气体系统，其中将在此产生的尾气、即通过分离二氧化碳产生的剩余气体输送到废热蒸汽发生器并且为了附加地产生蒸汽而燃烧。由此一方面通过用于分离二氧化碳的装置在品质上改善输出气体，在此提高其还原能力、即其还原组分的分量，或者产生高值的还原气体，它可以输送到金属冶金利用。另一方面，可燃烧的尾气分量输送到热利用，由此改善能量平衡。在此有利的是，与尾气分开地处理输出气体，它具有更高的压力和更大的可燃烧组分比例。由此不会由于尾气降低在燃气轮机中燃烧的输出气体的质量，由此避免费事的提高压力或者避免在燃气轮机中更少的获取能量。尤其是现在燃烧值波动对于燃气轮机不再是有问题的，这种波动由工艺引起的在尾气中在用于分离二氧化碳的装置中、尤其在利用吸附工艺使用二氧化碳分离时是不能避免的。燃气轮机的有效运行的前提是，具有尽可能均匀的燃烧值的燃烧气体，由此通过单独处理尾气只在燃气轮机中产生优点。
因为来自熔化气化器的还原气体量是不均匀的，因此必需将调整气体量、所谓的多余气体作为输出气体排出。根据在还原设备中必需的尽可能均匀的还原气体量和在熔化设备中的系统压力调节得到多余气体量。
按照本发明的方法的有利扩展结构从高炉或从还原设备提取炉顶气。除了在二氧化碳分离中使用分流以外，将输出气体输送到燃气轮机并因此可以明显改善由熔化还原工艺与燃气轮机或废热蒸汽发生器组成的组合的能量平衡。
利用干式分离器、尤其重力分离器和/或湿式分离器实现炉顶气的净化。炉顶气大多载有粉尘，由此必需分离粉尘和细的固体颗粒。在此干式分离器的优点是，不会使炉顶气剧烈冷却。在对气体质量提出非常高的要求时可以通过湿式除尘器尽可能完全去除粉尘和固体颗粒，其中使湿式除尘器后置于干式除尘器或者也可以单独使用。通过湿式除尘器使炉顶气剧烈冷却。干的或湿的净化的炉顶气称为输出气体并且现在可以输送到在涡轮机中使用。
按照本发明首先压缩、冷却输出气体的保留部分，然后输送到用于分离二氧化碳的装置。通过提高压力和冷却可以匹配或改善用于分离二氧化碳的工艺条件。
按照本发明方法的特殊扩展结构在燃气轮机中燃烧之前在燃气压缩机中压缩输出气体。由此可以在经济上最佳的工作点上调节燃气轮机并且提高效率。
按照本发明方法的适合的扩展结构使一部分输出气体输送到膨胀涡轮机，其中输出气体在压力下降的条件下膨胀并接着与尾气混合。通过这个措施例如可以在过量供应输出气体时，因为燃气轮机不再可以处理，首先利用压力能，其中输出气体膨胀。涡轮机可以与用于产生电流的发电机耦联。接着使膨胀的输出气体与尾气混合，其中总体增加可燃烧组分的比例。
按照本发明方法的有利扩展结构规定，使尾气、必要时在与输出气体混合后在其在废热蒸汽发生器中燃烧之前中间储存在储存装置中，用于平衡热值波动。用于分离二氧化碳的装置由工艺引起地产生尾气，它具有极其不同的热值，其中产生高频率的波动，即，在时间上只非常短地发生并且在较长的时间空间上尽可能可靠地平衡。因此通过在中间储存器中的平衡可以调节几乎相同的燃烧值并且避免在燃烧时的剧烈波动。通过混合输出气体到尾气中可以进一步匹配燃烧值。
按照本发明方法的适合扩展结构使输出气体在其在燃气轮机中燃烧之前除尘。通过附加的除尘可以保证，通过除尘不会在涡轮机中引起损伤。
按照本发明方法的另一可能的扩展结构为了平衡热值波动或者为了匹配输出气体中的热值在其在燃气轮机中燃烧之前添加冶金气体和/或天然气和/或氮气和/或水蒸汽或其混合物。燃气轮机对于稳定的运行必需尽可能均匀的热功率和均匀的热值。由于在熔化还原工艺运行时的波动导致成分的变化，由此通过按照本发明的加入冶金气体、例如熔炉气或焦化气（它在冶金时以足够的量供使用）或其它适合的、可燃烧的气体在需要时可以提高热值或者通过添加氮气可以降低热值，由此可以保证对于燃气轮机的稳定条件。使用来自空气分离设备的废氮气是特别经济的。
按照本发明方法的特殊扩展结构使输出气体在其在涡轮机中燃烧之前在缓冲装置中缓冲，用于保证均匀的输出气体量。通过所述的措施可以保证燃气轮机的非常稳定的运行。
按照本发明方法的特殊扩展结构将在废热蒸汽发生器中产生的蒸汽输送到蒸汽轮机。通过利用在废热蒸汽发生器中形成的蒸汽可以明显提高工艺效率。
按照本发明方法的特殊扩展结构规定，用于分离二氧化碳的装置以压力-交换工艺或真空-压力交换工艺为基础、尤其按照吸附原理工作。这种方法的特征在于高的分离率，由此使纯净的输出气体具有高的还原能力并且可以重新在熔化还原工艺中利用，由此能够减少每吨生铁产生的二氧化碳量。
按照本发明方法的有利扩展结构规定，只输送平均热值>4000kJ/Nm3、尤其>5000kJ/Nm3的输出气体到燃气轮机。通过控制输出气体燃烧值可以保证，使燃气轮机达到高效率，其中除尘器、缓冲装置、燃烧气体压缩机可以具有更小的尺寸，因为太低燃烧值的输出气体不通过这些装置输送到涡轮机。由此得到成本有利的零部件包括燃气轮机。此外通过否则必需的压缩富含二氧化碳的尾气并接着在燃气轮机中膨胀避免能耗。
按照本发明方法的另一有利的扩展结构在线地确定输出气体的热值。通过在线执行确定热值能够持续地调节热值、尤其通过混合可燃烧的气体或氮气，由此能够使燃气轮机更加稳定地运行。
按照本发明方法的特殊扩展结构使输送到燃气轮机的输出气体比例是炉顶气的30%至90%。以这个量为基础一方面能够利用输出气体的可燃烧组分，而且还可以输送足够的输出气体到用于分离二氧化碳的装置，由此能够在熔化还原工艺中充分利用。在需要时也可以匹配比例，例如要回输更多输出气体到熔化还原工艺中的时候。
按照本发明方法的特别有利的扩展结构是，所述高炉以含氧气体、尤其以>70%的氧气含量、特别优选>80%的氧气含量运行。通过以几乎纯氧运行提高还原时的工艺气体质量并且也提高尾气的质量，由此出现更大比例的可还原或可燃烧的组分。由此可以改善在高炉中的熔化还原工艺和输出气体的热利用。
按照本发明方法的适合扩展结构规定，至少一部分在用于分离二氧化碳的装置中净化的输出气体、必要时在加热后加入到高炉或还原设备中。通过f这种方式净化的输出气体具有高的还原能力并因此可以重新用于还原炉料，由此例如可以减少在高炉中或在还原设备中的碳载体量。在此常见的炉料是铁矿石、团聚的铁矿石载体（粒状物、烧结物）、铁矿石浓缩物和附加的碳载体和助燃剂。
按照本发明方法的有利扩展结构至少一部分尾气或尾气混合物在添加空气和/或氧气的条件下在加热装置中燃烧，其中利用废热，用于在输出气体输入到高炉中之前加热净化的输出气体。由此可以成本有利地加热输出气体，用于调节对于加入必需的气体温度。
按照本发明的用于使按照本发明的熔化还原工艺运行的装置具有高炉，或者熔化设备和至少一个还原设备，其中炉料在使用碳载体和可能的助燃剂的条件下利用还原气体还原并且熔化成生铁或钢初产品。使在熔化还原工艺中转换的还原气体作为炉顶气排出并且净化、必要时与来自熔化设备的净化的且冷却的多余气体混合作为输出气体送出。此外，设有燃气轮机与发电机，用于热转换至少一部分输出气体，并且设有废热蒸汽发生器，在其中利用来自燃气轮机的热废气可以产生蒸汽。按照本发明的装置具有用于分离二氧化碳的装置，至少一部分保留的输出气体可以输送到该装置，在形成净化了二氧化碳的气体和尾气的条件下，并且设有储存装置，用于接收并平衡尾气中的热值波动，其中该储存装置与废热蒸汽发生器连接，它具有用于燃烧尾气的加热装置，用于形成蒸汽。通过按照本发明的装置可以使具有高压力和高燃烧值的输出气体与具有低压力和较低燃烧值的尾气分开地处理。由此尽管高值输出气体量较少，但是其特征在于更高的压力和更高的燃烧值，由此可以有效地实现其在燃气轮机中的充分利用。通过在废热蒸汽发生器的加热装置中单独燃烧尾气可以充分利用尾气中的可燃烧组分的能量。
按照本发明装置的可能变化设有蒸汽轮机与发电机，用于使在废热蒸汽发生器中产生的蒸汽膨胀。通过利用来自燃气轮机的热废气的废热和来自燃烧尾气的废热可以提高工艺的能量效率，其中蒸汽轮机通过与发电机耦联可以用于产生电流。
为了净化炉顶气可以设有干式分离装置、尤其是重力分离器和/或湿式分离装置。由此可以调节所需的输出气体纯度，其中干式分离器具有只略微冷却炉顶气的优点。
按照本发明装置的另一扩展结构设有用于储存在其输送到燃气轮机之前的输出气体的缓冲装置，由此可以均匀地保持输送到燃气轮机的输出气体量或输出气体热值。
按照本发明装置的特别有利的扩展结构所述缓冲装置具有用于测量输出气体热值的测量装置，其中以测量为基础为了匹配热值可以输送冶金气体和/或天然气和/或氮气和/或水蒸汽。通过在线测量可以调节热值或输出气体量，其中利用调节环节、例如调节阀可以调节输出气体量或混合的冶金气体量和/或氮气量。
按照本发明装置的另一有利扩展结构设有过滤器、尤其是电子过滤器，用于在输出气体输送到燃气轮机之前净化输出气体。这个细过滤器、必要时在前置的尾气粉尘过滤器后面保证，避免燃气轮机的磨损的或机械的负荷并且也分离最细的粉尘。
按照本发明装置的有利扩展结构规定，设有用于提高压力的压缩机和/或用于冷却在输出气体输送到用于分离二氧化碳的装置之前保留的部分输出气体的冷却器。这是必需的，用于通过相应地匹配温度和压力能够实现用于分离二氧化碳装置和接着利用还原气体的最佳运行。
按照本发明装置的可能的扩展结构设有燃气压缩机，用于在输出气体输送到燃气轮机之前压缩输出气体。由此可以通过与燃气轮机相协调的压力水平实现燃气轮机供料。
按照本发明装置的特殊扩展结构设有利用输出气体压力能的膨胀涡轮机，其中膨胀的输出气体可以通过管道输送到储存装置。因此，在输出气体在储存装置中与尾气混合之前，可以首先利用压力能。膨胀涡轮机可以与用于产生电流的发电机耦联。
按照本发明装置的特殊扩展结构规定，设有以尾气加热的预热装置，用于加热净化了二氧化碳的输出气体，由此可以将加热的、净化的输出气体输送到高炉。通过在加热装置中燃烧尾气能够成本有利地实现，在输出气体回输到高炉之前加热净化的输出气体。
附图说明
图1示出熔化还原工艺的工艺图，具有以氧气运行的高炉，
图2示出熔化还原工艺的工艺图，具有按照COREX ? （块状矿石）或FINEX?（细矿石）的熔化还原设备。
具体实施方式
图1示出高炉1，它通过环形管道2供给氧气。炉顶气通过炉顶气管道3输送到干式分离装置4并且必要时也输送到湿式分离装置5，其中从以粉尘加载的炉顶气产生输出气体，它通过管道6排出。利用到分离二氧化碳的装置8的管道7将一部分输出气体利用压缩机9和冷却器10输送到用于分离二氧化碳的装置8，其中形成二氧化碳净化的输出气体（也称为回收气体）和尾气，它们通过回收气体管道11或尾气管道12和13排出。该尾气管道13通到用于接收尾气的储存装置14，其中在储存的尾气中形成热值平衡。利用尾气管道15a，15b现在可以将原先储存的尾气输送到废热蒸汽发生器16。在这里通过燃烧尾气产生蒸汽，它驱动蒸汽轮机17和产生电流的发电机18。
在按照本发明方法的特殊运行方式中尾气也可以用于加热回收的输出气体，其中尾气输送到预热装置19，在其中燃烧尾气并且加热回收气体，然后将加热的回收气体通过管道20加入到高炉1中。在此也可以绕开预热装置并且使回收气体通过管道20a直接导入到高炉中。
除了使用输出气体加工回收气体以外，输出气体主要用于作为能量载体，其中可以充分利用化学能量和压力能量。输出气体输送到缓冲装置21和过滤器22。在这里一方面调节尽可能均匀的输出气体量和调节尽可能均匀的热值，其中通过添加冶金气体或氮气调节热值。为此在缓冲装置中在线地测量输出气体的热值并且通过添加冶金气体或天然气提高热值或者通过添加氮气或水蒸汽降低热值。
这样处理的输出气体通过燃烧气体压缩机23添加到燃气轮机24的燃烧室，燃气轮机再驱动发电机25。在此产生的热废气通过废气管道26输送到用于产生蒸汽的废热蒸汽发生器16，其中仍然在蒸汽轮机17中处理蒸汽。
也可以选择将一部分输出气体或绝大部分输出气体输送到膨胀涡轮机27，其中这个涡轮机与未示出的发电机耦联。然后将膨胀的输出气体输送到储存装置14，然后在其中使膨胀的输出气体与尾气混合。
图2示出与图1类似的设备工艺图，由此相同的零部件以相同的位置号表示。在高炉位置在熔化设备28和至少一个还原设备R中执行熔化还原工艺。在具体的示例中设置4个串联的还原设备R1，R2，R3和R4，它们利用在熔化设备中形成的还原气体，用于还原炉料、尤其是铁矿石、团聚的铁矿石载体（粒状物、烧结物）或矿石浓缩物。有利地使熔化设备28由熔化气化器构成。还原设备与炉料逆流地导引并且在还原设备中使用以后在最后的还原设备R4上作为炉顶气抽出并且在湿式分离装置5中净化。现在净化的炉顶气可以与图1所述类似地作为输出气体输送到燃气轮机23或者用于分离二氧化碳的装置8。仍然通过尾气管道12输送尾气到储存装置14。净化的输出气体（也称为回收气体）可以通过回收气体管道11输送到发电机气体-除尘装置29。在发电机气体-除尘装置29中使在熔化设备28中在添加碳载体条件下产生的发电机气体除尘并且作为工艺气体或作为还原气体输送到还原设备R1。在还原设备中至少部分还原的原料作为Low Reduced Iron（LRI）（低还原铁）并且在团聚后加入到熔化设备28中，然后在那里熔化成生铁或钢初产品。
附图标记清单
1    高炉
2    环形气体管道
3    炉顶气管道
4    干式分离装置
5    湿式分离装置
6    管道
7    输入管道
8    用于分离二氧化碳的装置
9    压缩机
10     冷却器
11     回收气体管道
12     尾气管道
13     尾气管道
14     储存装置
15a，15b 尾气输入管道
16 废热蒸汽发生器
17 蒸汽轮机
18 发电机
19 预热装置
20,20a输入管道
21 缓冲装置
22 过滤器
23 燃气压缩机
24 燃气轮机
25 发电机
26 废气管道
27 膨胀涡轮机
28 熔化设备
29 发电机气体-除尘装置。

Claims (26)

1. 一种用于运行熔化还原工艺的方法，尤其具有高炉或具有熔化设备和至少一个还原设备，其中炉料在使用碳载体和可能的助燃剂的条件下利用还原气体还原并且熔化成生铁或钢初产品，并且使转换的还原气体作为炉顶气排出并且净化，必要时与来自熔化设备的净化的且冷却的多余气体混合，作为输出气体送出，其特征在于，在燃气轮机中热利用至少一部分输出气体，并且在废热蒸汽发生器中利用燃气轮机的废气用于产生蒸汽，其中将至少另一部分输出气体输送到用于分离二氧化碳的装置，并且使这个装置的尾气在废热蒸汽发生器中燃烧用于附加地产生蒸汽。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，从高炉或从还原设备提取炉顶气。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，首先压缩、冷却一部分输出气体，然后输送到用于分离二氧化碳的装置。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在燃气轮机中燃烧输出气体之前在燃气压缩机中压缩输出气体。
5. 如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，将一部分输出气体输送到膨胀涡轮机，其中输出气体在减压条件下膨胀并且接着与尾气混合。
6. 如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，使尾气，必要时在与输出气体混合后在尾气在废热蒸汽发生器中燃烧之前，在储存装置中中间储存，用于平衡热值波动。
7. 如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，使输出气体在其在涡轮机中燃烧之前除尘。
8. 如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，为了平衡热值波动或者为了匹配热值，在输出气体中在其在燃气轮机中燃烧之前添加冶金气体和/或天然气和/或氮气和/或水蒸汽或其混合物。
9. 如权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，使输出气体在其在涡轮机中燃烧之前在缓冲装置中缓冲，用于保证均匀的输出气体量或热值。
10. 如权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，将在废热蒸汽发生器中产生的蒸汽输送到蒸汽轮机。
11. 如权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，用于分离二氧化碳的装置以压力-交换工艺或真空-压力交换工艺为基础、尤其按照吸附原理工作。
12. 如权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，只输送平均热值>4000kJ/Nm3、尤其>5000kJ/Nm3的输出气体到燃气轮机。
13. 如权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，在线地确定输出气体的热值。
14. 如权利要求1至13中任一项所述的方法，其特征在于，输送到燃气轮机的部分输出气体是炉顶气的30%至90%。
15. 如权利要求1至14中任一项所述的方法，其特征在于，所述高炉以含氧气体、尤其以>70%、特别优选>80%的氧气含量运行。
16. 如权利要求1至15中任一项所述的方法，其特征在于，至少一部分在用于分离二氧化碳的装置中净化的输出气体、必要时在加热后加入到高炉或还原设备中。
17. 如权利要求1至16中任一项所述的方法，其特征在于，至少一部分尾气或尾气混合物在添加空气和/或氧气的条件下在加热装置中燃烧，其中利用废热，用于在输出气体输入到高炉中之前加热净化的输出气体。
18. 用于使如权利要求1至18中任一项所述的熔化还原工艺运行的装置，具有高炉（1），或者具有熔化设备（28）和至少一个还原设备（R1），其中炉料在使用碳载体和可能的助燃剂的条件下利用还原气体还原并且熔化成生铁（RE）或钢初产品，并且使转换的还原气体作为炉顶气排出并且净化，必要时与来自熔化设备（28）的净化的且冷却的多余气体混合，作为输出气体送出，其特征在于，设有燃气轮机（24）与发电机，用于热转换至少一部分输出气体，并且设有废热蒸汽发生器（16），在其中利用来自燃气轮机（24）的热废气可以产生蒸汽，其特征在于，设有用于分离二氧化碳的装置（8），至少一部分保留的输出气体可以输送到该装置，在形成净化了二氧化碳的气体和尾气的条件下，并且设有储存装置（14），用于接收并平衡尾气中的热值波动，其中该储存装置（14）与废热蒸汽发生器（16）连接，它具有用于燃烧尾气的加热装置，用于形成蒸汽。
19. 如权利要求18所述的装置，其特征在于，设有蒸汽轮机（17）与发电机（18），用于使在废热蒸汽发生器（16）中产生的蒸汽膨胀。
20. 如权利要求18或19所述的装置，其特征在于，设有缓冲装置（22），用于在输出气体输送到燃气轮机（24）之前储存输出气体，由此可以均匀地保持输送到燃气轮机（24）的输出气体量或输出气体热值。
21. 如权利要求20所述的装置，其特征在于，所述缓冲装置（22）具有用于测量输出气体热值的测量装置，其中以测量为基础为了匹配热值可以输送冶金气体和/或天然气和/或氮气和/或水蒸汽。
22. 如权利要求18至21中任一项所述的装置，其特征在于，设有过滤器（21）、尤其是电子过滤器，用于在输出气体被压缩（23）并输送到燃气轮机（24）之前净化输出气体。
23. 如权利要求18至22中任一项所述的装置，其特征在于，设有用于提高压力的压缩机（9）和/或用于在输出气体输送到用于分离二氧化碳的装置（8）之前冷却保留的部分输出气体的冷却器（10）。
24. 如权利要求18至23中任一项所述的装置，其特征在于，设有燃气压缩机（23），用于在输出气体输送到燃气轮机（24）之前压缩输出气体。
25. 如权利要求18至24中任一项所述的装置，其特征在于，设有利用输出气体压力能的膨胀涡轮机（27），其中膨胀的输出气体可以通过管道输送到储存装置（14）。
26. 如权利要求18至25中任一项所述的装置，其特征在于，设有以尾气加热的预热装置（19），用于加热净化了二氧化碳的输出气体，由此可以将加热的、净化的输出气体输送到高炉（1）。
CN200980142093.9A 2008-10-23 2009-09-29 用于运行熔化还原工艺的方法和装置 Expired - Fee Related CN102203298B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA1658/2008 2008-10-23
AT0165808A AT507525B1 (de) 2008-10-23 2008-10-23 Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines schmelzreduktionsverfahrens
PCT/EP2009/062607 WO2010046211A1 (de) 2008-10-23 2009-09-29 Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines schmelzreduktionsverfahrens

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102203298A true CN102203298A (zh) 2011-09-28
CN102203298B CN102203298B (zh) 2015-09-23

Family

ID=41396433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200980142093.9A Expired - Fee Related CN102203298B (zh) 2008-10-23 2009-09-29 用于运行熔化还原工艺的方法和装置

Country Status (14)

Country Link
US (2) US8834599B2 (zh)
EP (1) EP2350323B1 (zh)
JP (1) JP2012506487A (zh)
KR (1) KR101610661B1 (zh)
CN (1) CN102203298B (zh)
AR (1) AR073960A1 (zh)
AT (1) AT507525B1 (zh)
AU (1) AU2009306565B2 (zh)
BR (1) BRPI0919615A2 (zh)
CA (1) CA2741607A1 (zh)
RU (1) RU2515974C2 (zh)
TW (1) TW201016857A (zh)
UA (1) UA104435C2 (zh)
WO (1) WO2010046211A1 (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103797133A (zh) * 2011-09-13 2014-05-14 西门子Vai金属科技有限责任公司 在用来制造直接还原的金属矿石的设备中进行能量优化的系统
CN104968807A (zh) * 2012-12-21 2015-10-07 首要金属科技奥地利有限责任公司 为了抵消量波动的用于还原工艺中的出口气体的过热以及装置
CN105492376A (zh) * 2013-07-22 2016-04-13 沙特基础工业公司 炉顶气在直接还原工艺中的使用
CN106029912A (zh) * 2013-11-20 2016-10-12 首要金属科技奥地利有限责任公司 用于在恒定条件下提供还原气体的方法和装置
CN112921142A (zh) * 2021-01-25 2021-06-08 王文超 一种氢能炼铁式综合回收装置
CN113293246A (zh) * 2021-02-22 2021-08-24 山西太钢不锈钢股份有限公司 一种停炉过程中判断软熔带消失的方法

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT507525B1 (de) 2008-10-23 2010-09-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines schmelzreduktionsverfahrens
AT509224B1 (de) * 2010-05-20 2011-07-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Verfahren und vorrichtung zur regelung der temperatur von prozessgasen aus anlagen zur roheisenherstellung für die nutzung einer entspannungsturbine
DE102011002615A1 (de) * 2011-01-13 2012-07-19 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Behandlung eines kohlendioxidhaltigen Abgases aus einem Elektroschmelzprozess
AT511243B1 (de) * 2011-03-17 2013-01-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Hüttentechnische anlage mit effizienter abwärmenutzung
AT510273B1 (de) 2011-03-17 2012-03-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Verfahren zur heizwertregelung für abgase aus anlagen zur roheisenherstellung oder für synthesegas
DE102011077819A1 (de) * 2011-06-20 2012-12-20 Siemens Aktiengesellschaft Kohlendioxidreduktion in Stahlwerken
AT510565B1 (de) * 2011-06-21 2012-05-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Vorrichtung zur regelung von prozessgasen in einer anlage zur herstellung von direkt reduzierten metallerzen
WO2013084067A2 (en) * 2011-12-05 2013-06-13 Active Land International Corporation A sustainable process for the co-generation of pig iron and electric energy using wood as fuel
EP2626124A1 (de) * 2012-02-13 2013-08-14 Siemens VAI Metals Technologies GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Reduktion von eisenoxidhaltigen Einsatzstoffen
CN102607287B (zh) * 2012-04-10 2013-11-13 上海瑞恩能源投资有限公司 镍铁冶炼工艺余热发电系统
EP2660547A1 (de) * 2012-05-03 2013-11-06 Siemens Aktiengesellschaft Metallurgische Anlage
GB2509121B (en) * 2012-12-21 2015-03-18 Siemens Plc Apparatus for supplying blast to a blast furnace
CN104515402B (zh) * 2013-09-28 2016-04-27 沈阳铝镁设计研究院有限公司 一种烧结系统的余热利用方法及装置
CN110684878A (zh) * 2019-09-24 2020-01-14 北京博鹏北科科技有限公司 一种HIsmelt熔融还原炉高温煤气湿法改干法净化余热回收系统及新工艺

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2044644C3 (de) 1970-09-30 1974-06-12 Tsentralnoje Proiswodstwenno-Technitscheskoje Predpriatie Po Remontu, Naladke I Projektirowaniju Energetitscheskich Ustanowok Predpriaty Tschernoi Metallurgii, Moskau Gasturbinenanlage zum Antrieb eines Hochofenwindverdichters
DD100017A5 (zh) * 1971-11-01 1973-09-05
SU645965A1 (ru) * 1976-04-27 1979-02-05 Харьковский авиационный институт Лини очистки доменного газа
SU722948A1 (ru) * 1978-09-11 1980-03-25 Производственно-Техническое Предприятие Юв Энергочермет Газоочистка доменного газа
JPS55153821A (en) * 1979-05-18 1980-12-01 Hitachi Zosen Corp Power recovering system of top pressure of blast furnace using dry type dust remover
SU943290A1 (ru) * 1980-12-22 1982-07-15 Харьковский Ордена Ленина Авиационный Институт Им.Н.Е.Жуковского Устройство очистки доменного газа
LU85236A1 (fr) * 1984-03-02 1985-10-14 Wurth Paul Sa Installation de traitement et d'epuration de gaz pollues
JPS6347309A (ja) * 1986-08-18 1988-02-29 Nippon Kokan Kk <Nkk> 溶融還元精錬設備
JPS6347310A (ja) * 1986-08-18 1988-02-29 Nippon Kokan Kk <Nkk> 溶融還元精錬設備
JPH0645811B2 (ja) * 1986-10-17 1994-06-15 日立造船株式会社 高炉排ガスのエネルギ回収設備
AT387038B (de) * 1986-11-25 1988-11-25 Voest Alpine Ag Verfahren und anlage zur gewinnung von elektrischer energie neben der herstellung von fluessigem roheisen
JPS63140015A (ja) * 1986-12-02 1988-06-11 Nkk Corp 溶融還元精錬設備
AT389526B (de) * 1988-03-15 1989-12-27 Voest Alpine Ind Anlagen Verfahren zur gewinnung von fluessig-roheisen in einem einschmelzvergaser
AT394201B (de) * 1989-02-16 1992-02-25 Voest Alpine Ind Anlagen Verfahren zur erzeugung von brennbaren gasen in einem einschmelzvergaser
JPH04191307A (ja) 1990-11-26 1992-07-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 溶融還元製鉄装置
JPH05263613A (ja) 1992-03-18 1993-10-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 溶融還元製鉄におけるエネルギ回収装置
GB2281311B (en) 1993-03-29 1996-09-04 Boc Group Plc Metallurgical processes and apparatus
CN1131181A (zh) 1995-11-23 1996-09-18 宝山钢铁(集团)公司 转炉煤气热值稳定技术
US6039916A (en) * 1996-09-25 2000-03-21 Hylsa S.A. De C.V. Apparatus for producing direct reduced iron with a controlled amount of carbon
US6216441B1 (en) * 1997-09-17 2001-04-17 General Electric Co Removal of inert gases from process gases prior to compression in a gas turbine or combined cycle power plant
JP3939492B2 (ja) * 2000-11-08 2007-07-04 株式会社神戸製鋼所 石炭ガス化直接還元製鉄法
US6478841B1 (en) * 2001-09-12 2002-11-12 Techint Technologies Inc. Integrated mini-mill for iron and steel making
JP2006087803A (ja) * 2004-09-27 2006-04-06 Daikoku Denki Co Ltd パチンコ遊技機
CN100575789C (zh) * 2005-02-18 2009-12-30 川崎重工业株式会社 气体发热量控制方法和气体发热量控制装置
JP2007170245A (ja) 2005-12-21 2007-07-05 Kawasaki Plant Systems Ltd ガスタービン設備、低カロリガス供給設備および当該ガスのカロリ上昇抑制方法
AT504863B1 (de) * 2007-01-15 2012-07-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Verfahren und anlage zur erzeugung von elektrischer energie in einem gas- und dampfturbinen (gud) - kraftwerk
JP5242206B2 (ja) * 2008-03-18 2013-07-24 新日鉄住金エンジニアリング株式会社 高炉ガスからの二酸化炭素分離回収方法
AT507525B1 (de) 2008-10-23 2010-09-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines schmelzreduktionsverfahrens
AT507823B1 (de) * 2009-01-30 2011-01-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Verfahren und anlage zur herstellung von roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten
JP5263613B2 (ja) 2009-05-11 2013-08-14 株式会社ダイフク 物品搬送設備

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103797133A (zh) * 2011-09-13 2014-05-14 西门子Vai金属科技有限责任公司 在用来制造直接还原的金属矿石的设备中进行能量优化的系统
CN103797133B (zh) * 2011-09-13 2015-09-16 西门子Vai金属科技有限责任公司 在用来制造直接还原的金属矿石的设备中进行能量优化的系统
US9534264B2 (en) 2011-09-13 2017-01-03 Primetals Technologies Austria GmbH System for energy optimization in a plant for producing direct-reduced metal ores
CN104968807A (zh) * 2012-12-21 2015-10-07 首要金属科技奥地利有限责任公司 为了抵消量波动的用于还原工艺中的出口气体的过热以及装置
CN105492376A (zh) * 2013-07-22 2016-04-13 沙特基础工业公司 炉顶气在直接还原工艺中的使用
US10260117B2 (en) 2013-07-22 2019-04-16 Saudi Basic Industries Corporation Use of top gas in direct reduction processes
CN106029912A (zh) * 2013-11-20 2016-10-12 首要金属科技奥地利有限责任公司 用于在恒定条件下提供还原气体的方法和装置
CN112921142A (zh) * 2021-01-25 2021-06-08 王文超 一种氢能炼铁式综合回收装置
CN112921142B (zh) * 2021-01-25 2022-04-12 王文超 一种氢能炼铁式综合回收装置
CN113293246A (zh) * 2021-02-22 2021-08-24 山西太钢不锈钢股份有限公司 一种停炉过程中判断软熔带消失的方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20110283837A1 (en) 2011-11-24
CN102203298B (zh) 2015-09-23
KR101610661B1 (ko) 2016-04-08
WO2010046211A1 (de) 2010-04-29
RU2011120330A (ru) 2012-11-27
JP2012506487A (ja) 2012-03-15
EP2350323A1 (de) 2011-08-03
AU2009306565A1 (en) 2010-04-29
KR20110075033A (ko) 2011-07-05
AT507525B1 (de) 2010-09-15
US20140361472A1 (en) 2014-12-11
UA104435C2 (uk) 2014-02-10
AU2009306565B2 (en) 2014-02-13
US9574247B2 (en) 2017-02-21
AT507525A1 (de) 2010-05-15
BRPI0919615A2 (pt) 2015-12-08
CA2741607A1 (en) 2010-04-29
TW201016857A (en) 2010-05-01
EP2350323B1 (de) 2013-01-23
AR073960A1 (es) 2010-12-15
US8834599B2 (en) 2014-09-16
RU2515974C2 (ru) 2014-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102203298B (zh) 用于运行熔化还原工艺的方法和装置
CN203002174U (zh) 用于从生铁制造设备的废气中去除co2的装置
US3628332A (en) Nonpolluting constant output electric power plant
KR101961410B1 (ko) 직접 환원 금속 광석을 생산하기 위한 플랜트에서의 에너지 최적화를 위한 시스템
US9377242B2 (en) Method for treating waste gases from plants for pig iron production
JP2004309067A (ja) 高炉ガスの利用方法
CN101638702B (zh) 一种煤气作还原气的直接还原工艺出口煤气的回用方法
KR101866929B1 (ko) 선철 제조를 위한 설비로부터의 폐가스 또는 합성 가스의 주울값을 조절하기 위한 프로세스
CN102876824A (zh) 利用高炉煤气实现高风温的方法
CN104271898B (zh) 将来自生铁制造设备的废气用于生产蒸汽的方法
Bisio Exergy method for efficient energy resource use in the steel industry
CN103276131B (zh) 一种高温粗煤气余热余压余气综合利用工艺方法
CN1434132A (zh) 整体高炉联合循环方法
CN102325906B (zh) 用于制造替代气体的方法和设备
CN102378818A (zh) 用于制造生铁或液态钢半成品的方法和设备
CA2027350A1 (en) Process for producing combustible gases in a melt-down gasifier
CN1123330A (zh) 一种复合炉装置
CN102057059A (zh) 用于制造液态生铁或液态钢半成品的方法和装置
KR102231655B1 (ko) 용철 제조장치 및 용철 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20151221

Address after: Linz

Patentee after: The Austrian limited liability company of primary metal science and technology

Address before: Linz

Patentee before: Siemens VAI metal technology limited liability company

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150923

Termination date: 20170929

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee