CN102388152B - 用于将配料供应至鼓风炉的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种用于将配料供应至鼓风炉(32)的方法，其中该方法包括提供具有至少一个料斗(40)的加料装置(38)，料斗(40)包括漏斗室(42)、用于将配料供应至漏斗室(40)的原料进口孔、以及用于将配料从漏斗室(40)供应至鼓风炉(32)的原料排出孔；原料进口孔具有用于打开和关闭原料进口孔的相关的进口密封阀(44)，且原料排出孔具有用于打开和关闭原料排出孔的相关的原料排出阀(46)。该方法还包括：打开原料进口孔并且关闭原料排出孔；将配料通过原料进口孔供应至漏斗室(40)；关闭进口密封阀(44)；通过将加压气体供应至漏斗室(40)中而对漏斗室(40)加压；以及打开原料排出阀(46)，并将配料从漏斗室(40)供应至鼓风炉(32)。根据本发明的一个重要方面，该方法包括以下步骤：在对漏斗室(42)加压之前，通过漏斗室(42)供应预定量的加压冲洗气体，其中冲洗气体包含至少75％的二氧化碳。

Description

用于将配料供应至鼓风炉的方法
技术领域
本发明主要涉及一种用于将配料(burden)供应至鼓风炉，特别是具有炉顶气体(top gas)再循环的鼓风炉的方法。 
背景技术
配料通常也被称为入炉原料(charge material)，通过布置在鼓风炉上方的加料装置将配料供应至鼓风炉。这种加料装置通常包括一个或多个用于临时容纳配料的料斗。这些料斗还用来称重其中所包含的配料，并且因此控制供应至鼓风炉中的配料量。 
在填充料斗期间，料斗必须处于大气压力下。然而，当将配料供应至鼓风炉中时，料斗必须处于鼓风炉压力下。因此，在配料从料斗转移至鼓风炉之前，必须对料斗加压。 
通常通过将半清洁炉顶气体供应至料斗的方法实现这种加压，如图1所示以及LU 73752中所述。鼓风炉10包括用于从鼓风炉顶部回收炉顶气体的管道12。被回收炉顶气体通过初级清洁阶段(primary cleaning stage)14和二级清洁阶段16供应，之后在干燥单元18中干燥并供应至气路20。二级清洁阶段16包括初级预洗和冷却阶段22以及后续的净化阶段24，气体在净化阶段膨胀。在初级预洗和冷却阶段22之后，提取半清洁气体并将其供应至料斗26的漏斗室，以便对料斗加压。在净化阶段24之前，炉顶气体仍处于相对较高的压力，但必须将其压缩至比鼓风炉压力稍高的压力。 
在填充料斗期间，将空气抽吸至漏斗室中。当随后在加压之前密封料斗时，空气被截留(trapped)在漏斗室中。将半清洁气体供应至漏斗室形成了包含来自大气的O2以及可燃气体CO和H2的气体混合物。在一些情况下，这种气体混合物可能偶尔导致由于压紧料斗中的配料而引起的小规模爆燃。然而，应避免这种爆燃，因为爆燃会损坏料斗。 
在一些情况下，特别是在具有较高CO和H2浓度的设备中，这种爆燃的风险更高。在炉顶气体再循环设备的情况下尤其如此，在炉顶气体再循环设备中，炉顶气体被处理，并且富含CO和H2的气体通过风口系统被输送回鼓风炉中。这不可避免地导致料斗中CO和H2的浓度更高，并且因此导致爆燃的风险更高。如果注入大量天然气，也将增加爆燃的风险。 
还应注意到，近年来已进行了减少来自鼓风炉的CO2排放的尝试，从而有助于减少全世界范围内的CO2排放。因此，更多的重点放在炉顶气体再循环设备上，其中鼓风炉炉顶气体被供应至CO2清除单元，在该清除单元中，例如通过变压吸附(PSA)或真空变压吸附(VPSA)法降低炉顶气体中的CO2含量，例如US 6,478,841中所示。PSA/VPSA设备产生富含CO和H2的第一气流和富含CO2和H2O的第二气流。第一气流可用作还原气体，并被注回鼓风炉中。第二气流被从设备中除去并处理。这种处理有争议地包括将富含CO2的气体泵送到地下容器中以便储存。 
特别是考虑到炉顶气体再循环设备变得日益更普遍的事实，存在一种改进将配料供应至鼓风炉的方法的需求，同时避免爆燃。 
技术问题 
因此，本发明的目的是提供一种用于将配料供应至鼓风炉中的改进方法。该目的通过根据本发明所述的方法来实现。 
发明内容
本发明提出一种将配料供应至鼓风炉的方法，其中，该方法包括提供具有至少一个料斗的加料装置，该料斗包括漏斗室、用于将配料供应至漏斗室的原料进口孔、以及用于将配料从漏斗室供应至鼓风炉的原料排出孔；原料进口孔具有用于打开和关闭原料进口孔的相关的进口密封阀，并且原料排出孔具有用于打开和关闭原料排出孔的相关的原料排出阀。该方法进一步包括：打开原料进口孔和关闭原料排出孔；将配料通过原料进口孔供应至漏斗室；关闭进口密封阀；通过将加压气体供应至漏斗室而对漏斗室加压；以及打开原料排出阀并将配料从漏斗室供应至鼓风炉。根据本发明的一个重要方面，该方法进一步包括以下步骤：在对所述漏斗室加压之前，通过所述漏斗室供应预定量的冲洗气体，其中所述冲洗气体包含至少75％的二氧化碳。 
通过在加压之前经漏斗室供应预定量的包含CO2的冲洗气体，可能被包含在漏斗室中的任何氧气都可被冲洗气体冲出。因此，当对漏斗室加压时，没有氧气，也不存在CO，所以即使更大的量也不会引起爆燃。应注意到，为了冲洗漏斗室，冲洗气体无需处于高压，因而不需要过多的能量对冲洗气体加压。 
优选地，预定量的冲洗气体高达漏斗室容积的三倍，从而确保所有的空气都已从漏斗室排出。 
料斗可包括带有相关的气体进口阀的气体进口和带有相关的气体出口阀的气体出口。于是，该方法优选地包括：在打开气体进口阀之前，关闭进口密封阀并打开气体出口阀；在关闭气体出口阀并对漏斗室加压之前，允许预定量的冲洗气体流过漏斗室并经气体出口溢出。这允许漏斗室在加压之前由空气进行冲洗。气体出口还允许将冲洗气体供应至气体排空管线，以便再循环或对其进行处理。 
根据本发明的一个实施方式，冲洗气体从包含燃烧工艺的设备得到。冲洗气体可以是例如从回热器(regenerator)得到的废气。这种废气通常包含高浓度的CO2，并且易于在鼓风炉设备中利用。 
根据本发明的一个实施方式，冲洗气体从CO2清除单元得到，CO2清除单元在从鼓风炉回收的炉顶气体中提取含有二氧化碳的气体。利用来自CO2清除单元的CO2作为冲洗气体使得漏斗室被不可燃气体充满，所述不可燃气体易于在炉顶气体再循环设备中利用。实际上，在再利用被回收炉顶气体之前，必须从中除去CO2。现在能够使用除去的CO2来冲洗料斗的漏斗室，而不是将除去的CO2排出。 
优选地，通过变压吸附或真空变压吸附从被回收炉顶气体中除去二氧化碳。 
优选地，在将冲洗气体供应至漏斗室之前，特别是如果冲洗气体未被加压或未充分加压时，通过增压单元和缓冲罐供应冲洗气体。 
根据本发明的一个实施方式，在通过漏斗室供应预定量的冲洗气体之后，通过向漏斗室中进一步供应冲洗气体作为加压气体来密封漏斗室并对其加压。在冲洗漏斗室之后，可通过向漏斗室中供应更多的冲洗气体而对漏斗室加压。由于已将所有的空气从漏斗室排空，所以能够避免爆燃，即使漏斗室中存在CO也能够避免。应注意到，如果利用冲洗气体对漏斗室加压，则可能对冲洗体积没有太大限制。实际上，由于冲洗气体是不可燃气体，所以其不与可能仍存在于漏斗室中的任何O2反应，因而能够避免爆燃。 
根据本发明的另一实施方式，在通过漏斗室供应预定量的冲洗气体之后，通过向漏斗室中供应半清洁炉顶气体作为加压气体来密封漏斗室并对其加压。由于已将所有的空气从漏斗室排空，所以能够避免爆燃，即使漏斗室中存在CO也能够避免。由于不存在O2，所以能够将可能是可燃气体的半清洁气体供应至漏斗室，而不引起爆燃。这是特别有利的，因为当半清洁气体离开二级清洁阶段时仍是加压的。因此，不需要投入过多的能量来增大加压气体的压力。 
优选地，在从鼓风炉回收的炉顶气体经过用于产生部分清洁炉顶气体的初级清洁阶段并且经过用于产生半清洁炉顶气体的二级清洁阶段的第一步骤之后，从中提取半清洁炉顶气体。被回收炉顶气体的清洁可包括：将被回收炉顶气体供应通过初级清洁阶段，该初级清洁阶段通常为干清洁阶段，用于产生部分清洁炉顶气体；将部分清洁炉顶气体供应通过二级清洁阶段，该二级清洁阶段通常为湿清洁阶段，用于产生清洁炉顶气体；以及将清洁炉顶气体供应通过用于干燥清洁炉顶气体的干燥阶段。应注意到，代替湿清洁阶段，还可提供进一步的干清洁阶段。 
二级清洁阶段可包括：第一步骤，其中预洗并冷却部分清洁炉顶气体，用于产生半清洁气体；以及第二步骤，其中部分清洁炉顶气体被进一步清洗并膨胀。 
有利地，在从被回收炉顶气体中除去二氧化碳之后，将被回收炉顶气体作为还原气体供应回鼓风炉。 
从漏斗室回收的气体可再循环，并且根据本发明的各个实施方式，可被供应至二级清洁阶段；和/或可被供应至出铁场除尘系统；和/或可被供应至不用作冲洗气体的被回收二氧化碳的一部分，例如被供应至CO2回路。优选地，从漏斗室回收的气体在被供应至不用作冲洗气体的被回收二氧化碳的一部分之前，通过过滤器装置供应。 
本发明的加料装置可以是无料钟炉顶型的，然而不限于此。 
附图说明
现在将通过参考附图的实例来描述本发明的优选实施方式。 
图1是示出根据现有技术的鼓风炉设备的示意图，其包括鼓风炉和炉顶气体清洁设备； 
图2是示出根据本发明第一实施方式的鼓风炉设备的示意图，其包括鼓风炉和炉顶气体再循环设备； 
图3是示出根据本发明第二实施方式的鼓风炉设备的示意图；以及 
图4是示出根据本发明第三实施方式的鼓风炉设备的示意图。 
具体实施方式
图1主要示出现有技术的鼓风炉设备10，其包括鼓风炉11和用于从鼓风炉11的顶部13回收炉顶气体的管道12。被回收炉顶气体通过初级清洁阶段14和二级清洁阶段16供应，之后在干燥单元18中干燥并供应至气路20。二级清洁阶段16包括初级预洗和冷却阶段22以及后续的净化阶段24，气体在净化阶段膨胀。在初级预洗和冷却阶段22之后，提取半清洁气体并将其供应至料斗26的漏斗室中，以便对料斗加压。在净化阶段24之前，炉顶气体仍处于相对较高的压力，但是必须被压缩至比鼓风炉压力稍高的压力。 
图2至图4示出根据本发明的鼓风炉设备30，其包括鼓风炉32和炉顶气体再循环设备34。图2中示出这种鼓风炉设备30的第一实施方式。在鼓风炉32的顶端36处，布置有用于将配料供应至竖炉32的加料装置38。在示出的实施方式中，加料装置38包括两个料斗40，每个料斗中都具有用于临时储存配料的漏斗室42。料斗40包括用于接收和排出配料的原料进口孔和原料排出孔。进口密封阀44与原料进口孔相关，用于密封地封闭原料进口孔。类似地，原料排出阀46和排出密封阀(未示出)与原料排出孔，用于密封地封闭原料排出孔。 
操作中，为了将配料供应至鼓风炉，原料排出阀46和排出密封阀关闭，而进口密封阀44打开，以便将配料供应至料斗40的漏斗室42中。一旦漏斗室42中含有期望量的配料，就关闭进口密封阀44。然后，通过 向漏斗室42中供应冲洗气体来冲洗漏斗室42，如下文所述。随后，通过向漏斗室42中供应加压气体而对漏斗室42加压。当漏斗室42被充分加压时，原料排出阀46和排出密封阀打开，并将配料输送至鼓风炉32。鼓风炉自身的操作众所周知，此处将不再进一步描述。 
根据本发明，漏斗室42的冲洗通过包含至少75％CO2的冲洗气体来实现。冲洗气体可以是从回热器47或包含燃烧工艺的任何其他设备得到的废气。这种废气通常包含高浓度的CO2，并且易于在鼓风炉设备30利用。可替换地，冲洗气体可以是从炉顶气体再循环设备34的CO2清除单元60得到的富含CO2的气体，随后将更详细地描述。 
炉顶气体再循环设备34包含这样的装置，该装置用于回收来自鼓风炉32的炉顶气体，用于处理被回收炉顶气体，并且用于将被处理炉顶气体注回鼓风炉32中。从鼓风炉32的顶端36回收鼓风炉炉顶气体，并首先通过管道装置48供应至初级气体清洁单元50，在初级气体清洁单元中，被回收炉顶气体经受初级清洁阶段，用于减少被回收炉顶气体中的灰尘量或杂质颗粒。初级气体清洁单元50为干燥清洁阶段，包括例如轴向旋风器或除尘器。 
在通过初级气体清洁单元50之后，现在部分清洁炉顶气体被供应至二级气体清洁单元52，在二级气体清洁单元中，被回收炉顶气体经受二级清洁阶段，其通常为湿清洁阶段。在二级气体清洁单元52中，部分清洁炉顶气体通常首先被供应通过预洗和冷却阶段54，在预洗和冷却阶段中，用水喷射该炉顶气体。随后，部分清洁炉顶气体被供应通过净化阶段56，在净化阶段中，炉顶气体在经过一个或多个文丘里管型环形通道时膨胀。 
清洁炉顶气体被从二级气体清洁单元52供应通过干燥单元58，之后被供应至CO2清除单元60，在CO2清除单元中，炉顶气体中的CO2含量降低。CO2清除单元60可以是PSA/VPSA设备，其产生富含CO和H2的第一气流62以及主要含有CO2的第二气流64。在第一气流例如被热风炉 66加热到至少900℃的温度之后，第一气流62可用作还原气体并通过风口装置65被供应回鼓风炉32中。 
第二气流64在分配点68处被分为第一部分70和第二部分72。在处理第二气流64的第一部分70的同时，第二气流64的第二部分72可用作料斗42的冲洗气体。该冲洗气体可被供应通过增压单元和缓冲罐74。这种增压单元和缓冲罐74实际上对于压缩冲洗气体而言是必需的，如果CO2清除单元60不包括低温单元时尤其如此。 
冲洗气体经供应管线76被供应至加料装置38。供应管线76可包括用于将冲洗气体供应至料斗40的漏斗室42中的第一臂(arm)78。然而，供应管线76可进一步包括分别用于将冲洗气体供应至阀壳82和/或斜道传动齿轮箱84的第二臂79和/或第三臂80。 
经第一臂78被供应至漏斗室42中的冲洗气体通过迫使截留在漏斗室42中的任何空气流出漏斗室而允许冲洗漏斗室42，从而避免对漏斗室42加压期间的爆燃风险。经第二臂79和第三臂80被供应至阀壳82和斜道传动齿轮箱84的冲洗气体用来保持这些组件中的过压，即保持这些组件中的压力稍高于鼓风炉压力。冲洗气体还可用来担当阀壳82和斜道传动齿轮箱84的紧急冷却。 
料斗40可进一步包括气体出口86，该气体出口连接至气体排空管线88，用于允许气体从漏斗室42排出。根据图2的实施方式，排空管线88将从漏斗室42回收的气体供应至第二气流64的第一部分70中，以便进行处理。 
料斗40可进一步包括大气端口90。当冲洗料斗40时，大气端口90和/或气体出口86保持打开，同时将冲洗气体供应至漏斗室42中，以便允许排空漏斗室42中的任何氧气。一旦已经将预定量的冲洗气体供应至漏斗室42中，大气端口90和气体出口86就关闭，并且料斗40被加压。 
气体排空管线88还进一步包括过滤器装置92，从漏斗室42回收的气体经该过滤器装置引导，之后被供应至第二气流64的第一部分70。过滤器装置92可包括例如静电过滤器和/或袋式过滤器，用于避免灰尘颗粒被供应至第二气流64的第一部分70。 
此外，在气体排空管线88中布置有喷射器91。这种喷射器利用收缩-扩张喷嘴的文丘里效应将运动流体的压力能转变为速度能，其形成抽入并带走吸入流体的低压区。因此，可利用喷射器91将气体抽出漏斗室42，从而将漏斗室42的压力降至大气压力。 
应注意到，冲洗漏斗室42之后，通过供应管线76将加压气体供应至漏斗室42中。在漏斗室42加压期间，可向供应管线76供应来自回热器47或CO2清除单元60的冲洗气体。可替换地，也可向供应管线76供应来自二级气体清洁单元52的半清洁气体89。实际上，由于在冲洗步骤期间已由冲洗气体排空来自漏斗室42的任何O2，所以半清洁气体89的使用是可行的。 
图3示出根据本发明的鼓风炉设备30的第二实施方式。该实施方式的大部分特征与第一实施方式的相同，所以将不再重复。然而，根据该实施方式，气体排空管线88不将从漏斗室42回收的气体供应至第二气流64的第一部分70。而是，将回收气体供应回二级气体清洁单元52，介于预洗和冷却阶段54和净化阶段56之间。这允许清洁所述回收气体，并且通过CO2清除单元60再次供应。 
图4示出根据本发明的鼓风炉设备30的第三实施方式。该实施方式的大部分特征与第一实施方式的相同，所以将不再重复。然而，根据该实施方式，气体排空管线88不将从漏斗室42回收的气体供应至第二气流64的第一部分70。而是，将回收气体供应至出铁场除尘系统94。 
参考标号说明 
10    鼓风炉设备            54    预洗和冷却阶段 
11    鼓风炉                56    净化阶段 
12    管道                  58    干燥单元 
13    顶部                  60    CO2清除单元 
14    初级清洁阶段          62    第一气流 
16    二级清洁阶段          64        第二气流 
18    干燥单元              65    风口装置 
20    气路                  66    热风炉 
22    预洗和冷却阶段        68    分配点 
24    净化阶段              70    第一部分 
26    料斗                  72    第二部分 
30    鼓风炉设备            74    增压单元和缓冲罐 
32    鼓风炉                76    供应管线 
34    炉顶气体再循环设备    78    第一臂 
36    顶端                  79    第二臂 
38    加料装置              80    第三臂 
40    料斗                  82    阀壳 
42    漏斗室                84    斜道传动齿轮箱 
44    进口密封阀            86    气体出口 
46    原料排出阀            88    气体排空管线 
47    回热器                89    半清洁气体 
48    管道装置              90    大气端口 
50    初级气体清洁单元            91    喷射器 
52    二级气体清洁单元            92    过滤器装置 
94    出铁场除尘系统。 

Claims (14)

1.一种用于将配料供应至鼓风炉的方法，所述方法包括：
提供具有至少一个料斗的加料装置，所述料斗包括漏斗室、用于将配料供应至所述漏斗室的原料进口孔、以及用于将配料从所述漏斗室供应至所述鼓风炉的原料排出孔；所述原料进口孔具有用于打开和关闭所述原料进口孔的相关的进口密封阀，并且所述原料排出孔具有用于打开和关闭所述原料排出孔的相关的原料排出阀；
打开所述原料进口孔并且关闭所述原料排出孔；
将配料通过所述原料进口孔供应至所述漏斗室；
关闭所述进口密封阀；
通过将加压气体供应至所述漏斗室而对所述漏斗室加压；以及
打开所述原料排出阀并将所述配料从所述漏斗室供应至所述鼓风炉，
其特征在于以下步骤：
在对所述漏斗室加压之前，通过所述漏斗室供应预定量的冲洗气体，其中所述冲洗气体包含至少75％的二氧化碳，
其中，所述料斗包括带有相关的气体进口阀的气体进口和带有相关的气体出口阀的气体出口，其中，所述方法包括：
在打开所述气体进口阀之前，关闭所述进口密封阀并打开所述气体出口阀；
在关闭所述气体出口阀并对所述漏斗室加压之前，允许预定量的冲洗气体流过所述漏斗室并经所述气体出口溢出。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定量的冲洗气体高达所述漏斗室的体积的三倍。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述冲洗气体从包含燃烧工艺的设备得到。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述冲洗气体是从回热器得到的废气。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述冲洗气体从CO2清除单元得到，所述CO2清除单元在从所述鼓风炉回收的炉顶气体中提取含有二氧化碳的气体。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，通过变压吸附或真空变压吸附从所述鼓风炉回收的炉顶气体中提取所述二氧化碳。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述冲洗气体在被供应至所述漏斗室前，通过增压单元和缓冲罐供应所述冲洗气体。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，
在通过所述漏斗室供应所述预定量的冲洗气体之后，通过向所述漏斗室中进一步供应冲洗气体作为加压气体来密封所述漏斗室并对其加压。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，
在通过所述漏斗室供应所述预定量的冲洗气体之后，通过向所述漏斗室中供应半清洁炉顶气体作为加压气体来密封所述漏斗室并对其加压。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，
在从所述鼓风炉回收的炉顶气体经过用于产生部分清洁炉顶气体的初级清洁阶段并经过用于产生半清洁炉顶气体的二级清洁阶段的第一步骤之后，从中提取所述半清洁炉顶气体。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述二级清洁阶段包括：
第一步骤，其中预洗并冷却所述部分清洁炉顶气体，用于产生半清洁炉顶气体；以及
第二步骤，其中进一步清洗并膨胀所述半清洁炉顶气体。
12.根据权利要求5、6、10和11中任一项所述的方法，其中，在从所述鼓风炉回收的炉顶气体中除去所述二氧化碳之后，将所述鼓风炉回收的炉顶气体作为还原气体供应回所述鼓风炉。
13.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，再循环所述从所述漏斗室回收的气体，以及
将其供应至二级清洁阶段；和/或
将其供应至出铁场除尘系统；和/或
将其供应至不用于供应所述漏斗室的被回收二氧化碳的一部分。
14.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述加料装置是无料钟炉顶型的。
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