CN102395689A - 向鼓风炉供给炉料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种向鼓风炉(32)供给炉料的方法，其中本方法包括：提供具有至少一个料斗(40)的装料装置(38)，料斗(40)包括料斗室(42)、用于将炉料供入料斗室(40)的进料孔、以及用于将炉料从料斗室(40)供至鼓风炉(32)的排料孔；进料孔具有用于打开和关闭进料孔的相关入口密封阀(44)，排料孔具有用于打开和关闭排料孔的相关排料阀(46)。本方法还包括打开进料孔且关闭排料孔；通过进料孔将炉料供入料斗室(40)；关闭入口密封阀(44)；通过将加压气体供入料斗室(40)对料斗室(40)加压；以及打开排料阀(46)并将炉料从料斗室(40)供至鼓风炉(32)。根据本发明的一个重要方面，本方法还包括使从鼓风炉(32)回收的炉顶气体中至少一部分经历循环处理，其中从回收的炉顶气体中去除二氧化碳；以及将回收的二氧化碳中至少一部分作为加压气体供至料斗室(40)以对料斗室(40)加压。

Description

向鼓风炉供给炉料的方法
技术领域
本发明通常涉及一种向鼓风炉(尤其是具有炉顶气体循环的鼓风炉装置)供给炉料的方法。
背景技术
炉料(通常也被称作填装料)通过布置在鼓风炉上方的装料装置被供给至鼓风炉中。此类装料装置通常包括用于临时接收炉料的一个或多个料斗。该料斗也用于称重容纳于其中的炉料，从而控制供给至鼓风中的供料量。
在炉料料斗的填料期间，炉料料斗必须处于大气压下。然而，当将炉料供给至鼓风炉时，炉料料斗一定必须处于鼓风炉的压力下。因此，在炉料从炉料料斗输送至鼓风炉之前必须对炉料料斗加压。
该加压一般通过将半清洁的炉顶气体供给至料斗来执行，如图1所示以及具体如LU 73752中所述的。该鼓风炉10包括管道12，用于从鼓风炉炉顶部分回收炉顶气体。回收的炉顶气体在干燥单元18中干燥并供给至气体回路20之前被供给通过初级净化阶段14和次级净化阶段16。次级净化阶段16包括初级预冲洗和冷却阶段22、以及随后的净化阶段24，其中，气体在净化阶段膨胀。在初级预冲洗和冷却阶段22后半清洁气体被排出并被供给至料斗26的料斗室以对料斗室加压。在净化阶段24之前，炉顶气体仍处于相对较高压力下，但必须压缩至略微高于鼓风炉压力的压力下。
在炉料填料期间，空气被引入料斗室中。如果料斗在加压之前进行被密封，则空气会被留于料斗室中。半清洁气体供给至料斗室形成了气体混合物，其中包括O2(来自于大气)和可燃气体CO及H2。在某些情况下，该气体混合物由于炉料在料斗中的撞击可不时导致小规模爆燃。然而由于爆燃可能损坏料斗，所以应该避免此类爆燃。
在某些情况下，尤其是在具有较高CO和H2浓度的装置中，此类爆燃的风险变得更高。尤其是炉顶气体再循环装置更容易发生爆燃，炉顶气体在炉顶气体再循环装置中得到处理并且富含CO和H2的气体通过鼓风口系统被回供至鼓风炉。这必然导致料斗中CO和H2的浓度更高，从而导致更高的爆燃风险。如果大量注入天然气也会增加爆燃的风险。
还值得注意的是，近年来已进行了做出了尝试以减少来自鼓风炉的CO2排放的尝试，从而有利于减少全球CO2的排放。因此已对炉顶气体再循环装置投入更多重视，其中鼓风炉炉顶气体被供给至CO2去除单元，在CO2去除单元中例如通过如US6,478,841中所示的变压吸附(PSA)或真空变压吸附(VPSA)降低炉顶气体中的CO2含量。PSA/VPSA装置产生富含CO和H2的第一气体流，以及富含CO2和H2O的第二气体流。第一气体流可用作还原气体并注回至鼓风炉中。第二气体流从装置中去除并被处理。这种处理备受争议地涉及将富含CO2的气体泵送至地下坑洞(pocket)以便储存。
需要提供在避免爆燃的同时向鼓风炉中供给炉料的改进方法，尤其是在炉顶气体再循环装置变得越来越流行的情况下。
技术问题
因此，本发明的目的在于提供用于向鼓风炉中供给炉料的改进方法。其目的通过权利要求1所述的方法实现。
发明内容
本发明提出了一种用于向鼓风炉供给炉料的方法，其中本方法包括提供具有至少一个料斗的装料装置，所述料斗包括料斗室、将炉料供给至料斗室的进料孔、以及将炉料从料斗室供给至鼓风炉的排料孔；所述进料孔具有相关入口密封阀，用于打开和关闭进料孔，且所述排料孔具有相关排料阀，用于打开和关闭排料孔。本方法还包括：打开进料孔和关闭排料孔；通过进料孔将炉料供给至料斗室；关闭入口密封阀；通过将加压气体供给至料斗室对料斗室加压；以及打开排料阀且将炉料从料斗室供给至鼓风炉。根据本发明的一个重要方面，本方法还包括使从鼓风炉回收的至少一部分炉顶气体经历再循环工序，在再循环工序中去除回收炉顶气体中的二氧化碳；以及将至少一部分回收的二氧化碳作为加压气体供给至料斗室中以对料斗室加压。
料斗室是通过CO2加压而不是通过包含可燃气体CO和H2的半清洁气体进行加压。使用CO2作为加压气体可允许料斗室充满不可燃气体，而这种不可燃气体在炉顶气体再循环装置中可轻易获得。当然，在回收的炉顶气体被再利用之前必须从中去除CO2。取代弃用去除的CO2，现在可利用去除的CO2对料斗的料斗室进行加压。因为CO2是不可燃气体，不会与料斗室中仍存在的任何O2进行反应，从而可以避免爆燃。在本申请的上下文中，不可燃CO2气体也被称作惰性的气体。
值得注意地是，为了避免爆燃，其他惰性的气体(诸如N2)也可被供给至料斗室。然而，N2不应存在于鼓风炉中或CO2去除单元中。
优选地，通过变压吸附或真空变压吸附去除回收的炉顶气体中的二氧化碳。
根据本发明的一个实施例，回收的二氧化碳中的至少一部分被供给至装料装置的斜槽变速齿轮箱中，用于在斜槽变速齿轮箱中保持相对于鼓风炉压力的超压以及用于紧急冷却。超压可以很小，并且约为0.1巴(bar)的压力差可能就足够了。
根据本发明的另一个实施例，回收的二氧化碳中的至少一部分被供给至装料装置的阀壳，用于在阀壳中保持相对于鼓风炉压力的超压以及用于紧急冷却。超压可以很小，并且约为0.1巴(bar)的压力差可能就足够了。
在进行循环工序前，有利的是对回收的炉顶气体进行净化工序。此类净化工序可包括：将回收的炉顶气体供给通过初级净化阶段(通常为干燥净化阶段)，用于产生部分净化的炉顶气体；将部分净化的炉顶气体供给通过次级净化阶段(通常为湿净化阶段)，用于产生已净化的炉顶气体；以及将已净化的气体供给通过干燥阶段，用于干燥已净化的炉顶气体。应该注意的是，也可提供进一步的干燥净化阶段来取代湿净化阶段。
次级净化阶段可包括：第一步骤，其中对部分净化的炉顶气体进行预冲洗和冷却；和第二步骤，其中对部分净化的炉顶气体进行进一步的冲洗以及膨胀。
优选地，回收的二氧化碳在被供给至装料装置之前被供给通过增压器单元和缓冲罐，尤其是在CO2未进行加压或者未充分加压的情况下。
料斗可包括具有相关进气阀的进气口、以及具有相关排气阀的排气口。然后本方法优选地包括：在打开进气阀之前关闭入口密封阀且打开排气阀；在关闭排气阀并对料斗室进行加压之前允许预定量的加压气体流经料斗室且通过排气口逸出。这就允许在料斗室被加压之前进行空气吹扫。可通过相当于料斗室3倍体积的气体吹扫料斗室，以确保所有的空气已排空。值得注意地是吹扫可由任何惰性的气体(例如CO2或N2)执行。然而在炉顶气体再循环装置中CO2是优选的。
根据本发明的一个实施例，通过排气口从料斗室回收的气体可进行再循环并被供给至次级净化阶段。
根据本发明的另一个实施例，通过排气口从料斗室回收的气体可被供给至出铁场(casthouse)除尘系统。
根据本发明的又一个实施例，通过排气口从料斗室回收的气体可被供入回收的二氧化碳中未被用作加压气体的部分中，例如，供入CO2回路中。
优选地，通过排气口从料斗室回收的气体在被供入回收的二氧化碳中未被用作加压气体的部分中之前被供给通过过滤器布置。
有利地，回收的炉顶气体在去除了其中的二氧化碳之后作为还原气体被供给回鼓风炉。
本发明装料装置可以是无钟炉顶型(Bell Less Top type)的，但不局限于此类型。
附图说明
将参考附图以实例的方式对本发明的优选实施例进行说明，其中：
图1示出了根据现有技术的鼓风炉装置的示意图，其包括鼓风炉和炉顶气体净化装置；
图2示出了根据本发明第一实施例的鼓风炉装置的示意图，其包括鼓风炉和炉顶气体再循环装置；
图3示出了根据本发明第二实施例的鼓风炉装置的示意图；以及
图4示出了根据本发明第三实施例的鼓风炉装置的示意图。
具体实施方式
图1大致示出了现有技术中的鼓风炉装置10，其包括鼓风炉11和管道12，所述管道用于从鼓风炉11的炉顶部分13回收炉顶气体。回收的炉顶气体在干燥单元18中被干燥且被供给至气体回路20之前被供给通过初级净化阶段14和次级净化阶段16。次级净化阶段16包括初级预冲洗和冷却阶段22以及随后的净化阶段24，在该净化阶段中气体膨胀。在初级预冲洗和冷却阶段22之后半清洁气体被排出并供给至料斗26的料斗室，用于对料斗室加压。在净化阶段24之前，炉顶气体仍处于相对较高的压力下，但必须加压至略微高于鼓风炉压力的压力下。
图2至图4示出了根据本发明的鼓风炉装置30，其包括鼓风炉32和炉顶气体再循环装置34。图2示出了此类鼓风炉装置30的第一实施例。在鼓风炉32的顶端36处布置有装料装置38，用于向竖炉32供给炉料。在所示的实施例中装料装置38包括两个料斗40，每个料斗均具有用于临时储存炉料的料斗室42。料斗40包括进料孔以及排料孔，用于接收和排出炉料。入口密封阀44与进料孔相关以用于密封地关闭进料孔。相似地，排料阀46和排出密封阀(未示出)与排料孔相关以用于密封地关闭排料孔。
在操作中，为了将炉料供给至鼓风炉，关闭排料阀46和排出密封阀，并且打开入口密封阀44，以便将炉料供给至料斗40的料斗室42。一旦料斗室42中有期望的炉料量，则关闭入口密封阀44。然后如以下将会描述的通过将加压气体供给至料斗室42中对料斗室42进行加压。当料斗室42被充分加压时，排料阀46和排出密封阀打开，并且炉料被输送至鼓风炉32。鼓风炉本身的操作已众所周知，因此此处不做进一步说明。
炉顶气体再循环装置34包括：用于从鼓风炉32回收炉顶气体的装置、用于处理回收的炉顶气体的装置、以及用于将处理过的炉顶气体注回鼓风炉32的装置。以下将更详细地说明炉顶气体再循环装置34。
鼓风炉炉顶气体从鼓风炉32的顶端36被回收并首先通过管道布置48被供给至初级气体净化单元50，在初级气体净化单元中回收的炉顶气体经历初级净化阶段，以减少回收的炉顶气体中的灰尘或异物颗粒量。初级气体净化单元50为干燥净化阶段，包括诸如轴流旋风分离器或除尘器。
经过初级气体净化单元50后，目前部分净化的炉顶气体被供给至次级气体净化单元52，在该次级气体净化单元中，回收的炉顶气体经历次级净化阶段(通常为湿净化阶段)。在次级气体净化单元52中，部分净化的炉顶气体通常首先被供给通过预冲洗和冷却阶段54，在预冲洗和冷却阶段中，用水喷洒炉顶气体。随后，部分净化的炉顶气体被供给通过净化阶段56，在该净化阶段中，当炉顶气体通过一个或多个文丘里式环形通道时炉顶气体膨胀。
已净化的炉顶气体在被供给至CO2去除单元60之前从次级气体净化单元52中被供给通过干燥单元58，在CO2去除单元中，炉顶气体的CO2含量被降低。CO2去除单元60可为PSA/VPSA装置，产生富含CO和H2的第一气体流62、以及主要包含CO2的第二气体流64。第一气体流62可被用作还原气体并且可在例如通过热炉66加热到至少900℃之后经由鼓风口布置65被供给回鼓风炉32。
根据本发明的一个重要方面，第二气体流64在分配点68处分成第一部分70和第二部分72。在第二气体流64的第一部分70被处理时，将第二气体流的第二部分72用作料斗42的加压气体。可通过增压器单元(booster unit)和缓冲罐74供给该加压气体。此类增压器单元和缓冲罐74可为用于对加压气体增压所必需的，尤其是如果CO2去除单元60不包括低温单元时。
主要包括二氧化碳(即，通常至少75％CO2)的加压气体通过供料管线76供给至装料装置38。供料管线76可包括第一臂78，用于将加压气体供给至料斗40的料斗室42。然而，供料管线76可能还包括第二臂79和/或第三臂80，用于分别将加压气体供给至阀壳82和/或斜槽变速齿轮箱84。
通过第一臂78供给进料斗室42的加压气体允许在没有爆燃危险的情况下给料斗室42加压，因为即使在O2滞留在料斗室42中的情况下，O2和CO2的混合物也不会导致爆燃。通过第二和第三臂79、80供给至阀壳82和斜槽变速齿轮箱84中的加压气体用于保持这些部件中的过压(overpressure)，即这些部件中的压力保持得略微高于鼓风炉的压力。加压气体也可用于阀壳82和斜槽变速齿轮箱84的紧急制冷。
料斗40可能还包括连接至排气管线88的排气口86，用于允许气体从料斗室42排出。根据图2的实施例，排气管线88将从料斗室42回收的气体供给至第二气体流64的第一部分70中以便对其进行处理。
料斗40可能还包括大气端口90。当要对料斗40进行加压时，大气端口90和/或排气口86保持打开，同时加压气体被供给至料斗室42以使得料斗室42中的所有氧气排出。在预定量的加压气体已供给至料斗室42中后，大气端口90和排气口86关闭，并对料斗40进行加压。
排气管线88还包括过滤器布置92，从料斗室42回收的气体在被供入第二气体流64的第一部分70中之前被引导通过该过滤器布置。该过滤器布置92例如可包括静电过滤器和/或袋式过滤器，用于防止尘粒被供至第二气体流64的第一部分70。
此外，排气管线88中布置有喷射器91。此喷射器利用收缩-扩散喷嘴的文丘里效应将活动流体的压力能转换为速度能，从而产生吸入并夹带吸液的低压区。因而喷射器91可用于将气体从料斗室42中抽出从而将料斗室42减压至大气压。
图3示出了根据本发明的鼓风炉装置30的第二实施例。该实施例的大部分特征与第一实施例相同，因此不在此重复。然而，根据本实施例，排气管线88不是将从料斗室42回收的气体供至第二气体流64的第一部分70。相反，回收的气体被回供至次级气体净化单元52(预冲洗及冷却阶段54与净化阶段56之间)。这允许回收的气体再次被净化并供给通过CO2去除单元60。
图4示出了根据本发明的鼓风炉装置30的第三实施例。该实施例的大部分特征与第一实施例相同，因此不在此重复。然而，根据本实施例，排气管线88不是将从料斗室42回收的气体供给至第二气体流64的第一部分70。相反，回收的气体被供至出铁场除尘系统94。
附图标记：
10鼓风炉装置          54预冲洗和冷却阶段
11鼓风炉
12管道                56净化阶段
13炉顶部分            58干燥单元
14初级净化阶段        60CO2去除单元
16次级净化阶段        62第一气体流
18干燥单元            64第二气体流
20气体回路            65鼓风口布置
22预冲洗和冷却阶段    66热炉
                      68分配点
24净化阶段            70第一部分
26料斗                72第二部分
30鼓风炉装置          74增压器单元和缓冲罐
32鼓风炉                  76供料管线
34炉顶气体再循环装置      78第一臂
36顶端                    79第二臂
38装料装置                80第三臂
40料斗                    82阀壳
42料斗室                  84斜槽变速齿轮箱
44入口密封阀              86排气口
46排料阀                  88排气管线
48管道布置                90大气端口
50初级气体净化单元        91喷射器
52次级气体净化单元        92过滤器布置
94出铁场除尘系统

Claims (15)

1.一种向鼓风炉供给炉料的方法，所述方法包括：
提供具有至少一个料斗的装料装置，所述料斗包括料斗室、用于将炉料供给至所述料斗室中的进料孔、以及用于将炉料从所述料斗室供给至所述鼓风炉的排料孔；所述进料孔具有用于打开和关闭所述进料孔的相关入口密封阀，所述排料孔具有用于打开和关闭所述排料孔的相关排料阀；
打开所述进料孔并关闭所述排料孔；
通过所述进料孔将炉料供入所述料斗室中；
关闭所述入口密封阀；
通过将加压气体供入所述料斗室中而对所述料斗室加压；以及
打开所述排料阀并且将所述炉料从所述料斗室供给至所述鼓风炉，
其特征在于还包括以下步骤：
使从所述鼓风炉回收的炉顶气体中至少一部分经历循环处理，在该处理中，从所述回收的炉顶气体中去除二氧化碳；以及
将所述回收的二氧化碳中至少一部分作为加压气体供入所述料斗室中以对所述料斗室加压。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过变压吸附或真空变压吸附从所述回收的炉顶气体中去除所述二氧化碳。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述回收的二氧化碳中至少一部分被供给至所述装料装置的斜槽变速齿轮箱，用于在所述斜槽变速齿轮箱中保持过压和/或用于紧急冷却。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述回收的二氧化碳中至少一部分被供给至所述装料装置的阀壳，用于在所述阀壳中保持过压和/或用于紧急冷却。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述回收的炉顶气体在经历所述循环处理之前经历净化处理；所述净化处理包括：
将所述回收的炉顶气体供给通过初级净化阶段以产生部分净化的炉顶气体；
将所述部分净化的炉顶气体供给通过次级净化阶段以产生净化的炉顶气体；以及
将所述净化的炉顶气体供给通过干燥阶段以干燥所述净化的炉顶气体。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述次级净化阶段包括：
第一步骤，在该第一步骤中所述部分净化的炉顶气体被预冲洗和冷却；以及
第二步骤，在该第二步骤中所述部分净化的炉顶气体被进一步冲洗且膨胀。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述回收的二氧化碳在被供给至所述装料装置之前被供给通过增压器单元和缓冲罐。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述料斗包括具有相关进气阀的进气口和具有相关排气阀的排气口，其中，所述方法包括：
在打开所述进气阀之前关闭所述入口密封阀且打开所述排气阀；
在关闭所述排气阀且对所述料斗室加压之前允许预定量的加压气体流经所述料斗室并且通过所述排气口排出。
9.根据权利要求8的所述方法，其中，所述预定量至多为所述料斗室的容积的三倍。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，通过所述排气口从所述料斗室回收的所述气体被循环并被供入所述次级净化阶段。
11.根据权利要求8或9所述的方法，其中，通过所述排气口从所述料斗室回收的所述气体被供给至出铁场除尘系统。
12.根据权利要求8或9所述的方法，其中，通过所述排气口从所述料斗室回收的所述气体被供入回收的二氧化碳中未用作加压气体的一部分中。
13.权利要求12所述的方法，其中，通过所述排气口从所述料斗室回收的所述气体在被供给至回收的二氧化碳中未用作加压气体的所述部分中之前被通过供给过滤器布置。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在从所述回收的炉顶气体中去除了所述二氧化碳之后，所述回收的炉顶气体作为还原气体被回供至所述鼓风炉。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述装料装置为无钟炉顶型。
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