TW202225417A - 高爐裝置的操作方法 - Google Patents

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克勞斯 彼得 金策爾
米利安 瓦萊里烏斯
克里斯蒂亞諾 卡斯塔尼奧拉
羅倫佐 米切萊蒂
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盧森堡商保爾沃特股份公司
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Abstract

一種用於生產生鐵的高爐操作方法，包括以下步驟：(a) 在一第一加熱器中加熱一碳氫化合物氣體流和一蒸汽流，以提供一加熱的碳氫化合物氣體和蒸汽流；(b) 在一預重組器中進料和部分重組此加熱的碳氫化合物氣體和蒸汽流，以提供一部分重組的合成氣流；(c) 將來自高爐的一第一高爐氣體流和一第二加熱器內的此部分重組的合成氣流加熱於它們混合在一起之前或之後，以提供一加熱的碳進料流；(d) 在一二次重組器中重組此加熱的碳進料流以提供一第二合成氣流；以及(e) 將此第二合成氣流送入此高爐爐身。

Description

高爐裝置的操作方法
本發明係關於一種高爐裝置的操作方法以及此高爐裝置。
儘管有替代方法，如廢鋼熔煉或在電弧爐內直接還原，現今的高爐仍然是鋼鐵生產中使用最廣泛的製程。高爐裝置的一個顧慮是高爐氣體(Blast Furnace Gas；BFG)從高爐中流出。由於這種氣體是從高爐頂部離開，因此通常也被稱為 “頂部氣體”。儘管早期這種高爐氣體可被允許輕易地逃逸到大氣中，但後來在使用BFG供給的發電廠中就避免這種情況發生，以免浪費氣體的能量含量並對環境造成不必要的負擔。高爐氣體中的一個成分是CO 2，它對環境有害且主要對工業應用沒有用處。事實上，以高爐氣體所供給的發電廠所排出的廢氣通常包含高達20體積百分比(vol%)至40體積百分比(vol%)的CO 2濃度。而燃燒後的高爐氣體除了上述的CO 2之外，通常還含有相當數量的N 2、CO、H 2O和H 2。然而，N 2含量主要是依高爐是使用熱空氣或是(純)氧氣而定。
主要地，為了減少焦炭或其他碳源的使用，建議從高爐中回收高爐氣體，對其進行處理以提高其還原電位，並將其注回高爐以幫助還原程序。這樣做的一種方法是藉由變壓吸附(Pressure Swing Adsorption; PSA)或真空變壓吸附(Vacuum Pressure Swing Adsorption; VPSA)來降低高爐煤氣中的CO 2含量，例如在專利申請EP 2 886 666 A1中所揭露。PSA/VPSA裝置產生富含CO和H 2的第一氣體流，以及富含CO 2和H 2O的第二氣體流。第一氣體流可用作還原氣體並反饋回高爐中。這種方法的一個範例是ULCOS(超低CO 2煉鋼(Ultra Low CO 2Steelmaking))製程，除了回收的第一氣體流之外，還有煤粉和冷氧也被送入高爐。這種類型的爐也被稱為“頂部氣體回收OBF(Oxygen Blast Furnace；氧氣高爐)”。
第二氣體流可以從裝置中取出，並在提取剩餘的熱值(calorific value)後進行處理。有爭議的是，這種處理包括將富含二氧化碳的氣體打(pump)入地下儲氣袋中進行儲存。此外，儘管PSA/VPSA裝置可以將高爐氣體中的CO 2含量從約35%大幅降低到約5%，但它們的取得、維護和操作非常昂貴，而且需要很大的空間。
曾有建議使用高爐氣體作為碳氫化合物的重組劑，以獲得可用於多種工業目的的合成氣體(synthesis gas；也稱為合成氣，syngas)。根據常見的重組製程，高爐氣體與含有至少一種碳氫化合物(例如：低等烷烴)的燃氣混合。在所謂的乾式重組反應中，燃料氣中的碳氫化合物與高爐氣體中的CO 2反應產生H 2和CO。同時碳氫化合物與高爐氣體中的H 2O反應，也藉由所謂的蒸汽重組反應產生H 2和CO。無論哪種方式，都獲得了一種其H 2和CO濃度都顯著增加的合成氣。
上述解決方案的問題在於它們需要昂貴且技術複雜的設備及/或它們不能轉用於高爐操作。
因此，本發明的一個目的是提供一種操作高爐裝置的新方法，即高爐及其附屬設備，以及相應的高爐裝置，藉此減少傳統高爐煉鋼所產生的CO 2排放，並至少部分克服上述問題。
為了實現所述目的，本發明一方面(第一方面)提出一種生產生鐵的高爐操作方法，包括以下步驟：(a) 在第一加熱器中加熱碳氫化合物氣體流和蒸汽流(a stream of hydrocarbon gas and a stream of steam)，以提供加熱的碳氫化合物氣體和蒸汽流(heated stream of hydrocarbon gas and steam)；(b) 在預重組器(pre-reformer)中進料及部分重組此加熱的碳氫化合物氣體和蒸汽流，以提供部分重組的合成氣流，其中優選為2至25%，較佳為5至18%的甲烷(等量)包含於碳氫化合物氣體已轉化為CO和H 2，更佳為根據熱力學平衡在操作溫度在400至550°C之間和壓力在1至4 barg之間；(c) 在它們混合在一起之前或之後，加熱來自高爐的第一高爐氣體流和第二加熱器中的此部分重組的合成氣流，以提供加熱的碳進料流；(d) 在二次重組器中重組此加熱的碳進料流以提供第二合成氣流；以及(e) 將此第二合成氣流送入高爐爐身(shaft)。
另一方面(第二方面)，本發明提出用於生產生鐵的高爐裝置包含一高爐，此高爐在爐身設有進氣口被設置用於供給此高爐第二合成氣流。此高爐更包含一第一加熱器與碳氫化合物氣體流源和蒸汽流源流體連接，此第一加熱器被設置用於加熱此碳氫化合物氣體流和此蒸汽流以提供一加熱的碳氫化合物氣體和蒸汽流，此第一加熱器於流體下游與一預重組器的入口連接。此預重組器被設置用於部分重組此加熱的碳氫化合物氣體和蒸汽流，以提供部分重組的合成氣流。此高爐更包含一第二加熱器與此高爐頂部流體連接，用於輸送一第一高爐氣體流，此第二加熱器被設置用於單獨或是混合地加熱此第一高爐氣體流和此部分重組的合成氣流，以提供加熱的碳進料流；以及一二次重組器流體連接此第二加熱器，此二次重組器被設置用於將此加熱的碳進料流轉換成一第二合成氣流，並且於流體下游連接此高爐爐身進氣口。此高爐裝置係被設定最好依據本發明第一方面所提出的方法來操作，更詳細地描述如下。
本發明提出一種整合方法和對應裝置，其允許更有效地操作高爐以降低焦炭和其他碳源速率並減少CO 2足跡。
事實上，發明人發現這種合成氣生產技術可以有利地應用於碳氫化合物氣體和高爐氣體的混合物，從而提供具有組合物的合成氣，其特別適合於在高爐的爐身(shaft)進料。實際上，首先送入預重組器的碳氫化合物氣體經過部分蒸汽重組，然後提供給在較高溫度下存在的高爐氣體進行二次重組。與天然氣相比，由於高爐氣體的碳含量較低，因此可以增加二次重組器進料中高爐氣體的百分比，但應保持等值臨界比，例如蒸汽與碳的比例以及產品合成氣中最大可接受的成分濃度。因此，限制高爐氣體與碳氫化合物氣體流混合的比例可能是較佳的，以便於製程操作。
事實上，發明人判定藉由控制預重組器的蒸汽/碳(H 2O/C)莫耳比(molar ratio；亦稱克分子比)，可以獲得特別有利的合成氣品質，這取決於其工作壓力和相關可能的工作溫度，其值為0.3至0.7 mol/mol，更理想為0.35至0.65 mol/mol之間，最好在0.4至0.6 mol/mol之間。預重組器的操作最好接近熱力學平衡，其中甲烷的轉化取決於溫度和壓力等操作條件。對於二次重組器的高爐氣體與碳氫化合物氣體的精確莫耳比取決於高爐氣體的組成以及對於通常控制在約2至6的普通組合物中，理想情況下控制在約2.5至5，較佳約3至4.5。
本方法和裝置的主要優點之一是，藉由修復部分高爐氣體進行再利用，可以大幅降低高爐操作時的整體CO 2產量。
再者，將產生的合成氣注入高爐的爐身可以顯著減少每噸生鐵產生的焦炭及/或其他碳源的量，也稱為焦炭速率。此外，在高爐爐身中注入合成氣可以提高煤粉或天然氣或其他材料的風口注入。因此，可以替代更多量的焦炭，從而間接地更降低高爐的運行成本，並且在功能上還可以降低注入材料的碳含量以及CO 2排放量。
此外，在其他行業中，重組器的壓力水平相對較高，大多高於20 bara或甚至高於40 bara，而在高爐應用中，所需的壓力水平僅為2至6 bara。這對碳形成及平衡轉換等重組設備的操作條件及限度有重要影響。雖然較低的壓力水平有利於在相同溫度水準下較高的甲烷轉化率，但不幸的是，它也有利於碳的形成，因此，本文所述的預重組器在合成氣生產中特別有利於在高爐中利用。
這些和本方法用於操作高爐的更多優點，以及目前公開的高爐裝置將在下面進一步詳細說明。
在本方法和高爐裝置中，碳氫化合物氣體流和蒸汽流不是在第一加熱器中分別加熱然後在進入預重組器之前或在預重組器內混合在一起，就是作為預混合的碳氫化合物氣體和蒸汽流加熱。
在步驟(b)中進入預重組器時，加熱的碳氫化合物氣體流及/或加熱的蒸汽流或加熱的碳氫化合物氣體和蒸汽流的溫度通常在300°C至600°C之間，理想情況下在400°C至500°C之間，較佳為425°C至480°C。預重組器的工作溫度一般依據400~550°C的壓力條件來選擇，以減少或避免碳在催化劑上的沉積。
已發現是，對於高爐的運作在程序流的適當位置添加氫氣，特別是所謂的可再生或 "綠色" 氫氣，可能是可取或有益的。在本文中，可再生或 “綠色” 氫氣是使用來自風能，太陽能或水力發電等可再生能源的電解水產生的氫氣(H 2)。作為第一選項，在步驟(b)之前(即第一加熱器的上游或下游，但預重組器的上游)，可以在第一加熱器加熱碳氫化合物氣體流之前或之後添加此氫氣流，相較於沒有添加氫氣，這使得在給定溫度下預重組器中甲烷的轉化率較低，但碳沉積會被部分抑制，且預重組器可以在更高的溫度下運行，例如高達至700°C。作為第二選項，在步驟(d)之前(即第二加熱器的上游或下游，但二次重組器的上游)，在第二加熱器加熱之前或之後，可以將氫氣添加到送入二次重組器的部分重組合成氣流中，亦可減少積碳。作為第三選項，可以在步驟(e)之前將氫氣添加到二次重組器之後的第二合成氣流中，使其溫度適應用於爐身噴射所需的合成氣溫度水平，或是氫氣預熱到相同的溫度水平。所有提到在過程中整合氫氣的情況都可以組合，並且H 2流將有利地預熱。氫氣的預熱通常在適當的熱交換器中實現，例如第四個加熱器或熱交換器，理想情況下，它們整合在其他熱交換器的廢氣程序管線中。因此，添加氫氣的位置也取決於預熱的溫度水平。
發明人不僅發現，藉由向預重組器提供加熱到這種溫度的進料氣體，離開下游二次重組器(downstream secondary reformer，或稱為次重組器下游)的第二合成氣達到約900至1100°C的溫度，理想情況下約為1000°C，這是將合成氣注入高爐所需的溫度。並且，這允許在預重組器中實現2至25mol%的部分重組(CH 4轉化率)，較佳為5至18mol%，由此減輕下游二次重組器中的重組工作。如上所述，本文所述的預重組的另一個優點是在相對較低的溫度下消除/降解較高的碳氫化合物，從而降低二次重組器或任何插入的導電裝置、加熱器等煙塵/固體積碳的風險。事實上，較高的碳氫化合物往往會發生熱反應，導致非飽和成分和碳，特別是當加熱到相對較高的溫度時，例如在700至1000°C之間，即在二次重組器中所測量的溫度。換言之，本方法和高爐裝置因此可以利用大範圍的碳氫化合物來源作為碳氫化合物氣體。使用部分重組的氣體，其中較高的碳氫化合物已經被轉化了，可以在第二加熱器和二次重組器中加熱到更高的溫度，而不會有或至少只有相當少的不良碳沉積。為了進一步減少二次重組器中的碳沉積(所謂的晶鬚碳(whisker carbon))，可以在二次重組器之前向加熱的碳進料流中加入低量且控制良好量的H 2S，以鈍化或穩定催化劑，例如鎳催化劑，進而大大減少催化劑上的碳沉積。
用於合成氣生成的催化劑通常是 VIII 類金屬，如銠(rhodium)、鉑(platinum)、鈀(palladium)、釕(ruthenium)、鈷(cobalt)、鎳(nickel)和銥(iridium)，其等不是由氧化物基板所支撐，就是在沒有支撐的情況下使用。因此，選擇催化劑的關鍵指標是轉化率、選擇性、熱穩定性、防止碳形成，當然還有價格。前面所列出的參數取決於進料及反應條件。催化劑的孔徑、空間速度和催化劑幾何形狀對合成氣選擇性和反應速率有相當大的影響。使用預重組器和二次重組器可以根據不同的重組條件使用兩種不同的催化劑。因此，催化劑的成本可以降低，且可以在二次重組器中實現較昂貴催化劑更長的使用壽命。
並且，碳氫化合物氣體中存在潛藏的含硫成分H 2S和其他如硫醇(mercaptan)及硫醚(thioether)化合物將沉積在預重組器的催化劑上，從而保護下游二次重組器中的催化劑免於硫中毒。
步驟(b)中的部分重組可以在各種已知用於蒸汽重組的重組反應器中完成。然而，步驟(b)中的部分重組在熱交換器式重組器作為預重組器中進行具有其優點。由於本身就是一種吸熱反應，碳氫化合物的蒸汽重組需要大量的熱量輸入才能獲得所需的氫氣和一氧化碳轉化。在傳統的蒸汽重組器中，熱傳(heat transfer)藉由輻射發生，而在熱交換型重組器中，很大一部分傳熱是藉由與熱廢氣或熱製程氣體對流(將在之後進一步解釋)進行的，藉此與輻射溶液相比，熱效率可以提高。除了高熱效率外，熱交換重組器還非常小巧。
在較佳實施例中，第一加熱器和第二加熱器被配置成熱交換器，利用在方法下游藉由熱整合產生的廢熱。來自第二加熱器的廢氣/排氣(殘餘)熱量作為加熱介質輸送回(在所謂的流體加熱連接中)用於加熱所述上游第一加熱器(upstream first heater，或稱第一加熱器上游)。因此，在本發明特別有利的實施例中，來自下游步驟流出/廢熱用於逆流熱交換的上游(因此流體加熱連接的方向與程序流的流體連接方向相反)，在所述熱交換器及所述熱交換型預重組器中為佳，從而顯著提高此方法的效率。此處所用的術語 “上游” 及 “下游” 始終是指合成氣生產中涉及的試劑和產品流的流動方向(程序流程)，而不是逆流加熱介質的方向(流體加熱連接)。
步驟(d)中的二次重組器可以是所謂的乾式重組器或自熱重組器。
在第一種變體中，二次重組器是乾式和蒸汽式混合重組器，基於簡單且依據常識，在本文中簡稱為乾式重組器。在二次重組器內的主要反應是在CO 2存在下的乾式重組吸熱反應，即CH 4+ CO 2= 2 CO + 2 H 2及蒸汽存在下的蒸汽重組，即CH 4+ H 2O = CO + 3 H 2。
因此，在此類變體中，二次重組器通常需要熱量輸入，以允許將碳進料流轉化為可用於高爐的合成氣流。因此，在步驟(c)之後，碳進料流在第二加熱器中被加熱到適當的溫度，這種溫度通常介於500°C和800°C之間，較佳為600°C和750°C之間，更佳為650°C和700°C之間。
再者，步驟(d)通常還包含藉由任何適當手段加熱的二次乾式重組器，例如用燃燒器燃燒燃料氣體，但更佳是藉由在燃燒器中存在的空氣，其富氧空氣(oxygen-enriched)甚至氧氣來燃燒第二高爐氣體流，藉此也獲得熱廢氣。使用富氧空氣或氧氣燃燒第二高爐氣體流，可能與廢氣回收結合用以控制火焰溫度，如果產生的廢氣也(部分)作為額外的CO 2來源供給二次重組器本身，這也降低了由此產生的第二合成氣流中的N 2含量，此特別有利。在本文中，“富氧空氣” 一詞意味著向空氣中加入氧氣(O 2)以提高所得富氧氣體混合物中氧氣的比例，例如從23到85 vol%或更高的值，較佳為從60到75 vol%。
使用純氧或富氧空氣，導致低氮濃度，也為碳捕獲裝置提供了好處。
除了上面提到的逆流熱整合之外，使用乾式重組器作為二次重組器允許從此加熱的乾式重組器本身回收(殘餘)熱量及其燃燒器廢氣的熱量，用於加熱上游第二加熱器(upstream second heater，或稱第二加熱器上游)，較佳係與所述的逆流熱傳相結合，當配置成熱交換器時，將熱傳傳遞到預重組器和第一加熱器。因此，來自熱廢氣的熱量更佳用於加熱上游第二加熱器、預重組器及/或第一加熱器，較佳順序依上游第二加熱器，預重組器及第一加熱器按序排列。
這些第一種變體的一些優點及好處是： ●由於預重組器具有約2-25%的甲烷(等量)轉化率，因此在沒有預重組器的情況下，作為相應的過程，能源效率更高。 ●由於高爐氣體未添加到預重組中，因此可以獲得較低的總壓降 ●熱交換器和預重組器是低成本設備。 ●預重組、加熱和二次重組分離可以更容易設計和操作每個步驟，考慮到碳沉積，催化劑中毒，特別是考慮到高爐運行功能中高爐氣體成分的變化。
在第二種變體中，步驟(d)中的二次重組在存在適量氧氣的情況下在自熱重組器(autothermal reformer; ATR)中進行。自熱重組將蒸汽和乾式重組反應與燃料氧化結合在一個單元中，放熱氧化為吸熱重組反應提供了熱量。
在包含ATR作為二次重組器的這種配置中，預重組步驟可顯著降低二次重組的能量需求，從而也減少了氧氣消耗，這反過來又有助於顯著提高二次重組器中產生的(第二流)合成氣的還原潛力(reduction potential)。因此，還原電位(潛力)定義為莫耳比(CO + H 2)/(CO 2+ H 2O)。
在步驟(c)之後的加熱碳進料流的溫度是根據需要而進行調整，一般介於750°C至950°C之間，較佳為800°C至900°C之間。據此，步驟(d)較佳還包含藉由燃燒適當的燃料氣體來加熱第二加熱器，或者有利地藉由燃燒與空氣、富氧空氣或與第二加熱器相關聯燃燒器中的氧氣來燃燒第二高爐氣體流。同樣如上文在其他變體中所述，燃燒器中燃燒產生的廢氣可以(部分)作為CO 2的額外來源供給到二次ATR。
這些第二種變體的一些優點及好處是： ●由於預重組器具有約2-25%的甲烷(等量)轉化率，與僅具 ATR 一樣，合成氣的還原潛力更高。 ●由於高爐氣體利用提高，僅使用 ATR 即可實現更高的 CO 2還原潛力。 ●與僅具 ATR 重組器一樣，O 2要求更低。 ●熱交換器和預重組器是低成本設備。 ●預重組、加熱及二次重組的分離可以更容易地設計和操作每個步驟，考慮到碳沉積，催化劑中毒，特別是考慮到高爐運行功能中高爐氣體成分的變化。
此外，在步驟(b)中，第三高爐氣體流可以有利地送入預重組器，較佳在所述第三高爐氣體流被加熱之後，例如在第一加熱器中，及/或已受氣體冷卻及/或清潔步驟，較佳為蒸汽去除步驟，除塵步驟，金屬去除步驟，HCl去除步驟及/或含硫成分去除步驟。
已發現是，對於高爐的運行來說，在程序流的適當位置添加氫氣，特別是所謂的可再生或 “綠色” 氫氣可能是可取或有益的。在乾式重組器作為二次重組器的情況下，最好在步驟(d)之前將氫氣添加到部分重組合成氣的第一流、高爐氣體的第一流及/或加熱的碳進料流中。在自熱重組器作為二次重組器的情況下，氫氣最好在步驟(e)之前添加到第二合成氣流中。在本文中，可再生或 “綠色” 氫氣是使用來自風能，太陽能或水力發電等可再生能源的電解水產生的氫氣(H 2)。
在此氫氣整合程序的情況下，將其預熱具有其優點。氫氣的預熱通常在適當的熱交換器中實現，例如第四加熱器或熱交換器，理想情況下，它們整合在其他熱交換器的廢氣程序管線中。
在被送入煙囪(stack)之前，加熱介質或廢氣例如離開第一加熱器，仍然含有加熱能量，其可用於本方法和高爐裝置。在有利的實施例中，加熱介質或廢氣流通過預熱器以預熱包括第一、第二及/或第三高爐氣體流；燃燒器的空氣，富氧空氣或氧氣；及/或氫氣流(在稍後一種情況下，預熱器是上述提到的第四加熱器)。
或者或另外地，加熱介質或廢氣流可選擇進一步進行一或多次排放處理(exhaust treatment)，其目的在於，例如進一步減少本方法的CO 2足跡。這可以藉由碳捕獲和利用(Carbon Capture and Utilization; CCU)來實現，例如藉由如上所述在二次重組器中使用廢氣(或其部分)，或者在CO 2去除裝置中使用變壓吸附(Pressure Swing Adsorption; PSA)，真空擺動吸附(Vacuum Swing Adsorption; VSA)或真空變壓吸附(Vacuum Pressure Swing Adsorption; VPSA)，胺處理(amine treatment；亦稱胺洗滌(amine scrubbing))，其中獲得富含CO 2流和CO 2耗盡流，後者被發送到煙囪。或者，可以藉由碳捕獲和儲存(Carbon Capture and Storage; CCS)來達到減少CO 2足跡，其中CO 2被捕獲就像CCU的情況一樣，但隨後將其儲存，使其不會進入大氣層，通常在地下地質構造中。如果將氧氣或富氧空氣用作燃燒器的燃燒氧氣源，則前面描述的方法特別有趣，因為廢氣中的氮氣濃度較低。
在本發明特別有利的實施例中，在步驟(d)中獲得的第二合成氣流具有滿足以下約束的化學成分： -    CH 4＜ 5 體積百分(vol%)及； -    （CO+H 2）/（H 2O+CO 2） ＞ 7。
“流體連接”(in fluidic connection)一詞是指兩個設備藉由導體或管道連接，使得流體(例如氣體)可以從一個設備流向另一個設備。如上所述，“在流體加熱連接中” 一詞意味著兩個設備通過導通或管道連接，使得加熱介質(例如氣體)可以從一個設備流向另一個設備。用於熱整合的流體加熱連接內的流動方向與流體連接相反，這意味著熱流與程序流的熱流處於逆流狀態。這些表達包含用於改變此流量的手段，例如用於調節品質流量的閥門或風扇，用於調節壓力的壓縮機等，以及控制元件，例如感測器，執行器等，對於適當控制整個高爐操作或高爐裝置內每個元件的操作是必要或合意的。
在本發明內容中，“碳氫化合物氣體” 是指每個分子具有最多十個碳原子的任何碳氫化合物，較佳最多六個碳原子，其在第一加熱器的溫度下處於氣態，即具有低於200°C的沸點，較佳低於100°C。因此，這種碳氫化合物氣體包含天然氣，即天然存在化石的碳氫化合物氣體混合物，主要由甲烷組成，通常包括數量不等的其他高等烷烴，但也包含具有相似烴成分的氣體，例如石腦油，例如輕石腦油，甚至重石腦油的餾分，沼氣，焦爐煤氣等。
本文所用的 “蒸汽流” 一詞是指含有蒸汽的流，即氣態水，其量很大，例如通常超過50莫耳%，較佳超過80莫耳%，最佳超過90莫耳%。這種蒸汽流可能還含有惰性成分，如N 2，但也含有少量的氣態成分，這些成分可以作為預重組器內的試劑，如CO 2，CO或H 2。然而，較佳蒸汽流中不含有超過10%的N 2。
“爐身供料”，“進給...到高爐的爐身” 或 “爐身的進氣口” 意味著在高於熱風(風口(tuyere))高度注入材料，即高於爐腹(bosh)，較佳在軟熔帶(cohesive zone)上方的氧化亞鐵(ferrous oxide)氣體固體還原區(gas solid reduction zone)內。
在本發明的內容中，“乾式重組” 一詞不僅包含甲烷與CO 2的反應，還包含甲烷與來自預重組器的合成氣中剩餘的蒸汽和高爐氣體中的特定蒸汽含量的反應。
"約" 在本文內容中，是指給定的數值涵蓋所述數值的-10%至+10%的值範圍，較佳為所述數值的-5%至+5%的範圍。
較佳實施例
合成氣在高爐中的利用要求與其他行業的應用要求不同。
高爐合成氣利用的主要要求有：
合成氣的還原度(reduction degree)和溫度等級(temperature level)：
在其他行業中，通常生產合成氣，然後冷卻以將多餘的蒸汽從合成氣中分離出來。因此，下游程序中僅使用冷卻氣體。所以，在鋼鐵工業以外的現有工業應用中，高還原度並不重要。然而，在鋼鐵工業中，高還原度(較佳高於7)是較佳的，並且對於程序效率至關重要，而還原度定義為：（cCO + cH 2）/（cH 2O + cCO 2）。
再者，合成氣的高溫與爐身噴射(shaft injection)所需的溫度水準相容，以實現最大的熱效率。因此，溫度應在900至1100°C的量級，以允許其噴射在高爐凝聚區上方的爐身中。
H 2/CO比率
在其他行業中，除鋼鐵行業外，合成氣還用於特定應用，例如純氫氣生產，氨或其他化學成分的生產。因此，通常需要氫氣與CO的特定比例。
相比之下，在高爐中使用合成氣的目的是礦石還原，這是藉由還原CO和氫氣兩種成分來實現。雖然用CO或氫氣還原礦石之間存在差異，但考慮到合成氣只是高爐內使用的還原氣體的一部分，這種差異相對較小。
壓力等級(pressure level)
在其他行業中，重組器的壓力水平相對較高，大多高於20 bara甚至高於40 bara，而在高爐應用中，所需的壓力水平僅為2至6 bara。這對碳形成和平衡轉換等重組設備的運行條件和極限有重要影響。雖然較低的壓力水平有利於在相同溫度水準下較高的甲烷轉化率，但不幸的是，它也有利於碳的形成，因此，預重組器的利用在合成氣生產中特別有利於在高爐中使用。
CO 2排放
焦炭(coke)是高爐煉鐵的主要能量輸入。從經濟和二氧化碳的角度來看，這是不太有利的能源。用其他能源替代焦炭，主要是在風口水準注入，被廣泛使用。由於成本原因，大部分注入煤粉(pulverized coal)，而在天然氣價格低的國家，使用這種能源。通常，廢塑膠等殘留物也會被注入高爐中。
這些輔助燃料可能對高爐煉鋼的二氧化碳排放產生積極影響，同時它們的利用限於程序理由，且這些限制往往已經達到。高爐產生高爐煤氣(blast furnace gas; BFG)，其中含有高達約40%的能量輸入到高爐。這種氣體通常用於鋼鐵廠的內部熱量要求，也用於電能生產。因此，為了減少以高爐為基礎鋼鐵生產的二氧化碳足跡，一個重要的策略是將這種BFG用於冶金，並將其他CO 2稀薄能源(如綠色電能)用於鋼鐵廠的剩餘能源需求。
因此，合成氣生產除了利用CO 2稀碳氫化合物外，還應盡可能整合高爐氣體，以提高高爐煉鐵的CO 2減排潛力。
氫氣添加
如果需要或有利的，氫氣流(較佳為可再生氫氣)可以加入到方法中，特別是在預重組器及/或二次重組器減少積碳之前，因此氫氣流可以在第一加熱器之前或之後添加，或在第二加熱器之前或之後添加。在添加之前，加熱氫氣流可能是有利的，較佳使用另一個熱交換器，其安裝在熱整合傳導的流體加熱連接內，例如在任何一或多個位置A(如果適用)、B、C或D。
雜質
由於利用煤和焦炭以及通常廉價的二次燃料作為廢塑膠或焦油在高爐中使用，典型的和有害的化學成分(如含氯和含硫分子)是高爐氣體的一部分。當使用這種氣體生產合成氣時，如果未經適當預處理，這些成分可能導致重組催化劑的快速中毒。
合成氣生產的重組和輔助技術：
重組反應
碳氫化合物氣體重組，如天然氣重組，主要通過以下反應進行：
在氧氣存在下部分氧化：
Figure 02_image001
。
此反應具有強烈的放熱作用，並釋放出大量的能量。
在蒸汽存在下的蒸汽重組：
Figure 02_image003
。
在CO 2存在的乾式重組：
Figure 02_image005
。
這最後兩種反應具有很強的吸熱作用，需要大量的熱量。
重組技術及其對高爐爐身噴射(shaft injection)的適應性
對於ATR重組技術，氣體最佳還原潛力的熱力學平衡導致合成氣的溫度仍然太低，無法將其注入爐身。事實上，提高溫度進一步導致更高的氧氣需求和降低合成氣的還原潛力，這對預期用途不利。
原料氣預熱
發明人發現，為了改善這種情況，可以對原料氣進行預熱。合成氣的最佳熱力學組成可以藉由將進料氣體預熱到400至550°C之間來獲得。實際上，藉由這樣的預熱，不僅可以增加合成氣的還原潛力，還可以獲得約900至1100°C的所需合成氣溫度。
預重組：
當使用預重組氣體或部分重組氣體時，其在高達600°C的中等溫度下進行了重組，較佳在430至500°C之間，最佳在450至480°C之間，可以進一步提高來自二次重組器的氣體還原勢能。甲烷轉化率約為2%至18%，減輕了二次重組器所需的工作。更進一步的優點是在進入二次重組器之前消除較高的碳氫化合物，從而減少可能的煙灰形成。此外，預重組反應器中的催化劑通常是高表面類型，作為二次重組器中使用的催化劑，可以承受較高的毒物濃度。並且，硫會沉積在預重組器的催化劑上，從而保護二次重組器的催化劑免受硫中毒。
當使用ATR技術作為二次重組器時，甲烷的預重組可大大減少二次程序步驟的能量需求，從而減少氧氣消耗。這反過來又大大增加了二次重組器中產生的合成氣的還原潛力。
此外，預重組最好藉由間接能源供應來實現。熱源可能是由於燃燒器中的高爐氣體燃燒，進一步改善了此程序的CO 2平衡，並與鋼鐵生產相結合。
加熱部分重組氣體
較高的碳氫化合物傾向於熱反應，導致非飽和成分和碳。如果未重組氣體被加熱到相對較高的溫度(通常在700至1000°C之間)，這可能會導致熱交換器中的積碳。使用預重組氣體，其中高碳氫化合物被轉換，允許加熱到高溫。
當使用ATR技術作為二次重組器時，預重組氣體的高入口溫度可顯著降低此程序步驟的能量需求，從而顯著降低氧氣消耗。
此外，這有助於顯著提高二次重組器中產生的合成氣還原潛力。
此外，預熱將較佳藉由間接加熱來實現。熱源可能來自高爐氣體的燃燒，這導致與鋼鐵生產相結合程序的CO 2平衡進一步改善。
在以下兩種不同變體的高爐操作方法和本發明的高爐裝置使用乾式重組或ATR作為二次重組器以及相應的輔助技術均相關展現於所附附圖。
圖1說明用於操作高爐方法的第一變體實施例，此高爐包括在900至1100°C的溫度下，例如在約1000°C的溫度和1至6 barg的壓力下，注入合成氣流。
這種合成氣流是從天然氣(natural gas; NG)開始生產的，可以選擇性地從雜質中清除，例如約100 Nm 3/ h，以及蒸汽，例如約50 Nm 3/ h，它們混合在一起之前或之後在第一加熱器中加熱，較佳在第一熱交換器中以約400°C至550°C的溫度加熱，然後在預重組器中部分重組，較佳為熱交換器型蒸汽式預重組器，其中天然氣中含有的2%至18%的甲烷轉化為CO和H 2，從而形成部分重組的合成氣流。
然後將這種部分重組的合成氣流與第一高爐氣體流混合，例如在約1.5至6.5 barg的壓力下約300至400 Nm 3/ h，無論是在第二加熱器中加熱之前還是之後，較佳在約500至800°C的溫度下，更佳約600°C至700°C，形成加熱的碳進料流。高爐氣體通常首先冷卻以降低其蒸汽含量，特別是藉由去除灰塵及/或HCl及/或金屬化合物及/或含硫成分進行清潔。在較佳實施例中，這種第一高爐氣體流可以首先進行預熱，例如在A、B、C或D中的任意一或多個位置。
此外，第三高爐氣體流可以在步驟(b)中有利地送入預重組器，較佳在所述第三高爐氣體流已在第一加熱器中加熱及/或已受氣體冷卻及/或清潔步驟之後，較佳為蒸汽去除步驟、除塵步驟、金屬去除步驟、HCl去除步驟及/或含硫成分去除步驟。同樣，在較佳實施例中，這種第三高爐氣體流可以首先進行預熱，例如在A、B、C或D的任意一或多個位置。
主要的重組是在二次重組器中完成的，在這種情況下，它是所謂的乾式重組器。乾式重組反應所需的熱量由與第二高爐氣體流一起操作的燃燒器提供，這取決於預熱溫度和氣流組成，例如從高爐頂部開始約350至600 Nm 3/ h，例如約510 Nm 3/ h。此燃燒器可以藉由空氣、富氧空氣甚至氧氣供給，特別是如果燃燒器的廢氣作為CO 2源重新引入乾式重組器。
離開二次乾式重組器的合成氣流，例如約550至700 Nm 3/ h，例如約640 Nm 3/ h，溫度約為1000°C，壓力約為1至6 barg，然後直接注入高爐爐身。
有利的是，來自二次重組器的餘熱產生為熱廢氣，例如(部分)廢氣來自其燃燒器，可用於加熱第二熱交換器，剩餘的熱量再用於加熱預重組器和進一步加熱第一熱交換器，從而形成一種節能逆流熱整合概念。當離開第一熱交換器時，氣體可以通過煙囪釋放或進一步處理，例如用於使其適合於碳捕獲和儲存或碳捕獲和利用等。在較佳實施例中，離開第一加熱器的廢氣可以通過另一個熱交換器，例如用於預熱第二高爐氣體流及/或二次重組器的燃燒器的空氣、富氧空氣或氧氣。
圖2說明用於操作高爐方法的第二變體實施例，此方法包括在約900至1100°C的溫度下，例如在約1000°C的溫度和約1至6 barg的壓力下，向爐身噴射合成氣流。
這種合成氣流是從天然氣(natural gas; NG)開始生產的，可以選擇性地從雜質中清除，例如約100 Nm 3/ h，以及蒸汽，例如約50 Nm 3/ h，它們混合在一起之前或之後在第一加熱器中加熱，較佳在第一熱交換器中以約400°C至550°C的溫度加熱，然後在預重組器中部分重組，較佳為熱交換器型蒸汽預重組器，其中天然氣中含有的2%至18%的甲烷轉化為CO和H 2，從而形成部分重組的合成氣流。
然後將此部分重組的合成氣流與第一高爐氣體流混合，例如在約1.5至6.5 barg的壓力下約60 Nm 3/ h，無論是在第二加熱器中加熱之前還是之後，較佳在約750至950°C的溫度下，較佳約800°C至900°C，形成加熱的碳進料流。在較佳實施例中，這種第一高爐氣體流可以首先進行預熱，例如在B、C或D中的任意一或多個位置。如上所述，高爐氣體通常首先冷卻及/或清潔，特別是藉由蒸汽、灰塵、金屬、含硫成分及/或HCl去除。
主要的重組是在二次重組器中完成的，在這種情況下，它是一個自熱重組器。第二加熱器所需的熱量可以經由連接到它的燃燒器提供，並使用第二個高爐氣體流(例如約230 Nm 3/ h)從高爐頂部進行操作。此燃燒器可以藉由空氣、富氧空氣甚至氧氣供給，特別是如果燃燒器的廢氣被重新引入自動熱重組器。在自熱重組器中，放熱氧化反應需要氧氣。因此，氧氣，例如約40 Nm 3/h被注入到自熱重組器中，可選預熱，例如在B、C或D的任意一或多個位置。
離開二次自熱重組器的合成氣流，例如約340 Nm 3/ h，溫度約為1000°C，壓力約為1至6 barg，然後直接注入高爐的爐身。
有利的是，來自第二熱交換器的餘熱產生為熱氣體，例如來自其燃燒器的廢氣，可用於加熱預重組器，剩餘的熱量再用於加熱第一熱交換器，從而形成一種節能逆流熱整合的概念。當離開第一熱交換器時，氣體可以通過煙囪釋放或進一步處理，例如用於使其適合於碳捕獲和儲存或碳捕獲和利用等。在較佳實施例中，離開第一加熱器的廢氣可以通過另一個熱交換器，用於預熱例如第二高爐氣體流及/或第二加熱器的燃燒器所使用的空氣、富氧空氣或氧氣。
a、b、c、d、e:步驟 A、B、C、D:位置
參考附圖，通過示例的方式描述本發明的優選實施例，其中： 圖1是用於實現本高爐操作方法的高爐裝置的第一變體實施例的流程示意圖；及 圖2是用於實現本高爐操作方法的高爐裝置的第二變體實施例的流程示意圖。 本發明的進一步細節和優點將從參考附圖的非限制性實施例的詳細描述中顯而易見。
a、b、c、d、e:步驟
A、B、C、D:位置

Claims (31)

  1. 一種用於生產生鐵的高爐操作方法，包括以下步驟： (a) 在一第一加熱器中加熱一碳氫化合物氣體流和一蒸汽流，以提供一加熱的碳氫化合物氣體和蒸汽流； (b) 在一預重組器中進料和部分重組該加熱的碳氫化合物氣體和蒸汽流，以提供一部分重組的合成氣流； (c) 將來自高爐的一第一高爐氣體流和一第二加熱器內的該部分重組的合成氣流加熱於它們混合在一起之前或之後，以提供一加熱的碳進料流； (d) 在一二次重組器中重組該加熱的碳進料流，以提供一第二合成氣流；以及 (e) 將該第二合成氣流送入高爐的爐身。
  2. 如請求項1所述的高爐操作方法，其中該加熱的碳氫化合物氣體和蒸汽流的溫度在300°C至600°C之間，較佳在400°C至500°C之間。
  3. 如請求項1或2所述的高爐操作方法，其中該碳氫化合物氣體中所含的2至25%，較佳5至18%的甲烷已轉化為CO和H 2，較佳在400至550°C之間的操作溫度和1至4 barg之間的壓力下。
  4. 如請求項1或2所述的高爐操作方法，其中該碳氫化合物氣體中所含的2至25%，較佳5至18%的甲烷已轉化為CO和H 2，其中在步驟(b)之前向該第一加熱器的上游或下游加入一H 2流，並且該預重組器的操作溫度高達700°C，該H 2流較佳已被加熱。
  5. 如請求項1至4其中任一項所述的高爐操作方法，其中該第一加熱器和該第二加熱器被配置成熱交換器，且來自該第二加熱器的一加熱介質用於加熱該第一加熱器上游。
  6. 如請求項1至4其中任一項所述的高爐操作方法，其中該第一加熱器和該第二加熱器被配置為熱交換器，並且在步驟(b)中的部分重組在一熱交換器型的重組器中進行，一加熱介質來自該第二加熱器，用於加熱該熱交換器型的重組器和該第一加熱器。
  7. 如請求項1至6其中任一項所述的高爐操作方法，其中在步驟(d)中的重組以乾式重組程序進行。
  8. 如請求項7所述的高爐操作方法，其中在步驟(c)之後該加熱的碳進料流的溫度在500°C至800°C之間，較佳在600°C至750°C之間。
  9. 如請求項7或8的高爐操作方法，其中步驟(d)還包括對該乾式重組器加熱，較佳藉由在一燃燒器中添有空氣、富氧空氣或氧氣燃燒該第二高爐氣體流，並另外獲得一熱廢氣流。
  10. 如請求項9所述的高爐操作方法，其中來自該熱廢氣的熱量用於加熱該第二加熱器上游及/或該預重組器及/或該第一加熱器，較佳順序為該第二加熱器上游，該預重組器及該第一加熱器。
  11. 如請求項1至6其中任一項所述的高爐操作方法，其中在步驟(d)中的重組是在添加氧氣的一自熱重組器中進行。
  12. 如請求項11所述的高爐操作方法，其中在步驟(c)之後該加熱的碳進料流的溫度在750°C至950°C之間，較佳在800°C至900°C之間。
  13. 如請求項11或12所述的高爐操作方法，其中步驟(d)還包括藉由在一燃燒器中燃燒一第二高爐氣體流與空氣、富氧空氣或氧氣加熱該第二加熱器並且另外獲得一熱廢氣流。
  14. 如請求項13所述的高爐操作方法，其中來自該熱廢氣的熱量用於加熱該預重組器上游及/或該第一加熱器，較佳順序為該預重組器上游和該第一加熱器。
  15. 如請求項1至14其中任一項所述的高爐操作方法，其中在步驟(c)之前將一H 2流加入到該第一部分重組的合成氣流中，在步驟(c)之前加入到該第一高爐氣體流中及/或在步驟(d)之前加入到該加熱的碳進料流中及/或在步驟(e)之前加入到該第二合成氣流中，較佳該H 2流已被加熱。
  16. 如請求項1至15其中任一項所述的高爐操作方法，其中該第一高爐氣體流進一步經一氣體冷卻及/或清潔步驟，較佳為蒸汽去除步驟、除塵步驟、金屬去除步驟、HCl去除步驟及/或含硫成分去除步驟，然後與該部分重組合成氣混合。
  17. 如請求項1至16其中任一項所述的高爐操作方法，其中在步驟(b)中將一第三高爐氣體流另外送入該預重組器，較佳在該第三高爐氣體流已在該第一加熱器中加熱及/或已進行氣體冷卻及/或清潔步驟之後，較佳為蒸汽去除步驟，除塵步驟，金屬去除步驟，HCl去除步驟及/或含硫成分去除步驟。
  18. 如請求項1至17其中任一項所述的高爐操作方法，其中在該方法中產生的任何廢氣在被釋放到大氣中之前都要經過一或多個廢氣處理，該廢氣處理選自碳捕獲與利用(Carbon Capture and Utilization; CCU)和碳捕獲與封存(Carbon Capture and Storage; CCS)，其中碳捕獲較佳在一CO 2去除單元中使用變壓吸附(Pressure Swing Adsorption; PSA)，真空擺動吸附(Vacuum Swing Adsorption; VSA)或真空變壓吸附(Vacuum Pressure Swing Adsorption; VPSA)或胺氣處理(amine gas treatment；亦稱胺洗滌(amine scrubbing))進行。
  19. 一種用於生產生鐵的高爐裝置，包括： 一高爐，具有設於爐身的進氣口，用以向該高爐送入一第二合成氣流，該高爐還包括： 一第一加熱器，流體連接一碳氫化合物氣體流源和一蒸汽流源，該第一加熱器被設置用於加熱該碳氫化合物氣體流和該蒸汽流，以提供一加熱的碳氫化合物氣體和蒸汽流，且該第一加熱器流體下游連接一預重組器的一入口，該預重組器被設置用於部分重組該加熱的碳氫化合物氣體和蒸汽流以提供一部分重組的合成氣流， 一第二加熱器，流體連接該高爐頂部被設置用於輸送一第一高爐氣體流，該第二加熱器被配置用於各別地或混合地加熱該第一高爐氣體流和該部分重組的合成氣流，以提供一加熱的碳進料流；以及 一二次重組器，流體連接該第二加熱器，該二次重組器被設置用於轉換該加熱的碳進料流成一第二合成氣流，並且流體下游連接該高爐爐身的進氣口。
  20. 如請求項19所述的高爐裝置，其中該高爐裝置被配置成用於實現如請求項1至18任一項所述之用於生產生鐵的高爐操作方法。
  21. 如請求項19或20所述的高爐裝置，其中該第一加熱器和該第二加熱器被配置成熱交換器，該第二加熱器與該第一加熱器上游處於流體加熱連接。
  22. 如請求項19或20所述的高爐裝置，其中該第一加熱器和該第二加熱器被配置為熱交換器，該預重組器是一熱交換式重組器，該第二加熱器與該熱交換式重組器處於流體加熱連接，該熱交換式重組器與該第一加熱器處於流體加熱連接。
  23. 如請求項19至22所述的高爐裝置，其中該第一加熱器及/或該預重組器與一H 2流源處於流體連接。
  24. 如請求項19至23其中任一項所述的高爐裝置，其中該二次重組器係一乾式重組器。
  25. 如請求項24所述的高爐裝置，其中該乾式重組器包括與該高爐頂部流體連接的一燃燒器，被設置用於將一第二高爐氣體流輸送到該燃燒器。
  26. 如請求項24或25所述的高爐裝置，其中該乾式重組器與該第二加熱器上游為流體加熱連接。
  27. 如請求項19至23其中任一項所述的高爐裝置，其中該二次重組器是與一氧氣源流體連接的一自熱重組器。
  28. 如請求項27所述的高爐裝置，其中第二加熱器包括與該高爐頂部流體連接的一燃燒器，被設置用於將一第二高爐氣體流輸送到該燃燒器。
  29. 如請求項19至28其中任一項所述的高爐裝置，其中該第二加熱器及/或該二次重組器及/或該高爐爐身進氣口與一H 2流源為流體連接，該流體連接較佳包括用於加熱該H 2流的一第四加熱器。
  30. 如請求項19至29其中任一項所述的高爐裝置，其中與該高爐頂部的該流體連接被設置用於輸送一第一高爐氣體流，還包括一氣體冷卻及/或清洗裝置，較佳為蒸汽去除單元、除塵單元、金屬去除單元、HCl去除單元及/或含硫成分去除單元。
  31. 如請求項19至30其中任一項所述的高爐裝置，其中該預重組器的該入口另外與該高爐頂部流體連接，被設置用於輸送一第三高爐氣體流給該預重組器，該第三高爐氣體流的該流體連接較佳為與該第一加熱器為流體加熱連接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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