Способ и устройство для управления процессом восстановительной плавки



Способ и устройство для управления процессом восстановительной плавки
Способ и устройство для управления процессом восстановительной плавки

 


Владельцы патента RU 2515974:

СИМЕНС ФАИ МЕТАЛЗ ТЕКНОЛОДЖИЗ ГМБХ (AT)

Изобретение относится к области металлургии, в частности к управлению процессом восстановительной плавки. Способ для управления процессом восстановительной плавки включает восстановление шихтового материала восстановительным газом при использовании углеродных носителей и добавок, выплавку чугуна или стальных полупродуктов, отбор прореагировавшего восстановительного газа в качестве колошникового газа и отвод его после очистки в качестве рециркулирующего газа. Часть рециркулирующего газа термически утилизируют в газовой турбине. Отработавший газ используют в утилизационном парогенераторе для образования пара. Оставшуюся часть рециркулирующего газа направляют на устройство отделения CO2, и остаточный газ подают на утилизационный парогенератор и сжигают для дополнительного создания пара. Изобретение обеспечивает использование рециркулирующего газа в газовой турбине и газо- и пароэлектростанциях. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к способу управления процессом восстановительной плавки, в частности, с доменной печью или с плавильным агрегатом и по меньшей мере одним восстановительным агрегатом, причем сырье восстанавливается восстановительным газом, при применении углеродных носителей и при необходимости добавок, и выплавляется с получением чугуна или стальных полупродуктов, и прореагировавший восстановительный газ отбирается как колошниковый газ и после очистки выводится как отгружаемый газ.

Изобретение относится, кроме того, к устройству управления процессом восстановительной плавки с доменной печью или с плавильным агрегатом и по меньшей мере одним восстановительным агрегатом, причем сырье, при применении углеродных носителей и при необходимости добавок, может восстанавливаться восстановительным газом и может выплавляться с получением чугуна или стальных полупродуктов, а прореагировавший восстановительный газ отбирается как колошниковый газ и после очистки и может отводиться как отгружаемый газ, при необходимости в смеси с очищенным и охлажденным избыточным газом из плавильного агрегата.

Из уровня техники известно, что технологические газы, как, например, колошниковый газ с установок восстановительной плавки или смесь остаточных газов, может перерабатываться в других процессах и установках, причем часто используется тепловая и химическая энергия колошникового газа. Проблемой являются колебания состава газа и низкое давление отгружаемого газа после промывочной системы, что затрудняет эффективную обработку отгружаемых газов. Далее, известно, что отгружаемый газ или чистый колошниковый газ может использоваться в турбинах для создания кинетической энергии (турбодетандеры) и тепла (газовые турбины). Здесь также проблема заключается в том, что отгружаемый газ из-за низкого давления, низкой теплотворной способности после добавления остаточного газ с установки удаления CO2 и вследствие колебаний теплотворной способности невыгоден для применения в газовой турбине или газо- и пароэлектростанциях.

Например, из документов EP 488429A2, ER 269609A1 и EP388395A1 известен способ, в котором тепло отгружаемого газа или газа из плавильного газификатора используется в газовой турбине для создания пара и в паровой турбине.

Поэтому задачей изобретения является разработать способ и устройство, с которыми достигается лучшее и более эффективное использование технологических газов и в целом улучшенный энергетический баланс в комбинации процесса восстановительной плавки и использования отгружаемого газа, например, в газовой турбине или газо- и пароэлектростанциях.

Согласно изобретению, эта задача решена способом по п.1 и устройством по п.17 формулы.

Благодаря способу по изобретению, по меньшей мере часть отгружаемого газа применяется в газовой турбине для утилизации тепловой энергии. Отработавший газ из этой газовой турбины используется в утилизационном парогенераторе для создания пара. Следующая часть отгружаемого газа подается на устройство отделения CO2 и/или на систему низкого давления отгружаемого газа, причем образующийся при этом хвостовой газ, то есть остаточный газ, который образуется в результате отделения CO2, направляется на утилизационный парогенератор и сжигается для дополнительного образования пара. В результате, с одной стороны, благодаря устройству отделения CO2 улучшается качество отгружаемого газа, причем повышается его восстановительный потенциал, то есть повышается фракция в нем восстанавливающих компонентов, или создается полноценный восстановительный газ, который можно подавать на металлургические нужды. С другой стороны, горючие фракции хвостового газа проводятся на утилизацию его тепла, так что улучшается энергетический баланс. При этом выгодно, чтобы отгружаемый газ, который имеет более высокое давление и более высокую долю горючих компонентов, обрабатывался отдельно от хвостового газа. Тем самым качество отгружаемого газа, который сжигается в паровой турбине, не ухудшится из-за хвостового газа, так что можно избежать требующих больших затрат повышения давления, или же предотвращается пониженный выход энергии в паровой турбине. В частности, колебаний теплотворной способности, которых, что обусловлено спецификой процесса, нельзя избежать для хвостового газа в устройствах отделения CO2, в частности, при удалении CO2 адсорбционными способами, больше не представляют никаких проблем для газовой турбины. Условием эффективной работы газовой турбины является горючий газ с по существу однородной теплотворной способностью, так что отдельная обработка хвостового газа дает лишь преимущества для паровой турбины.

Так как количество восстановительного газа из плавильного газификатора непостоянно, нужно отводить регулируемое количество газа, так называемый избыточный газ, как отгружаемый газ. Количество избыточного газа получается на основе необходимого в восстановительном агрегате как можно более однородного количества восстановительного газа и системного регулирования давления в плавильном агрегате.

Согласно одной выгодной форме осуществления способа по изобретению, колошниковый газ берется из доменной печи или восстановительного агрегата. Наряду с использованием части потока для отделения CO2, отгружаемый газ можно направлять в газовую турбину и этим можно заметно улучшить энергетический баланс комбинации процесса восстановительной плавки и газовой турбины или утилизационного парогенератора.

Очистка колошникового газа может проводиться путем сухой сепарации, в частности, гравитационным осаждением, и/или мокрой сепарации. Колошниковый газ в большинстве случаев загрязнен пылью, так что пыль и мелкие твердые частицы нужно отделять. При этом сухая сепарация дает то преимущество, что она не приводит к сильному охлаждению колошникового газа. При очень высоких требованиях к качеству газа по существу полное удаление пыли и твердых частиц может проводиться способом мокрого обеспыливания, причем он идет за сухим обеспыливанием или может применяться самостоятельно. В результате мокрого обеспыливания происходит сильное охлаждение колошникового газа. Очищенный сухим или мокрым способом колошниковый газ называется отгружаемым газом и может теперь подаваться на использование в турбине.

Согласно изобретению, оставшуюся часть отгружаемого газа сначала сжимают, охлаждают и затем подают в устройство отделения CO2. Повышением давления и охлаждением можно подкорректировать или улучшить режим процесса удаления CO2.

Согласно одной частной форме осуществления способа по изобретению, отгружаемый газ перед сжиганием в паровой турбине сжимают в компрессоре для горючего газа. Этим можно привести газовую турбину в экономически оптимальную рабочую точку и повысить коэффициент полезного действия.

Согласно одной подходящей форме осуществления способа по изобретению, часть отгружаемого газа подается на турбодетандер, где он расширяется со снижением давления, и далее добавляется в хвостовой газ. Этими мерами можно, например, когда количество отгружаемого газа больше, чем может переработать газовая турбина, сначала использовать кинетическую энергию, при этом снимается давление отгружаемого газа. Турбину можно объединить с генератором для создания тока. Дросселированный отгружаемый газ добавляется далее в хвостовой газ, при этом доля горючих компонентов в итоге повышается.

Одна выгодная форма осуществления способа по изобретению предусматривает, что хвостовой газ, при необходимости после смешения с отгружаемым газом, перед своим сжиганием в утилизационном парогенераторе временно хранится в хранилище для выравнивания колебаний теплотворной способности. Согласно специфике производства, устройство отделения CO2 создает хвостовой газ, который имеет сильно непостоянную теплотворную способность, причем колебания происходят с высокой частотой, то есть через короткие промежутки времени, а по существу выравнивание происходит определенно через более длительный промежуток времени. Таким образом, благодаря уравниванию в буферном хранилище устанавливается почти однородная теплотворная способность, и сильных колебаний при горении можно избежать. Добавлением отгружаемого газа в хвостовой газ можно дополнительно скорректировать теплотворную способность.

Согласно одной подходящей форме осуществления способа по изобретению, отгружаемый газ перед его сжиганием в паровой турбине обеспыливают. В результате дополнительного обеспыливания можно гарантировать, что остаточная пыль не сможет вызвать никаких повреждений в турбине.

Согласно следующей форме осуществления способа по изобретению, для выравнивания колебаний теплотворной способности или корректировки теплотворной способности в отгружаемый газ перед его сжиганием в паровой турбине добавляют газ металлургических печей, и/или природный газ, и/или азот, и/или водяной пар или их смеси. Газовые турбины требуют для стабильной работы как можно более однородной теплопроизводительности и однородной теплотворной способности. Из-за колебаний при осуществлении процесса восстановительной плавки могут возникать изменения в составе, так что в результате внесения, согласно изобретению, газов металлургических печей, как, например, тигельные газы или коксовальные газы, которые имеются на металлургических заводах в достаточном количестве, или других подходящих горючих газов теплотворную способность при необходимости можно повысить или понизить (добавлением азота), так что можно обеспечить стабильные условия для газовой турбины. Особенно экономически выгодно применение сбросного азота с установок разделения воздуха.

Согласно особой форме осуществления способа по изобретению, отгружаемый газ перед его сжиганием в паровой турбине временно хранят в буферном устройстве, чтобы обеспечить выравнивание количества отгружаемого газа. Описанными мерами можно гарантировать очень стабильную работу газовой турбины.

Согласно одной частной форме осуществления способа по изобретению, образованный в утилизационном парогенераторе пар подается на паровую турбину. Благодаря применению образованного в утилизационном парогенераторе пара можно заметно повысить коэффициент полезного действия процесса.

Одна особая форма осуществления способа по изобретению предусматривает, чтобы устройство отделения CO2 работало на основе колебаний давления или способа чередования вакуум-давление, в частности, на основе адсорбции. Такие способы отличаются высокими скоростями разделения, так что очищенный отгружаемый газ имеет высокий восстановительный потенциал и снова может применяться в процессе восстановительной плавки, благодаря чему можно снизить количество CO2, образующегося на тонну чугуна.

Одна выгодная форма осуществления способа по изобретению предусматривает, что в газовую турбину подается только отгружаемый газ со средней теплотворной способностью >4000 кДж/Нм3, в частности, >5000 кДж/Нм3. Регулированием теплотворной способности отгружаемого газа можно гарантировать, что газовая турбина будет иметь высокий кпд, причем обеспыливание, буферное устройство, компрессор для горючего газа можно сделать меньших размеров, так как отгружаемый газ со слишком низкой теплотворной способностью не должен подаваться в турбину через эти устройства. В результате будут иметься менее дорогие конструктивные элементы вплоть до газовой турбины. Далее, благодаря этому можно избежать потерь энергии из-за необходимого в ином случае сжатия насыщенного CO2 хвостового газа и последующего дросселирования в паровой турбине.

Согласно следующей выгодной форме осуществления способа по изобретению, теплотворная способность отгружаемого газа определяется онлайн. В результате проводимого онлайн определения теплотворной способности возможно непрерывное регулирование теплотворной способности, в частности, путем добавления горючих газов или азота, что способствует еще более стабильной работе газовой турбины.

Согласно особой форме осуществления способа по изобретению, доля отгружаемого газа, который подается в газовую турбину, составляет от 30 до 90% колошникового газа.

На основе этого количества, с одной стороны возможно использование горючих компонентов отгружаемого газа, и еще достаточное количество отгружаемого газа может подаваться на устройство отделения CO2, так что возможно использование в процессе восстановительной плавки. При необходимости эти доли могут корректироваться, например, когда на процесс восстановительной плавки нужно вернуть больше отгружаемого газа.

Особо выгодная форма осуществления способа по изобретению достигается, когда доменная печь работает с кислородсодержащим газом, в частности, с содержанием кислорода >70%, особенно предпочтительно >80%. Благодаря работе с почти чистым кислородом повышается качество технологического газа при восстановлении, а также количество колошникового газа, так что в наличии имеется более высокая доля восстановительных или горючих компонентов. Этим можно улучшить процесс восстановительной плавки в доменной печи и утилизацию тепла отгружаемого газа.

Одна подходящая форма осуществления способа по изобретению предусматривает, что по меньшей мере часть очищенного в устройстве отделения CO2 отгружаемого газа вводится в доменную печь или восстановительный агрегат, при необходимости после нагревания. Отгружаемый газ, очищенный таким образом, имеет высокий восстановительный потенциал и поэтому может снова применяться для восстановления сырья, так что, например, можно снизить количество углеродных носителей в доменной печи или восстановительном агрегате. При этом обычным сырьем (шихтовым материалом) является железная руда, агломерированные носители железа (гранулы, спек), концентраты железной руды и дополнительные углеродные носители и добавки.

Согласно одной выгодной форме осуществления способа по изобретению, по меньшей мере часть хвостового газа или содержащей хвостовой газ газовой смеси сжигается с добавками воздуха и/или кислорода в нагревательной установке, причем отходящее тепло используется для нагрева очищенного отгружаемого газа перед его вводом в доменную печь. Тем самым можно недорого нагреть отгружаемый газ, чтобы установить необходимую температуру перед вводом.

Согласно изобретению, устройство управления процессом восстановительной плавки по изобретению содержит доменную печь, или плавильный агрегат и по меньшей мере один восстановительный агрегат, причем сырье восстанавливается восстановительным газом, с применением углеродных носителей и при необходимости добавок, и выплавляется в чугун или стальные полупродукты. Прореагировавший в процессе восстановительной плавки восстановительный газ отводится как колошниковый газ и после очистки отбирается как отгружаемый газ, при необходимости в смеси с очищенным и охлажденным избыточным газом из плавильного агрегата. Кроме того, предусмотрены газовая турбина с генератором для утилизации тепла по меньшей мере части отгружаемого газа и утилизационный парогенератор, в котором посредством горячих отработавших газов газовой турбины может создаваться пар. Устройство согласно изобретению содержит устройство отделения CO2, на которое можно подавать по меньшей мере часть оставшегося отгружаемого газа, с образованием очищенного от CO2 газа и хвостового газа, и содержит хранилище для вмещения хвостового газа и выравнивания колебаний его теплотворной способности, причем хранилище соединено с утилизационным парогенератором, который содержит нагревательную установку для сжигания хвостового газа в целях образования пара. С устройством согласно изобретению можно отгружаемый газ, который имеет высокое давление и обладает высокой теплотворной способностью, обрабатывать отдельно от хвостового газа, имеющего низкое давление и более низкую теплотворную способность. Таким образом, хотя количество полноценного отгружаемого газа ниже, но он отличается более высоким давлением и более высокой теплотворной способностью, так что его использование в паровой турбине может осуществляться более эффективно. В результате отдельного сжигания хвостового газа в нагревательной установке утилизационного парогенератора можно использовать энергию горючих компонентов хвостового газа.

Согласно одному возможному варианту устройства по изобретению, паровая турбина снабжена генератором для снятия давления в паре, образованном в утилизационном парогенераторе. Благодаря использованию отходящего тепла горячего отработавшего газа газовой турбины и отходящего тепла от сжигания хвостового газа можно повысить эффективность использования энергии в процессе, причем паровую турбину в сочетании с генератором можно использовать для генерации электроэнергии.

Для очистки колошникового газа можно предусмотреть устройство сухой сепарации, в частности, гравитационной сепарации, и/или устройство мокрой сепарации. Этим можно установить необходимую чистоту отгружаемого газа, причем преимуществом сухой сепарации является лишь незначительное охлаждение колошникового газа.

Согласно следующей форме осуществления устройства по изобретению, предусмотрено буферное устройство для хранения отгружаемого газа перед его подачей в газовую турбину, так что подаваемое в газовую турбину количество отгружаемого газа или теплотворную способность отгружаемого газа можно удерживать однородной.

Согласно особенно выгодной форме осуществления устройства по изобретению, буферное устройство содержит измерительное устройство для измерения теплотворной способности отгружаемого газа, причем на основе измерения в целях корректировки теплотворной способности можно добавлять газ металлургических печей, и/или природный газ, и/или азот, и/или водяной пар. Благодаря онлайновому измерению можно проводить регулирование теплотворной способности или количества отгружаемого газа, причем количество отгружаемого газа или добавляемого газа металлургических печей и/или азота можно устанавливать посредством исполнительных элементов, как, например, регулировочные клапаны.

Согласно следующей выгодной форме осуществления устройства по изобретению, предусмотрен фильтр, в частности, электрофильтр, для очистки отгружаемого газа перед его подачей в газовую турбину. Это тонкое фильтрование, при необходимости после проводимой до этого очистки колошникового газа от пыли фильтрацией, гарантирует предотвращение абразивной или механической нагрузки газовой турбины, а также удаление мельчайших пылинок.

Одна выгодная форме осуществления устройства по изобретению предусматривает, что имеются компрессор для повышения давления и/или холодильник для охлаждения оставшейся части отгружаемого газа перед его подачей в устройство отделения CO2. Это необходимо, чтобы позволить соответствующую подгонку температуры и давления для оптимальной работы устройства отделения CO2 и последующего использования в качестве восстановительного газа.

Согласно одной возможной форме осуществления устройства по изобретению, предусмотрены компрессор для горючего газа, для сжатия отгружаемого газа перед его подачей в газовую турбину. Благодаря этому питание газовой турбины можно осуществить при уровне давления, соответствующем газовое турбине.

Согласно одной особой форме осуществления устройства по изобретению, предусмотрен турбодетандер для использования кинетической энергии отгружаемого газа, причем расширенный отгружаемый газ может проводиться по трубопроводу в хранилище. Тем самым сначала можно использовать кинетическую энергию, прежде чем отгружаемый газ будет смешан в хранилище с хвостовым газом. Турбодетандер может объединяться с генератором для выработки электроэнергии.

Одна особая форма осуществления устройства по изобретению предусматривает, что имеется нагреваемое хвостовым газом устройство предварительного нагрева для нагрева отгружаемого газа, очищенного от CO2, так что промытый, очищенный отгружаемый газ может подаваться в доменную печь. В результате сжигания хвостового газа в нагревательной установке можно недорого нагреть очищенный отгружаемый газ перед его возвратом в доменную печь.

Фиг.1: технологическая схема процесса восстановительной плавки с работающей на кислороде доменной печью.

Фиг.2: технологическая схема процесса восстановительной плавки с установкой восстановительной плавки согласно процессу COREX® (кусковая руда) или FINEX® (рудная мелочь)

Фиг.1 показывает доменную печь 1, которая снабжается кислородом по кольцевой отводящей линии 2. Колошниковый газ подводится по линии 3 колошникового газа на установку 4 сухой сепарации и при необходимости также на установку 5 мокрой сепарации, при этом из наполненного пылью колошникового газа образуется отгружаемый газ, который отводится по линии 6. Через подводящую линию 7 к устройству 8 отделения CO2 часть отгружаемого газа через компрессор 9 и холодильник 10 подается на устройство 8 отделения CO2, причем тогда образуются очищенный от CO2 отгружаемый газ, который называется также рециркулирующим газом, и хвостовой газ, которые отводятся по линии 11 рециркулирующего газа 11 или линии 12 и 13 хвостового газа. Линия 13 хвостового газа заканчивается в хранилище 14 для приема хвостового газа, где происходит выравнивание теплотворной способности содержащегося хвостового газа. По линиям подвода хвостового газа 15a, 15b можно запасенный прежде хвостовой газ подавать теперь на утилизационный парогенератор 16. Здесь в результате сжигания хвостового газа создается пар, который приводит в действие паровую турбину 17 и генератор 18, причем создается электрический ток.

В одном особом режиме способа по изобретению хвостовой газ может использоваться также для нагрева возвращаемого отгружаемого газа, причем хвостовой газ проводится на устройство 19 предварительного нагрева, в котором хвостовой газ сгорает, а рециркулирующий газ нагревается, причем нагретый рециркулирующий газ затем вводится по подводящей линии 20 в доменную печь 1. Устройство предварительного нагрева можно при этом также обойти, и проводить рециркулирующий газ по подводящей линии 20a напрямую в доменную печь.

Наряжу с применением отгружаемого газа для получения рециркулирующего газа, отгружаемый газ служит, прежде всего, как носитель энергии, причем могут использоваться химическая энергия и кинетическая энергия. Отгружаемый газ проводится в буферное устройство 21 и фильтр 22. Здесь, с одной стороны, происходит как можно более равномерное регулирование количества отгружаемого газа и установка максимально равномерной теплотворной способности, причем последнюю можно регулировать добавлением газа металлургических печей или азота. Для этого в буферном устройстве теплотворная способность отгружаемого газа измеряется онлайн, и теплотворную способность повышают путем добавления газа металлургических печей или природного газа или снижают добавлением азота или водяного пара.

Обработанный таким образом отгружаемый газ через компрессор 23 для горючего газа добавляют в камеру сгорания газовой турбины 24, где он снова приводит в действие генератор 25. Образующийся при этом горячий отработавший газ по линии 26 отработавшего газа проводится на утилизационный парогенератор 16 для образования пара, причем пар опять же приводит в действие паровую турбину 17.

Альтернативно можно часть отгружаемого газа или же преобладающую часть отгружаемого газа направить в турбодетандер 27, причем этот турбодетандер объединен с непоказанным генератором. Дросселированный отгружаемый газ может проводиться в хранилище 14, где дросселированный отгружаемый газ смешивается затем с хвостовым газом.

Фиг.2 показывает аналогичную фиг.1 установку или технологическую схему, поэтому одинаковые конструктивные элементы были обозначены одинаковыми позициями. Вместо доменной печи процесс восстановительной плавки проводится в плавильном агрегате 28 и по меньшей мере одном восстановительном агрегате R. В конкретном примере имеется четыре расположенных последовательно восстановительных агрегата R1, R2, R3 и R4, которые используют образованный в плавильном агрегате восстановительный газ для восстановления сырья, в частности, железной руды, агломерированных носителей железа (гранулы, спек) или рудных концентратов. Выгодно, если плавильный агрегат 28 выполнен как плавильный газификатор. Восстановительные газы проводятся в противотоке сырью и после использования в восстановительных агрегатах отбираются в последнем восстановительном агрегате R4 как колошниковый газ и очищаются в установке 5 мокрой сепарации. Очищенный теперь колошниковый газ может, аналогично описанию фиг.1, в качестве отгружаемого газа подаваться в газовую турбину 23 или устройство 8 отделения CO2. Хвостовой газ снова проводится по линии 12 хвостового газа в хранилище 14. Очищенный отгружаемый газ, который называется также рециркулирующим газом, может по линии 11 рециркуляции газа направляться в устройство 29 обеспыливания генераторного газа. В устройстве 29 обеспыливания генераторный газ, образованный в плавильном агрегате 28 с применением углеродных носителей, обеспыливается и подается как технологический газ или как восстановительный газ в восстановительный агрегат R1. Материал, по меньшей мере частично восстановленный в восстановительных агрегатах, называется также Low Reduced Iron (LRI, железо низкого восстановления) и после агломерации используется в плавильном агрегате 28, где он выплавляется в чугун или стальные полупродукты.

СПИСОК ПОЗИЦИЙ ДЛЯ ССЫЛОК

1 доменная печь

2 кольцеобразный газопровод

3 линия отбора колошникового газа

4 устройство сухой сепарации

5 устройство мокрой сепарации

6 линия

7 подводящая линия

8 устройство отделения CO2

9 компрессор

10 холодильник

11 линия рециркуляции газа

12 линия хвостового газа

13 линия хвостового газа

14 хранилище

15a, 15b линии подвода хвостового газа

16 утилизационный парогенератор

17 паровая турбина

18 генератор

19 устройство предварительного нагрева

20, 20a подводящая линия

21 буферное устройство

22 фильтр

23 компрессор для горючего газа

24 газовая турбина

25 генератор

26 линии отработавшего газа

27 турбодетандер

28 плавильный агрегат

29 устройство обеспыливания генераторного газа

1. Способ управления процессом восстановительной плавки в доменной печи или в плавильном агрегате с по меньшей мере одним восстановительным агрегатом, включающий восстановление шихтового материала восстановительным газом, при применении углеродных носителей и при необходимости добавок, выплавку чугуна или стальных полупродуктов, отбор прореагировавшего восстановительного газа в качестве колошникового газа и отвод его после очистки в качестве рециркулирующего газа, при необходимости в смеси с очищенным и охлажденным избыточным газом из плавильного агрегата, отличающийся тем, что по меньшей мере часть рециркулирующего газа термически утилизируют в газовой турбине, и отработавший газ газовой турбины используют в утилизационном парогенераторе для создания пара, причем по меньшей мере часть рециркулирующего газа направляют на устройство отделения CO2, и остаточный газ этого устройства сжигают в утилизационном парогенераторе для дополнительного создания пара, причем остаточный газ, при необходимости после смешения с рециркулирующим газом, перед его сжиганием в утилизационном парогенераторе, временно хранят в хранилище для выравнивания колебаний теплотворной способности.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отбирают колошниковый газ из доменной печи или из восстановительного агрегата.

3. Способ по пп.1 или 2, отличающийся тем, что часть рециркулирующего газа сначала сжимают, охлаждают и затем подают на устройство отделения CO2.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что рециркулирующий газ перед сжиганием в паровой турбине сжимают в компрессоре для горючего газа.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что часть рециркулирующего газа подают в турбодетандер, где его расширяют со снижением давления и затем смешивают с остаточным газом.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что рециркулирующий газ перед его сжиганием в паровой турбине обеспыливают.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что для выравнивания колебаний теплотворной способности или для корректировки теплотворной способности в рециркулирующий газ перед его сжиганием в паровой турбине добавляют газ металлургических печей, и/или природный газ, и/или азот, и/или водяной пар или их смеси.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что рециркулирующий газ перед его сжиганием в паровой турбине хранят в буферном устройстве, чтобы обеспечить выравнивание количества рециркулирующего газа или выравнивание теплотворной способности.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что пар, образованный в утилизационном парогенераторе, подают в паровую турбину.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют устройство отделения CO2 на основе способа изменения давления или способа чередования вакуум-давление, в частности, по принципу адсорбции.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что рециркулирующий газ подают в газовую турбину со средней теплотворной способностью >4000 кДж/Нм3, в частности >5000 кДж/Нм3.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что теплотворную способность рециркулирующего газа определяют онлайн.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что часть рециркулирующего газа, подаваемого в газовую турбину, состоит из 30-90% колошникового газа.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что в доменной печи используют кислородсодержащий газ, в частности, с содержанием кислорода >70%, особенно предпочтительно >80%.

15. Способ по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере часть очищенного в устройстве отделения CO2 рециркулирующего газа вводят в доменную печь или восстановительный агрегат, при необходимости после нагрева.

16. Способ по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере часть остаточного газа или газообразной смеси с остаточным газом сжигают в нагревательной установке при добавлении воздуха и/или кислорода, причем отходящее тепло используют для нагревания очищенного рециркулирующего газа перед его вводом в доменную печь.

17. Устройство для управления процессом восстановительной плавки в доменной печи или в плавильном агрегате с по меньшей мере одним восстановительным агрегатом, содержащее газовую турбину (24) с генератором для утилизации тепла по меньшей мере части рециркулирующего газа и утилизационный парогенератор (16), в котором с помощью горячих отработавших газов из газовой турбины (24) создается пар, отличающееся тем, что оно содержит устройство (8) отделения CO2, на которое подается по меньшей мере часть оставшегося рециркулирующего газа, с образованием очищенного от CO2 газа и остаточного газа, и хранилище (14) для вмещения остаточного газа и выравнивания колебаний его теплотворной способности, причем хранилище (14) соединено с утилизационным парогенератором (16), который содержит нагревательную установку для сжигания остаточного газа для создания пара.

18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что паровая турбина (17) снабжена генератором (18) для снятия давления пара, полученного в утилизационном парогенераторе (16).

19. Устройство по любому из пп.17 или 18, отличающееся тем, что оно содержит буферное устройство (22) для хранения рециркулирующего газа перед его подачей в газовую турбину (24), при этом количество подаваемого в газовую турбину (24) рециркулирующего газа или его теплотворная способность поддерживаются однородными.

20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что буферное устройство (22) содержит измерительное устройство для измерения теплотворной способности рециркулирующего газа, причем на основе измерения для корректировки теплотворной способности подаются газ металлургических печей, и/или природный газ, и/или азот, и/или водяной пар.

21. Устройство по любому из пп.17 или 18, отличающееся тем, что оно содержит фильтр (21), в частности электрофильтр, для очистки рециркулирующего газа перед его сжатием (23) и подачей в газовую турбину (24).

22. Устройство по любому из пп.17 или 18, отличающееся тем, что оно содержит компрессор (9) для повышения давления и/или холодильник (10) для охлаждения оставшейся части рециркулирующего газа перед его подачей в устройство (8) отделения CO2.

23. Устройство по любому из пп.17 или 18, отличающееся тем, что оно содержит компрессор (23) для горючего газа, для сжатия рециркулирующего газа перед его подачей в газовую турбину (24).

24. Устройство по любому из пп.17 или 18, отличающееся тем, что оно содержит турбодетандер (27) для использования кинетической энергии рециркулирующего газа, причем рециркулирующий газ после снятия давления проводится по трубопроводу в хранилище (14).

25. Устройство по любому из пп.17 или 18, отличающееся тем, что оно содержит обогреваемое остаточным газом устройство предварительного нагрева (19) для нагревания очищенного от CO2 рециркулирующего газа, причем нагретый, очищенный рециркулирующий газ подается в доменную печь (1).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при сухой очистке доменного газа. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к доменному производству. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к устройству циклонного сепаратора для очистки доменных газов. .
Изобретение относится к металлургии, а именно к очистке газов при выплавке стали и ферросплавов. .

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к очистке колошникового газа доменных печей. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к доменному производству. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к доменному производству. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к устройствам выгрузки пыли из пылесборника доменной печи. .

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к комплексу очистки отходящих газов металлургических агрегатов. Комплекс содержит по меньшей мере две автономные установки газоочистки, газоотводящий тракт каждой из которых содержит газоход очищаемого газа, аппарат газоочистки, оснащенный средствами для накопления и вывода уловленной пыли, газоход очищенного газа, побудитель тяги и дымовую трубу. На газоходах очищаемого газа перед аппаратами газоочистки и на газоходах очищенного газа после аппаратов газоочистки установлены запорные клапаны. При этом соседние газоходы очищаемого газа на участках, расположенных между запорными клапанами и аппаратами газоочистки, соединены между собой дополнительным газоходом с запорным клапаном, и соседние газоходы очищенного газа на участках, расположенных между аппаратами газоочистки и запорными клапанами, соединены между собой дополнительным газоходом с запорным клапаном. Использование изобретения обеспечивает повышение эффективности работы комплекса установок газоочистки. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх