RU2496884C2 - Способ выплавки чугуна с возвратом колошникового газа при добавлении углеводородов - Google Patents

Способ выплавки чугуна с возвратом колошникового газа при добавлении углеводородов Download PDF

Info

Publication number
RU2496884C2
RU2496884C2 RU2010138112/02A RU2010138112A RU2496884C2 RU 2496884 C2 RU2496884 C2 RU 2496884C2 RU 2010138112/02 A RU2010138112/02 A RU 2010138112/02A RU 2010138112 A RU2010138112 A RU 2010138112A RU 2496884 C2 RU2496884 C2 RU 2496884C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
hydrocarbons
feed gas
blast furnace
recovered
Prior art date
Application number
RU2010138112/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2010138112A (ru
Inventor
Роберт МИЛЛЬНЕР
Курт ВИДЕР
Йоханн ВУРМ
Original Assignee
Сименс Фаи Металз Текнолоджиз Гмбх
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 Сименс Фаи Металз Текнолоджиз Гмбх filed Critical Сименс Фаи Металз Текнолоджиз Гмбх
Publication of RU2010138112A publication Critical patent/RU2010138112A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2496884C2 publication Critical patent/RU2496884C2/ru

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
    • C21B5/001—Injecting additional fuel or reducing agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0073—Selection or treatment of the reducing gases
    • 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
    • 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
    • C21B2100/22—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by reforming
    • 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
    • C21B2100/26—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by adding additional fuel in recirculation pipes
    • 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
    • C21B2100/40—Gas purification of exhaust gases to be recirculated or used in other metallurgical processes
    • C21B2100/44—Removing particles, e.g. by scrubbing, dedusting
    • 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
    • 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
    • C21B2100/64—Controlling the physical properties of the gas, e.g. pressure or temperature
    • 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
    • C21B2100/66—Heat exchange
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B5/00—General methods of reducing to metals
    • C22B5/02—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
    • C22B5/12—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by gases
    • 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
    • Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
    • 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
    • Y02P10/20—Recycling
    • 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)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу выплавки чугуна в работающем на кислороде металлургическом реакторе, имеющем зону восстановления, в виде доменной печи (1) или установки восстановительной плавки. Согласно изобретению осуществляют отвод из зоны восстановления очищенного сырьевого газа и возвращение его в зону восстановления с добавкой углеводородов. При этом очищенный сырьевой газ сначала смешивают с углеводородами и затем с восстановительным газом, имеющим температуру выше 1000°С и полученным парциальным окислением углеводородов кислородсодержащим газом, который имеет содержание кислорода выше 90 об.%, для образования рециркуляционного газа с температурой выше 800°С, и рециркуляционный газ после процесса авториформинга возвращают в зону восстановления. Способ не требует дорогостоящего удаления СО2 и/или N2, позволяя сэкономить на капитальных затратах и избежать скапливания остаточного газа из-за удаления СО2, получаются меньшие выбросы СО2 за счет риформинга высшими углеводородами и использования для восстановления, повышается эффективность при создании тепла, требующегося для риформинга. 16 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к способу выплавки чугуна согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Согласно уровню техники, известны различные способы выплавки чугуна. Например, в GB 883998 A описано вдувание в доменные печи различных углеродсодержащих газов, такие, как природный газ или коксовый газ, через фурмы или на уровне заплечиков, чтобы таким путем сэкономить кокс и повысить рентабельность установки. Вдувание колошникового газа из традиционных работающих на горячем воздухе доменных печей экономически невыгодно из-за высокого содержания диоксида углерода и азота, а также низкого содержания водорода.
В документе DE 1939354 A описан риформинг колошникового газа из доменной печи посредством углеводородного топлива во внешней реакционной системе с нижним розжигом и его возврат в доменную печь. Недостатком при этом является необходимость дополнительного расхода энергии для подачи воздуха под нижнем подводе топлива в нагреватель, а также очень высокие затраты на высокотемпературный теплообменник. Кроме того, при обогреве возникают недостатки из-за так называемой "Metal Dusting" коррозии (коррозии из-за запыления металла) из-за моноксида углерода и водорода в восстановительном газе.
В DE 2261766 описана рециркуляция колошникового газа в доменной печи, работающей на кислороде, а не на горячем воздухе. После промывки колошникового газа удаляется диоксид углерода и вводится в доменную печь через фурмы у заплечиков или металлоприемника. Кроме того, работа доменной печи с кислородом и возвратом колошникового газа, а также применение установки удаления CO2 описаны в DE 3702875 C1. В документе WO 2004/052510 A3 описана работа доменной печи с вдуванием горячего воздуха и возвратом колошникового газа, а также удаление диоксида углерода и азота. Однако существенными недостатками таких конструктивных решений являются значительные капитальные затраты и эксплуатационные расходы на удаление диоксида углерода и азота из колошникового газа, а также необходимость обогрева восстановительного газа, причем снова возникает проблема с Metal-Dusting коррозией. Кроме того, остаточный газ после удаления CO2 из-за низкой теплотворной способности должен проводиться на утилизацию или дополнительную обработку. При этом в дальнейшем диоксид углерода выводится из колошникового газа, что ведет к вредной эмиссии CO2, так как он больше не может быть преобразован в восстановительный газ. Таким образом, возникают дополнительные потери раскислителей в остаточном газе.
Эти же недостатки имеются также в способе согласно документу DE 102004036767 А1, который рассматривается как ближайший уровень техники. В этом документе описывается способ производства чугуна в работающей на кислороде доменной печи и возвращаемом колошниковом газе с добавкой углеводородов, но причем снова, как и прежде, требуется удаление диоксида углерода.
Поэтому задачей изобретения является устранение этих недостатков с помощью улучшенного способа выплавки чугуна, в частности, способе, в котором не требуется затратного удаления диоксида углерода и/или азота. Благодаря этому предотвращается скапливание остаточного газа из-за удаления CO2, и снижаются суммарные затраты на установку в том, что касается инвестиционных и производственных расходов.
Эта задача решается признаками пункта 1 формулы изобретения. Пункт 1 относится к способу выплавки чугуна в работающей на кислороде доменной печи или установке восстановительной плавки, с зоной восстановления, причем отводимый из зоны восстановления очищенный сырьевой газ возвращают в зону восстановления с добавлением углеводородов. Согласно изобретению предусматривается, что выведенный из зоны восстановления очищенный сырьевой газ смешивается с углеводородами. Затем эту газовую смесь смешивают с восстановительным газом, который имеет температуру выше 1000°С и получен парциальным окислением углеводородов кислородсодержащим газом, имеющим содержание кислорода выше 90 об.%. На этом этапе достигается температура, рециркуляционного газа, необходимая для последующего авториформинга. Углеводороды, содержащиеся в очищенном сырьевом газе, подвергаются в дальнейшем риформингу посредством также содержащихся газообразных компонентов диоксида углерода и воды, и затем возвращаются в зону восстановления. При этом в результате процесса риформинга рециркуляционный газ охлаждается дальше до температур примерно 800°С.
В случае доменной печи зона восстановления находится внутри доменной печи, а в случае установки восстановительной плавки - в плавильном газификаторе, а также в отдельной восстановительной шахте.
Пункты 2-7 формулы представляют выгодные формы осуществления изобретения. Так, например, процесс авториформинга можно ускорить с помощью риформера, наполненного соответствующим катализатором. Особенно благоприятный возврат рециркуляционного газа в реакционную камеру доменной печи может проводиться, например, через фурмы, на уровне выше фурм или в шахту доменной печи. При этом при возврате рециркуляционного газа через фурмы можно также предусмотреть вдувку угольной мелочи. Кроме того, под подаваемыми в очищенный сырьевой газ углеводородами могут иметься в виду углеводороды общей формулы CnHm или смесь этих углеводородов. Что касается сырьевого газа, можно предусмотреть рекуперацию тепла или сухое обеспыливание для очистки сырьевого газа.
Далее изобретение подробнее поясняется на различных формах осуществления с помощью приложенных фигур. При этом показано:
фиг.1 иллюстрирует применение способа согласно изобретению для выплавки чугуна в доменной печи, и
фиг.2 иллюстрирует применение способа согласно изобретению для выплавки чугуна в установке восстановительной плавки.
Согласно фиг.1 описывается первая форма осуществления способа по изобретению. Фиг.1 показывает доменную печь 1, в которой получают железо путем восстановления оксида железа. Для этого сырье, в частности, содержащую оксид железа шихту, добавки, а также кокс, доставляют через наклонный подъемник 2 или ленточный транспортер 2 в колошниковый затвор 3 доменной печи 1 и вводят внутрь доменной печи 1. Доменную печь 1 можно рассматривать как металлургический реактор, в котором столб шихты реагирует в противотоке, например, с вдуваемым кислородом, который вводится через фурмы 4. Благодаря газификации углерода из кокса образуется необходимое для реакции тепло и моноксид углерода, который течет через столб шихты и восстанавливает оксид железа. При этом на пути от колошникового затвора 3 до подножия доменной печи 1 протекают различные физико-химические процессы, так что, как правило, внутри доменной печи 1 можно различить также разные зоны, например, зону расплавления, зону науглероживания, зону восстановления и т.д. В дальнейшем эти зоны будут объединены в одну, и для этого примера осуществления в целом будут обозначаться как зона восстановления. Внизу доменной печи 1 далее могут получаться фракция чугуна 5 и фракция шлака 6, которые периодически выпускаются из печи.
Образующийся в зоне восстановления сырьевой газ RG, который здесь также называется колошниковым газом, отводится на верхнем конце доменной печи 1, подвергается 7 сухому обеспыливанию в пылеуловителе, и очищается в устройстве 8 очистки колошникового газа. Поэтому очищенный сырьевой газ в этом случае будет называться также очищенным колошниковым газом GG. Колошниковый газ помимо моноксида углерода содержит также фракции диоксида углерода, а также водорода и водяного пара, а в известных случаях также небольшие количества азота. Очищенный колошниковый газ GG, как правило, частично возвращают в доменную печь 1 и используют как восстановитель. Другие фракции очищенного колошникового газа GG могут применяться в электростанциях для производства электроэнергии 9, для отопления отжигательных и нагревательных печей, или как газ, подаваемый под слой топлива, в коксовальных печах.
Кроме того, на фиг.1 можно видеть требующиеся для осуществления способа по изобретению топочную камеру 10 и риформер 11. В топочной камере 10 углеводороды, например, природный газ, подстехиометрически окисляются кислородсодержащим газом, имеющим содержание кислорода выше 90 об.%. При этом большая часть CH4 (и дальнейшие высшие углеводороды) частично окисляются, сгорает только малая часть, и очень малая часть вообще не реагирует. Химические реакции можно суммировать следующим образом:
CH4+1/2O2 → CO+2H2
CH4+2O2 → CO2+2H2O
CH4 → CH4
Таким образом, после топочной камеры 10 образуется восстановительный газ REDG, состоящий в основном из H2 и CO, с температурой примерно 1500°C.
Очищенный колошниковый газ GG сначала сжимается в компрессоре 12, смешивается с углеводородами общей формулы CnHm или их смесью, например, природным газом, и затем равномерно перемешивается с восстановительным газом REDG из топочной камеры 10. Образованный так газ называется далее рециркуляционным газом REZG. Кроме того, для получения равномерного распределения температуры требуется достаточный смесительный участок или камера смешения. В результате смешения начальная температура восстановительного газа REDG снижается, а температура рециркуляционного газа REZG достигает примерно 1000°C. Температура рециркуляционного газа REZG в любом случае должна быть выше 800°C, чтобы предотвратить отделение углерода при неблагоприятном равновесии Будуара.
Этот рециркуляционный газ REZG проводится затем через риформер 11, под которым имеется в виду наполненный катализатором резервуар или трубы, причем происходит риформинг углеводородсодержащих газов, и качество газа существенно улучшается благодаря повышению содержания CO и H2 по сравнению с содержанием CO2 и H2O. Проходящие в риформере 11 реакции можно суммировать следующим образом:
CnHm+nCO2→2nCO+m/2 H2
CnHm+nH2O→nCO+(m/2+n) H2
В результате процесса риформинга рециркуляционный газ REZG охлаждается дальше до температур примерно 800°C. Затем рециркуляционный газ REZG вводится или через фурмы 4, на уровне выше фурм 4 или в шахту доменной печи 1.
На фиг.2 показан следующий пример осуществления способа по изобретению, а именно в рамках установки восстановительной плавки. Установки этого типа применяются для получения жидкого чугуна, например, в рамках процесса COREX®. При этом, в отличие от доменных процессов, не требуется никакого доменного кокса. Хотя способ по изобретению применим также для других производственных процессов, например, для способа FINEX®, далее способ по изобретению поясняется посредством схематически изображенного на фиг.2 способа COREX®.
Показанный способ является двухстадийным способом плавки и восстановления ("Smelting-reduction"), в котором на первой стадии железная руда восстанавливается до губчатого железа, а на второй стадии происходит окончательное восстановление, расплавление и науглероживание с образованием чугуна. При этом энергия, требующаяся для процесса расплавления, предоставляется благодаря газификации угля. При этом образуется большое количество моноксида углерода и водорода как сырьевого газа, который может использоваться как восстановительный газ.
Как видно из фиг.2, сначала в восстановительную шахту 13 вводится кусковая руда, агломераты, окатыши или их смеси, которые восстанавливаются в противотоке восстановительному технологическому газу GPG. После прохождения через восстановительную шахту 13 конечный продукт этой первой стадии проводится по разгрузочному шнеку 14 в расположенный ниже плавильный газификатор 15. Образующийся в восстановительной шахте 13 сырьевой газ RG выводится из восстановительной шахты 13 и очищается в скруббере 19. Частичный поток восстановительного газа после очистки и охлаждения применяется как охлаждающий газ KG для отводимого из плавильного газификатора 15 технологического газа PG. Восстановительный газ, скапливающийся как регулируемый газ, после охлаждения и очистки смешивается с сырьевым газом RG.
В плавильном газификаторе 15 наряду с остаточным восстановлением и плавкой губчатого железа протекают необходимые металлургические реакции металла и шлака. В дальнейшем из плавильного газификатора 15, например, как и в случае доменной печи, может получаться фракция чугуна 5 и фракция шлака 6, которые периодически выпускаются.
В плавильный газификатор 15 вводится уголь, который проводится по шнековому транспортеру 16 из шахты 17 для хранения угля. После обезвоживания и дегазации угля в плавильном газификаторе 15 сначала образуется неподвижный слой полукокса, который в дальнейшем газифицируется кислородом. Образующийся горячий технологический газ PG имеет температуру примерно 1000°C, состоит в основном из CO и H2, тем самым обладает восстановительным действием, и насыщен тонкой пылью. Это технологический газ PG в результате смешения с охлаждающим газом KG охлаждается, обеспыливается в циклоне 18, например, в горячем циклоне, и затем проводится в восстановительную шахту 13 как очищенный технологический газ GPG. Избыточный газ очищается в следующем газоочистителе 19. Частичный поток восстановительного газа используется как охлаждающий газ KG. Отделенная фракция пыли SF из циклона 18 снова вводится в плавильный газификатор 15, и используется как материал или газифицируется кислородом.
Кроме того, на фиг.2 снова можно видеть требующуюся для осуществления способа по изобретению топочную камеру 10 и риформер 11. В топочной камере 10 углеводороды, например, природный газ, подстехиометрически окисляются кислородсодержащим газом, имеющим содержание кислорода выше 90 об.%. Химические реакции протекают опять же так, как изложено выше. После топочной камеры 10 образуется восстановительный газ REDG, состоящий в основном из H2 и CO, с температурой около 1500°C.
Очищенный сырьевой газ, который в данном случае называется выгружаемый газ EG, сначала сжимают в компрессоре 12, смешивают с углеводородами общей формулы CnHm или их смесью, например, природным газом и затем однородно перемешивают с восстановительным газом REDG из топочной камеры 10. Образованный так газ называется далее рециркуляционным газом REZG. Кроме того, как уже говорилось, требуется достаточный смесительный участок или смесительная камера для установления равномерного распределения температуры. В результате этого смешения начальная температура восстановительного газа REDG снижается, а температура рециркуляционного газа REZG достигает примерно 1000°C. Температура рециркуляционного газа REZG в любом случае должна быть выше 800°C, чтобы предотвратить отделение углерода при неблагоприятном равновесии Будуара.
Этот рециркуляционный газ REZG проводится затем через риформер 11, под которым имеется в виду резервуар или трубы, наполненные катализатором, причем происходит риформинг кислородсодержащих газов, и качество газа существенно улучшается благодаря повышению содержания CO и H2 по сравнению с содержанием CO2 и H2O. Идущие в риформере 11 реакции протекают опять же так, как в описанном выше примере осуществления.
В результате процесса риформинга рециркуляционный газ REZG охлаждается далее до температур примерно 800°C. Затем рециркуляционный газ REZG подается в грубо очищенный технологический газ GPG и восстановительную шахту 13 или через кислородные форсунки вводится в плавильный газификатор 15.
Этот возврат и риформинг высшими углеводородами дают много преимуществ по сравнению с уровнем техники. Так как не требуется дорогостоящего удаления CO2 и/или N2, можно сэкономить на капитальных затратах по сравнению с другими способами и избежать скапливания остаточного газа из-за удаления CO2, который иначе нужно подавать на утилизацию или дальнейшую обработку. В целом получаются меньшие выбросы CO2, так как CO2 из колошникового газа подвергается риформингу высшими углеводородами (например, CH4, C2H6, C3H8, C4H10 и т.д.) и снова используется для восстановления. Кроме того, можно повысить эффективность при создании тепла, требующегося для риформинга, и повысить вдувку в доменную печь, так как горючие газы для нижнего отопления риформера 11 не требуются.
Кроме того, можно снизить Metal-Dusting коррозию из-за содержащего CO восстановительного газа при нагревании, риформинге и транспортировке, так как топочная камера 10 и соответствующие трубопроводы в доменную печь являются футерованными, и расстояния можно сохранять очень короткими.
Следующее преимущество состоит в охлаждении зоны циркуляции путем направленного снижения температуры пламени вследствие эндотермической реакции кокса со все еще присутствующими в очень малых количествах H2O, CO2 и CH4:
a. C+H2O → CO+H2 ΔH298=+132 кДж/моль
b. C+CO2 → 2CO ΔH298=+173 кДж/моль
c. CH4→2H2 + C ΔH298=+74 кДж/моль
Однако так как из-за низких концентраций сильного охлаждения не происходит, в доменную печь 1 можно вводить существенно большее количество, чем при введении чистого природного газа или масла. Кроме того, дается возможность сэкономить на угле и угольных брикетах как восстановителе в результате возврата раскислителей (CO, H2) из рециркуляционного газа REZG и риформинга углеродсодержащими газами. Таким образом, способ согласно изобретению позволяет заметно снизить эксплуатационные расходы на установку в целом.

Claims (17)

1. Способ выплавки чугуна в работающем на кислороде металлургическом реакторе, имеющем зону восстановления, в виде доменной печи (1) или установки восстановительной плавки, включающий отвод из зоны восстановления очищенного сырьевого газа и возвращение его в зону восстановления с добавкой углеводородов, отличающийся тем, что очищенный сырьевой газ сначала смешивают с углеводородами и затем с восстановительным газом, имеющим температуру выше 1000°С и полученным парциальным окислением углеводородов кислородсодержащим газом, который имеет содержание кислорода выше 90 об.%, для образования рециркуляционного газа с температурой выше 800°С, и рециркуляционный газ после процесса авториформинга возвращают в зону восстановления.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс авториформинга проводят в риформере (11), заполненным соответствующим катализатором.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что рециркуляционный газ для возврата в зону восстановления вводят в доменную печь (1) через фурмы (4), на уровне выше фурм (4), или в шахту доменной печи (1).
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что возврат рециркуляционного газа осуществляют через фурмы (4) с нагнетанием угольной мелочи.
5. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что подводимые в очищенный сырьевой газ углеводороды включают углеводороды общей формулы CnHm или смесь этих углеводородов.
6. Способ по п.3, отличающийся тем, что подводимые в очищенный сырьевой газ углеводороды включают углеводороды общей формулы CnHm или смесь этих углеводородов.
7. Способ по п.4, отличающийся тем, что подводимые в очищенный сырьевой газ углеводороды включают углеводороды общей формулы CnHm или смесь этих углеводородов.
8. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что осуществляют рекуперацию тепла из сырьевого газа.
9. Способ по п.3, отличающийся тем, что осуществляют рекуперацию тепла из сырьевого газа.
10. Способ по п.4, отличающийся тем, что осуществляют рекуперацию тепла из сырьевого газа.
11. Способ по п.5, отличающийся тем, что осуществляют рекуперацию тепла из сырьевого газа.
12. Способ по п.6, отличающийся тем, что осуществляют рекуперацию тепла из сырьевого газа.
13. Способ по п.7, отличающийся тем, что осуществляют рекуперацию тепла из сырьевого газа.
14. Способ по любому из пп.1, 2, 4, 6, 7, или 9-13, отличающийся тем, что для очистки сырьевого газа проводят сухое обеспыливание сырьевого газа.
15. Способ по п.3, отличающийся тем, что для очистки сырьевого газа проводят сухое обеспыливание сырьевого газа.
16. Способ по п.5, отличающийся тем, что для очистки сырьевого газа проводят сухое обеспыливание сырьевого газа.
17. Способ по п.8, отличающийся тем, что для очистки сырьевого газа проводят сухое обеспыливание сырьевого газа.
RU2010138112/02A 2008-02-15 2009-01-29 Способ выплавки чугуна с возвратом колошникового газа при добавлении углеводородов RU2496884C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA248/2008 2008-02-15
AT0024808A AT505401B1 (de) 2008-02-15 2008-02-15 Verfahren zum erschmelzen von roheisen unter rückführung von gichtgas unter zusatz von kohlenwasserstoffen
PCT/EP2009/000556 WO2009100819A1 (de) 2008-02-15 2009-01-29 Verfahren zum erschmelzen von roheisen unter rückführung von gichtgas unter zusatz von kohlenwasserstoffen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010138112A RU2010138112A (ru) 2012-03-20
RU2496884C2 true RU2496884C2 (ru) 2013-10-27

Family

ID=40240450

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010138112/02A RU2496884C2 (ru) 2008-02-15 2009-01-29 Способ выплавки чугуна с возвратом колошникового газа при добавлении углеводородов

Country Status (15)

Country Link
US (1) US8287620B2 (ru)
EP (1) EP2242861B1 (ru)
JP (1) JP2011514443A (ru)
KR (2) KR20100132005A (ru)
CN (1) CN102037145B (ru)
AR (1) AR070380A1 (ru)
AT (1) AT505401B1 (ru)
AU (1) AU2009214417B2 (ru)
BR (1) BRPI0907889A2 (ru)
CA (1) CA2715525C (ru)
CL (1) CL2009000327A1 (ru)
RU (1) RU2496884C2 (ru)
TW (1) TW200951229A (ru)
UA (1) UA99945C2 (ru)
WO (1) WO2009100819A1 (ru)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LU91617B1 (en) * 2009-10-19 2011-04-20 Wurth Paul Sa Energy recovery from gases in a blast furnace plant
CN101812555A (zh) * 2010-04-15 2010-08-25 山东省冶金设计院股份有限公司 一种强化高炉间接还原的方法及其专用气的制造方法
CN101818218B (zh) * 2010-04-15 2015-05-20 山东省冶金设计院股份有限公司 强化高炉间接还原的方法
AT510955B1 (de) * 2011-05-30 2012-08-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Reduktion von metalloxiden unter verwendung eines sowohl kohlenwasserstoff als auch wasserstoff enthaltenden gasstromes
EP2746408A1 (de) * 2012-12-21 2014-06-25 Siemens VAI Metals Technologies GmbH Überhitzung von einem in einem Reduktionsprozess genutzten Exportgas zum Ausgleich von Mengenschwankungen und Vorrichtung zum dessen
GB2513185A (en) * 2013-04-19 2014-10-22 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Blast furnace plant
KR101550893B1 (ko) * 2013-12-10 2015-09-18 주식회사 포스코 용철제조방법 및 용철제조장치
WO2016072613A1 (ko) * 2014-11-06 2016-05-12 주식회사 포스코 복합 용철 제조 장치
CN106957937A (zh) * 2017-04-20 2017-07-18 江苏省冶金设计院有限公司 一种用corex装置和直接还原竖炉生产海绵铁的方法和***
US11427877B2 (en) 2017-09-21 2022-08-30 Nucor Corporation Direct reduced iron (DRI) heat treatment, products formed therefrom, and use thereof
LU101210B1 (en) * 2019-05-14 2020-11-16 Wurth Paul Sa Method for operating a metallurgical furnace
LU101227B1 (en) * 2019-05-21 2020-11-23 Wurth Paul Sa Method for Operating a Blast Furnace
CN114729406A (zh) * 2019-11-29 2022-07-08 杰富意钢铁株式会社 高炉的操作方法和高炉附属设备
LU102057B1 (en) * 2020-09-09 2022-03-09 Wurth Paul Sa Method for operating a blast furnace installation
LU500245B1 (en) * 2021-06-03 2022-12-07 Wurth Paul Sa Method for operating a blast furnace installation

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3909446A (en) * 1972-03-31 1975-09-30 Nippon Kokan Kk Method of manufacturing high quality reducing gas by two stage reforming processes
US3912502A (en) * 1973-01-16 1975-10-14 Nippon Kokan Kk Method of preparing reducing gas
WO2004052510A2 (fr) * 2002-12-04 2004-06-24 L'air Liquide,Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede de recuperation du gaz de haut-fourneau et son utilisation pour la fabrication de la fonte
DE102004036767A1 (de) * 2003-07-30 2005-03-03 Scheidig, Klaus, Dr.-Ing. Verfahren zur Roheisenerzeugung in einem mit Sauerstoff und rückgeführtem, vom CO2 befreiten Gichtgas unter Zusatz von Kohlenwasserstoffen betriebenen Hochofen

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB883998A (en) 1958-04-01 1961-12-06 Mckee & Co Arthur G Method of operating blast furnaces
DE1939354A1 (de) 1969-08-01 1971-02-11 British Iron Steel Research Verfahren zum Betrieb eines Hochofens
JPS5141563B1 (ru) * 1970-12-21 1976-11-10
JPS4818174B1 (ru) * 1970-12-22 1973-06-04
JPS526872B2 (ru) * 1972-03-30 1977-02-25
DE2261766C3 (de) 1972-12-16 1978-06-01 Ferdinand Dr.Mont. 6374 Steinbach Fink Verfahren zum Erschmelzen von Roheisen in Hochöfen
US3935002A (en) * 1974-04-03 1976-01-27 Nippon Kokan Kabushiki Kaisha Method of blast furnace operation utilizing selective recycling of peripheral gas stream
LU71434A1 (ru) * 1974-12-06 1976-11-11
JPS5399093A (en) * 1977-02-10 1978-08-30 Nippon Kokan Kk <Nkk> Combustion atmosphere controlling method in production of reduced gas
JPS53102816A (en) * 1977-02-22 1978-09-07 Nippon Kokan Kk <Nkk> Heat accumulating method in preparation of reducing gas
US4244732A (en) * 1979-03-27 1981-01-13 Kaiser Engineers, Inc. Manufacture of steel from ores containing high phosphorous and other undesirable constituents
DE3702875C1 (en) 1987-01-31 1988-04-07 Ferdinand Dipl-Ing Dr Mon Fink Process for smelting crude iron and for producing process gas in blast furnaces
DE4041689C2 (de) 1990-04-20 1995-11-09 Orinoco Siderurgica Verfahren und Anlage zum Herstellen von flüssigem Stahl aus Eisenoxiden
US6506230B2 (en) * 1997-09-05 2003-01-14 Midrex Technologies, Inc. Method for increasing productivity of direct reduction process
US6152984A (en) * 1998-09-10 2000-11-28 Praxair Technology, Inc. Integrated direct reduction iron system
JP4137266B2 (ja) * 1999-01-28 2008-08-20 新日本製鐵株式会社 還元鉄製造方法
DE102005018712B4 (de) * 2005-04-21 2007-08-09 Scheidig, Klaus, Dr.-Ing. Verfahren zur Erzeugung von Roheisen im Hochofen unter Zuführung von Reduktionsgas

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3909446A (en) * 1972-03-31 1975-09-30 Nippon Kokan Kk Method of manufacturing high quality reducing gas by two stage reforming processes
US3912502A (en) * 1973-01-16 1975-10-14 Nippon Kokan Kk Method of preparing reducing gas
WO2004052510A2 (fr) * 2002-12-04 2004-06-24 L'air Liquide,Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede de recuperation du gaz de haut-fourneau et son utilisation pour la fabrication de la fonte
DE102004036767A1 (de) * 2003-07-30 2005-03-03 Scheidig, Klaus, Dr.-Ing. Verfahren zur Roheisenerzeugung in einem mit Sauerstoff und rückgeführtem, vom CO2 befreiten Gichtgas unter Zusatz von Kohlenwasserstoffen betriebenen Hochofen

Also Published As

Publication number Publication date
US20100313711A1 (en) 2010-12-16
KR20100132005A (ko) 2010-12-16
AT505401B1 (de) 2009-01-15
CL2009000327A1 (es) 2010-07-19
EP2242861A1 (de) 2010-10-27
WO2009100819A1 (de) 2009-08-20
KR101720075B1 (ko) 2017-03-27
JP2011514443A (ja) 2011-05-06
CA2715525A1 (en) 2009-08-20
AU2009214417A1 (en) 2009-08-20
US8287620B2 (en) 2012-10-16
TW200951229A (en) 2009-12-16
UA99945C2 (ru) 2012-10-25
KR20160029150A (ko) 2016-03-14
CN102037145B (zh) 2013-11-20
CN102037145A (zh) 2011-04-27
CA2715525C (en) 2017-01-24
AR070380A1 (es) 2010-03-31
AU2009214417B2 (en) 2013-03-28
BRPI0907889A2 (pt) 2015-07-21
AT505401A4 (de) 2009-01-15
RU2010138112A (ru) 2012-03-20
EP2242861B1 (de) 2015-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2496884C2 (ru) Способ выплавки чугуна с возвратом колошникового газа при добавлении углеводородов
US9328395B2 (en) Method and apparatus for producing direct reduced iron utilizing a source of reducing gas comprising hydrogen and carbon monoxide
KR101663343B1 (ko) 환원 가스와 함께 주철 또는 세미 스틸을 생산하기 위한 방법
US20150068364A1 (en) Blast furnace with top-gas recycle
WO2009037587A2 (en) Method and apparatus for the direct reduction of iron ores utilizing gas from a melter-gasifier
US4380469A (en) Process and apparatus for continuously reducing and melting metal oxides and/or pre-reduced metallic materials
US20160168652A1 (en) Desulfurization of gases in the production of pig iron
US4201571A (en) Method for the direct reduction of iron and production of fuel gas using gas from coal
US20100024599A1 (en) Method and device for producing molten material
CN221166600U (zh) 一种用于制造直接还原铁的直接还原设施
US4234169A (en) Apparatus for the direct reduction of iron and production of fuel gas using gas from coal
US20050151307A1 (en) Method and apparatus for producing molten iron
WO2023036474A1 (en) Method for producing direct reduced iron for an iron and steelmaking plant
KR20240013201A (ko) 직접환원철의 제조 방법
CN117737324A (zh) 一种副产煤气制取高温富氢煤气高炉炼铁工艺及***
JPS62205208A (ja) 溶融還元炉発生ガスの改質・除塵方法

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20160803

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190130