專利名稱：減少高爐的二氧化碳排放的方法和相關(guān)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種減少高爐的二氧化碳排放的方法。本發(fā)明還涉及一種實(shí)施這種方法的裝置。
背景技術(shù)：
高爐是氣-液-固對(duì)流式化學(xué)反應(yīng)器，其主要目的是生產(chǎn)生鐵，之后生鐵通過減少其碳含量而轉(zhuǎn)化為鋼。
高爐通常在稱為高爐的爐喉的高爐的上部分處被供給固體材料，主要是燒結(jié)塊、 球團(tuán)、鐵礦石和含碳材料，通常是焦炭。由生鐵和熔渣組成的液體在爐床處被排送進(jìn)高爐的下部分中。
含鐵爐料(燒結(jié)塊、球團(tuán)和鐵礦石)到生鐵的轉(zhuǎn)化傳統(tǒng)地通過由還原氣體(其尤其是包含C0、H2和N2)還原鐵氧化物進(jìn)行，其在位于高爐的低部分中的風(fēng)口處通過含碳材料的燃燒形成，在位于高爐的低部分中的風(fēng)口處注入被稱為熱風(fēng)的、溫度在1000°C到1300°C 之間的預(yù)熱空氣。
含鐵爐料的這種轉(zhuǎn)化工藝在設(shè)備的兩個(gè)不同區(qū)域中進(jìn)行，這兩個(gè)區(qū)域通過被稱為熱儲(chǔ)存區(qū)的一中間區(qū)域分隔。熱儲(chǔ)存區(qū)的特征在于與氣體和固體實(shí)際上與被稱為儲(chǔ)存區(qū)溫度的溫度相同的事實(shí)相關(guān)的熱交換的中止。這還引起在氣體和固體之間的化學(xué)反應(yīng)的中止，從而限定一化學(xué)儲(chǔ)存區(qū)。
進(jìn)行含鐵材料的轉(zhuǎn)化的兩區(qū)域是
-設(shè)備的低部分，被稱為冶煉區(qū)，該冶煉區(qū)規(guī)定高爐的能量需求并允許實(shí)施鐵氧化物從維氏體狀態(tài)到金屬鐵的轉(zhuǎn)化。該冶煉區(qū)還允許進(jìn)行材料從儲(chǔ)存區(qū)的溫度到生鐵的最終溫度的加熱和熔融。
-設(shè)備的上部分，被稱為準(zhǔn)備區(qū)，該準(zhǔn)備區(qū)用作氣體的熱勢(shì)和化學(xué)勢(shì)的回收器。該準(zhǔn)備區(qū)允許將材料從環(huán)境溫度加熱到儲(chǔ)存區(qū)的溫度，和將裝載的鐵氧化物(赤鐵礦和磁鐵礦)還原到維氏體狀態(tài)。
為了提高生產(chǎn)能力和降低成本，注入輔助燃料——如粉煤、燃料油、天然氣或其它燃料——到風(fēng)口，與熱風(fēng)所富含的氧氣相結(jié)合。
在高爐的上部分處回收的氣體被稱為爐頂氣體，主要由C0、C02、H2和N2組成，其各自比例大約為22^^22^^3%和53%。這些氣體通常在工廠的其它部分作為燃料使用。高爐因此是重要的(X)2的生產(chǎn)者。
然而，自上個(gè)世紀(jì)開始，在大氣中(X)2的濃度顯著提高面前，在大量產(chǎn)生CO2的地方，和因此尤其在高爐處，減少(X)2的排放是很重要的。
從這個(gè)角度講，在近50年中，還原劑的消耗量，和主要是所使用的含碳材料的消耗量減半，以使得現(xiàn)今，在傳統(tǒng)構(gòu)型的高爐中，碳消耗量已達(dá)到一方面與熱動(dòng)力學(xué)定律相關(guān)的，和另一方面與裝載到設(shè)備的爐喉的含碳材料的屬性和固有特性相關(guān)的下限。發(fā)明內(nèi)容
在此背景下，本發(fā)明提出一種方法，該方法顯著地限制二氧化碳排放，而不需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行較大修改。
為此，本發(fā)明的減少高爐的二氧化碳排放的方法——其中，還原劑裝載到爐喉，且粉化形式的輔助燃料注入到風(fēng)口——的主要特征在于，裝載到爐喉的還原劑包括木炭。
本發(fā)明的方法還可以包括單獨(dú)地或組合地采用的以下可選的特征
-裝載到爐喉的木炭的單位消耗量小于裝載到爐喉的還原劑的總量的20%。
-裝載到爐喉的木炭的單位消耗量小于裝載到爐喉的還原劑的總量的10%。
-裝載到爐喉的還原劑的余下部分是石墨。
-裝載到爐喉的木炭呈直徑大于20毫米的塊體的形狀。
-該方法包括一篩選步驟，該篩選步驟將裝載到爐喉的木炭塊體與細(xì)木炭部分分開。
-細(xì)木炭部分以粉化形式注入到風(fēng)口，作為對(duì)通常以粉化形式注入到風(fēng)口的對(duì)應(yīng)數(shù)量的輔助燃料的補(bǔ)充和/或替代。
-輔助燃料或者是礦物煤，或者是木炭。
本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)施前文所定義的方法的裝置。該裝置的主要特征在于， 該裝置包括將木炭裝載到高爐的爐喉的裝載部件。
本發(fā)明的裝置還可以包括單獨(dú)地或組合地采用的以下可選的特征
-裝置包括一篩，以將用于裝載到爐喉的木炭塊體與細(xì)木炭部分分開。
-裝置包括一磨碎機(jī)，在磨碎機(jī)中細(xì)木炭部分與含碳材料進(jìn)行混合，由細(xì)木炭部分和含碳材料形成的整體用于注入到風(fēng)口。
-對(duì)應(yīng)的含碳材料或者是礦物煤，或者是木炭。


通過閱讀以下參照附圖給出的說明，將更好地理解本發(fā)明，附圖中
-圖1是根據(jù)第一變型的本發(fā)明的裝置的示意圖，其中來自篩選操作的細(xì)木炭部分在該方法中不再進(jìn)行再利用，和
-圖2是根據(jù)第二變型的本發(fā)明的裝置的示意圖，其中來自篩選操作的細(xì)木炭部分在該方法中進(jìn)行再利用。
具體實(shí)施方式
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，作為還原劑使用的這些含碳材料的特有的和主要的特性在于它們的氣化點(diǎn)或氣化開始溫度。這涉及含碳材料所包含的碳與穿過高爐的爐身的氣體的 CO2開始起反應(yīng)以根據(jù)下面的化學(xué)反應(yīng)提供一氧化碳的溫度
C+C02 — 2C0
該氣化點(diǎn)規(guī)定高爐的儲(chǔ)存區(qū)的溫度。在常見的高爐中，該氣化開始溫度大約是 950 "C。
本發(fā)明的方法基于這樣的事實(shí)通過降低高爐的儲(chǔ)存區(qū)的溫度，還原劑的單位消耗量減少，并且二氧化碳的排放也減少。
申請(qǐng)人因此認(rèn)為，對(duì)于儲(chǔ)存區(qū)的溫度降低100°C，對(duì)每噸液體金屬焦炭消耗量的減少大約為20千克。
如果通過用活性焦炭替代通常所使用的焦炭來降低儲(chǔ)存區(qū)的溫度是已知的，該活性焦炭需要長(zhǎng)時(shí)間且昂貴的制備。此外，對(duì)于申請(qǐng)人的認(rèn)知，迄今為止，在降低儲(chǔ)存區(qū)的溫度和減少(X)2排放之間沒有建立任何聯(lián)系。
在此背景下，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，添加少量的裝載到爐喉的木炭，來替代對(duì)應(yīng)數(shù)量的常用焦炭，允許將儲(chǔ)存區(qū)的溫度降低和控制到木炭的氣化點(diǎn)。
木炭實(shí)際上具有反應(yīng)閾值，大約為或小于850°C，因此顯著小于通常在高爐所使用的冶金焦炭的反應(yīng)閾值。
此外，木炭是石墨源，其在二氧化碳產(chǎn)生中是中性的，甚至是負(fù)面的(negatif)。不過，在高爐的爐料中，木炭可以替代焦炭，焦炭對(duì)二氧化碳排放有影響，每千克使用的焦炭排放大約3千克CO2。
這些結(jié)合的作用(與儲(chǔ)存區(qū)的溫度的降低相關(guān)的所使用的焦炭數(shù)量的減少和石墨(焦炭)由來自生物量(木炭)的碳替代)引起所消耗的焦炭顯著減少和因此引起注入或裝載到高爐中的石墨的數(shù)量顯著減少，且通過后續(xù)的作用，引起二氧化碳排放的顯著減少。
參照?qǐng)D1，高爐1通過線路3在爐喉4處被供給焦炭、燒結(jié)塊、球團(tuán)和鐵礦石2。生鐵和熔渣5通過路線7在爐床處在位點(diǎn)6回收。熱風(fēng)和附加的氧氣8通過線路10在風(fēng)口 9處輸入。煤和/或其它輔助還原劑也通過線路10在風(fēng)口 9處輸入。
爐頂氣體在高爐1的上部分的位點(diǎn)11回收。
根據(jù)本發(fā)明，如所接收的木炭12在一篩13中經(jīng)過，通過篩細(xì)木炭部分14與木炭塊體15分開，木炭塊體通過一裝載裝置16裝載到爐喉4。這些木炭塊體15的直徑大于篩眼(la maille de coupure du crible)，即至少為 20 毫米。
木炭塊體15可以或者與焦炭同時(shí)裝載，或者與鐵礦石同時(shí)裝載。
裝載到爐喉的木炭數(shù)量是每噸生鐵20千克。
參照?qǐng)D2，木炭塊體15裝載到爐喉4在與參照?qǐng)D1所描述的條件相同的條件下進(jìn)行。
根據(jù)該變型，自如所接收的木炭12的篩選獲得的細(xì)木炭部分14在磨碎機(jī)18中與煤17混合和磨碎，以形成用于通過線路IOa輸入到風(fēng)口 9的含碳材料18a。該煤17可以或者是礦物煤，或者是木炭，如將在下文中進(jìn)行詳述。除了示意性示出的通過線路IOa注入到風(fēng)口 9的煤，輔助還原劑也注入到風(fēng)口。
注入到風(fēng)口的含碳材料的單位消耗量為每噸生鐵200千克。該消耗量包括來自篩選操作的細(xì)木炭部分14，假定篩選效率為50%，該消耗量估算等于裝載到爐喉的木炭的單位消耗量，即每噸生鐵20千克。
作為示例，下文的表I示出每天生產(chǎn)6000噸生鐵的高爐的主要運(yùn)行特征，和當(dāng)根據(jù)第二變型對(duì)于每噸熔融金屬裝載20千克的木炭塊體15到爐喉和將在篩選操作時(shí)產(chǎn)生的細(xì)木炭部分14以粉化木炭的形式注入到風(fēng)口，替代等同數(shù)量的通常在該高爐上注入的粉化輔助燃料時(shí)，主要運(yùn)行特征的變化。
在表I中述及的特征如下
-在所考慮的條件下該高爐可以達(dá)到的最大生產(chǎn)能力，以噸/天鐵水(t/j)表示，
-吹入到風(fēng)口的干燥自然風(fēng)的流量，以名義工況下千立方米/小時(shí)(kNm3/h)表示，
-裝載到爐喉的焦炭的單位消耗量，或每噸產(chǎn)品所需原料數(shù)量，以千克/噸生鐵 (kg/tf)表示，
-裝載到爐喉的木炭的單位消耗量，以千克/噸生鐵(kg/tf)表示，
-注入到風(fēng)口的粉化礦物煤的單位消耗量，以千克/噸生鐵(kg/tf)表示，
-注入到風(fēng)口的粉化木炭的單位消耗量，以千克/噸生鐵(kg/tf)表示，
-注入到風(fēng)口的粉化細(xì)木炭部分的單位消耗量，以千克/噸生鐵(kg/tf)表示，這種細(xì)木炭部分14在產(chǎn)生裝載到爐喉的木炭15時(shí)在篩選木炭12后進(jìn)行回收，
-火焰溫度，以攝氏度(°C)表示，
-儲(chǔ)存區(qū)的溫度，以攝氏度(V)表示，
-爐頂氣體的溫度，以攝氏度(V)表示，和
-爐頂氣體的流量，以名義工況下立方米/小時(shí)(Nm3/h)表示。
所有高爐具有一給定的運(yùn)行范圍，在該運(yùn)行范圍中高爐的運(yùn)行保持最優(yōu)。為了進(jìn)行在表I上所示的計(jì)算，已規(guī)定操作的限值，該限值主要與在設(shè)備的某些特定區(qū)域中達(dá)到的溫度，和進(jìn)入和/或穿過高爐的氣體流量相關(guān)。這些限值如下
-爐頂氣體的溫度在120°C到200°C之間；
-火焰溫度在2000°C到2200°C之間；
-爐頂氣體的流量應(yīng)小于或等于400000Nm3/h(工藝的限制)；
-干燥自然風(fēng)的流量小于或等于225kNm3/h(技術(shù)的限制)
基準(zhǔn)1對(duì)應(yīng)焦炭裝載到爐喉和粉化礦物煤注入到風(fēng)口。
基準(zhǔn)2對(duì)應(yīng)焦炭裝載到爐喉和粉化木炭注入到風(fēng)口?；鹧鏈囟缺豢刂圃谄渥畲箝撝?2200"C。
例1對(duì)應(yīng)對(duì)于每噸生鐵裝載20千克的木炭塊體15到爐喉，裝載到爐喉的含碳材料的余下部分由焦炭組成。假定篩選效率為50%，對(duì)于每噸熔融金屬粉化20千克的來自篩選的細(xì)木炭部分14，以注入到風(fēng)口，替代每噸生鐵20千克的礦物煤，注入到風(fēng)口的粉化含碳材料的余下部分是礦物煤。在該例1中假定由于木炭的固有特性所獲得的儲(chǔ)存區(qū)溫度為 850 "C。
例2與例1相同，除了由于木炭的固有特性所獲得的儲(chǔ)存區(qū)溫度被假定等于 750 °C。
例3對(duì)應(yīng)對(duì)于每噸生鐵裝載20千克的木炭塊體15到爐喉，裝載到爐喉的含碳材料的余下部分由焦炭組成。假定篩選效率為50%，對(duì)于每噸熔融金屬粉化20千克的來自篩選的細(xì)木炭部分14，以注入到風(fēng)口，替代對(duì)于每噸生鐵以獨(dú)立方式獲得的注入木炭。注入到風(fēng)口的粉化含碳材料的余下部分由以獨(dú)立方式獲得的這種木炭組成。在例3中假定由于木炭的固有特性獲得的儲(chǔ)存區(qū)的溫度為850°C。
例4與例3相同，除了由于木炭的固有特性獲得的儲(chǔ)存區(qū)的溫度被假定等于 750°C?？梢杂^察到，如果保持基準(zhǔn)1的運(yùn)行條件，在對(duì)于該例4所選擇的條件中高爐的運(yùn)行不再是可能的。只有運(yùn)行較低效率的高爐可以在這些條件下運(yùn)行。上述較低效率的運(yùn)行可以通過在高爐的上部分中的材料減少的較低效率或通過較高的設(shè)備的熱損失進(jìn)行理解?；鶞?zhǔn)3處于該后一情形中，例4從而應(yīng)與該基準(zhǔn)3進(jìn)行比較，而不是與基準(zhǔn)1和2進(jìn)行比較。 換句話說，當(dāng)對(duì)于每噸生鐵裝載20千克的木炭塊體15到爐喉和當(dāng)對(duì)應(yīng)的細(xì)木炭部分14以粉化形式注入到高爐的風(fēng)口時(shí)，在例4獲得的結(jié)果對(duì)應(yīng)基準(zhǔn)3的運(yùn)行的修改。
對(duì)于例1可以觀察到，在上文所限定的所有操作條件得到遵循。此外，對(duì)于高爐在這些條件下的最大可能生產(chǎn)能力顯著大于該高爐的額定產(chǎn)量。高爐從而能夠通過對(duì)于每噸生鐵裝載20千克的木炭塊體15到爐喉和對(duì)于每噸生鐵將20千克的來自如所接收的木炭 13的篩選操作的細(xì)木炭部分14注入到風(fēng)口而運(yùn)行。
對(duì)于例2，假定儲(chǔ)存區(qū)的溫度為750°C，不再遵循某些反應(yīng)條件，特別地基本小于 2000°C的火焰溫度。然而，獲得的值顯得與該限值足夠接近，以使得高爐的運(yùn)行仍是可能的。此外，在這些條件中所允許的最大生產(chǎn)能力小于設(shè)備的額定產(chǎn)量。然而，對(duì)于較小生產(chǎn)能力的運(yùn)行，這類運(yùn)行可以是有利的，例如在冶金行業(yè)行情低迷的階段。
然而，將注意到，該結(jié)果與涉及設(shè)備能力的假定相關(guān)。特別地，所具有的能力大于這里所考慮的有限能力的鼓風(fēng)機(jī)允許將高爐的生產(chǎn)能力保持在其額定水平6000t/j。
對(duì)于例3，如同對(duì)于例1，所有操作條件得到遵循。因此，當(dāng)對(duì)于每噸熔融金屬裝載 20千克的木炭塊體15到爐喉、對(duì)于每噸熔融金屬20千克的來自篩選操作的細(xì)木炭部分14 以粉化形式注入到風(fēng)口時(shí)，高爐從而可以850°C的儲(chǔ)存區(qū)的溫度運(yùn)行，注入到風(fēng)口的煤的余下部分可以是礦物煤，如木炭。
在例4中，如果所有操作條件得到遵循，如同對(duì)于例2，生產(chǎn)能力小于6000噸/天。 因此，無論注入到風(fēng)口的含碳材料的余下部分是礦物煤或木炭，當(dāng)儲(chǔ)存區(qū)的溫度為750°C 時(shí)，高爐并不以最優(yōu)的方式運(yùn)行。然而，對(duì)于較小生產(chǎn)能力的運(yùn)行，這種運(yùn)行可以是有利的， 例如在冶金行業(yè)行情低迷的階段。
如對(duì)于例2，該結(jié)果與涉及設(shè)備能力的假定相關(guān)。
表II還取基準(zhǔn)1、2和3以及例1到4，且示出根據(jù)該第二變型，就焦炭消耗量減少、二氧化碳排放減少和與二氧化碳排放減少有關(guān)的對(duì)木炭的再利用而言本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)ο
基準(zhǔn)2——其對(duì)應(yīng)焦炭注入到爐喉和粉化細(xì)木炭部分注入到風(fēng)口——與基準(zhǔn)1相比較進(jìn)行展示?；鶞?zhǔn)2實(shí)際上組成一種易于實(shí)施的用于減少CO2排放的解決方案。然而， 這種解決方案具有以下缺點(diǎn)就對(duì)于每千克所使用的木炭所免除的CO2千克數(shù)而言，展示的所有解決方案效率最低，如該表Π的全部結(jié)果所示。
對(duì)于例1的構(gòu)型，獲得二氧化碳排放減少12%，對(duì)于例2，二氧化碳排放減少16%， 和對(duì)于例3和例4，分別地二氧化碳排放減少46%和48%。
對(duì)于例1，焦炭消耗量已減少13. 5%，對(duì)于例2，焦炭消耗量已減少19. 4%，對(duì)于例 3焦炭消耗量已減少11. 4%，和對(duì)于例4焦炭消耗量已減少16. 5%，而對(duì)于基準(zhǔn)2焦炭消耗量高于2. 7%。
在二氧化碳排放的減少(以千克/噸生鐵表示)和木炭消耗量(以相同的單位表示)之間的比例示出對(duì)木炭的再利用，用于減少二氧化碳排放。
可以觀察到，添加少量的木炭到爐喉和風(fēng)口——裝載到爐喉和注入到風(fēng)口的含碳材料的余下部分是石墨——允許比注入到風(fēng)口的含碳材料的余下部分是木炭時(shí)對(duì)木炭進(jìn)行更大的再利用。實(shí)際上，對(duì)于例1和例2，該比例分別為4. 65和6. 00，而對(duì)于例3和例4該比例僅為3. 18和3. 43，和對(duì)于基準(zhǔn)2該比例為2. 83。實(shí)際上，這意味著對(duì)于相同可用的木炭，例1或例2的構(gòu)型允許使得(X)2排放的總體減少最大化。
根據(jù)第一變型，表III示出每天生產(chǎn)6000噸生鐵的高爐的主要運(yùn)行特征，和當(dāng)對(duì)于每噸熔融金屬裝載20千克的木炭塊體15到爐喉而不注入來自篩選操作的細(xì)木炭部分14 到風(fēng)口時(shí)主要運(yùn)行特征的變化。
在表III中提及的特征以及規(guī)定的操作限制與和表1相關(guān)的特征以及規(guī)定的操作限制相同。
在表III中還示出對(duì)于表I和表II已進(jìn)行闡釋的基準(zhǔn)1、2和3。
例5對(duì)應(yīng)對(duì)于每噸生鐵裝載20千克的木炭塊體15到爐喉，裝載到爐喉的含碳材料的余下部分由焦炭組成。對(duì)于每噸生鐵200千克的礦物煤以粉化形式注入到風(fēng)口。來自篩選操作的細(xì)木炭部分14不注入到風(fēng)口。
例6與例5相同，除了由于木炭的固有特性所獲得的儲(chǔ)存區(qū)溫度被假定等于 750 °C。
例7對(duì)應(yīng)對(duì)于每噸生鐵20千克的木炭塊體15裝載到爐喉，裝載到爐喉的含碳材料的余下部分由焦炭組成。對(duì)于每噸生鐵200千克的單獨(dú)獲得的木炭以粉化形式注入到風(fēng)口。來自篩選操作的細(xì)木炭部分14不注入到風(fēng)口。
例8與例7相同，除了由于木炭的固有特性所獲得的儲(chǔ)存區(qū)溫度被假定等于 750°C?？梢杂^察到，如果保持基準(zhǔn)1的運(yùn)行條件，在對(duì)于該例8所選擇的條件中，高爐的運(yùn)行不再是可能的。僅僅具有較低效率運(yùn)行的高爐可以在這些條件下運(yùn)行。上述較低效率的運(yùn)行可以通過在高爐的上部分中的材料減少的較低效率或通過裝置的較高的熱損失進(jìn)行理解?；鶞?zhǔn)3處于后一情形中，例8從而應(yīng)與該基準(zhǔn)3進(jìn)行比較，而不是與基準(zhǔn)1和2進(jìn)行比較。換句話說，在例8獲得的結(jié)果對(duì)應(yīng)當(dāng)對(duì)于每噸生鐵20千克的木炭塊體15裝載到爐喉而對(duì)應(yīng)的細(xì)木炭部分14不以粉化形式注入到風(fēng)口時(shí)，對(duì)基準(zhǔn)3的運(yùn)行的修改。
對(duì)于例5可以觀察到，在上文所定義的所有操作條件得到遵循。此外，對(duì)于高爐在這些條件中的最大可能生產(chǎn)能力顯著大于該高爐的額定產(chǎn)量。高爐從而顯示適于通過對(duì)于每噸熔融金屬裝載20千克的木炭塊體到爐喉而不將來自篩選的細(xì)木炭部分14注入到風(fēng) □而運(yùn)行。
對(duì)于例6，假定儲(chǔ)存區(qū)的溫度為750°C，某些反應(yīng)條件不再被遵循，特別地略小于 2000°C的火焰溫度。然而，獲得的值顯示與該限值足夠接近，以使得高爐的運(yùn)行仍是可能的。此外，在這些條件中所允許的最大生產(chǎn)能力小于設(shè)備的額定產(chǎn)量。然而，對(duì)于較小生產(chǎn)能力的運(yùn)行，這類運(yùn)行可以是有利的，例如在冶金行業(yè)行情低迷的階段。如對(duì)于例2和例4， 該結(jié)果與涉及設(shè)備能力的假定相關(guān)。
對(duì)于例7，如同對(duì)于例5，所有操作條件得到遵循。因此，當(dāng)對(duì)于每噸熔融金屬裝載 20千克的木炭塊體15到爐喉而來自篩選的細(xì)木炭部分14不與通常注入的粉化木炭相混合注入風(fēng)口時(shí)，高爐從而可以850°C的儲(chǔ)存區(qū)溫度運(yùn)行。
在例8中，如果所有操作條件得到遵循，如對(duì)于例6，生產(chǎn)能力小于6000噸/天。因此，無論注入到風(fēng)口的含碳材料的余下部分是礦物煤或木炭，當(dāng)儲(chǔ)存區(qū)的溫度為750°C時(shí)， 高爐并不以最優(yōu)的方式運(yùn)行。然而，對(duì)于較小生產(chǎn)能力的運(yùn)行，這類運(yùn)行可以是有利的，例如在冶金行業(yè)行情低迷的階段。8
如對(duì)于例6，該結(jié)果與涉及設(shè)備能力的假定相關(guān)。
表IV還取基準(zhǔn)1、2和3以及例5到8，和示出根據(jù)第一變型就焦炭消耗量減少、二氧化碳排放減少和與二氧化碳排放減少有關(guān)的對(duì)木炭的再利用而言的本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)。
對(duì)于例5的構(gòu)型，獲得二氧化碳排放減少8%，和對(duì)于例6獲得二氧化碳排放減少 12%。
對(duì)于例7的構(gòu)型，獲得二氧化碳排放減少46 %，和對(duì)于例8獲得相對(duì)于基準(zhǔn)3 二氧化碳排放減少48%。
對(duì)于例5焦炭消耗量減少13. 5%，和對(duì)于例6焦炭消耗量減少19. 1 %。
對(duì)于例7焦炭消耗量減少10. 9 %，和對(duì)于例8相對(duì)于基準(zhǔn)3焦炭消耗量減少 15. 9%。
在二氧化碳排放減少(以千克/噸表示)和木炭消耗(以相同的單位表示)之間的比例示出對(duì)木炭的再利用，用于減少二氧化碳排放。
在高爐的風(fēng)口沒有注入來自如所接收的木炭的篩選的細(xì)木炭部分的影響可以通過比較例1和例5、例2和例6、例3和例7以及例4和例8進(jìn)行估算。因此可以觀察到，與如所接收的木炭的總量相關(guān)的對(duì)木炭的再利用在例5中(3. 11)顯著小于在例1 (4. 65)中， 和同樣在例6(4. 37)中顯著小于在例2(6. 00)中。在比較例7(2. 87)和例3 (3. 18)以及例 8(3.09)和例4(3. 43)時(shí)，也是這樣的較小的情形。
相反地，如果考慮在高爐所使用的木炭，即在來自篩選的細(xì)木炭部分此外可以進(jìn)行再利用的情形中，與實(shí)際輸入高爐中的木炭的數(shù)量相關(guān)的對(duì)木炭的再利用在例5(6. 21) 中顯著大于在例1(4.65)中，和同樣在例6(8. 74)中顯著大于在例2 (6. 00)中。
然而，在粉化木炭注入到風(fēng)口的情形中，這是不真實(shí)的，這是由于在例7和例8中在高爐實(shí)際所使用的木炭的總量分別地與在例3和例4中所使用的木炭的總量相同。與在例7中(3. 16)實(shí)際輸入進(jìn)高爐7中的木炭的數(shù)量相關(guān)的對(duì)木炭的再利用從而與在例 3(3. 18)中獲得的對(duì)木炭的再利用幾乎相同，同樣地例8(3. 41)的對(duì)木炭的再利用與例 4(3. 43)的對(duì)木炭的再利用非常相近。所觀察到的差別與在如所接收的木炭13和通常注入到風(fēng)口的木炭之間的化學(xué)成分的差別相關(guān)。
在前文所展示的所有結(jié)果示出裝載少量木炭到爐喉，而無論注入或不注入細(xì)木炭部分到風(fēng)口，借助于通過木炭替代焦炭和儲(chǔ)存區(qū)的溫度降低的雙重作用，允許顯著降低焦炭消耗。此外，一般地通過對(duì)木炭的較大的再利用，特別地在注入到風(fēng)口的含碳材料是礦物煤的情形中，二氧化碳排放顯著降低。
表I
權(quán)利要求
1.減少高爐的二氧化碳排放的方法，其中，還原劑裝載到爐喉，且粉化形式的輔助燃料注入到風(fēng)口，其特征在于，裝載到爐喉的還原劑包括木炭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，裝載到爐喉的木炭(15)的單位消耗量小于裝載到爐喉的還原劑的總量的20%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，裝載到爐喉的木炭(15)的單位消耗量小于裝載到爐喉的還原劑的總量的10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，裝載到爐喉的還原劑的余下部分是焦炭形式的石墨。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，裝載到爐喉的木炭(15) 呈直徑大于20毫米的塊體形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，該方法包括一篩選步驟，該篩選步驟將裝載到爐喉⑷的木炭(15)塊體與細(xì)木炭部分(14)分開。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述細(xì)木炭部分(14)以粉化形式注入到風(fēng)口，作為對(duì)通常以粉化形式注入到風(fēng)口的對(duì)應(yīng)數(shù)量的輔助燃料的補(bǔ)充和/或替代。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述輔助燃料或者是礦物煤，或者是木炭。
9.實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的方法的裝置，其特征在于，該裝置包括將木炭(15)裝載到高爐(1)的爐喉的裝載部件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括一篩(13)，以將用于裝載到爐喉的木炭(15)塊體與細(xì)木炭部分(14)分開。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，裝置包括一磨碎機(jī)(18)，在磨碎機(jī)中所述細(xì)木炭部分(14)與含碳材料(17)進(jìn)行混合，由所述細(xì)木炭部分(14)和所述含碳材料 (17)形成的整體用于注入到風(fēng)口(9)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述含碳材料(17)或者是礦物煤，或者是木炭。
全文摘要
本發(fā)明主要涉及一種減少高爐的二氧化碳排放的方法，其中，還原劑裝載到爐喉，和粉化形式的輔助燃料注入到風(fēng)口，并且該方法的主要特征在于，裝載到爐喉的還原劑包括木炭。根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選方面，裝載到爐喉的木炭(15)的單位消耗量小于裝載到爐喉的還原劑的總量的20％。通過這樣進(jìn)行，獲得二氧化碳排放的顯著減少，以及與二氧化碳排放減少相關(guān)的對(duì)木炭的較大的再利用。本發(fā)明還涉及一種允許實(shí)施該方法的裝置。
文檔編號(hào)C21B5/00GK102482723SQ200980161225
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2009年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月2日
發(fā)明者D·塞赫, F·昂羅 申請(qǐng)人:安賽樂米塔爾研究與發(fā)展有限責(zé)任公司