專利名稱：生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備及其還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及煉鋼技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備的還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)，本實(shí)用新型還涉及一種具有上述還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)的生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備。
背景技術(shù)：
鋼鐵常采用的生產(chǎn)流程(長流程)是從鐵礦石得到鋼水，主要經(jīng)過燒結(jié)(或造球)、煉焦、高爐煉鐵、轉(zhuǎn)爐煉鋼四個工藝環(huán)節(jié)?，F(xiàn)有的高爐煉鐵工藝中，常使用焦炭或者噴煤等固體作為還原介質(zhì)，焦炭在風(fēng)口前燃燒產(chǎn)生高溫和還原性氣體一氧化碳以及二氧化碳，在爐內(nèi)上升過程中加熱緩慢下降的爐料，并還原鐵礦石中的氧化物為金屬鐵。上述工藝中鐵礦石的還原的70%以上是間接還原，屬氣固反應(yīng)，要求高爐保持良好的透氣性，因此貧礦選礦后獲得的鐵精礦粉和富礦塊礦粉末都必須經(jīng)過造塊才能供高爐使用，即經(jīng)過燒結(jié)(或造球)工藝過程。焦炭在高爐內(nèi)的用途，一方面是作為提供冶煉所需熱量的燃料和鐵氧化物還原齊U，更重要的作用是在礦石軟化熔融后作為支撐高達(dá)數(shù)十米的料柱的骨架，同時又是煤氣通路。作為支撐骨架的焦炭在高溫下容易和空氣發(fā)生反應(yīng)生成一氧化碳、二氧化碳等有害氣體，且焦炭與鐵礦石的還原產(chǎn)物也會產(chǎn)生上述氣體，進(jìn)而對環(huán)境產(chǎn)生污染。由于燒結(jié)(或造球)的物料處理量約占鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的第二位(僅次于煉鐵生產(chǎn))，能耗僅次于煉鐵和軋鋼而居第三位，所以焦炭的使用量較高，對環(huán)境污染嚴(yán)重。同時，傳統(tǒng)流程中重復(fù)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)的過程中碳會對鋼水造成污染，而且重復(fù)加熱增加了系統(tǒng)能耗。故，焦炭的使用帶來了嚴(yán)重的污染問題，不僅對環(huán)境造成污染，還對鋼材本身造成污染，限制了超純凈鋼的生產(chǎn)。其次，由于生成的鋼液滲碳較多，得到成品鋼液時還需要脫碳；鐵液的碳還會使脈石中的Si被還原到鋼液中，得到成品鋼液時還需脫Si，增加了輔助工藝，導(dǎo)致煉鋼生產(chǎn)工藝復(fù)雜化，生產(chǎn)周期較長。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備的還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)，減少對環(huán)境和鋼材本身的污染，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)超純凈鋼的生產(chǎn)。本實(shí)用新型還提供了一種具有上述還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)的生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:一種生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備的還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)，所述還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)包括生物質(zhì)發(fā)電裝置和利用所述生物質(zhì)發(fā)電裝置提供的電能制備氫氣的氫氣制備裝置。優(yōu)選的，上述 還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)還包括用于對所述氫氣增壓的氣體增壓裝置。[0011]優(yōu)選的，上述還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)還包括設(shè)置在所述氫氣制備裝置與所述氣體增壓裝置之間的第一氣體加熱器。優(yōu)選的，上述還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)中，所述生物質(zhì)發(fā)電裝置(7 )包括:燃燒生物質(zhì)用的鍋爐；與所述鍋爐相連，接收所述鍋爐內(nèi)的熱量的蒸汽輪機(jī)；和與所述蒸汽輪機(jī)相連的發(fā)電機(jī)。優(yōu)選的，上述還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)中，所述生物質(zhì)發(fā)電裝置(7 )包括:用于氣化生物質(zhì)的氣化爐，所述氣化爐上設(shè)置有凈化氣體的凈化器；與所述氣化爐的排氣口相連的燃?xì)廨啓C(jī)；和與所述燃?xì)廨啓C(jī)相連的發(fā)電機(jī)。從上述的技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型提供的生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備的還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)包括生物質(zhì)發(fā)電裝置和氫氣制備裝置，上述氫氣制備裝置利用生物質(zhì)發(fā)電裝置提供的電能將水電解、制備出還原性氣體——?dú)錃?，故，上述還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是氫氣供應(yīng)系統(tǒng)。本實(shí)用新型提供的還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)提供的氫氣能夠?qū)⑸镔|(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備的鐵礦粉還原系統(tǒng)的鐵礦粉還原成鐵粉，屬于直接反應(yīng)，避免了鐵礦粉造塊工序，所以不必使用焦炭作為支撐料柱的骨架，避免了焦炭的使用。由于氫原子半徑小，還原反應(yīng)速度快；還原產(chǎn)物是水，易分離處理，實(shí)現(xiàn)了 清潔生產(chǎn)。同時，氫氣還原避免了碳在還原過程中對鐵水的污染，改變了傳統(tǒng)流程中重復(fù)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)造成的鋼水污染問題，減少了重復(fù)加熱，降低了系統(tǒng)能耗。因此，利用本實(shí)用新型的還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)提供的氫氣還原鐵礦煉鋼很大程度解決了污染問題，不僅減少了對環(huán)境的污染，還避免了對鋼材本身的污染，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了超純凈鋼的生產(chǎn)。其次，利用本實(shí)用新型提供的還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)對鐵礦粉還原生成的鋼液滲碳少，得到成品鋼液時無需脫碳；氫氣不含硫，得到成品鋼液時無需脫硫；由于鐵液碳活度低而溶解氧活度高，脈石中的Si不會被還原到鋼液中，得到成品鋼液時無需脫Si，因此可以從鐵礦石或含鐵氧化物一步得到鋼水；所以減少了輔助工藝，簡化了煉鋼的生產(chǎn)工藝，縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率。本實(shí)用新型還提供了一種生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備，包括鐵礦粉供應(yīng)系統(tǒng)，鐵礦粉還原系統(tǒng)，用于給所述鐵礦粉還原系統(tǒng)的鐵礦粉提供還原性介質(zhì)的還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)和從所述鐵礦粉還原系統(tǒng)接收鐵粉并將所述鐵粉煉成鋼的電弧爐；所述還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)為上述任一種還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)。由于上述還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)具有上述效果，具有上述還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)的生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備具有同樣的效果，故本文不再贅述。優(yōu)選的，上述生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備中，所述鐵礦粉供應(yīng)系統(tǒng)包括:接收鐵礦石并將所述鐵礦石磨成鐵礦粉的磨粉裝置；對所述鐵礦粉進(jìn)行預(yù)熱的多級旋風(fēng)預(yù)熱器；將所述鐵礦粉輸送至所述多級旋風(fēng)預(yù)熱器的鐵礦粉提升裝置。優(yōu)選的，上述生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備中，還包括設(shè)置在所述多級旋風(fēng)預(yù)熱器的氣體出口處，接收所述多級旋風(fēng)預(yù)熱器排出的尾氣并對所述尾氣進(jìn)行凈化的氣體凈化裝置和設(shè)置在所述氣體凈化裝置的出口處，用于除去所述氣體凈化裝置凈化后的尾氣中的水，并向所述還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)輸送干燥的尾氣的氣體脫水裝置。優(yōu)選的，上述生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備中，所述鐵礦粉還原系統(tǒng)包括至少兩個級聯(lián)的循環(huán)流化床；還包括連通于所述還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)的氫氣制備裝置與至少一個所述循環(huán)流化床之間，將所述氫氣制備裝置制備氫氣時副產(chǎn)的氧氣的至少一部分提供至所述循環(huán)流化床的輸送管道。優(yōu)選的，上述生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備中，所述鐵礦粉還原系統(tǒng)包括:利用所述還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)提供的氫氣將預(yù)還原鐵粉還原成終還原鐵粉的終還原循環(huán)流化床；使用所述終還原循環(huán)流化床的尾氣將所述鐵礦粉還原成所述預(yù)還原鐵粉的預(yù)還原循環(huán)流化床；設(shè)置在所述預(yù)還原循環(huán)流化床的尾氣出口與所述多級旋風(fēng)預(yù)熱器的預(yù)熱用氣體入口之間的第二氣體加熱器；設(shè)置在所述終還原循環(huán)流化床的尾氣出口與所述預(yù)還原循環(huán)流化床的還原用氣體入口之間的第三氣體加熱器。

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的生物質(zhì)發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備的還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)，減少了對環(huán)境和鋼材本身的污染，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了超純凈鋼的生產(chǎn)。為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。請參考附圖1-2，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備的還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)包括生物質(zhì)發(fā)電裝置7和利用生物質(zhì)發(fā)電裝置7提供的電能制備氫氣的氫氣制備裝置8。上述氫氣制備裝置8利用生物質(zhì)發(fā)電裝置7提供的電能將水電解、制備出還原性氣體——?dú)錃?，則上述還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是氫氣供應(yīng)系統(tǒng)。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)提供的氫氣能夠?qū)⑸镔|(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備的鐵礦粉還原系統(tǒng)的鐵礦粉還原成鐵粉，屬于直接反應(yīng)，避免了鐵礦粉造塊工序，所以不必使用焦炭作為支撐料柱的骨架，避免了焦炭的使用。由于氫原子半徑小，還原反應(yīng)速度快；還原產(chǎn)物是水，易分離處理，實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。同時，氫氣還原避免了碳在還原過程中對鐵水的污染，改變了傳統(tǒng)流程中重復(fù)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)造成的鋼水污染問題，減少了重復(fù)加熱，降低了系統(tǒng)能耗。因此，利用本實(shí)施例的還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)提供的氫氣還原鐵礦煉鋼很大程度解決了污染問題，不僅減少了對環(huán)境的污染，還避免了對鋼材本身的污染，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了超純凈鋼的生產(chǎn)。其次，利用本實(shí)施例提供的還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)對鐵礦粉還原生成的鋼液滲碳少，得到成品鋼液時無需脫碳；氫氣不含硫，得到成品鋼液時無需脫硫；由于鐵液碳活度低而溶解氧活度高，脈石中的Si不會被還原到鋼液中，得到成品鋼液時無需脫Si，因此可以從鐵礦石或含鐵氧化物一步得到鋼水；所以減少了輔助工藝，簡化了煉鋼的生產(chǎn)工藝，縮短了生廣周期，提聞了生廣效率。優(yōu)選的，上述實(shí)施例提供的還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)還包括用于對氫氣增壓的氣體增壓裝置10。利用生物質(zhì)發(fā)電裝置7產(chǎn)生電能，再利用該電能將氫氣制備裝置8內(nèi)的水電解、制備出氫氣，接著氣體增壓裝置10對氫氣增壓，并向生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備的鐵礦粉還原系統(tǒng)提供增壓的氫氣，使氫氣還原鐵礦粉還原系統(tǒng)內(nèi)的鐵礦粉。增壓后的氫氣以一定的氣壓進(jìn)入鐵礦粉還原系統(tǒng)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了與鐵礦粉的充分接觸，提高了還原效率。進(jìn)一步的，上述還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)還包括設(shè)置在氫氣制備裝置8與氣體增壓裝置10之間的第一氣體加熱器9。本實(shí)施例中，第一氣體加熱器9對氫氣制備裝置8提供的氫氣進(jìn)行加熱，加熱后的氫氣具有一定的熱量，便于還原反應(yīng)的進(jìn)行；接著氣體增壓裝置10對加熱后的氫氣增壓，并向鐵礦粉還原系統(tǒng)提供增壓的氫氣。但是本實(shí)用新型的還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)不限于此，只要還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)能夠使用生物質(zhì)來發(fā)電，將產(chǎn)生的電能用于制備氫氣并將制備的氫氣提供給鐵礦粉還原系統(tǒng)即可。在一個實(shí)施例中，氫氣供應(yīng)系統(tǒng)包括生物質(zhì)發(fā)電裝置、氫氣制備裝置和氣體增壓裝置，而不包括氣體加熱器。為了進(jìn)一步優(yōu)化上述技術(shù)方案，生物質(zhì)發(fā)電裝置7包括:燃燒生物質(zhì)用的鍋爐；與鍋爐相連，接收鍋 爐內(nèi)的熱量的蒸汽輪機(jī)和與蒸汽輪機(jī)相連的發(fā)電機(jī)，如圖2所示。此時，生物質(zhì)發(fā)電裝置7利用秸桿、稻草、蔗渣、木糠、生活垃圾等含碳?xì)湮镔|(zhì)在鍋爐內(nèi)直接燃燒或發(fā)酵成沼氣后燃燒，燃燒產(chǎn)生的熱量產(chǎn)生水蒸汽帶動蒸汽輪機(jī)工作進(jìn)而帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。當(dāng)然，生物質(zhì)發(fā)電裝置7不局限于上述一種結(jié)構(gòu)。在另一實(shí)施例中，生物質(zhì)發(fā)電裝置7包括:用于氣化生物質(zhì)的氣化爐，氣化爐上設(shè)置有凈化氣體的凈化器；與氣化爐的排氣口相連的燃?xì)廨啓C(jī)和與燃?xì)廨啓C(jī)相連的發(fā)電機(jī)。生物質(zhì)發(fā)電裝置7將含碳?xì)湮镔|(zhì)的生物質(zhì)經(jīng)氣化爐氣化，在利用凈化器凈化獲得的還原氣，最后使還原氣進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)，進(jìn)而帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了一種生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備，請參考附圖1，該生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備包括鐵礦粉供應(yīng)系統(tǒng)，鐵礦粉還原系統(tǒng)，還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)和電弧爐6 ;其中，還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)為本實(shí)用新型任意一項(xiàng)實(shí)施例提供的還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)，用于給鐵礦粉還原系統(tǒng)的鐵礦粉提供還原性介質(zhì)——?dú)錃?。鐵礦粉還原系統(tǒng)接收鐵礦粉供應(yīng)系統(tǒng)供應(yīng)的鐵礦粉以及還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)(即氫氣供應(yīng)系統(tǒng))供應(yīng)的氫氣，使用氫氣將鐵礦粉還原成鐵粉；電弧爐6從鐵礦粉還原系統(tǒng)接收鐵粉并將鐵粉煉成鋼。上述的生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備采用本實(shí)施例提供的還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)，減少了對環(huán)境和鋼材本身的污染，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了超純凈鋼的生產(chǎn)，同時減少了輔助工藝，簡化了煉鋼的生產(chǎn)工藝，縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率；其優(yōu)點(diǎn)是由還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)帶來的，具體的請參考上述實(shí)施例中相關(guān)的部分，在此就不再贅述。具體的，上述實(shí)施例的鐵礦粉供應(yīng)系統(tǒng)包括磨粉裝置1、鐵礦粉提升裝置2和多級旋風(fēng)預(yù)熱器3。磨粉裝置I接收鐵礦石并將鐵礦石磨成鐵礦粉；鐵礦粉提升裝置2將鐵礦粉提升至一定高度并將鐵礦粉輸送至多級旋風(fēng)預(yù)熱器3 ;多級旋風(fēng)預(yù)熱器3對鐵礦粉進(jìn)行預(yù)熱。在一個實(shí)施例中，多級旋風(fēng)預(yù)熱器3使用鐵礦粉還原系統(tǒng)排出的尾氣對鐵礦粉進(jìn)行預(yù)熱。雖然圖1中示出了鐵礦粉供應(yīng)系統(tǒng)包括磨粉裝置1、鐵礦粉提升裝置2和多級旋風(fēng)預(yù)熱器3，但是本實(shí)用新型的生產(chǎn)鋼的設(shè)備不限于此，只要鐵礦粉供應(yīng)系統(tǒng)能夠向鐵礦粉還原系統(tǒng)供應(yīng)冷態(tài)或熱態(tài)的鐵礦粉即可。在一個實(shí)施例中，鐵礦粉供應(yīng)系統(tǒng)僅包括用于將鐵礦石磨成粉的磨粉裝置。在另一實(shí)施例中，鐵礦粉供應(yīng)系統(tǒng)僅包括輸送冷態(tài)鐵礦粉或熱態(tài)鐵礦粉中的至少一種的輸送裝置。進(jìn)一步的技術(shù)方案中，生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備還包括氣體凈化裝置13和氣體脫水裝置14，氣體凈化裝置13設(shè)置在多級旋風(fēng)預(yù)熱器3的氣體出口處，氣體脫水裝置14設(shè)置在氣體凈化裝置13的出口處。氣體凈化裝置13接收多級旋風(fēng)預(yù)熱器3排出的尾氣并對該尾氣進(jìn)行凈化，在一個實(shí)施例中，氣體凈化裝置13包括脫硫裝置、脫硝裝置、除塵裝置中的至少一種。氣體脫水裝置14接收凈化后的尾氣，除去該尾氣中的水，并向還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)輸送干燥的尾氣。具體的，本實(shí)施例的氣體脫水裝置14向還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)中的第一氣體加熱器9輸送干燥的尾氣；此時氣體凈化裝置13和氣體脫水裝置14依次設(shè)置在多級旋風(fēng)預(yù)熱器3與氫氣供應(yīng)系統(tǒng)的第一氣體加熱器9 (或氣體增壓裝置10)之間；當(dāng)然，氣體凈化裝置13和氣體脫水裝置14還可以依次設(shè)置在多級旋風(fēng)預(yù)熱器3與氫氣供應(yīng)系統(tǒng)的氣體增壓裝置10之間，本實(shí)施例對此不做具體限定。
上述實(shí)施例提供的生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備中，鐵礦粉還原系統(tǒng)包括至少兩個級聯(lián)的循環(huán)流化床。下文描述了鐵礦粉還原系統(tǒng)包括兩個級聯(lián)的循環(huán)流化床，但是本實(shí)用新型不限于此。鐵礦粉還原系統(tǒng)可包括多于兩個的級聯(lián)的循環(huán)流化床。優(yōu)選的，鐵礦粉還原系統(tǒng)包括預(yù)還原循環(huán)流化床4和終還原循環(huán)流化床5。預(yù)還原循環(huán)流化床4接收鐵礦粉供應(yīng)系統(tǒng)(例如多級旋風(fēng)預(yù)熱器3)供應(yīng)的鐵礦粉和終還原循環(huán)流化床5排出的含氫尾氣，并使用該含氫尾氣還原鐵礦粉，得到預(yù)還原鐵粉。預(yù)還原循環(huán)流化床4排出的含氫尾氣可被供應(yīng)至多級旋風(fēng)預(yù)熱器3，以對鐵礦粉進(jìn)行預(yù)熱。在這種情況下，鐵礦粉還原系統(tǒng)還可包括設(shè)置在多級旋風(fēng)預(yù)熱器3的預(yù)熱用氣體入口與預(yù)還原循環(huán)流化床4的尾氣出口之間的第二氣體加熱器12，以對預(yù)還原循環(huán)流化床4排出的含氫尾氣進(jìn)行加熱。終還原循環(huán)流化床5接收預(yù)還原循環(huán)流化床4供應(yīng)的預(yù)還原鐵粉和氫氣供應(yīng)系統(tǒng)(例如氣體增壓裝置10)供應(yīng)的氫氣，并使用該氫氣還原預(yù)還原鐵粉，得到終還原鐵粉。如上所述，終還原循環(huán)流化床5排出的含氫尾氣可被供應(yīng)至預(yù)還原循環(huán)流化床4，以用于還原鐵礦粉。在這種情況下，鐵礦粉還原系統(tǒng)還可包括設(shè)置在預(yù)還原循環(huán)流化床4的還原用氣體入口與終還原循環(huán)流化床5的尾氣出口之間的第三氣體加熱器11，以對終還原循環(huán)流化床5排出的含氫尾氣進(jìn)行加熱。為了進(jìn)一步優(yōu)化上述技術(shù)方案，生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備還包括連通于還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)的氫氣制備裝置8與至少一個循環(huán)流化床之間，將氫氣制備裝置8制備氫氣時副產(chǎn)的氧氣的至少一部分提供至循環(huán)流化床的輸送管道(圖中未示出)。這樣一來，通過上述輸送管道，氫氣制備裝置8制備氫氣時副產(chǎn)的氧氣的至少一部分被提供至預(yù)還原循環(huán)流化床4和終還原循環(huán)流化床5中的至少一個使得其中的氫氣燃燒來為鐵礦粉或預(yù)還原鐵粉的還原提供熱量。如圖1所示，電弧爐6從鐵礦粉還原系統(tǒng)(例如終還原循環(huán)流化床5)接收終還原鐵粉并將終還原鐵粉煉成鋼。另外，本實(shí)用新型的設(shè)備和基建投資得到大量節(jié)省。據(jù)保守的計(jì)算，可以節(jié)省50%以上的設(shè)備和基建投資。在根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例提供的生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備的工藝流程中獲知，物流得到充分簡化。在傳統(tǒng)的鋼鐵廠，各個工藝環(huán)節(jié)的物流非常繁忙，含鐵物流歷經(jīng)數(shù)次的升溫降溫，損失大量的物理熱。根據(jù)本實(shí)用新型的設(shè)備只有一座爐子，非常緊湊，物流簡單有序，而且避免了鐵水在運(yùn)輸過程中的溫度損失，易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的直接化和自動控制。下面結(jié)合具體實(shí)施例對本實(shí)用新型的生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼 設(shè)備的生產(chǎn)鋼的工藝流程做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。實(shí)施例1:如圖1所示，粗線箭頭為鐵礦粉的工藝走向，細(xì)線箭頭為氣體的工藝走向。首先，使用磨粉裝置I將鐵礦石磨成100目以下325目以上的鐵礦粉。然后，鐵礦粉提升裝置2將該鐵礦粉提升至多級旋風(fēng)預(yù)熱器3的進(jìn)料口。多級旋風(fēng)預(yù)熱器3使用預(yù)還原循環(huán)流化床4的尾氣對鐵礦粉進(jìn)行預(yù)熱。然后，使用10萬KW的生物質(zhì)發(fā)電裝置(組)7發(fā)電，氫氣制備裝置8接收生物質(zhì)發(fā)電裝置(組)7提供的電能，并利用該電能以2萬標(biāo)方/小時的速度制備氫氣。第一氣體加熱器9將氫氣制備裝置8提供的氫氣加熱至850°C以下。氣體增壓裝置10對加熱的氫氣增壓，并向鐵礦粉還原系統(tǒng)提供增壓的氫氣。接著，預(yù)還原循環(huán)流化床4接收多級旋風(fēng)預(yù)熱器3供應(yīng)的鐵礦粉和終還原循環(huán)流化床5排出的含氫尾氣，并使用該含氫尾氣還原鐵礦粉，得到預(yù)還原鐵粉。將預(yù)還原循環(huán)流化床4排出的含氫尾氣供應(yīng)至多級旋風(fēng)預(yù)熱器3，以對鐵礦粉進(jìn)行預(yù)熱。終還原循環(huán)流化床5接收預(yù)還原循環(huán)流化床4供應(yīng)的預(yù)還原鐵粉和氣體增壓裝置10供應(yīng)的氫氣，并使用該氫氣還原預(yù)還原鐵粉，得到金屬化率達(dá)到90%以上的終還原鐵粉。將終還原循環(huán)流化床5排出的含氫尾氣供應(yīng)至預(yù)還原循環(huán)流化床4，以用于還原鐵礦粉。終還原鐵粉的生產(chǎn)能力為33噸/小時。最后，電弧爐6從終還原循環(huán)流化床5接收終還原鐵粉并將終還原鐵粉煉成粗鋼，粗鋼的生產(chǎn)能力達(dá)到24萬噸/年。粗鋼包含0.1 0.8%的C、不超過0.05%的Si和不超過0.05%的Mn，經(jīng)過后續(xù)的爐外精煉和脫氧合金化工序即得到合格的鋼水。同時，使用氣體凈化裝置13接收多級旋風(fēng)預(yù)熱器3排出的尾氣，對該尾氣進(jìn)行凈化，氣體脫水裝置14接收凈化的尾氣，除去該尾氣中的水，并向還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)的第一氣體加熱器9輸送干燥的尾氣。實(shí)施例2:除了使用100萬KW的生物質(zhì)發(fā)電裝置(組)7發(fā)電，以20萬標(biāo)方/小時的速度制備氫氣，終還原鐵粉的生產(chǎn)能力為330噸/小時，粗鋼的生產(chǎn)能力為240萬噸/年之外，按照與實(shí)施例1的方法相同的方法生產(chǎn)鋼。實(shí)施例3:除了使用1000萬KW的生物質(zhì)發(fā)電裝置(組)7發(fā)電，以200萬標(biāo)方/小時的速度制備氫氣，終還原鐵粉的生產(chǎn)能力為3300噸/小時，粗鋼的生產(chǎn)能力為2400萬噸/年之外，按照與實(shí)施例1的方法相同的方法生產(chǎn)鋼。本說明書中各個實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí) 用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求1.一種生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備的還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)包括生物質(zhì)發(fā)電裝置(7 )和利用所述生物質(zhì)發(fā)電裝置(7 )提供的電能制備氫氣的氫氣制備裝置(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)還包括用于對所述氫氣增壓的氣體增壓裝置(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)還包括設(shè)置在所述氫氣制備裝置(8)與所述氣體增壓裝置(10)之間的第一氣體加熱器(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述生物質(zhì)發(fā)電裝置(7)包括: 燃燒生物質(zhì)用的鍋爐； 與所述鍋爐相連，接收所述鍋爐內(nèi)的熱量的蒸汽輪機(jī)；和 與所述蒸汽輪機(jī)相連的發(fā)電機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述生物質(zhì)發(fā)電裝置(7)包括: 用于氣化生物質(zhì)的氣化爐，所述氣化爐上設(shè)置有凈化氣體的凈化器； 與所述氣化爐的排氣口相連的燃?xì)廨啓C(jī)；和 與所述燃?xì)廨啓C(jī)相連的發(fā)電機(jī)。
6.一種生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備，包括鐵礦粉供應(yīng)系統(tǒng)，鐵礦粉還原系統(tǒng)，用于給所述鐵礦粉還原系統(tǒng)的鐵礦粉提供還原性介質(zhì)的還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)和從所述鐵礦粉還原系統(tǒng)接收鐵粉并將所述鐵粉煉成鋼的電弧爐(6);其特征在于，所述還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)為如權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備，其特征在于，所述鐵礦粉供應(yīng)系統(tǒng)包括: 接收鐵礦石并將所述鐵礦石磨成鐵礦粉的磨粉裝置(I); 對所述鐵礦粉進(jìn)行預(yù)熱的多級旋風(fēng)預(yù)熱器(3)； 將所述鐵礦粉輸送至所述多級旋風(fēng)預(yù)熱器(3 )的鐵礦粉提升裝置(2 )。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備，其特征在于，還包括設(shè)置在所述多級旋風(fēng)預(yù)熱器(3)的氣體出口處，接收所述多級旋風(fēng)預(yù)熱器(3)排出的尾氣并對所述尾氣進(jìn)行凈化的氣體凈化裝置(13)和設(shè)置在所述氣體凈化裝置(13)的出口處，用于除去所述氣體凈化裝置(13)凈化后的尾氣中的水，并向所述還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)輸送干燥的尾氣的氣體脫水裝置(14)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備，其特征在于，所述鐵礦粉還原系統(tǒng)包括至少兩個級聯(lián)的循環(huán)流化床；還包括連通于所述還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)的氫氣制備裝置(8)與至少一個所述循環(huán)流化床之間，將所述氫氣制備裝置(8)制備氫氣時副產(chǎn)的氧氣的至少一部分提供至所述循環(huán)流化床的輸送管道。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備，其特征在于，所述鐵礦粉還原系統(tǒng)包括: 利用所述還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)提供的氫氣將預(yù)還原鐵粉還原成終還原鐵粉的終還原循環(huán)流化床(5)；使用所述終還原循環(huán)流化床(5)的尾氣將所述鐵礦粉還原成所述預(yù)還原鐵粉的預(yù)還原循環(huán)流化床(4);設(shè)置在所述預(yù)還原循環(huán)流化床(4)的尾氣出口與所述多級旋風(fēng)預(yù)熱器(3)的預(yù)熱用氣體入口之間的第二氣體加熱器(12)； 設(shè)置在所述終還原循環(huán)流化床(5)的尾氣出口與所述預(yù)還原循環(huán)流化床(4)的還原用氣體入口之間的第三 氣體加熱器(11)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備的還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)，所述還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)包括生物質(zhì)發(fā)電裝置和利用所述生物質(zhì)發(fā)電裝置提供的電能制備氫氣的氫氣制備裝置。上述還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)的氫氣制備裝置利用生物質(zhì)發(fā)電裝置提供的電能將水電解、制備出還原性氣體——?dú)錃猓瑲錃饽軌驅(qū)⑸镔|(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備的鐵礦粉還原系統(tǒng)的鐵礦粉還原成鐵粉，屬于直接反應(yīng)，避免了鐵礦粉造塊工序，所以不必使用焦炭作為支撐料柱的骨架，避免了焦炭的使用；同時，氫氣作為還原介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)，減少了對環(huán)境和鋼材本身的污染，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了超純凈鋼的生產(chǎn)。本實(shí)用新型還提供了一種生物質(zhì)發(fā)電制氫煉鋼設(shè)備，包括本實(shí)用新型提供的還原介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)。
文檔編號C21B13/14GK203159651SQ20132017526
公開日2013年8月28日 申請日期2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月9日
發(fā)明者周勇, 管山吉, 畢永杰 申請人:萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司