專利名稱：生產(chǎn)鋼的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)鋼的方法和設(shè)備，特別涉及非涉碳、零碳排放的生產(chǎn)鋼的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
當(dāng)前最流行的鋼鐵生產(chǎn)流程(長流程)是從鐵礦石得到鋼水，需要經(jīng)過燒結(jié)(或造球)、煉焦、高爐煉鐵、轉(zhuǎn)爐煉鋼四個(gè)主要工藝環(huán)節(jié)，還有眾多的輔助工藝環(huán)節(jié)。高爐煉鐵中鐵礦石的還原的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。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。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劑，現(xiàn)在該作用已部分被噴煤取代，焦炭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(shí)又是煤氣通路。焦煤在原煤中的比例較少，儲量有限，這勢必給依賴焦煤的長流程的發(fā)展帶來限制。因此，高爐煉鐵的特點(diǎn)決定了傳統(tǒng)長流程規(guī)模龐大，投資高，生產(chǎn)周期長，噸鋼能耗高，環(huán)境污染嚴(yán)重。直接還原-電爐流程也可以從鐵礦石得到鋼水，不需要焦炭。但是，直接還原鐵大部分用豎爐生產(chǎn)，仍然需要鐵礦粉造塊工序，而且需要豐富的天然氣資源。另外，煤基回轉(zhuǎn)窯法生產(chǎn)效率低，轉(zhuǎn)底爐法由于料層較薄而使得規(guī)模難以擴(kuò)大。因此，直接還原-電爐流程仍難以與傳統(tǒng)長流程競爭，在鋼產(chǎn)量份額中僅占很少的一部分。熔融還原-轉(zhuǎn)爐流程改變了傳統(tǒng)長流程對焦炭的依賴程度。例如，COREX熔融還原-轉(zhuǎn)爐流程僅需要少量的焦炭，原理上它僅將高爐的功能一分為二，即先氣態(tài)間接還原， 之后熔化分離。COREX熔融還原-轉(zhuǎn)爐流程的缺點(diǎn)也是顯而易見的，例如耗氧量大(500m3/ t)，投資比傳統(tǒng)長流程高10% 20%，發(fā)展速度緩慢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠解決上述技術(shù)問題中的至少一個(gè)技術(shù)問題的生產(chǎn)鋼的設(shè)備。本發(fā)明的目的在于提供一種能夠解決上述技術(shù)問題中的至少一個(gè)技術(shù)問題的生產(chǎn)鋼的方法。根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)鋼的設(shè)備包括鐵礦粉供應(yīng)系統(tǒng)、氫氣供應(yīng)系統(tǒng)、鐵礦粉還原系統(tǒng)和電弧爐，其中，氫氣供應(yīng)系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、氫氣制備裝置和氣體增壓裝置，氫氣制備裝置使用風(fēng)力發(fā)電機(jī)提供的電能制備氫氣，氣體增壓裝置對制備的氫氣增壓以向鐵礦粉還原系統(tǒng)提供氫氣，鐵礦粉還原系統(tǒng)包括至少兩個(gè)級聯(lián)的循環(huán)流化床，至少兩個(gè)級聯(lián)的循環(huán)流化床使用氫氣供應(yīng)系統(tǒng)提供的氫氣將鐵礦粉逐級還原成鐵粉，電弧爐從鐵礦粉還原系統(tǒng)接收鐵粉并將鐵粉煉成鋼。 鐵礦粉供應(yīng)系統(tǒng)可包括磨粉裝置、鐵礦粉提升裝置和多級旋風(fēng)預(yù)熱器，磨粉裝置可接收鐵礦石并將鐵礦石磨成鐵礦粉，鐵礦粉提升裝置可將來自磨粉裝置的鐵礦粉輸送至多級旋風(fēng)預(yù)熱器，多級旋風(fēng)預(yù)熱器可對鐵礦粉提升裝置輸送的鐵礦粉進(jìn)行預(yù)熱。氫氣供應(yīng)系統(tǒng)還可包括設(shè)置在氫氣制備裝置與氣體增壓裝置之間的氣體加熱器。至少兩個(gè)級聯(lián)的循環(huán)流化床可包括預(yù)還原循環(huán)流化床和終還原循環(huán)流化床，預(yù)還原循環(huán)流化床可使用終還原循環(huán)流化床的尾氣將鐵礦粉還原成預(yù)還原鐵粉，終還原循環(huán)流化床可使用氣體增壓裝置提供的氫氣將預(yù)還原鐵粉還原成終還原鐵粉。至少兩個(gè)級聯(lián)的循環(huán)流化床還可包括設(shè)置在預(yù)還原循環(huán)流化床的尾氣出口與多級旋風(fēng)預(yù)熱器的預(yù)熱用氣體入口之間的第一氣體加熱器以及設(shè)置在終還原循環(huán)流化床的尾氣出口與預(yù)還原循環(huán)流化床的還原用氣體入口之間的第二加熱器。該設(shè)備還可包括依次設(shè)置在多級旋風(fēng)預(yù)熱器的氣體出口與氣體增壓裝置之間的氣體凈化裝置和氣體脫水裝置。風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以是非并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)。氫氣制備裝置還可將制備氫氣時(shí)副產(chǎn)的氧氣的至少一部分提供至至少兩個(gè)級聯(lián)的循環(huán)流化床中的至少一個(gè)，以使得至少一個(gè)循環(huán)流化床中的氫氣的至少一部分燃燒。根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)鋼的方法包括下述步驟利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能；利用所述電能制備氫氣；對氫氣增壓；使用氫氣將鐵礦粉逐級還原成鐵粉；使用電弧爐將鐵粉煉成鋼。該方法還可包括下述步驟在對氫氣增壓之前，將氫氣預(yù)熱。該方法還可包括下述步驟在使用氫氣將鐵礦粉逐級還原成鐵粉之前，將鐵礦石磨成鐵礦粉，然后使用多級旋風(fēng)預(yù)熱器將鐵礦粉預(yù)熱，從而制備將被逐級還原的鐵礦粉。使用氫氣將鐵礦粉逐級還原成鐵粉的步驟可包括預(yù)還原步驟和終還原步驟，在預(yù)還原步驟中可使用終還原步驟產(chǎn)生的尾氣將鐵礦粉還原成預(yù)還原鐵粉，在終還原步驟中可使用氫氣將預(yù)還原鐵粉還原成終還原鐵粉。該方法還可包括將預(yù)還原步驟產(chǎn)生的尾氣預(yù)熱后提供給多級旋風(fēng)預(yù)熱器以用于將鐵礦粉預(yù)熱，將終還原步驟產(chǎn)生的尾氣預(yù)熱后供預(yù)還原步驟使用。該方法還可包括對多級旋風(fēng)預(yù)熱器的尾氣進(jìn)行凈化和脫水處理，然后將凈化和脫水處理后的尾氣與氫氣混合。所述電能可以是非并網(wǎng)電能。該方法還可包括使氫氣的至少一部分在利用所述電能制備氫氣時(shí)副產(chǎn)的氧氣的至少一部分中燃燒，從而為使用氫氣將鐵礦粉逐級還原成鐵粉的步驟提供熱量。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)鋼的設(shè)備的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)鋼的設(shè)備100的示意圖。根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)鋼的設(shè)備100包括鐵礦粉供應(yīng)系統(tǒng)、氫氣供應(yīng)系統(tǒng)、鐵礦粉還原系統(tǒng)和電弧爐。鐵礦粉還原系統(tǒng)接收鐵礦粉供應(yīng)系統(tǒng)供應(yīng)的鐵礦粉和氫氣供應(yīng)系統(tǒng)供應(yīng)的氫氣，使用氫氣將鐵礦粉還原成鐵粉。電弧爐從鐵礦粉還原系統(tǒng)接收鐵粉并將鐵粉煉成鋼。 如圖1所示，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1接收鐵礦石，并將鐵礦石磨成粉。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(gè)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，但是本發(fā)明的生產(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(gè)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。如圖1所示，氫氣供應(yīng)系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)7、氫氣制備裝置8、氣體加熱器9和氣體增壓裝置10。風(fēng)力發(fā)電機(jī)7可以是非并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，但本發(fā)明不限于此。氫氣制備裝置8接收風(fēng)力發(fā)電機(jī)7提供的電能，并利用該電能制備氫氣。利用電能制備氫氣的方法是公知的，因此在這里不做詳細(xì)描述。氣體加熱器9對氫氣制備裝置8提供的氫氣進(jìn)行加熱。 氣體增壓裝置10對加熱過的氫氣增壓，并向鐵礦粉還原系統(tǒng)提供增壓的氫氣。雖然圖1中示出了氫氣供應(yīng)系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)7、氫氣制備裝置8、氣體加熱器9 和氣體增壓裝置10，但是本發(fā)明的生產(chǎn)鋼的設(shè)備不限于此，只要?dú)錃夤?yīng)系統(tǒng)能夠使用風(fēng)力來發(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(gè)實(shí)施例中，氫氣供應(yīng)系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、氫氣制備裝置和氣體增壓裝置，而不包括氣體加熱器。如圖1所示，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與預(yù)還原循環(huán)流化床4之間的氣體加熱器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與終還原循環(huán)流化床5之間的氣體加熱器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。此外，氫氣制備裝置8制備氫氣時(shí)副產(chǎn)的氧氣的至少一部分還可被提供至預(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(gè)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。上面描述了鐵礦粉還原系統(tǒng)包括兩個(gè)級聯(lián)的循環(huán)流化床，但是本發(fā)明不限于此。 鐵礦粉還原系統(tǒng)可包括多于兩個(gè)的級聯(lián)的循環(huán)流化床。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。
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)鋼的設(shè)備100還可包括依次設(shè)置在多級旋風(fēng)預(yù)熱器3與氫氣供應(yīng)系統(tǒng)的氣體加熱器9 (或氣體增壓裝置10)之間的氣體凈化裝置13和氣體脫水裝置14。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。在一個(gè)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接收凈化的尾氣，除去該尾氣中的水，并向氫氣供應(yīng)系統(tǒng)的氣體加熱器9輸送干燥的尾氣。在下文中，結(jié)合圖1所示的根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)鋼的設(shè)備100來描述根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)鋼的方法。在圖1中，帶有箭頭的粗實(shí)線表示鐵礦石或礦粉的流向，帶有箭頭的細(xì)虛線表示還原性氣體的流向。使用磨粉裝置1接收鐵礦石，并將鐵礦石磨成粉。然后，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。

使用風(fēng)力發(fā)電機(jī)7產(chǎn)生電能，氫氣制備裝置8接收風(fēng)力發(fā)電機(jī)7提供的電能，并利用該電能制備氫氣。氣體加熱器9對氫氣制備裝置8提供的氫氣進(jìn)行加熱。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。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。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鋼。此外，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，并向氫氣供應(yīng)系統(tǒng)的氣體加熱器9輸送干燥的尾氣。本發(fā)明的生產(chǎn)鋼的設(shè)備和方法用氫氣還原鐵礦粉。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)清潔生產(chǎn)。此外，由于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。生成的鋼液滲碳少，得到成品鋼液時(shí)無需脫碳；氫氣不含硫，得到成品鋼液時(shí)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(shí)無需脫Si，因此可以從鐵礦石或含鐵氧化物一步得到鋼水。因此，用氫氣還原鐵礦煉鋼徹底解決了污染問題，不僅避免了環(huán)境污染，也避免了對鋼材本身的污染， 適宜生產(chǎn)超純凈鋼?，F(xiàn)有生產(chǎn)粗鋼的工藝遵循從礦石或含鐵氧化物一鐵水或直接還原鐵一鋼水的工藝路線，是一個(gè)先增碳后脫碳(直接還原鐵中還含有脈石，需要熔化精煉)的過程。本發(fā)明使煉鋼生產(chǎn)流程得到本質(zhì)上的簡化。此外，本發(fā)明使用的電力可以來源于非并網(wǎng)風(fēng)電。用非并網(wǎng)風(fēng)電制得氫氣，發(fā)電和制氫過程都沒有碳排放產(chǎn)生?，F(xiàn)有高爐轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝的碳排放量為大約2. 5噸，現(xiàn)有不是采用風(fēng)電的煉鋼工藝的碳排放量為大約0. 5噸，而本發(fā)明可以得到零碳排放煉鋼的效果，因此本發(fā)明的方法是非涉碳、零碳排放綠色環(huán)保工藝。
另外，本發(fā)明的設(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。此外，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，物流得到充分簡化。在傳統(tǒng)的鋼鐵廠， 各個(gè)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)本發(fā)明的設(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)合具體示例對根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)鋼的方法做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。示例 1 使用磨粉裝置1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。 使用10萬KW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)(組)7發(fā)電，氫氣制備裝置8接收風(fēng)力發(fā)電機(jī)(組)7 提供的電能，并利用該電能以2萬標(biāo)方/小時(shí)的速度制備氫氣。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。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(shí)。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。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，并向氫氣供應(yīng)系統(tǒng)的氣體加熱器9輸送干燥的尾氣。示例 2 除了使用100萬KW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)(組)7發(fā)電，以20萬標(biāo)方/小時(shí)的速度制備氫氣，終還原鐵粉的生產(chǎn)能力為330噸/小時(shí)，粗鋼的生產(chǎn)能力為240萬噸/年之外，按照與示例1的方法相同的方法生產(chǎn)鋼。示例 3 除了使用1000萬KW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)(組)7發(fā)電，以200萬標(biāo)方/小時(shí)的速度制備氫氣，終還原鐵粉的生產(chǎn)能力為3300噸/小時(shí)，粗鋼的生產(chǎn)能力為2400萬噸/年之外，按照與示例1的方法相同的方法生產(chǎn)鋼。上面結(jié)合具體實(shí)施例描述了根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)鋼的方法和設(shè)備，但是本發(fā)明不限于此；在不脫離本發(fā)明的精神和原理的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對這些實(shí)施例做出改變，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)鋼的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備包括鐵礦粉供應(yīng)系統(tǒng)、氫氣供應(yīng)系統(tǒng)、鐵礦粉還原系統(tǒng)和電弧爐，其中，氫氣供應(yīng)系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、氫氣制備裝置和氣體增壓裝置，氫氣制備裝置使用風(fēng)力發(fā)電機(jī)提供的電能制備氫氣，氣體增壓裝置對制備的氫氣增壓以向鐵礦粉還原系統(tǒng)提供氫氣，鐵礦粉還原系統(tǒng)包括至少兩個(gè)級聯(lián)的循環(huán)流化床，所述至少兩個(gè)級聯(lián)的循環(huán)流化床使用氫氣供應(yīng)系統(tǒng)提供的氫氣將鐵礦粉逐級還原成鐵粉，電弧爐從鐵礦粉還原系統(tǒng)接收鐵粉并將鐵粉煉成鋼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)鋼的設(shè)備，其特征在于，鐵礦粉供應(yīng)系統(tǒng)包括磨粉裝置、 鐵礦粉提升裝置和多級旋風(fēng)預(yù)熱器，磨粉裝置接收鐵礦石并將鐵礦石磨成鐵礦粉，鐵礦粉提升裝置將來自磨粉裝置的鐵礦粉輸送至多級旋風(fēng)預(yù)熱器，多級旋風(fēng)預(yù)熱器對鐵礦粉提升裝置輸送的鐵礦粉進(jìn)行預(yù)熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)鋼的設(shè)備，其特征在于，氫氣供應(yīng)系統(tǒng)還包括設(shè)置在氫氣制備裝置與氣體增壓裝置之間的氣體加熱器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)鋼的設(shè)備，其特征在于，所述至少兩個(gè)級聯(lián)的循環(huán)流化床包括預(yù)還原循環(huán)流化床和終還原循環(huán)流化床，預(yù)還原循環(huán)流化床使用終還原循環(huán)流化床的尾氣將鐵礦粉還原成預(yù)還原鐵粉，終還原循環(huán)流化床使用氣體增壓裝置提供的氫氣將預(yù)還原鐵粉還原成終還原鐵粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)鋼的設(shè)備，其特征在于，所述至少兩個(gè)級聯(lián)的循環(huán)流化床包括預(yù)還原循環(huán)流化床和終還原循環(huán)流化床，預(yù)還原循環(huán)流化床使用終還原循環(huán)流化床的尾氣將鐵礦粉還原成預(yù)還原鐵粉，終還原循環(huán)流化床使用氣體增壓裝置提供的氫氣將預(yù)還原鐵粉還原成終還原鐵粉。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生產(chǎn)鋼的設(shè)備，其特征在于，所述至少兩個(gè)級聯(lián)的循環(huán)流化床還包括設(shè)置在預(yù)還原循環(huán)流化床的尾氣出口與多級旋風(fēng)預(yù)熱器的預(yù)熱用氣體入口之間的第一氣體加熱器以及設(shè)置在終還原循環(huán)流化床的尾氣出口與預(yù)還原循環(huán)流化床的還原用氣體入口之間的第二加熱器。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)鋼的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括依次設(shè)置在多級旋風(fēng)預(yù)熱器的氣體出口與氣體增壓裝置之間的氣體凈化裝置和氣體脫水裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)鋼的設(shè)備，其特征在于，風(fēng)力發(fā)電機(jī)是非并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)鋼的設(shè)備，其特征在于，氫氣制備裝置還將制備氫氣時(shí)副產(chǎn)的氧氣的至少一部分提供至所述至少兩個(gè)級聯(lián)的循環(huán)流化床中的至少一個(gè)，以使得所述至少一個(gè)中的氫氣的至少一部分燃燒。
10.一種生產(chǎn)鋼的方法，其特征在于所述方法包括下述步驟利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能；利用所述電能制備氫氣；對氫氣增壓；使用氫氣將鐵礦粉逐級還原成鐵粉；使用電弧爐將鐵粉煉成鋼。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的生產(chǎn)鋼的方法，其特征在于，所述方法還包括下述步驟在對氫氣增壓之前，將氫氣預(yù)熱。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的生產(chǎn)鋼的方法，其特征在于，所述方法還包括下述步驟在使用氫氣將鐵礦粉逐級還原成鐵粉之前，將鐵礦石磨成鐵礦粉，然后使用多級旋風(fēng)預(yù)熱器將鐵礦粉預(yù)熱，從而制備將被逐級還原的鐵礦粉。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的生產(chǎn)鋼的方法，其特征在于，使用氫氣將鐵礦粉逐級還原成鐵粉的步驟包括預(yù)還原步驟和終還原步驟，在預(yù)還原步驟中使用終還原步驟產(chǎn)生的尾氣將鐵礦粉還原成預(yù)還原鐵粉，在終還原步驟中使用氫氣將預(yù)還原鐵粉還原成終還原鐵粉。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的生產(chǎn)鋼的方法，其特征在于，使用氫氣將鐵礦粉逐級還原成鐵粉的步驟包括預(yù)還原步驟和終還原步驟，在預(yù)還原步驟中使用終還原步驟產(chǎn)生的尾氣將鐵礦粉還原成預(yù)還原鐵粉，在終還原步驟中使用氫氣將預(yù)還原鐵粉還原成終還原鐵粉。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的生產(chǎn)鋼的方法，其特征在于，所述方法還包括將預(yù)還原步驟產(chǎn)生的尾氣預(yù)熱后提供給多級旋風(fēng)預(yù)熱器以用于將鐵礦粉預(yù)熱，將終還原步驟產(chǎn)生的尾氣預(yù)熱后供預(yù)還原步驟使用。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的生產(chǎn)鋼的方法，其特征在于，所述方法還包括對多級旋風(fēng)預(yù)熱器的尾氣進(jìn)行凈化和脫水處理，然后將凈化和脫水處理后的尾氣與氫氣混合。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的生產(chǎn)鋼的方法，其特征在于，所述電能是非并網(wǎng)電能。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的生產(chǎn)鋼的方法，其特征在于，所述方法還包括使氫氣的至少一部分在利用所述電能制備氫氣時(shí)副產(chǎn)的氧氣的至少一部分中燃燒，從而為使用氫氣將鐵礦粉逐級還原成鐵粉的步驟提供熱量。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)鋼的方法和設(shè)備。該設(shè)備包括鐵礦粉供應(yīng)系統(tǒng)、氫氣供應(yīng)系統(tǒng)、鐵礦粉還原系統(tǒng)和電弧爐，其中，氫氣供應(yīng)系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、氫氣制備裝置和氣體增壓裝置，氫氣制備裝置使用風(fēng)力發(fā)電機(jī)提供的電能制備氫氣，氣體增壓裝置對制備的氫氣增壓以向鐵礦粉還原系統(tǒng)提供氫氣，鐵礦粉還原系統(tǒng)包括至少兩個(gè)級聯(lián)的循環(huán)流化床，至少兩個(gè)級聯(lián)的循環(huán)流化床使用氫氣供應(yīng)系統(tǒng)提供的氫氣將鐵礦粉逐級還原成鐵粉，電弧爐從鐵礦粉還原系統(tǒng)接收鐵粉并將鐵粉煉成鋼。
文檔編號C21B13/00GK102443668SQ20111038368
公開日2012年5月9日 申請日期2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月28日
發(fā)明者周勇 申請人:萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司