本发明涉及炼钢方法以及相关联的设施网。
背景技术：
1、目前可以通过两种主要的制造途径来生产钢。如今，最常用的称为“bf-bof途径”的生产途径包括在高炉中通过使用还原剂、主要是焦炭使铁氧化物还原来生产热金属，并且然后将热金属转化为进入转炉工艺或碱性氧气炉(bof)的钢。这种途径无论是在炼焦设施中由煤生产焦炭还是在热金属的生产中都会释放大量的co2。
2、第二种主要途径涉及所谓的“直接还原法”。其中包括根据midrex、finmet、energiron/hyl、corex、finex等类型的方法，在这些方法中，通过对铁氧化物载体的直接还原来生产呈hdri(热直接还原铁)、cdri(冷直接还原铁)或hbi(热压铁块)形式的海绵铁。呈hdri、cdri和hbi形式的海绵铁通常在电炉中经历其他处理。
3、减少co2排放以满足气候目标是具有挑战性的，这是因为作为目前主要的炼钢形式的高炉-碱性氧气炉(bf-bof)途径依赖于煤作为还原剂和燃料。减少炼钢中的co2排放存在两种选择：保持bf-bof途径并实施co2的碳捕获使用和/或储存(ccs或ccu)技术；或者寻求新的低排放工艺。
4、于是减少co2排放的第一步骤可能是从bf-bof途径切换至dri途径。由于这代表在设备方面以及工艺方面两者的巨大变化，因此所有高炉将不会立即被直接还原设备取代。此外，这种从一个途径到另一个途径的转换代表着在实现碳中和生产途径之前必须首先解决的技术挑战和经济挑战两者。因此，将会有不同设备共存的一些设施。
5、此外，尽管越来越多的钢需求将由基于废料/dri的生产来满足，但对钢生产的需求仍将很高，并且传统bf技术预计仍将是未来几十年的主要生产途径。
6、因此，需要一种允许根据混合bf/dri途径来生产钢且具有减少的co2足迹的方法。
技术实现思路
1、该问题通过根据本发明的方法解决，其中在直接还原设施中使用还原气体生产直接还原铁和还原顶部气体，还原顶部气体至少部分作为还原气体再循环，在高炉中生产热金属和高炉顶部气体，其中，注入每吨待生产的热金属200nm3至700nm3的氢气，并且高炉顶部气体至少部分被送至生物化学设施以生产碳氢化合物，并且在电炉中使用生产的直接还原铁的至少一部分生产熔融金属和电炉气体。
2、本发明的方法还可以包括以下单独考虑或根据所有可能的技术组合考虑的可选的特征：
3、-氢气在750℃与1100℃之间的温度下被注入高炉中，
4、-氢气被注入高炉的炉身中，
5、-注入到高炉中的氢气的氢气源或者所述氢气源中的一个氢气源是来自化学工业的废气，
6、-该方法还包括在焦化设施中生产焦炭和焦炉气的步骤，所述焦炭至少部分装入高炉中以用于热金属生产步骤，所述焦炉气是注入到高炉中的氢气的氢气源或者所述氢气源中的一个氢气源，
7、-用于直接还原铁生产步骤的还原气体包括焦炉气，
8、-还原顶部气体是注入到高炉中的氢气的氢气源或者所述氢气源中的一个氢气源，
9、-还原顶部气体至少部分作为还原剂注入到高炉的炉身中，
10、-还原顶部气体至少部分被送至生物化学设施以生产碳氢化合物，
11、-氢气在高炉顶部气体用于生物化学设施之前被添加至高炉顶部气体，
12、-用于直接还原铁生产步骤的还原气体包含至少70％体积的氢气，
13、-所述氢气是绿色氢气，
14、-电炉中产生的熔融金属在转炉中被转化为液态钢，
15、-绿色氢气被注入到高炉中，
16、-高炉顶部气体作为还原剂在高炉中再循环，
17、-该方法还包括在气体中心回收钢生产期间排放的所有气体并将所述所有气体重新导引以用于在钢生产过程中再循环的步骤，
18、-所有步骤都供应有可再生能源，
19、-热金属在电炉中用于生产熔融金属，
20、-废料被用于电炉中来生产熔融金属。
21、本发明还涉及一种设施网，该设施网包括：直接还原设施，该直接还原设施使用还原气体生产直接还原铁和还原顶部气体；高炉，该高炉生产热金属和高炉顶部气体，该高炉设置有用以注入每吨待生产的热金属200nm3与700nm3之间的氢气的装置；以及电炉，该电炉使用生产的直接还原铁的至少一部分生产熔融金属和电炉气体；生物化学设施，该生物化学设施能够生产碳氢化合物；气体分配系统，该气体分配系统设计成允许还原顶部气体至少部分作为还原气体在直接还原设施内再循环、氢气被供应至用以注入高炉的氢气的装置、高炉顶部气体至少部分被送至用于碳氢化合物生产的生物化学设施。
1.一种钢制造方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，氢气(20)在包括在750℃与1100℃之间的温度下被注入所述高炉(2)中。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，氢气(20)被注入到所述高炉(2)的炉身中。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，注入到所述高炉(2)中的所述氢气(20)的氢气源或者所述氢气源中的一个氢气源是来自化学工业的废气。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，还包括在炼焦设施(6)中生产焦炭(61)和焦炉气(62)的步骤，所述焦炭(61)至少部分地被装入所述高炉(2)中以用于热金属生产步骤，所述焦炉气(62)是注入到所述高炉(2)中的氢气(20)的氢气源或者所述氢气源中的一个氢气源。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，用于直接还原铁生产步骤的所述还原气体(11)包括焦炉气(62)。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述还原顶部气体(13c)是注入到所述高炉(2)中的氢气(20)的氢气源或者所述氢气源中的一个氢气源。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述还原顶部气体(13)至少部分作为还原剂被注入到所述高炉(2)的炉身中。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述还原顶部气体(13b)至少部分被送至所述生物化学设施(4)以生产碳氢化合物。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，氢气在所述高炉顶部气体(21)用于所述生物化学设施(4)之前被添加至所述高炉顶部气体(21)。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，用于直接还原铁生产步骤的所述还原气体(11)包括至少70％体积的氢气。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述氢气是绿色氢气。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，在所述电炉(3)中产生的所述熔融金属在转炉中被转化为液态钢。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，绿色氢气被注入到所述高炉(2)中。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，高炉顶部气体(21c)作为还原剂在所述高炉中再循环。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括在气体中心中回收钢生产期间排放的所有气体并将所述所有气体重新导引以用于在钢生产过程中再循环的步骤。
17.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所有步骤都供应有可再生能源。
18.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，在所述电炉(3)中使用所述热金属(22)来生产熔融金属。
19.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，在所述电炉(3)中使用废料来生产熔融金属。
20.一种设施网，包括：
