專利名稱：分離轉(zhuǎn)爐煤氣中CO₂及富集CO的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金資源綜合利用領(lǐng)域，涉及一種分離轉(zhuǎn)爐煤氣中CO2及富集CO的節(jié)能技術(shù)，提供一種分離轉(zhuǎn)爐煤氣中CO2及富集CO的方法，可以使轉(zhuǎn)爐煤氣能量利用達(dá)到最佳化。
背景技術(shù)：
隨著化石能源的大量消耗，CO2排放量逐年遞增，溫室效應(yīng)也愈發(fā)加劇，給人類生存環(huán)境帶來巨大的危害。預(yù)計(jì)未來10年，中國經(jīng)濟(jì)將繼續(xù)保持較快的發(fā)展勢頭，對能源的消耗和碳的排放總量也將提高，因此，CO2減排勢在必行。
轉(zhuǎn)爐煤氣是轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過程的副產(chǎn)品，轉(zhuǎn)爐煉鋼時(shí)向爐內(nèi)金屬熔池中持續(xù)高速吹入高壓的氧氣，充分?jǐn)噭?dòng)熔池，使氣、液兩相充分接觸并更好反應(yīng)，以便最大程度地除去鐵水中的碳及其它雜質(zhì)元素成份。由于鐵水中碳的氧化，產(chǎn)生了高溫?zé)煔?，爐氣量的大小主要取決于吹氧量及鐵水中含碳量的多少。煉鋼轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐煙氣以一氧化碳和二氧化碳為主，含有較高濃度的一氧化碳，且載能值也較高，是鋼鐵企業(yè)重要的二次能源，噸鋼可回收60 130m3煤氣，平均熱值為8000 10000kJ/m3。轉(zhuǎn)爐煤氣的平均熱值為8000 IOOOOkJ/m3，其主要成分為C0215 20%，CO 60 70%，N2IO 20%。目前，轉(zhuǎn)爐煤氣回收技術(shù)主要是以雙級(jí)文氏管為主的煙氣濕法回收系統(tǒng)(0G法)和干法煙氣回收技術(shù)(LT法)兩種方法最為普遍采用。濕法工藝在世界上比較普遍，濕法凈化系統(tǒng)典型流程是煤氣出轉(zhuǎn)爐后，經(jīng)汽化冷卻器降溫，然后經(jīng)過兩級(jí)文氏管、彎頭脫水器等，將煤氣溫度降至35°C左右，然后用抽風(fēng)機(jī)將凈化的氣體送入儲(chǔ)氣柜。濕法除塵系統(tǒng)存在著能耗高、環(huán)保治理難度大、廢物利用率低等缺點(diǎn)。
長期以來，轉(zhuǎn)爐煤氣沒有得到充分利用，煉鋼廠大部分轉(zhuǎn)爐氣當(dāng)作廢氣排放，部分回收后的轉(zhuǎn)爐氣也只能用作工廠燃料，不僅浪費(fèi)了大量寶貴的CO資源，還將其中的二氧化碳等其他氣體排放，對環(huán)境產(chǎn)生威脅。因此，分離轉(zhuǎn)爐煤氣中的CO2富集CO對其資源化利用，有利于降低能源消耗，對于轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝的全局結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有重大意義，分離轉(zhuǎn)爐煤氣獲得高純一氧化碳和二氧化碳的“雙高”工藝具有潛在的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。有利于實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝的節(jié)能減排的健康發(fā)展，對我國經(jīng)濟(jì)與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展具有重大戰(zhàn)略意義。為了解決高溫轉(zhuǎn)爐煤氣冷卻過程中余熱大量損失、資源嚴(yán)重浪費(fèi)、造成能耗增加等問題，本發(fā)明提供一種分離轉(zhuǎn)爐煤氣中CO2及富集CO的方法，主要著眼于轉(zhuǎn)爐煤氣除塵冷卻過程中煙氣除塵、余熱利用和分離CO2富集CO等工藝的綠色集成系統(tǒng)，用于轉(zhuǎn)爐煉鋼車間，達(dá)到節(jié)能目的，余熱利用和提高轉(zhuǎn)爐煤氣利用率達(dá)到耦合最佳化，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種轉(zhuǎn)爐煤氣余熱利用同時(shí)分離轉(zhuǎn)爐煤氣中CO2及富集CO的方法，將高溫轉(zhuǎn)爐煤氣的高溫余能回收利用，并用化學(xué)吸收法進(jìn)行CO2的捕集同時(shí)CO得到富集，提高了轉(zhuǎn)爐煤氣的利用率，有效降低了能耗，使余熱利用和提高轉(zhuǎn)爐煤氣利用率達(dá)到耦合
最佳化。本發(fā)明轉(zhuǎn)爐煤氣由高溫陶瓷過濾除塵，其基本原理為高溫轉(zhuǎn)爐煤氣進(jìn)入高溫陶瓷過濾器內(nèi)凈化，粉塵顆粒在陶瓷過濾器內(nèi)得到收集，排出潔凈的高溫煤氣，高溫余熱可以得到利用，克服傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐煤氣處理技術(shù)高溫余熱難以利用的不足，高溫?zé)彷d體也可直接烘干原料。 本發(fā)明由高溫陶瓷過濾除塵系統(tǒng)，CO2化學(xué)吸收系統(tǒng)，CO2回收系統(tǒng)，以及CO富集系統(tǒng)組成，使轉(zhuǎn)爐煤氣的0)2得到分離，富集CO，高溫轉(zhuǎn)爐煤氣的高溫顯熱得到回收利用，減少了轉(zhuǎn)爐煤氣處理過程的能量損失，實(shí)現(xiàn)分離CO2富集CO與余熱綜合利用節(jié)能的新途徑。本發(fā)明回收的CO2可在轉(zhuǎn)爐車間內(nèi)使用，利用CO2代替N2進(jìn)行濺渣護(hù)爐，利用CO2代替Ar進(jìn)行轉(zhuǎn)爐底吹工藝，分離的CO2也可用于其他行業(yè)。從轉(zhuǎn)爐煤氣中富集的CO氣體是冶金重要的熱源，可以用于熱風(fēng)爐預(yù)熱空氣、焦?fàn)t、電站鍋爐以及軋鋼加熱爐等，提高了煤氣利用率。本發(fā)明經(jīng)高溫陶瓷除塵后可回收高溫轉(zhuǎn)爐煤氣70 90%的顯熱，可直接用于轉(zhuǎn)爐煤氣CO2回收系統(tǒng)中吸收液與CO2氣體的分離，或用于冶金原料的干燥，也可用這些能量可產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電等。對于30 300噸轉(zhuǎn)爐煤氣分離CO2富集CO工藝，采用高溫陶瓷過濾除塵進(jìn)行高溫顯熱利用，分離的CO2用于濺渣護(hù)爐和轉(zhuǎn)爐底吹工藝，濺渣護(hù)爐前在轉(zhuǎn)爐內(nèi)加入焦炭粉或煤粉和添加劑，其配碳量為10 1200kg，再噴吹CO2濺渣，濺渣時(shí)間為3 5min，氣體噴入量為1000 100000Nm3/h，工作壓力為0. 4 I. 6MPa。轉(zhuǎn)爐底吹CO2工藝，底吹CO2時(shí)間6 IOmin,供氣強(qiáng)度為0. 01 0. 2Nm3/ (t m in)，噸鋼將可利用0. 01 0. 05噸CO2,生產(chǎn)100萬噸鋼可利用I 5萬噸CO2。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于用高溫陶瓷過濾除塵代替?zhèn)鹘y(tǒng)的轉(zhuǎn)爐煤氣除塵，可回收高溫轉(zhuǎn)爐煤氣70 90%的顯熱，可直接用于轉(zhuǎn)爐煤氣CO2回收系統(tǒng)中吸收液與CO2氣體的分離，或用于冶金原料的干燥，也可用這些能量可產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電等；C02代替惰性氮?dú)夂蜌鍤庾鳛闉R渣護(hù)爐和轉(zhuǎn)爐底吹的起源，減少了氣體CO2的排放，配入碳反應(yīng)后產(chǎn)生的CO可以作為冶金重要的熱源充分加以利用，為緩解了大氣的溫室效應(yīng)起到了積極的作用，具有顯著的環(huán)境效益。


圖I為本發(fā)明的轉(zhuǎn)爐煤氣分離CO2及富集CO工藝流程圖。本專利包括轉(zhuǎn)爐I、高溫陶瓷過濾除塵系統(tǒng)2、余熱回收系統(tǒng)3、C02吸收系統(tǒng)4、C02分離系統(tǒng)5、CO富集系統(tǒng)6、CO2濺渣護(hù)爐及CO2底吹系統(tǒng)7。主要工藝流程是從轉(zhuǎn)爐I排出的高溫煤氣經(jīng)由高溫陶瓷過濾除塵系統(tǒng)2后運(yùn)至余熱回收系統(tǒng)進(jìn)行高溫顯熱利用，然后將轉(zhuǎn)爐煤氣送至CO2吸收系統(tǒng)中，吸收液與轉(zhuǎn)爐煤氣進(jìn)行對流，CO2被吸收，CO得到富集進(jìn)入CO富集系統(tǒng)6，獲得富含CO2的吸收液，再經(jīng)CO2分離系統(tǒng)5后進(jìn)入CO2濺渣護(hù)爐及CO2底吹系統(tǒng)7，使高溫轉(zhuǎn)爐煤氣余熱得到有效利用，CO2及CO分離后分別得到有效利用，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐冶煉的節(jié)能減排。
具體實(shí)施例方式I. 100噸轉(zhuǎn)爐煤氣分離CO2富集CO工藝，采用高溫陶瓷過濾除塵進(jìn)行高溫顯熱利用，分離的CO2用于濺渣護(hù)爐和轉(zhuǎn)爐底吹工藝，頂吹CO2濺渣護(hù)爐，濺渣時(shí)間為3min，氣體噴入量為35000Nm3/h，底吹CO2時(shí)間8min，供氣強(qiáng)度為0. 08Nm3/ (t min)，每爐鋼可利用3噸CO2。2. 300噸轉(zhuǎn)爐煤氣分離CO2富集CO工藝，采用高溫陶瓷過濾除塵進(jìn)行高溫顯熱利用，分離的CO2用于濺渣護(hù)爐和轉(zhuǎn)爐底吹工藝，頂吹CO2濺渣護(hù)爐，濺渣時(shí)間為5min，氣體噴入量為50000Nm3/h，底吹CO2時(shí)間lOmin，供氣強(qiáng)度為0. 12Nm3/(t min)，每爐鋼噸鋼可利用8 噸 CO20權(quán)利要求
1.ー種分離轉(zhuǎn)爐煤氣中CO2及富集CO的方法，其特征是高溫轉(zhuǎn)爐煤氣經(jīng)高溫陶瓷過濾器除塵，粉塵顆粒在陶瓷過濾器內(nèi)得到收集，排出潔凈的高溫煤氣，高溫余熱可以得到有效利用，可直接用于轉(zhuǎn)爐煤氣CO2回收系統(tǒng)中吸收液與CO2氣體的分離，或用于冶金原料的干燥，也可用于產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電等；高溫顯熱利用后的轉(zhuǎn)爐煤氣經(jīng)過CO2吸收系統(tǒng)獲得富含CO2的吸收液，然后轉(zhuǎn)爐煤氣中的CO得到富集，由CO2分離系統(tǒng)回收CO2,回收后的CO2可用于轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐及轉(zhuǎn)爐底吹エ藝，實(shí)現(xiàn)分離CO2富集CO與余熱綜合利用節(jié)能的新途徑。
2.按照權(quán)利要求I所述的方法，分離的CO2用于轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐和轉(zhuǎn)爐底吹エ藝，對于80 300t轉(zhuǎn)爐，濺渣時(shí)間為3 5min，氣體噴入量為1000 100000Nm3/h ;轉(zhuǎn)爐底吹CO2エ藝，底吹CO2時(shí)間6 lOmin，供氣強(qiáng)度為O. Ol O. 2Nm3/(t *min)，生產(chǎn)100萬噸鋼可 利用I 5萬噸C02。
3.按照權(quán)利要求I所述的方法，轉(zhuǎn)爐煤氣由高溫陶瓷過濾除塵，可以使高溫顯熱得到有效利用，可直接用于轉(zhuǎn)爐煤氣CO2回收系統(tǒng)中吸收液與CO2氣體的分離，或用于冶金原料的干燥，也可用于產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電等。
全文摘要
涉及一種分離轉(zhuǎn)爐煤氣中CO2及富集CO的方法，屬于冶金資源綜合利用領(lǐng)域，提供一種轉(zhuǎn)爐煤氣處理回收利用的節(jié)能技術(shù)。將高溫轉(zhuǎn)爐煤氣由高溫陶瓷過濾除塵，高溫余熱可以得到利用，并用化學(xué)吸收法進(jìn)行CO2的捕集同時(shí)CO得到富集，提高了轉(zhuǎn)爐煤氣的利用率，有效降低了能耗。轉(zhuǎn)爐煤氣除塵冷卻過程中煙氣除塵、余熱利用和分離CO2富集CO等工藝的綠色集成，用于轉(zhuǎn)爐煉鋼車間，達(dá)到節(jié)能目的，余熱利用和提高轉(zhuǎn)爐煤氣利用率達(dá)到耦合最佳化，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)C10K1/08GK102660332SQ20121007365
公開日2012年9月12日 申請日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者劉儉, 周舟, 張軍玲, 張新, 徐秉聲, 袁章福, 趙宏欣, 陳少慧 申請人:北京大學(xué)