[發(fā)明專利]冶金爐產(chǎn)生的廢氣的改性方法和冷卻方法以及它們的裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980117666.2
• 申請(qǐng)日: 2009-05-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102027140A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高木克彥;齊間等;茂木康弘;三好康夫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杰富意鋼鐵株式會(huì)社
• 主分類號(hào): C21C5/38
• 分類號(hào): C21C5/38;C21C5/40;F27B3/22;F27D17/00;F27D21/00
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 金龍河;樊衛(wèi)民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及由冶金爐產(chǎn)生的廢氣的改性方法和冷卻方法以及它們的裝置。特別涉及由轉(zhuǎn)爐或熔融還原爐之類的冶金爐產(chǎn)生的含有二氧化碳的廢氣的改性方法和冷卻方法以及它們的裝置。

背景技術(shù)

近年來(lái)，為了保護(hù)地球環(huán)境并防止地球溫室化，減少二氧化碳排出已成為重大課題。特別是在煉鐵廠，減少二氧化碳排出已成為涉及企業(yè)存續(xù)的最重要問(wèn)題。一直以來(lái)，雖然為此提出了各種提案，但是一直未實(shí)現(xiàn)真正的減少二氧化碳的技術(shù)。

一般而言，在煉鐵廠，由轉(zhuǎn)爐或熔融還原爐等產(chǎn)生含有大量二氧化碳的高溫廢氣。由于這些廢氣除二氧化碳之外還含有一氧化碳、氫氣等，因此，也作為驅(qū)動(dòng)煉鐵廠內(nèi)各種設(shè)備的能源利用。另外，從利用這種高溫廢氣的顯熱的觀點(diǎn)來(lái)看，通常通過(guò)將其供給鍋爐使其產(chǎn)生低壓蒸汽來(lái)進(jìn)行廢熱回收。但是，煉鐵廠中的低壓蒸汽的利用價(jià)值低，反而期望能夠化學(xué)地利用高溫廢氣。

另外，已知甲烷等各種烴或甲醇、二甲醚等含氧化合物與二氧化碳或水蒸氣反應(yīng)而被改性為一氧化碳和氫氣。作為利用該反應(yīng)的廢熱回收技術(shù)，在日本特開(kāi)2000-212615號(hào)公報(bào)中公開(kāi)有如下的實(shí)現(xiàn)“增熱”的方法：向由轉(zhuǎn)爐等精煉設(shè)備產(chǎn)生的含有二氧化碳和/或水蒸氣的高溫廢氣中，供給含有烴的氣體和/或液體而引發(fā)改性反應(yīng)，使該廢氣中的一氧化碳和氫氣增加，由此，增大廢氣的潛熱。

在該日本特開(kāi)2000-212615號(hào)公報(bào)中公開(kāi)的方法中，向轉(zhuǎn)爐廢氣中吹入天然氣而進(jìn)行下式(1)的改性反應(yīng)時(shí)，使視為該反應(yīng)結(jié)束的位置的溫度降低至約375℃。但是，根據(jù)發(fā)明人的研究可知，若改性反應(yīng)的結(jié)束溫度低于800℃，則碳的生成變得顯著，存在導(dǎo)致在廢氣回收設(shè)備內(nèi)堆積碳和爐塵的問(wèn)題。并且，若改性反應(yīng)的結(jié)束溫度降低，則導(dǎo)致改性反應(yīng)效率下降，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率降低。

CH₄+CO₂→2CO+2H₂????(1)

另外，在日本特開(kāi)平5-117668號(hào)公報(bào)中公開(kāi)有如下的方法：向從轉(zhuǎn)爐排出的氣體的溫度達(dá)到600℃以上的位置供給煤，并使廢氣與煤對(duì)置接觸，由此，進(jìn)行下式(2)的改性反應(yīng)而生成一氧化碳，實(shí)現(xiàn)廢氣的增熱。

CO₂+C→2CO????(2)

該日本特開(kāi)平5-117668號(hào)公報(bào)中公開(kāi)的方法，雖然在使用廉價(jià)的煤來(lái)進(jìn)行改性反應(yīng)這一方面優(yōu)良，但是煤中含有的不可燃成分(SiO₂、Al₂O₃等)會(huì)堆積于煙道內(nèi)，或落到轉(zhuǎn)爐內(nèi)，具有導(dǎo)致?tīng)t渣量增大的問(wèn)題。

另外，在日本特開(kāi)平2-11715號(hào)公報(bào)中公開(kāi)有如下的方法及其裝置：向由轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的廢氣的溫度達(dá)到1300℃以上的位置添加甲烷以及水蒸氣，進(jìn)行下式(3)的水性氣體反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)廢氣中的一氧化碳和氫氣的增量。

CH₄+H₂O→CO+3H₂????(3)

該日本特開(kāi)平2-11715號(hào)公報(bào)中公開(kāi)的方法，在通過(guò)添加水蒸氣引起的反應(yīng)中只生成CO和H₂，不引起涉及二氧化碳的改性反應(yīng)，因此，具有對(duì)于減少CO₂沒(méi)有任何貢獻(xiàn)的問(wèn)題。

如上所述，利用由轉(zhuǎn)爐或熔融還原爐等冶金爐產(chǎn)生的含有二氧化碳的廢氣的顯熱而使廢氣的潛熱部分增大(以反應(yīng)生成物的燃燒熱的形式來(lái)蓄積式(1)的吸熱部分)的所謂的實(shí)現(xiàn)增熱的現(xiàn)有技術(shù)，會(huì)導(dǎo)致碳的堆積或二氧化碳反應(yīng)效率的降低，或?qū)е耂iO₂、Al₂O₃等不可燃成分的堆積，或者二氧化碳不參與反應(yīng)，因此，存在的問(wèn)題對(duì)于廢氣的增熱以及減少二氧化碳排出沒(méi)有效果。

另外，作為冷卻由轉(zhuǎn)爐或熔融還原爐等冶金爐產(chǎn)生的高溫廢氣的方法，一直以來(lái)，代表性的是機(jī)械方法，其使用配置在廢氣回收設(shè)備的煙道(導(dǎo)管)上的水冷卻套(水冷卻管)進(jìn)行廢氣的冷卻，然后使用熱交換器進(jìn)行廢熱的回收(參見(jiàn)日本特公昭57-10930號(hào)公報(bào)、日本特開(kāi)昭62-74018號(hào)公報(bào))。

但是，在上述現(xiàn)有技術(shù)的情況下，由于必須將煙道、例如若為轉(zhuǎn)爐則為輻射部(導(dǎo)管)，設(shè)計(jì)為水冷卻套結(jié)構(gòu)，因此，存在必須構(gòu)筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜且大規(guī)模的冷卻用設(shè)備、并且必須同時(shí)設(shè)置廢熱鍋爐這樣的問(wèn)題。而且，作為對(duì)象的廢氣(被冷卻氣體)是800℃以上的高溫的冶金爐產(chǎn)生的廢氣，若用上述冷卻設(shè)備將其冷卻，則必須使用耐該高溫的原材料。