[發(fā)明專利]分離轉(zhuǎn)爐煤氣中CO2及富集CO的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210073652.9
• 申請日: 2012-03-20
• 公開（公告）號: CN102660332A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁章福;趙宏欣;劉儉;陳少慧;張新;徐秉聲;張軍玲;周舟
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學
• 主分類號: C10K1/02
• 分類號: C10K1/02;C10K1/08;C01B31/18;C01B31/20;F27D17/00
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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。預計未來10年，中國經(jīng)濟將繼續(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)爐煉鋼時向爐內(nèi)金屬熔池中持續(xù)高速吹入高壓的氧氣，充分攪動熔池，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)生了高溫煙氣，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8000～10000kJ/m³，其主要成分為：CO₂15～20％，CO?60～70％，N₂10～20％。

目前，轉(zhuǎn)爐煤氣回收技術(shù)主要是以雙級文氏管為主的煙氣濕法回收系統(tǒng)(OG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)過兩級文氏管、彎頭脫水器等，將煤氣溫度降至35℃左右，然后用抽風機將凈化的氣體送入儲氣柜。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。

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)濟和社會效益。有利于實現(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、資源嚴重浪費、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，達到節(jié)能目的，余熱利用和提高轉(zhuǎn)爐煤氣利用率達到耦合最佳化，具有顯著的經(jīng)濟和社會效益。

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，并用化學吸收法進行CO₂的捕集同時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，高溫熱載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CO₂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進行濺渣護爐，利用CO₂代替Ar進行轉(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，可以用于熱風爐預熱空氣、焦爐、電站鍋爐以及軋鋼加熱爐等，提高了煤氣利用率。