[發明專利]一種合成氣還原燃燒制取燒結礦并分離CO2的裝置及其方法

有效

• 申請號: 201610397002.8
• 申請日: 2016-06-07
• 公開（公告）號: CN106048214B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 陳時熠;胡駿;向文國
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C22B1/22
• 分類號: C22B1/22;F27B19/04;C01B32/50
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及制取燒結礦的方法和裝置，特別是涉及一種利用合成氣還原燃燒制取燒結礦并分離CO₂的方法和裝置。

背景技術

燒結礦是多孔結構，透氣性、熔化性能都較好。高爐生產時，從爐頂不斷地裝入鐵礦石、焦炭、熔劑，從高爐下部的風口吹進熱風，噴入油、煤或天然氣等燃料，從高爐煉鐵的工藝流程可見，塊狀燒結礦，有利于高爐煤氣通過礦層，加熱并還原鐵礦石。目前制取燒結礦的工藝主要是抽風燒結，抽風燒結工藝是將鐵礦粉配料后置于帶式燒結機，燃料在配料表面燃燒，配料吸熱發生燒結，獲得燒結礦。由于制取燒結礦需要燃料燃燒提供熱量，燃料中都含有碳元素，含碳燃料燃燒產生二氧化碳。二氧化碳是一種典型的溫室氣體，隨著“溫室氣體排放溫室效應”以及“環境保護”問題日益嚴峻，如果將生產燒結礦過程中含碳燃料燃燒產生的二氧化碳不進行處理而排放到大氣中，將加劇溫室效應，導致全球氣候變化。我國的鋼鐵消耗量巨大，煉鋼需要大量的燒結礦，制取燒結礦需要燃燒大量的含碳燃料，所以在生產燒結礦的過程中，有效分離并捕集CO₂成為高爐煉鐵的關鍵之一。

發明內容

本發明提供一種合成氣還原燃燒制取燒結礦并分離CO₂的裝置及其方法。本發明在利用合成氣燃燒制取燒結礦的同時能夠有效分離CO₂，具有減少溫室氣體排放的優點。

本發明的方法技術方案如下：

該裝置包括還原反應流化床與氧化反應流化床；

還原反應流化床包括還原反應室、還原反應室過渡段、還原反應室提升管、還原床旋風分離器、送料槽、給料器以及還原反應側熱油管；

還原反應室提升管的下端通過還原反應室過渡段與還原反應室相連，還原反應室提升管的上端與還原床旋風分離器的上端相連，還原床旋風分離器的下端與送料槽相連，還原反應室的下端側與給料器相連；

氧化反應流化床包括氧化反應室、氧化反應室過渡段、氧化反應室提升管、氧化床旋風分離器、返料槽、排料口以及氧化反應側熱油管；

氧化反應室提升管的下端通過氧化反應室過渡段與氧化反應室相連，氧化反應室提升管的上端與氧化床旋風分離器的上端相連，氧化床旋風分離器的下端與返料槽相連，返料槽與氧化反應室下端相連，排料口與氧化反應室上端相連，送料槽與氧化反應室下端相連；

還原反應側熱油管與氧化反應側熱油管形成閉合管路；在還原反應流化床的還原反應室底部設有合成氣口，在氧化反應流化床的氧化反應室底部設有空氣口，送料槽的底部與返料槽的底部設有松動風口。

優選的，通入送料槽的底部的松動風采用CO₂，返料槽的底部的松動風采用空氣。

本發明還提供了一種合成氣還原燃燒制取燒結礦并分離CO₂的方法，給料器將原料鐵礦加入還原反應室，在還原反應室底端通入合成氣，還原反應室控制在750-850℃，還原反應室內處于流化狀態；原料鐵礦與合成氣發生反應，得到CO₂、H₂O與還原態鐵礦；還原態鐵礦被CO₂、H₂O氣流帶出還原反應室，經過還原反應室過渡段，進入還原反應室提升管；還原態鐵礦與CO₂、H₂O氣體在還原床旋風分離器中分離，CO₂、H₂O氣體進行冷凝，實現CO₂的分離；

還原態鐵礦固體經過送料槽送入氧化反應室；在氧化反應室底部通入空氣，氧化反應室控制在1400℃左右，氧化反應室內處于鼓泡流化床狀態；還原態鐵礦與空氣中O₂發生反應，釋放熱量，高溫下得到燒結礦；部分鐵礦石被貧氧空氣帶出氧化反應室，經過氧化反應室過渡段，進入氧化反應室提升管；被帶出的鐵礦石與貧氧空氣在氧化床旋風分離器中分離，貧氧空氣進行再利用，被帶出的鐵礦石經過返料槽回到氧化反應室；氧化反應室內燒結礦達到排料口后，通過排料口排出氧化反應室，得到燒結礦。

優選的，將原料鐵礦在還原反應流化床中還原，再將還原態鐵礦在氧化反應流化床中氧化并燒結，并使用導熱油將熱量從氧化反應室傳遞到還原反應室，實現還原反應流化床與氧化反應流化床的熱量平衡。