[發明專利]一種利用轉爐煤氣制備CO2及循環噴吹的方法和系統

有效

• 申請號: 201710399741.5
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN107130079B
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 朱榮;胡紹巖;董凱;魏光升;王云;武文合;吳學濤
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C21C5/40
• 分類號: C21C5/40;C21C5/28;C01B13/16
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

本發明一種利用轉爐煤氣制備CO₂及循環噴吹的方法和系統，屬于轉爐煤氣資源化利用和CO₂提純制備的技術領域。低N₂含量的轉爐煤氣和以O₂、CO₂為主要成分的氧化劑在密閉燃燒裝置中燃燒，燃燒熱量經換熱裝置得以利用，燃燒煙氣經過凈化處理后得到富含CO₂的純凈煙氣，富含CO₂的純凈煙氣既可用于提純和制備高純度CO₂，也可作為低純度CO₂直接使用，低純度CO₂和高純度CO₂被循環用于轉爐噴吹、轉爐密封和制備煤氣燃燒所需的氧化劑。本發明的優點是可以獲得低N₂含量的轉爐煤氣，循環利用轉爐煤氣燃燒產生的煙氣，減少氮氧化物的生成和排放，高效率低成本地獲得低純度CO₂和制備高純度CO₂。

技術領域

本發明屬于轉爐煤氣資源化利用和CO₂提純制備的技術領域，涉及一種利用轉爐煤氣制備CO₂及循環噴吹的方法和系統。

背景技術

轉爐煉鋼過程中，鐵水中的碳與氧氣劇烈反應，生成大量的CO和少量的CO₂，成為轉爐煤氣的主要成分。為了增強熔池攪拌強度，加快冶金反應速度，轉爐通常底吹N₂和Ar氣體，吹入的N₂和Ar氣體絕大部分進入轉爐煤氣；轉爐除塵抽風過程中，大量空氣由轉爐爐口吸入，空氣中的大量N₂將直接進入轉爐煤氣；為減少空氣吸入，防止煤氣泄漏，轉爐爐口、氧槍孔等位置通常采用噴吹N₂氣密封，密封效果一般，同時轉爐煤氣中N₂氣增加；因此，普通轉爐煤氣成分一般為CO、CO₂和10%~40%的N₂等。

由于高比例N₂的存在，使得轉爐煤氣的熱值不高，常規燃燒溫度不高，限制了其廣泛應用。即使轉爐煤氣使用純氧氣燃燒工藝，雖然能在一定程度上提高火焰溫度，其因煤氣中本身含有大量N₂，勢必會造成氮氧化物大量產生。而氮氧化物目前已成為霧霾產生的主要誘因之一，國內限制排放。

目前轉爐煤氣主要用于軋鋼加熱、鋼包烘烤、燃燒發電等，轉爐煤氣燃燒產生大量CO₂，均未利用直接排放，是鋼鐵氣體溫室氣體排放的重要源頭，但轉爐煤氣燃燒尾氣中CO₂濃度一般僅為20%~40%，分離回收CO₂難點較大，成本過高。

常規頂底復吹轉爐通常采用頂吹純O₂和底吹N₂/Ar的冶煉方式，該工藝易造成熔池升溫過快，不利于冶煉前期控溫脫磷，頂吹氧氣射流產生的火點區溫度高，導致煙塵產生量大，而且底吹氮氣易導致鋼水氮含量超標。大量研究表明，CO₂在頂底復吹轉爐煉鋼工藝中有著巨大的應用價值，采用O₂-CO₂混合噴吹煉鋼工藝，有助于降低煙塵產生量，增強熔池攪拌，改善脫磷效果，降低鋼水氮含量。但是，大多數企業并沒有CO₂氣源，無法采用O₂-CO₂混合噴吹煉鋼工藝。

目前，CO₂回收和制備的主要思路是選用石灰窯或者熱電廠的尾氣作為原料氣，但石灰窯或熱電廠的尾氣中CO₂含量通常僅為20~35%，CO₂含量相對較低，且雜質成分較多，導致CO₂的分離、提純和制備成本大幅增加。

發明內容

本發明的目的，是要提供一種利用轉爐煤氣制備CO₂及循環噴吹的方法和系統，以克服現有技術存在的問題。