[發(fā)明專利]一種煉鋼轉(zhuǎn)爐鑄余渣余熱制氫的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110466726.4
• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN113023672B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王慧麗;孫靜靜;楊小龍;王秀麗
• 申請（專利權(quán)）人: 北京中電企發(fā)能源科技有限公司
• 主分類號: C01B3/10
• 分類號: C01B3/10;C01B3/06
• 代理公司: 北京鍾維聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11579
• 代理人: 原春香

本發(fā)明公開了一種煉鋼轉(zhuǎn)爐鑄余渣余熱制氫的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法通過將高溫高壓水蒸汽注入裝有鑄余渣的真空密閉渣罐中，通過水蒸汽與鑄余渣中的鐵及其氧化物反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，然后產(chǎn)生的含氫氣體被引入換熱裝置回收氣體余熱及排除氣體中的水分，冷卻后的氣體進(jìn)一步經(jīng)分子篩提純，將除氫氣以外的氣體分離排除后，高純度的氫氣經(jīng)風(fēng)機(jī)加壓后送入氫氣儲罐中保存，能夠有效回收利用鑄余渣的余熱，同時能夠安全、高效、穩(wěn)定的產(chǎn)生大量高純度的氫氣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氫氣制備領(lǐng)域，本發(fā)明涉及一種煉鋼轉(zhuǎn)爐鑄余渣余熱制氫的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

鑄余渣是煉鋼轉(zhuǎn)爐在連鑄更換鋼包時，鋼包內(nèi)留下的余鋼余渣。由于冶煉高品質(zhì)鋼種對進(jìn)入中間包的鋼水純凈度要求非常高，鑄余渣中的含鋼量極高，約占總重量的40-50％，且均為熔融狀態(tài)，溫度約1600℃。隨著鋼材高純凈度要求，這種鑄余渣量不斷增加，如國內(nèi)某鋼廠鋼水產(chǎn)能為900萬噸/年，年鑄余渣產(chǎn)生量約20萬噸。目前，國內(nèi)外鋼廠對于鑄余渣的處理都是集中在余鋼的回收上，研究出眾多的有效回收鑄余渣中廢鋼的方法。而對于鑄余渣的余熱回收都忽略掉了，造成了能源的較大浪費(fèi)。

氫氣作為一種典型的清潔能源，是實現(xiàn)全球碳減排、碳中和可以倚重的一種重要能源介質(zhì)。而目前較為主流的鋼廠余熱制氫流程為利用鋼渣余熱制氫。由于鋼渣中Fe含量極低，鋼渣制氫只要依靠鋼渣的FeO與水反應(yīng)制氫，且FeO含量也較低(一般僅10％左右)，導(dǎo)致其產(chǎn)生的氫氣量少、同時由于鋼渣中其他雜質(zhì)多、極易產(chǎn)生爆炸。因此，目前該工藝主要停留在實驗室階段，尚無工業(yè)化應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種煉鋼轉(zhuǎn)爐鑄余渣余熱制氫的系統(tǒng)和方法，以解決鑄余渣余熱資源的有效利用問題，同時克服鑄余渣余熱制氫氣過程中系統(tǒng)的安全問題。

本發(fā)明的一種煉鋼轉(zhuǎn)爐鑄余渣余熱制氫的系統(tǒng)，包括：鑄余渣罐、鑄余渣罐密封蓋、蒸汽管道、蒸汽控制閥、蒸汽噴槍、抽氣口、抽氣控制閥、換熱器、分子篩、風(fēng)機(jī)、儲氣罐控制閥、氫氣儲氣罐；

其中，鑄余渣罐密封蓋位于鑄余渣罐上方，蒸汽噴槍和抽氣口位于鑄余渣罐密封蓋下方，蒸汽管道穿過鑄余渣罐密封蓋的第一開口與蒸汽噴槍連通，抽氣管道穿過鑄余渣罐密封蓋的第二開口與抽氣口連通，蒸汽管道上設(shè)置蒸汽控制閥，抽氣口上游的抽氣管道依次通過抽氣控制閥、換熱器、分子篩、風(fēng)機(jī)、儲氣罐控制閥與氫氣儲氣罐連通。

優(yōu)選的，蒸汽噴槍表面設(shè)置有攪拌葉片，在噴吹蒸汽過程中蒸汽噴槍通過自身轉(zhuǎn)動帶動攪拌葉片旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選的，抽氣口入口設(shè)置有絲網(wǎng)過濾器。用于去除氣體中的固體雜質(zhì)。

優(yōu)選的，所述蒸汽管道中的蒸汽為中壓等級以上的蒸汽，同時蒸汽過熱度大于10℃。

優(yōu)選的，所述換熱器材質(zhì)的為防腐蝕材質(zhì)，能夠有效防止氣體換熱過程中氫氣對材質(zhì)的侵蝕。

優(yōu)選的，所述換熱器入口設(shè)置有氣體溫度檢測裝置，能夠?qū)崟r檢測氣體溫度。

優(yōu)選的，所述抽氣口入口設(shè)置氧氣濃度檢測儀器。

優(yōu)選的，所述置氧氣濃度檢測儀器檢測到氧氣濃度小于2％后，儲氣罐控制閥打開。

優(yōu)選的，所述換熱器入口設(shè)置的氣體溫度檢測裝置，當(dāng)檢測到氣體溫度小于180℃后，蒸汽噴吹結(jié)束，儲氣罐控制閥關(guān)閉。

本發(fā)明的一種煉鋼轉(zhuǎn)爐鑄余渣余熱制氫的方法，包括以下步驟：

S1、鋼包將鑄余渣倒入鑄余渣罐后，鑄余渣罐密封蓋迅速將渣罐口密封；

S2、渣罐口密封后，抽氣控制閥打開，抽氣口將渣罐中剩余空氣迅速抽出，同時蒸汽控制閥打開，蒸汽噴槍在渣液上方噴出蒸汽對渣罐內(nèi)部空間進(jìn)行吹掃，排除空氣，氣體經(jīng)分子篩雜質(zhì)氣體排氣出口排除，當(dāng)抽氣口氧氣濃度檢測到氧氣濃度小于2％后，吹掃結(jié)束；