[發明專利]使用冶金渣分離高爐煤氣中二氧化碳的裝置及其分離方法

在審

• 申請號: 202111160363.8
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113913571A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 王元生;張雪紅;鮑俊芳;鄭華偉;尹騰;任玉明;強農廠;宋子逵;李昕
• 申請（專利權）人: 武漢鋼鐵有限公司
• 主分類號: C21B5/06
• 分類號: C21B5/06;B01D53/62
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西;張繼東

本發明涉及高爐煉鐵技術領域，公開了一種使用冶金渣分離高爐煤氣中二氧化碳的裝置，包括高爐還包括反應器，反應器上方設有爐渣緩沖罐，爐渣緩沖罐與反應器之間的連通面上設有閥門，高爐的頂部連有上升管，上升管連有煤氣下降管，煤氣下降管通過第一煤氣管道與反應器連通，高爐的下部設有渣溝，渣溝通過爐渣管道與爐渣緩沖罐相連，反應器的下端設有爐渣出口，反應器的頂部通過第二煤氣管道與高爐的風口連接。本發明還公開了一種使用冶金渣分離高爐煤氣中二氧化碳的裝置的分離方法。本發明使用冶金渣分離高爐煤氣中二氧化碳的裝置及其分離方法，將CO₂礦化，有利于煉鐵低碳減排，且直接利用了爐渣的熱量，提高了能量轉化效率。

技術領域

本發明涉及高爐煉鐵技術領域，具體涉及一種使用冶金渣分離高爐煤氣中二氧化碳的裝置及其分離方法。

背景技術

全球變暖的主要原因是溫室氣體濃度增加，其中大氣中的CO₂貢獻了三分之二的增溫效應。我國是世界最大的鋼鐵生產消費國，占全球近50％的粗鋼產量，我國鋼鐵企業噸鋼排放CO₂為1.8～2噸，其中，高爐煤氣中CO₂含量22％左右，轉爐煤氣含量10％左右，CO₂捕獲和儲存(固存)在全世界范圍內得到了廣泛的研究。

冶金爐渣是鋼鐵企業最大的副產物，鋼鐵企業有四種類型的鐵渣和鋼渣，包含高爐(BF)鐵渣、堿性氧氣爐(BOF)鋼渣、電弧爐(EAF)鋼渣和鋼包爐(LF)鋼渣等。高爐渣是煉鐵的副產品，生產1噸鐵水，大約產生0.3噸左右高爐渣，每生產1噸的粗鋼，就會伴隨產生0.1～0.3噸的鋼渣，冶金渣含有CaO、MgO等堿金屬，高爐鐵口排出的渣鐵分離后，渣溝中爐渣溫度1400℃以上，以液態形式流動，進入水力沖渣槽、Inba系統或干渣坑等裝置，攜帶大量能量的這些熔渣通常在渣堆中自然冷卻或用水快速淬火，浪費了熔渣的高質量熱能，也降低了的能量效率。

冶金爐渣的堿度決定其CO₂封存能力，例如，可以利用高爐渣來捕獲其氣體二氧化碳排放，這些氧化物可以在有二氧化碳的情況穩定的碳酸鹽。與地質封存相比，礦物碳化毫無疑問是二氧化碳固定的一種永久形式，其中最終產物，碳酸鹽礦物在數百萬年內是穩定的。

但也存在以下問題：

(1)國內外研究將INBA冷卻粒化后的高爐渣在實驗室條件下加熱與CO₂反應，進行CO₂碳酸化處理，該方法并未充分利用高爐渣的熱量，由于不經濟而停留在實驗室階段，并未實現廣泛應用；

(2)近年來國外持續關注高爐渣的余熱利用，有人提出使用高爐渣促進甲烷蒸汽重整以制備合成氣，得到的高溫合成氣進行甲醇合成或作為鋼鐵廠原料，但該方法并沒有處理高爐煉鐵所產生大量的CO₂；

(3)國內采用高爐爐頂煤氣脫除CO₂再循環，脫除的CO₂用于制造甲醇等方式，存在碳排放轉移到下游行業的問題。

因此，如何利用豐富的高爐渣資源，有效加速礦物碳化，開發效益高的二氧化碳封存技術，是較為關鍵的。

發明內容

本發明的目的就是針對上述技術的不足，提供一種使用冶金渣分離高爐煤氣中二氧化碳的裝置及其分離方法，將CO₂礦化，有利于煉鐵低碳減排，且直接利用了爐渣的熱量，提高了能量轉化效率。

為實現上述目的，本發明所設計的使用冶金渣分離高爐煤氣中二氧化碳的裝置，包括高爐，還包括反應器，所述反應器上方設有爐渣緩沖罐，所述爐渣緩沖罐與所述反應器之間的連通面上設有閥門，所述高爐的頂部連有上升管，所述上升管連有煤氣下降管，所述煤氣下降管通過第一煤氣管道與所述反應器連通，所述高爐的下部設有渣溝，所述渣溝通過爐渣管道與所述爐渣緩沖罐相連，所述反應器的下端設有爐渣出口，所述反應器的頂部通過第二煤氣管道與所述高爐的風口連接。