专利名称：分离转炉煤气中CO<sub>2</sub>及富集CO的方法
技术领域：
本发明属于冶金资源综合利用领域，涉及一种分离转炉煤气中CO2及富集CO的节能技术，提供一种分离转炉煤气中CO2及富集CO的方法，可以使转炉煤气能量利用达到最佳化。
背景技术：
随着化石能源的大量消耗，CO2排放量逐年递增，温室效应也愈发加剧，给人类生存环境带来巨大的危害。预计未来10年，中国经济将继续保持较快的发展势头，对能源的消耗和碳的排放总量也将提高，因此，CO2减排势在必行。
转炉煤气是转炉生产过程的副产品，转炉炼钢时向炉内金属熔池中持续高速吹入高压的氧气，充分搅动熔池，使气、液两相充分接触并更好反应，以便最大程度地除去铁水中的碳及其它杂质元素成份。由于铁水中碳的氧化，产生了高温烟气，炉气量的大小主要取决于吹氧量及铁水中含碳量的多少。炼钢转炉产生的转炉烟气以一氧化碳和二氧化碳为主，含有较高浓度的一氧化碳，且载能值也较高，是钢铁企业重要的二次能源，吨钢可回收60 130m3煤气，平均热值为8000 10000kJ/m3。转炉煤气的平均热值为8000 IOOOOkJ/m3，其主要成分为C0215 20%，CO 60 70%，N2IO 20%。目前，转炉煤气回收技术主要是以双级文氏管为主的烟气湿法回收系统(0G法)和干法烟气回收技术(LT法)两种方法最为普遍采用。湿法工艺在世界上比较普遍，湿法净化系统典型流程是煤气出转炉后，经汽化冷却器降温，然后经过两级文氏管、弯头脱水器等，将煤气温度降至35°C左右，然后用抽风机将净化的气体送入储气柜。湿法除尘系统存在着能耗高、环保治理难度大、废物利用率低等缺点。
长期以来，转炉煤气没有得到充分利用，炼钢厂大部分转炉气当作废气排放，部分回收后的转炉气也只能用作工厂燃料，不仅浪费了大量宝贵的CO资源，还将其中的二氧化碳等其他气体排放，对环境产生威胁。因此，分离转炉煤气中的CO2富集CO对其资源化利用，有利于降低能源消耗，对于转炉炼钢工艺的全局结构优化具有重大意义，分离转炉煤气获得高纯一氧化碳和二氧化碳的“双高”工艺具有潜在的经济和社会效益。有利于实现转炉炼钢工艺的节能减排的健康发展，对我国经济与环境可持续发展具有重大战略意义。为了解决高温转炉煤气冷却过程中余热大量损失、资源严重浪费、造成能耗增加等问题，本发明提供一种分离转炉煤气中CO2及富集CO的方法，主要着眼于转炉煤气除尘冷却过程中烟气除尘、余热利用和分离CO2富集CO等工艺的绿色集成系统，用于转炉炼钢车间，达到节能目的，余热利用和提高转炉煤气利用率达到耦合最佳化，具有显著的经济和社会效益。
发明内容
本发明提供了一种转炉煤气余热利用同时分离转炉煤气中CO2及富集CO的方法，将高温转炉煤气的高温余能回收利用，并用化学吸收法进行CO2的捕集同时CO得到富集，提高了转炉煤气的利用率，有效降低了能耗，使余热利用和提高转炉煤气利用率达到耦合
最佳化。本发明转炉煤气由高温陶瓷过滤除尘，其基本原理为高温转炉煤气进入高温陶瓷过滤器内净化，粉尘颗粒在陶瓷过滤器内得到收集，排出洁净的高温煤气，高温余热可以得到利用，克服传统转炉煤气处理技术高温余热难以利用的不足，高温热载体也可直接烘干原料。 本发明由高温陶瓷过滤除尘系统，CO2化学吸收系统，CO2回收系统，以及CO富集系统组成，使转炉煤气的0)2得到分离，富集CO，高温转炉煤气的高温显热得到回收利用，减少了转炉煤气处理过程的能量损失，实现分离CO2富集CO与余热综合利用节能的新途径。本发明回收的CO2可在转炉车间内使用，利用CO2代替N2进行溅渣护炉，利用CO2代替Ar进行转炉底吹工艺，分离的CO2也可用于其他行业。从转炉煤气中富集的CO气体是冶金重要的热源，可以用于热风炉预热空气、焦炉、电站锅炉以及轧钢加热炉等，提高了煤气利用率。本发明经高温陶瓷除尘后可回收高温转炉煤气70 90%的显热，可直接用于转炉煤气CO2回收系统中吸收液与CO2气体的分离，或用于冶金原料的干燥，也可用这些能量可产生蒸汽，驱动汽轮发电机发电等。对于30 300吨转炉煤气分离CO2富集CO工艺，采用高温陶瓷过滤除尘进行高温显热利用，分离的CO2用于溅渣护炉和转炉底吹工艺，溅渣护炉前在转炉内加入焦炭粉或煤粉和添加剂，其配碳量为10 1200kg，再喷吹CO2溅渣，溅渣时间为3 5min，气体喷入量为1000 100000Nm3/h，工作压力为0. 4 I. 6MPa。转炉底吹CO2工艺，底吹CO2时间6 IOmin,供气强度为0. 01 0. 2Nm3/ (t m in)，吨钢将可利用0. 01 0. 05吨CO2,生产100万吨钢可利用I 5万吨CO2。本发明的优点在于用高温陶瓷过滤除尘代替传统的转炉煤气除尘，可回收高温转炉煤气70 90%的显热，可直接用于转炉煤气CO2回收系统中吸收液与CO2气体的分离，或用于冶金原料的干燥，也可用这些能量可产生蒸汽，驱动汽轮发电机发电等；C02代替惰性氮气和氩气作为溅渣护炉和转炉底吹的起源，减少了气体CO2的排放，配入碳反应后产生的CO可以作为冶金重要的热源充分加以利用，为缓解了大气的温室效应起到了积极的作用，具有显著的环境效益。
图I为本发明的转炉煤气分离CO2及富集CO工艺流程图。本专利包括转炉I、高温陶瓷过滤除尘系统2、余热回收系统3、C02吸收系统4、C02分离系统5、CO富集系统6、CO2溅渣护炉及CO2底吹系统7。主要工艺流程是从转炉I排出的高温煤气经由高温陶瓷过滤除尘系统2后运至余热回收系统进行高温显热利用，然后将转炉煤气送至CO2吸收系统中，吸收液与转炉煤气进行对流，CO2被吸收，CO得到富集进入CO富集系统6，获得富含CO2的吸收液，再经CO2分离系统5后进入CO2溅渣护炉及CO2底吹系统7，使高温转炉煤气余热得到有效利用，CO2及CO分离后分别得到有效利用，实现转炉冶炼的节能减排。
具体实施例方式I. 100吨转炉煤气分离CO2富集CO工艺，采用高温陶瓷过滤除尘进行高温显热利用，分离的CO2用于溅渣护炉和转炉底吹工艺，顶吹CO2溅渣护炉，溅渣时间为3min，气体喷入量为35000Nm3/h，底吹CO2时间8min，供气强度为0. 08Nm3/ (t min)，每炉钢可利用3吨CO2。2. 300吨转炉煤气分离CO2富集CO工艺，采用高温陶瓷过滤除尘进行高温显热利用，分离的CO2用于溅渣护炉和转炉底吹工艺，顶吹CO2溅渣护炉，溅渣时间为5min，气体喷入量为50000Nm3/h，底吹CO2时间lOmin，供气强度为0. 12Nm3/(t min)，每炉钢吨钢可利用8 吨 CO20权利要求
1.ー种分离转炉煤气中CO2及富集CO的方法，其特征是高温转炉煤气经高温陶瓷过滤器除尘，粉尘颗粒在陶瓷过滤器内得到收集，排出洁净的高温煤气，高温余热可以得到有效利用，可直接用于转炉煤气CO2回收系统中吸收液与CO2气体的分离，或用于冶金原料的干燥，也可用于产生蒸汽，驱动汽轮发电机发电等；高温显热利用后的转炉煤气经过CO2吸收系统获得富含CO2的吸收液，然后转炉煤气中的CO得到富集，由CO2分离系统回收CO2,回收后的CO2可用于转炉溅渣护炉及转炉底吹エ艺，实现分离CO2富集CO与余热综合利用节能的新途径。
2.按照权利要求I所述的方法，分离的CO2用于转炉溅渣护炉和转炉底吹エ艺，对于80 300t转炉，溅渣时间为3 5min，气体喷入量为1000 100000Nm3/h ;转炉底吹CO2エ艺，底吹CO2时间6 lOmin，供气强度为O. Ol O. 2Nm3/(t *min)，生产100万吨钢可 利用I 5万吨C02。
3.按照权利要求I所述的方法，转炉煤气由高温陶瓷过滤除尘，可以使高温显热得到有效利用，可直接用于转炉煤气CO2回收系统中吸收液与CO2气体的分离，或用于冶金原料的干燥，也可用于产生蒸汽，驱动汽轮发电机发电等。
全文摘要
涉及一种分离转炉煤气中CO2及富集CO的方法，属于冶金资源综合利用领域，提供一种转炉煤气处理回收利用的节能技术。将高温转炉煤气由高温陶瓷过滤除尘，高温余热可以得到利用，并用化学吸收法进行CO2的捕集同时CO得到富集，提高了转炉煤气的利用率，有效降低了能耗。转炉煤气除尘冷却过程中烟气除尘、余热利用和分离CO2富集CO等工艺的绿色集成，用于转炉炼钢车间，达到节能目的，余热利用和提高转炉煤气利用率达到耦合最佳化，具有显著的经济和社会效益。
文档编号C10K1/08GK102660332SQ20121007365
公开日2012年9月12日 申请日期2012年3月20日 优先权日2012年3月20日
发明者刘俭, 周舟, 张军玲, 张新, 徐秉声, 袁章福, 赵宏欣, 陈少慧 申请人:北京大学