专利名称：分离二氧化碳改善高炉煤气质能的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明属于钢铁冶金以及温室气体减排领域，涉及一种高炉煤气中二氧 化碳捕集分离与回收循环利用的方法和装置，提供一种改善高炉煤气质能和 降低二氧化碳排放的节能技术。
背景技术：
.能源和环境问题正成为全球和各地区争相关注的焦点问题，温室气体排 放问题被提到了首要位置。钢铁工业是高物流、高能耗、高污染的传统产业，
是重点节能减排的行业。从二氧化碳产生的行业看，约有50%的二氧化碳排 放量来自于工业生产，其中火力发电行业的二氧化碳排放暈居于首位，钢铁 行业的二氧化碳排放量居于次位，国内钢铁工业二氧化碳排放约占全国的 14%，炼铁工艺是钢铁工业二氧化碳排放的主要源头，约占整个钢铁生产流 程二氧化碳排放量的90%以上，我国钢铁行业二氧化碳排放占到世界钢铁工 业的50%左右，因此，降低钢铁厂的二氧化碳气体排放对改善环境意义重大， 对我国经济与环境可持续发展具有重大战略意义。
高炉煤气是高炉生产中焦炭经气化后转变而得。每炼一吨生铁产生热值 3300 4100kJ/m3的高炉煤气1500 2000m3，高炉煤气由于热值较低，除部 分供热风炉和焦炉以及与焦炉煤气配制成混合煤气供用户使用外，大部分都 放散掉，很难被有效利用，既浪费了大量能源，又严重污染了环境。高炉煤 气回收利用技术、充分挖掘设备潜能、安全高效地提高高炉煤气回收利用水 平，已成为国内绝大部分钢厂面临的共同课题。由于炼铁产能的增加，高炉 煤气产量逐年增多，高炉煤气利用情况不容乐观。因此，充分利用好高炉煤 气具有十分重要的意义。
目前，我国还没有针对高炉煤气中二氧化碳气体分离回收的具体工艺技 术，还处于理论研究阶段，在化工行业二氧化碳的脱除已部分工业化，基于 处理气体中二氧化碳的浓度不同，脱除方法也不同，主要有吸收法、吸附法、 冷凝、膜分离等方法。本发明回收分离高炉煤气中二氧化碳，主要着眼于减 少二氧化碳排放以及二氧化碳循环用于高炉喷吹燃料载气及高炉鼓风，改善
高炉煤气质能，提高高炉煤气利用率，实现高炉煤气在高炉车间的循环利用， 有效地减少温室气体的排放，缓解环境压力，另外分离出的一氧化碳富集气体是冶金重要的热量来源并充分加以利用。
本发明的特点是，集成了常规高炉煤气处理系统，增设了化学吸收系统， 使高炉煤气中二氧化碳得到捕集回收利用，减少温室气体的排放；回收后的 二氧化碳和配加的部分外来二氧化碳用于热风炉鼓风以及喷吹燃料的载气， 实现高炉煤气在高炉炼铁车间的循环利用，具有显著的社会环境效益。
发明内容
本发明提供了一种从高炉煤气中捕集回收分离二氧化碳并循环用于高 炉炼铁的方法和装置，改善了高炉煤气质能，使二氧化碳在高炉车间得到循 环利用，提高了高炉煤气利用率，有效降低温室气体的排放。
本发明的装置包括吸收塔、再生塔、内置煮沸器，集成了常规高炉煤气 处理系统，增设了化学吸收系统，使高炉煤气中二氧化碳得到捕集回收利用； 减少温室气体的排放，独特的双吸收布置使捕集系统运行灵活可靠；采用内 置式溶液煮沸器，降低了蒸汽消耗。
高炉煤气经过除尘系统处理后经过风机加压后与吸收塔的底部相连，烟 气自下向上流动，与从吸收塔上部入塔的能够吸收二氧化碳的溶液形成逆流 接触，脱除二氧化碳后的烟气经管道排出作为冶金的重要热源用于热风炉、 焦炉、加热炉等，吸收了二氧化碳的溶液通过加压泵由再生塔上部进入，在 再生塔底部设置有内置式煮沸器，再生塔的顶部出气口与气液分离器相连， 分离后的二氧化碳可配加各种工业炉窑的废气回收处理后获得的二氧化碳 压縮后经气体切换阀进入高炉送风系统的热风炉和高炉喷吹燃料系统的载 气用于高炉炼铁，实现高炉煤气车间内的循环利用，解吸二氧化碳后的溶液 由再生:t兽底部流出，循环用作二氧化碳吸收液。
本发明的吸收塔由两个串联或并联的单塔组成，可以单塔运行、双塔串 联或并联运行；再生塔内设置内置煮沸器，有效降低了蒸汽消耗。
本发明捕集吸收二氧化碳是利用碱性吸收剂溶液与高妒煤气中的二氧 化碳反应接触并发生化学反应，形成不稳定的盐类，而不稳定盐在一定条件 下会逆向分解释放出二氧化碳，从而达到将二氧化碳从高炉煤气中分离回 收。
高炉煤气分离回收后的二氧化碳配加各种工业炉窑的废气回收处理后 获得的二氧化碳代替压縮空气和氮气作为喷吹燃料载气，将煤粉和废塑料喷 入高炉内，二氧化碳与高炉内的焦炭反应生成一氧化碳，废塑料为碳氢化合物产生H2与一氧化碳参与高炉内的还原铁矿石的反应，促进了高炉内的间 接还原，煤粉和废塑料喷入高炉降低了高炉冶炼的焦炭消耗，氢还原产物是 水，降低二氧化碳的产生；另外二氧化碳还可代替部分空气进入热风炉预热 后从高炉风口鼓风入高炉，预热铁矿石促进高炉内化学反应，同时高风温降 低了高炉的燃料消耗。
高炉煤气中二氧化碳捕集分离后循环用于高炉喷吹燃料的载气及高炉 鼓风，实现高炉煤气在高炉车间的循环利用，有效地减少了温室气体的排放，
缓解了环境压力；另外分离出的一氧化碳富集气体是冶金重要的热源，可以
继续用于高炉热风炉预热空气、焦炉、电站锅炉以及轧钢加热炉等，改善了 高炉煤气质能，提高了高炉煤气利用率。
对于2000~5000 m3高炉，高炉煤气中分离回收二氧化碳循环利用工艺， 吨铁回收煤气1300 4000m3，用吸收法回收分离二氧化碳作为高炉喷吹燃料 的载气，气体流量为100-3000 mVmin，压力0.1~3 MPa;还可用二氧化碳代 替部分空气进入高炉送风系统的热风炉，气体流量为2000-12000 mVmin。
二氧化碳是温室效应的主要根源，难以有效回收，而且作为炼钢及各种 工业炉窑的副产品，其回收成本不高，自然界亦有大量的天然二氧化碳资源 存在，来源广泛，成本低廉，作为外来气源，代替惰性氮气和压縮空气作为 高炉喷吹燃料的载气和部分热风。
本发明的优点在于，二氧化碳配加各种工业炉窑的废气回收处理后获得 的二氧化碳，亦可以采用外来二氧化碳代替惰性氮气和压縮空气作为高炉喷 吹燃料的载气，也可代替部分空气进入热风炉预热后用于高炉鼓风参与高炉 炼铁，二氧化碳与高炉内的碳反应生成一氧化碳促进高炉内的间接还原，减 少了二氧化碳的排放。另外分离后的一氧化碳富集气作为冶金重要的热源充 分加以利用，为缓解大气的温室效应起到了积极的作用，具有显著的环境效
图l为本发明的高炉煤气中二氧化碳回收利用工艺流程图。 本专利包括高炉l、煤气处理系统2、吸收塔3、吸收塔4、. 一氧化碳富集
气5、再生塔6、煮沸器7、气液分离器8、热风炉9、气体切换阀IO、三通阀
11和外来二氧化碳12。主要工艺流程是高炉1产生的高炉煤气首先进入煤气处理系统2中除尘 降温，然后除尘后的高炉煤气加压后与两个串联或并联的吸收塔3、 4的底部 相连，煤气自下而上流动，与从吸收塔3、 4上部入塔的能够吸收二氧化碳的 吸收溶液形成逆流接触，脱除二氧化碳后的一氧化碳富集气5作为冶金重要 能源用于热风炉预热空气、焦炉、电站锅炉以及轧钢加热炉等，吸收了二氧 化碳的溶液通过加压由再生塔6的上部进入，再生塔6的底部设置有内置煮沸 器7,在再生塔内解吸出二氧化碳，再生塔出气口与气液分离器8相连，分离 后的二氧化碳和外来的二氧化碳12经压縮机、气体切换阀IO、三通阔ll后进 入热风炉9和喷吹燃料系统，循环用于高炉炼铁，实现高炉煤气在车间内的 循环利用。
具体实施例方式
1. 对20001113的高炉，高炉煤气中分离回收二氧化碳循环利用工艺，吨 铁回收煤气1300-3000 m3，采用捕集装置回收分离的二氧化碳作为高炉喷吹 燃料的载气，气体流量为200-1000 mVmin，压力0.8-1.5 MPa;采用二氧化 碳代替部分空气入热风炉，冷风气体流量为3500-6000 mVmin。
2. 对32001113的高炉，高炉煤气中分离回收二氧化碳循环利用工艺，吨 铁回收煤气1300 3000m3，采用回收分离的二氧化碳作为高炉喷吹燃料的载 气，气体流量为700-1500 m3/min，压力0.2-1 MPa;采用二氧化碳代替部分 空气入热风炉，冷风气体流量为5000-9000 mVmin。
权利要求
1.一种从高炉煤气中捕集回收分离二氧化碳并循环用于高炉炼铁的方法和装置，其特征是除尘后的高炉煤气从底部进入吸收塔与从吸收塔上部入塔的能够吸收二氧化碳的溶液形成逆流接触，吸收了二氧化碳的溶液通过加压由设有内置式煮沸器的再生塔上部进入，再生塔的顶部出气口与气液分离器相连，分离回收后的二氧化碳可配加各种工业炉窑的废气回收处理后获得的二氧化碳用于高炉送风系统的热风炉和高炉喷吹燃料系统的载气，实现二氧化碳在高炉车间内的循环利用，减少了二氧化碳的排放。
2. 按照权利要求1所述的方法和装置，吸收塔是双塔并置，通过管道切 换，可以单塔运行、双塔串联或并联运行，可以实现设备检修方便，不间断 运行。
3. 按照权利要求1所述的方法和装置，再生塔内置煮沸器对溶液气化， 使设备简化，运行可靠，有效降低再生蒸汽消耗。
4. 按照权利要求1所述的方法和装置，分离后的二氧化碳可配加各种工 业炉窑的废气回收处理后获得的二氧化碳用于高炉送风系统的热风炉和高炉 喷吹燃料系统的载气，对于2000-5000 1113高炉，喷吹燃料载气流量为 100~3000 m3/min，工作压力0.1 3 MPa;进入热风炉的风量为2000-12000 m3/min。
全文摘要
一种高炉煤气中二氧化碳的捕集分离回收并循环利用的方法和装置，提供一种改善高炉煤气质能和降低二氧化碳排放的节能技术。属于钢铁冶金以及温室气体减排领域。高炉煤气中二氧化碳回收分离方法和装置，由煤气处理系统、吸收塔、再生塔、内置煮沸器组成，集成了常规高炉煤气处理系统，增设了化学吸收系统，使高炉煤气中二氧化碳得到捕集回收利用；回收后的二氧化碳配加部分外来二氧化碳用于高炉喷吹燃料的载气和热风炉鼓风，二氧化碳入炉促进了高炉内的化学反应，实现二氧化碳在高炉炼铁车间的循环利用，提高高炉煤气利用率，减少二氧化碳的排放，具有显著的社会和环境效益。
文档编号C21B5/06GK101575653SQ20091008686
公开日2009年11月11日 申请日期2009年6月17日 优先权日2009年6月17日
发明者葵 侯, 亮 席, 张晓瑞, 李树庆, 潘贻芳, 王宝明, 王文静, 王晨钰, 袁章福, 赵宏欣 申请人:北京大学