转炉炼钢煤气分离CO₂循环利用于顶吹及底吹的方法

专利名称：转炉炼钢煤气分离CO₂循环利用于顶吹及底吹的方法
技术领域：
本发明属于钢铁冶金及节能环保领域，特别涉及将转炉煤气中C02气体分离回收后，直接喷吹到转炉，用于转炉顶吹或底吹炼钢工艺。
背景技术：
转炉炼钢过程中每生产It钢可回收煤气60 120m3，煤气中含CO 50 80%，C02 10 20%，以往CO2作为废气随CO排放，没有任何作用。如何有效利用CO2的冶金功能及 提高煤气的质量，将CO2与CO分离后，利用CO2的脱碳、脱磷及喷吹除尘等冶金功能，及作为 转炉的搅拌气源代替底吹气源等。实现CO2的回收利用。同时煤气分离后，转炉煤气中CO 的浓度提高5-20%。

发明内容
本发明的目的是采用一种转炉煤气回收利用新途径，减少冶炼过程中CO2的排放， 改善煤气质量，降低生产成本，提高钢水质量。本发明是在原有转炉煤气除尘回收系统的基础上，利用一套完整的CO2分离回收 设备，将冷却除尘后的转炉煤气中CO2进行分离回收贮存，作为顶底复吹转炉的复吹气源， 进行转炉顶底复合吹炼。同时煤气分离后，转炉煤气中CO的浓度提高5-20%。转炉炼钢煤气分离CO2循环利用于顶吹及底吹的方法，其特征是将转炉煤气的CO 与CO2分离，CO2经煤气分离后，CO2回收量为100 15000Nm3/h，将CO2作为转炉的顶吹及 底吹气源，实现转炉炼钢的顶吹氧气与二氧化碳混合喷吹，及二氧化碳与N2、Ar或氧气或燃 气的混合底吹。分离回收CO2的方法主要有化学分离法、吸附法及膜分离法。本系统采用化学法 进行分离回收，该方法的工作原理为化学吸收法是使原料气和化学溶剂在吸收塔内发生 化学反应，CO2被吸收至溶剂中成为富液，富液进入脱吸塔加热分解出CO2从而达到分离回 收CO2的目的。所用化学溶剂一般是K2CO3水溶液或乙醇胺类的碱性水溶液。加热富液的 蒸汽是利用转炉煤气的余热产生，CO2分离过程几乎不消耗另外的能量。系统见附图1。转炉炼钢过程以自产煤气中的温室气体作为复吹气源，通过调节系统保证CO2气 体喷吹量。CO2气体回收量为1000 15000m3/h。顶底复吹CO2炼钢模式可根据现场冶炼 钢种和工况需要进行合理设置调节。顶部喷入1 10% CO2及99 90% O2,喷吹压力为0. 4 1. 6MPa, CO2-O2顶吹输 入方式=CO2与O2通过混合装置经原有氧枪输入转炉，也可单独采用一支CO2超音速喷枪与 原有氧枪配合使用。底吹采用全程CO2喷吹或CO2-N2 (或Ar、O2及燃气等)混合喷吹，也可采用吹炼前 期底吹N2,后期切换CO2的吹炼模式，底吹压力为0. 2 2. OMPa, CO2吹入量可根据钢种需要 以及回收CO2气量进行调节。本发明适用于具有煤气回收系统的30 300吨转炉炼钢工艺，采用转炉煤气中的CO2作为复合吹炼气源，有效控制熔池升温速度，可冶炼碳含量为0. 01-1. 30%的钢种，吨钢 减少CO2排放10 20m3，烟尘量减少10%以上，脱磷率提高5 20%，煤气中CO含量提高 至80%以上。同时降低冶炼成本，减少氧气消耗，为缓解大气温室效应起到了积极的作用， 具有显著的社会和经济效益。


图1为本发明工艺流程图
具体实施例方式1. 100吨转炉冶炼工艺采用吸附和解吸装置分离回收转炉煤气中CO2气体，回收CO2流量为2000 4500m3/h，采用此CO2作为复吹气源。转炉煤气中CO的平均浓度为65-85%。
冶炼前期采用较高浓度CO2喷吹量控制前期温度，促进脱磷反应进行。顶吹 CO2-O2混合气体中CO2浓度为10 %，O2浓度为90 %，顶吹混合气体流量为22000 24000m3/ h，压力为0. 7 0. 9MPa ；底吹采用CO2-N2混合喷吹，CO2浓度为50%，N2浓度为50%，底吹 流量为180 300m3/h，压力为0. 4 0. 7MPa，根据炉内化渣情况决定喷吹时间。冶炼中期化渣任务完成后，采用较低浓度CO2喷吹量，确保脱碳反应顺利进行。顶 吹CO2-O2混合气体中CO2浓度为3 %，O2浓度为97 %，顶吹混合气体流量为21000 23000m3/ h，压力为0. 7 0. 9MPa ；底吹采用CO2-N2混合喷吹，CO2浓度为50%，N2浓度为50%，底吹 流量为250 400m3/h，压力为0. 5 0. 8MPa，根据熔池碳含量决定脱碳时间。冶炼后期采用较高浓度CO2喷吹量进行冶炼。顶吹CO2-O2混合气体中CO2浓度为 8%, O2浓度为92%，顶吹混合气体流量为23000 25000m7h，压力为0. 7 0. 9MPa，底吹 采用CO2-N2混合喷吹，CO2浓度为70%，N2浓度为30%，底吹流量为300 480m3/h，底吹压 力为0. 6 1. OMPa，根据最终碳含量和熔池温度控制出钢过程。2. 300吨转炉冶炼工艺采用吸附和解吸装置分离回收转炉煤气中CO2气体，回收CO2流量为6500 12000m3/h，转炉煤气中CO的平均浓度为65-85%。顶吹采用CO2-O2混合喷吹，底吹采用前 期吹N2,后期吹CO2的冶炼模式。冶炼前期顶吹CO2-O2混合气体中C02浓度为10%，O2浓度为90%，顶吹混合气 体流量为76000 80000m3/h，压力为0. 7 0. 9MPa ；底吹采用N2,流量为800 1200m3/h， 压力为0. 5 0. 7MPa，根据炉内化渣情况决定喷吹时间。冶炼中期顶吹CO2-O2混合气体中CO2浓度为6%，O2浓度为94%，顶吹混合气体 流量为74000 78000m3/h，压力为0. 7 0. 9MPa ；底吹采用N2,流量为1000 1200m3/h， 压力为0. 6 0. 8MPa，根据熔池碳含量决定脱碳时间。冶炼后期顶吹CO2-O2混合气体中C02浓度为8 %，O2浓度为92 %，顶吹混合气 体流量为80000 82000m7h，压力为0. 7 0. 9MPa，底吹采用CO2气体，流量为1200 1600m3/h，底吹压力为0. 6 1. OMPa，根据最终碳含量和熔池温度控制出钢过程。
权利要求
转炉炼钢煤气分离CO2循环利用于顶吹及底吹的方法，其特征是将转炉煤气的CO与CO2分离，CO2经煤气分离后，CO2回收量为100～15000Nm3/h，同时煤气分离后，转炉煤气中CO的浓度提高5-20％；将CO2作为转炉的顶吹及底吹气源，实现转炉炼钢的顶吹氧气与二氧化碳混合喷吹，及二氧化碳与N2、Ar或氧气或燃气的混合底吹。
2.按照权利要求1所述转炉炼钢煤气分离CO2循环利用于顶吹及底吹的方法，其特征 是转炉煤气分离回收CO2采用化学吸收法，原料气和化学溶剂在吸收塔内发生化学反应， CO2被吸收至溶剂中成为富液，富液进入脱吸塔加热分解出CO2从而达到分离回收CO2的目 的；加热富液的蒸汽是利用转炉煤气的余热产生，CO2分离过程不消耗另外的能量；所用化 学溶剂是K2CO3水溶液或乙醇胺类的水溶液。
3.按照权利要求1所述转炉炼钢煤气分离CO2循环利用于顶吹及底吹的方法，其特征 是该方法用于30-350吨炼钢转炉，顶吹氧枪采用超音速射流氧枪，将CO2气体混合到氧气 通道内，顶部喷入1 30% CO2及99-70% O2，喷吹压力为0.8 2. OMPa ;C02底吹输入方 式底吹采用全程CO2喷吹或CO2与N2或Ar或O2或燃气气体混合喷吹，底吹压力为0. 6 2. OMPa, CO2用量100 3000Nm3/h ；全程底吹CO2气体采用环缝喷枪或多孔式喷嘴；CO2与 N2或Ar或O2或燃气气体混合底吹采用双环缝底吹枪，内环缝吹入CO2，外环缝吹入N2 ；前期 吹N2,后期吹CO2吹炼方式根据要求合理调节切换时间。
4.按照权利要求1所述转炉炼钢煤气分离CO2循环利用于顶吹及底吹的方法，其特征 是煤气分离出的CO浓度提高5-20 %，使转炉煤气的热值提高10-40 %，煤气的总回收量提 高5%以上。
全文摘要
一种转炉炼钢煤气分离CO2循环利用于顶吹及底吹的方法，属于钢铁冶金及节能环保领域。本发明将冷却除尘后转炉煤气中的CO2分离回收，回收量为100～15000Nm3/h，同时提高转炉煤气中CO的浓度5-20％。CO2作为顶底复吹转炉的顶吹及底吹气源。分离CO2的方法采用化学吸收分离法，加热富液的蒸汽利用转炉煤气的余热产生，二氧化碳分离过程几乎不消耗另外的能量。顶部喷入1～30％CO2及99-70％O2，底吹采用全程CO2喷吹或CO2与N2或Ar或O2或燃气等气体混合喷吹，CO2用量100～3000Nm3/h。本发明适用于30～350吨转炉炼钢工艺，采用本发明吨钢综合减少CO2排放1～20m3，烟尘量减少1-30％，煤气中CO含量提高至2-15％以上。
文档编号C21C5/40GK101818227SQ201010168920
公开日2010年9月1日 申请日期2010年5月5日 优先权日2010年5月5日
发明者刘应书, 吕明, 朱荣 申请人:北京科技大学