[发明专利]转炉煤气质能转换与CO2循环用于炼钢的方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金以及温室气体减排领域，涉及一种钢铁生产过程中节能减排技术工艺，提供一种转炉煤气中CO₂分离回收，并循环利用的方法，可以改善煤气质能和降低CO₂排放。

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量居于首位，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。

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。我国钢铁行业CO₂排放占到世界钢铁工业的50％左右，从CO₂产生的行业看，约有50％的CO₂排放量来自于工业生产，其中钢铁行业的CO₂排放量居于次位，国内钢铁工业CO₂排放约占全国的14％，因此，降低钢铁厂的CO₂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。CO₂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CO₂资源存在，来源广泛，成本低廉。

转炉炼钢过程中，铁水中的碳在高温下和通过氧枪喷出氧气生成CO和少量CO₂的混合气体。回收转炉炉气含60～80％CO，15～20％CO₂以及少量N₂、H₂和微量O₂。转炉煤气的发生量在冶炼过程中并不均衡，成分也有变化。通常将转炉多次冶炼过程回收的煤气输入一个储气柜，混匀后再输送给用户。

转炉煤气由炉口喷出时，温度高达1450～1500℃，并夹带大量氧化铁粉尘，需经降温、除尘，方能使用。净化有湿法和干法两种类型。湿法净化系统典型流程是：煤气出转炉后，经汽化冷却器降温至800～1000℃，然后顺序经过一级文氏管、第一弯头脱水器、二级文氏管、第二弯头脱水器，在文氏管喉口处喷以洗涤水，将煤气温度降至35℃左右，并将煤气中含尘量降至约100mg／m³，然后用抽风机将净化的气体送入储气柜。湿法工艺在世界上比较普遍，吨钢可回收60～100m³煤气，平均热值为8500～10000kJ／m³。日本、德国和美国等国的转炉炼钢采用干式电除尘净化系统，其步骤是煤气经冷却烟道温度降至1000℃，然后用蒸发冷却塔，再降至200℃，经干式电除尘器除尘，含尘量低于50mg/m³的净煤气，经抽风机送入储气柜。干式系统比湿式系统投资约高12～15％；但无需建设污水处理设施，动力消耗低，但必须采取适当措施，防止煤气和空气混合形成爆炸性气体。

转炉煤气可以单独作为工业窑炉的燃料使用，也可和焦炉煤气、高炉煤气、发生炉煤气配合成各种不同热值的混合煤气使用。转炉煤气含有大量CO，毒性很大，在储存、运输、使用过程中必须严防泄漏。

目前，我国还没有针对转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。本发明回收分离转炉煤气中二氧化碳，主要着眼于减少二氧化碳排放以及二氧化碳循环用于转炉溅渣护炉，改善转炉煤气质能，提高转炉煤气利用率，实现转炉煤气在转炉车间的循环利用，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。可以在炼钢厂用来烘烤钢包，中间包等。为缓解大气的温室效应起到了积极的作用，具有显著的环境效益。