[发明专利]一种利用高炉渣固定二氧化碳并回收显热的装置和方法

说明书

一种利用高炉渣固定二氧化碳并回收显热的装置和方法，属于二氧化碳回收设备与方法技术领域，用于高炉渣对烟气中的二氧化碳进行固定减排、并同时进行烟气显热回收。其技术方案是：熔融高炉渣经粒化破碎形成高温高炉渣颗粒与含二氧化碳烟气进行一次热量交换后，进入流化床反应器与烟气中二氧化碳进行充分碳酸化反应，同时碳酸化反应放出一定热量，然后高炉渣与反应后产物进入流化床换热器与烟气进行二次热交换，高温烟气经换热器产生蒸汽，降温后高炉渣作为制作水泥材料。本发明实现了利用高炉渣固定二氧化碳、降低二氧化碳排放、同时回收高炉渣和烟气显热的目，提高了高炉渣的固碳效率，降低了回收二氧化碳的成本，具有显著的经济效益和社会效益。

技术领域

本发明涉及一种利用高炉渣对烟气中的二氧化碳进行固定减排、并同时进行烟气显热回收的装置和方法，属于二氧化碳回收设备与方法技术领域。

背景技术

全球气候变化问题日益严峻，已经成为威胁人类可持续发展的主要因素之一，控制二氧化碳排放量是保护环境中不可回避的课题。我国钢铁工业的二氧化碳排放量约占二氧化碳总排放量的15%，年排放量约15亿吨，仅次于电力、水泥、运输行业。目前，回收二氧化碳采用的方法主要有溶剂吸收法、吸附法、膜分离法等，但这些方法存在运行费用高或设备腐蚀的缺点。

二氧化碳矿化固定是一种实现二氧化碳稳定封存的有效方法，这种方法利用碱性金属氧化与二氧化碳反应生成能够长时间稳定存在的碳酸盐化合物，无需监测，环境风险较小，被认为是最具有发展潜力的二氧化碳处置方法之一。高炉渣是高炉冶炼产生的废渣，主要成分为CaO、MgO、SiO₂、Al₂O₃等，其中CaO、MgO含量分别为38-45%、5-10%，具有很好的固碳能力。同时，高炉渣在钢铁企业产生量大，可在钢铁企业内部实现二氧化碳固定，减少钢铁企业二氧化碳的排放。

采用钢铁生产废弃炉渣进行二氧化碳的碳酸化固定是符合钢铁企业生产特点的主要技术之一。采用高炉渣或钢渣固定二氧化碳已有实施，但是在现有技术中，无论高炉渣还是钢渣在常温常压下反应缓慢，所需反应时间长，反应效率低，因此需要对炉渣进行活化或者在加温加压条件下进行反应，由此造成额外能耗及投资运行成本，不能达到令人满意的效果。面对严峻的环保形势，大幅度地降低二氧化碳的排放量刻不容缓，因此在钢铁行业中改进高炉渣固定二氧化碳的设备和方法是十分有必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术是提供一种利用高炉渣固定二氧化碳并回收显热的装置和方法，这种装置和方法可以有效地解决高炉渣含钙组分碳酸化过程中能耗高、反应时间长、转化率低的问题，减少二氧化碳排放量，同时可以对高炉渣显热进行回收，达到节能减排的目的。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种利用高炉渣固定二氧化碳并回收显热的装置，它包括粒化反应器、流化床反应器、流化床换热器、余热锅炉、除尘器和引风机，粒化反应器的进料口与高炉的渣沟相连接，粒化反应器的出料口与流化床反应器的进料口相连接，流化床反应器出料口与流化床换热器相连接，流化床换热器的底部有排渣口，引风机分别通过管道与粒化反应器底部、流化床换热器底部相连接，粒化反应器出气口、流化床换热器出气口与流化床反应器进气口相连接，流化床反应器出气口依次与除尘器、余热锅炉、烟囱相连接。

上述利用高炉渣固定二氧化碳并回收显热的装置，所述流化床反应器底部和顶部均设置测温模块。

上述利用高炉渣固定二氧化碳并回收显热的装置，所述流化床反应器进口及出口烟气管道上均安装有烟气分析仪。

一种使用上述装置利用高炉渣固定二氧化碳并回收显热的方法，它采用以下步骤进行：

a．高炉渣颗粒化及一次换热: