[发明专利]由钢铁厂废料和废热生产氢气和/或其它气体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于由钢铁厂废料和废热生产氢气和/或其它气体的 方法。所生产的气体气流还可包含氢气、一氧化碳和其它气体。

背景技术

随着越来越多地使用和消耗不可再生的能源如石油、天然气和煤， 氢气越来越多地被视作为可行的替代燃料。现有相当多的用于分离和 收集氢气的方法。在这些方法当中，最常见的是电解和使用高温核反 应堆或者石油加工设备来将水(H₂O)分解为氢气和氧气。这些方法是 昂贵的，因为它们涉及到使用电或其它化学品如硫酸、碘化氢、金属 锌和氧化锌，这需要闭合回路再生和处理。这导致氢的生产成为一种 昂贵的方法。

在钢铁厂中，所产生的废料如来自碱性氧气转炉的被称作LD炉渣 的熔渣在大约1600℃-1700℃的温度下被倾倒入渣坑中，以便除去或进 一步处理。在本发明中，这种废料的热量可被用于含氢气或者氢和一 氧化碳的气体气流的生产。

发明内容

本发明的主要目的因而在于使用钢铁厂废料如熔渣的热量，通过 在还原剂存在下分解水和/或水蒸汽或二者的混合物来生产氢气。

本发明的另一目的在于使用钢铁厂废料的热量，通过在含碳物质 存在下分解水或水蒸汽或二者的混合物生产氢气、一氧化碳和/或其它 气体。

水在1800°K(即在1527℃)下分解成氢气和氧气。在本发明中， 通过使用在钢铁厂废料如熔渣中可用的热量，水和/或水蒸汽可被分解 成氢气和氧气。

熔渣的废料可包括炼钢炉渣如脱硫、转炉、电弧炉(EAF)、高炉 的炉渣、埋弧炉(SAF)中的铬铁和锰铁炉渣，或者这些炉渣的混合物。

在反应器中在还原剂如含碳物质存在下，水和/或水蒸汽与熔渣接 触。

FeO和/或其它还原剂如煤、焦炭或耐火砖形式的碳的存在增强了 氢生成工艺。在操作温度(高于1500℃)下，氢仍可能与氧再结合形 成水。但是，在炉渣中存在的FeO与氧反应形成较高价的氧化物如Fe₂O₃和Fe₃O₄。

在紧挨着炉渣附近的热力活性被降低，因而降低了氢与氧再结合 的机会。

强脱氧剂如碳(煤、焦炭或石墨砖的形式)的存在增加了氧去除 的动力，进一步提高了氢生成工艺的效率。作为还原剂的废料如含碳 物质在钢铁厂是丰富可得的，以用于这种工艺，从而有助于通过使水 和/或水蒸汽与熔渣在反应器中在还原剂存在下接触来产生氢气。

因而，本发明提供了用于由钢铁厂废料和废热生产氢气和/或其它 气体的方法，包括以下步骤：在反应器中提供来自钢铁厂的熔融废料 如熔渣；在还原剂存在下使熔渣与水和/或水蒸汽接触以形成氢气和/ 或其它气体的气流；并且从所述气流中提取氢气和/或其它气体。

附图说明

借助于附图可以更详细地描述本发明，在附图中：

图1所示为根据本发明使用钢铁厂的废料和它们的废热产生气体 气流的示意性结构。

具体实施方式

将水和/或水蒸汽喷洒到具有高于1600℃的温度的LD炉渣，或者 其它钢铁厂废料上。该废料要么是静态的，例如在静态反应器或者钢 包或者槽1中或者在地面上，要么是移动的(例如被倾倒或者沿斜面 向下的流体运动或者在输送机上)。通过水线路3喷洒的水在与热炉 渣接触时立即分解。散发出的气体通过置于该区域之上的罩2被集中 (funneled)，并且使用气体收集管4进行收集。

当将水喷洒到熔渣中时，反应器中熔渣的优选温度大于大约 1250℃。

由水分解产生的氧气将与所存在的碳反应形成一氧化碳。包含氢 气和一氧化碳的气体气流则可以从该反应器收集。

在本发明中，气体气流的生产包含体积比为1∶0.2至1∶1的氢气 和一氧化碳。

在反应器中产生的气体气流包含至少10体积％的氢气和不大于大 约15体积％的二氧化碳。

在另一实施方案中，提取的气体气流可包含比例为1∶1至约8∶1 的氢气和一氧化碳。

可从该气体气流中提取出所存在的水以用于再循环。

通过使用喷嘴喷洒水使水与熔渣接触。也可使用喷枪将水蒸汽注 入到反应器中的熔渣中。

还原剂或含碳物质可以连同水和/或水蒸汽一起被注入到反应器 中的熔渣中。