[发明专利]分离转炉煤气中CO2及富集CO的方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金资源综合利用领域，涉及一种分离转炉煤气中CO₂及富集CO的节能技术，提供一种分离转炉煤气中CO₂及富集CO的方法，可以使转炉煤气能量利用达到最佳化。

背景技术

随着化石能源的大量消耗，CO₂排放量逐年递增，温室效应也愈发加剧，给人类生存环境带来巨大的危害。预计未来10年，中国经济将继续保持较快的发展势头，对能源的消耗和碳的排放总量也将提高，因此，CO₂减排势在必行。

转炉煤气是转炉生产过程的副产品，转炉炼钢时向炉内金属熔池中持续高速吹入高压的氧气，充分搅动熔池，使气、液两相充分接触并更好反应，以便最大程度地除去铁水中的碳及其它杂质元素成份。由于铁水中碳的氧化，产生了高温烟气，炉气量的大小主要取决于吹氧量及铁水中含碳量的多少。炼钢转炉产生的转炉烟气以一氧化碳和二氧化碳为主，含有较高浓度的一氧化碳，且载能值也较高，是钢铁企业重要的二次能源，吨钢可回收60～130m³煤气，平均热值为8000～10000kJ/m³。转炉煤气的平均热值为8000～10000kJ/m³，其主要成分为：CO₂15～20％，CO 60～70％，N₂10～20％。

目前，转炉煤气回收技术主要是以双级文氏管为主的烟气湿法回收系统(OG法)和干法烟气回收技术(LT法)两种方法最为普遍采用。湿法工艺在世界上比较普遍，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，然后经过两级文氏管、弯头脱水器等，将煤气温度降至35℃左右，然后用抽风机将净化的气体送入储气柜。湿法除尘系统存在着能耗高、环保治理难度大、废物利用率低等缺点。

长期以来，转炉煤气没有得到充分利用，炼钢厂大部分转炉气当作废气排放，部分回收后的转炉气也只能用作工厂燃料，不仅浪费了大量宝贵的CO资源，还将其中的二氧化碳等其他气体排放，对环境产生威胁。

因此，分离转炉煤气中的CO₂富集CO对其资源化利用，有利于降低能源消耗，对于转炉炼钢工艺的全局结构优化具有重大意义，分离转炉煤气获得高纯一氧化碳和二氧化碳的“双高”工艺具有潜在的经济和社会效益。有利于实现转炉炼钢工艺的节能减排的健康发展，对我国经济与环境可持续发展具有重大战略意义。

为了解决高温转炉煤气冷却过程中余热大量损失、资源严重浪费、造成能耗增加等问题，本发明提供一种分离转炉煤气中CO₂及富集CO的方法，主要着眼于转炉煤气除尘冷却过程中烟气除尘、余热利用和分离CO₂富集CO等工艺的绿色集成系统，用于转炉炼钢车间，达到节能目的，余热利用和提高转炉煤气利用率达到耦合最佳化，具有显著的经济和社会效益。

发明内容

本发明提供了一种转炉煤气余热利用同时分离转炉煤气中CO₂及富集CO的方法，将高温转炉煤气的高温余能回收利用，并用化学吸收法进行CO₂的捕集同时CO得到富集，提高了转炉煤气的利用率，有效降低了能耗，使余热利用和提高转炉煤气利用率达到耦合最佳化。

本发明转炉煤气由高温陶瓷过滤除尘，其基本原理为高温转炉煤气进入高温陶瓷过滤器内净化，粉尘颗粒在陶瓷过滤器内得到收集，排出洁净的高温煤气，高温余热可以得到利用，克服传统转炉煤气处理技术高温余热难以利用的不足，高温热载体也可直接烘干原料。

本发明由高温陶瓷过滤除尘系统，CO₂化学吸收系统，CO₂回收系统，以及CO富集系统组成，使转炉煤气的CO₂得到分离，富集CO，高温转炉煤气的高温显热得到回收利用，减少了转炉煤气处理过程的能量损失，实现分离CO₂富集CO与余热综合利用节能的新途径。

本发明回收的CO₂可在转炉车间内使用，利用CO₂代替N₂进行溅渣护炉，利用CO₂代替Ar进行转炉底吹工艺，分离的CO₂也可用于其他行业。从转炉煤气中富集的CO气体是冶金重要的热源，可以用于热风炉预热空气、焦炉、电站锅炉以及轧钢加热炉等，提高了煤气利用率。