[发明专利]一种利用转炉煤气制备CO2及循环喷吹的方法和系统

说明书

本发明一种利用转炉煤气制备CO₂及循环喷吹的方法和系统，属于转炉煤气资源化利用和CO₂提纯制备的技术领域。低N₂含量的转炉煤气和以O₂、CO₂为主要成分的氧化剂在密闭燃烧装置中燃烧，燃烧热量经换热装置得以利用，燃烧烟气经过净化处理后得到富含CO₂的纯净烟气，富含CO₂的纯净烟气既可用于提纯和制备高纯度CO₂，也可作为低纯度CO₂直接使用，低纯度CO₂和高纯度CO₂被循环用于转炉喷吹、转炉密封和制备煤气燃烧所需的氧化剂。本发明的优点是可以获得低N₂含量的转炉煤气，循环利用转炉煤气燃烧产生的烟气，减少氮氧化物的生成和排放，高效率低成本地获得低纯度CO₂和制备高纯度CO₂。

技术领域

本发明属于转炉煤气资源化利用和CO₂提纯制备的技术领域，涉及一种利用转炉煤气制备CO₂及循环喷吹的方法和系统。

背景技术

转炉炼钢过程中，铁水中的碳与氧气剧烈反应，生成大量的CO和少量的CO₂，成为转炉煤气的主要成分。为了增强熔池搅拌强度，加快冶金反应速度，转炉通常底吹N₂和Ar气体，吹入的N₂和Ar气体绝大部分进入转炉煤气；转炉除尘抽风过程中，大量空气由转炉炉口吸入，空气中的大量N₂将直接进入转炉煤气；为减少空气吸入，防止煤气泄漏，转炉炉口、氧枪孔等位置通常采用喷吹N₂气密封，密封效果一般，同时转炉煤气中N₂气增加；因此，普通转炉煤气成分一般为CO、CO₂和10%~40%的N₂等。

由于高比例N₂的存在，使得转炉煤气的热值不高，常规燃烧温度不高，限制了其广泛应用。即使转炉煤气使用纯氧气燃烧工艺，虽然能在一定程度上提高火焰温度，其因煤气中本身含有大量N₂，势必会造成氮氧化物大量产生。而氮氧化物目前已成为雾霾产生的主要诱因之一，国内限制排放。

目前转炉煤气主要用于轧钢加热、钢包烘烤、燃烧发电等，转炉煤气燃烧产生大量CO₂，均未利用直接排放，是钢铁气体温室气体排放的重要源头，但转炉煤气燃烧尾气中CO₂浓度一般仅为20%~40%，分离回收CO₂难点较大，成本过高。

常规顶底复吹转炉通常采用顶吹纯O₂和底吹N₂/Ar的冶炼方式，该工艺易造成熔池升温过快，不利于冶炼前期控温脱磷，顶吹氧气射流产生的火点区温度高，导致烟尘产生量大，而且底吹氮气易导致钢水氮含量超标。大量研究表明，CO₂在顶底复吹转炉炼钢工艺中有着巨大的应用价值，采用O₂-CO₂混合喷吹炼钢工艺，有助于降低烟尘产生量，增强熔池搅拌，改善脱磷效果，降低钢水氮含量。但是，大多数企业并没有CO₂气源，无法采用O₂-CO₂混合喷吹炼钢工艺。

目前，CO₂回收和制备的主要思路是选用石灰窑或者热电厂的尾气作为原料气，但石灰窑或热电厂的尾气中CO₂含量通常仅为20~35%，CO₂含量相对较低，且杂质成分较多，导致CO₂的分离、提纯和制备成本大幅增加。

发明内容

本发明的目的，是要提供一种利用转炉煤气制备CO₂及循环喷吹的方法和系统，以克服现有技术存在的问题。