專(zhuān)利名稱(chēng)：轉(zhuǎn)爐煉鋼煤氣分離CO₂循環(huán)利用于頂吹及底吹的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵冶金及節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域，特別涉及將轉(zhuǎn)爐煤氣中C02氣體分離回收后，直接噴吹到轉(zhuǎn)爐，用于轉(zhuǎn)爐頂吹或底吹煉鋼工藝。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程中每生產(chǎn)It鋼可回收煤氣60 120m3，煤氣中含CO 50 80%，C02 10 20%，以往CO2作為廢氣隨CO排放，沒(méi)有任何作用。如何有效利用CO2的冶金功能及 提高煤氣的質(zhì)量，將CO2與CO分離后，利用CO2的脫碳、脫磷及噴吹除塵等冶金功能，及作為 轉(zhuǎn)爐的攪拌氣源代替底吹氣源等。實(shí)現(xiàn)CO2的回收利用。同時(shí)煤氣分離后，轉(zhuǎn)爐煤氣中CO 的濃度提高5-20%。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是采用一種轉(zhuǎn)爐煤氣回收利用新途徑，減少冶煉過(guò)程中CO2的排放， 改善煤氣質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，提高鋼水質(zhì)量。本發(fā)明是在原有轉(zhuǎn)爐煤氣除塵回收系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，利用一套完整的CO2分離回收 設(shè)備，將冷卻除塵后的轉(zhuǎn)爐煤氣中CO2進(jìn)行分離回收貯存，作為頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐的復(fù)吹氣源， 進(jìn)行轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉。同時(shí)煤氣分離后，轉(zhuǎn)爐煤氣中CO的濃度提高5-20%。轉(zhuǎn)爐煉鋼煤氣分離CO2循環(huán)利用于頂吹及底吹的方法，其特征是將轉(zhuǎn)爐煤氣的CO 與CO2分離，CO2經(jīng)煤氣分離后，CO2回收量為100 15000Nm3/h，將CO2作為轉(zhuǎn)爐的頂吹及 底吹氣源，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煉鋼的頂吹氧氣與二氧化碳混合噴吹，及二氧化碳與N2、Ar或氧氣或燃 氣的混合底吹。分離回收CO2的方法主要有化學(xué)分離法、吸附法及膜分離法。本系統(tǒng)采用化學(xué)法 進(jìn)行分離回收，該方法的工作原理為化學(xué)吸收法是使原料氣和化學(xué)溶劑在吸收塔內(nèi)發(fā)生 化學(xué)反應(yīng)，CO2被吸收至溶劑中成為富液，富液進(jìn)入脫吸塔加熱分解出CO2從而達(dá)到分離回 收CO2的目的。所用化學(xué)溶劑一般是K2CO3水溶液或乙醇胺類(lèi)的堿性水溶液。加熱富液的 蒸汽是利用轉(zhuǎn)爐煤氣的余熱產(chǎn)生，CO2分離過(guò)程幾乎不消耗另外的能量。系統(tǒng)見(jiàn)附圖1。轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程以自產(chǎn)煤氣中的溫室氣體作為復(fù)吹氣源，通過(guò)調(diào)節(jié)系統(tǒng)保證CO2氣 體噴吹量。CO2氣體回收量為1000 15000m3/h。頂?shù)讖?fù)吹CO2煉鋼模式可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)冶煉 鋼種和工況需要進(jìn)行合理設(shè)置調(diào)節(jié)。頂部噴入1 10% CO2及99 90% O2,噴吹壓力為0. 4 1. 6MPa, CO2-O2頂吹輸 入方式=CO2與O2通過(guò)混合裝置經(jīng)原有氧槍輸入轉(zhuǎn)爐，也可單獨(dú)采用一支CO2超音速?lài)姌屌c 原有氧槍配合使用。底吹采用全程CO2噴吹或CO2-N2 (或Ar、O2及燃?xì)獾?混合噴吹，也可采用吹煉前 期底吹N2,后期切換CO2的吹煉模式，底吹壓力為0. 2 2. OMPa, CO2吹入量可根據(jù)鋼種需要 以及回收CO2氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)。本發(fā)明適用于具有煤氣回收系統(tǒng)的30 300噸轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝，采用轉(zhuǎn)爐煤氣中的CO2作為復(fù)合吹煉氣源，有效控制熔池升溫速度，可冶煉碳含量為0. 01-1. 30%的鋼種，噸鋼 減少CO2排放10 20m3，煙塵量減少10%以上，脫磷率提高5 20%，煤氣中CO含量提高 至80%以上。同時(shí)降低冶煉成本，減少氧氣消耗，為緩解大氣溫室效應(yīng)起到了積極的作用， 具有顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。


圖1為本發(fā)明工藝流程圖
具體實(shí)施例方式1. 100噸轉(zhuǎn)爐冶煉工藝采用吸附和解吸裝置分離回收轉(zhuǎn)爐煤氣中CO2氣體，回收CO2流量為2000 4500m3/h，采用此CO2作為復(fù)吹氣源。轉(zhuǎn)爐煤氣中CO的平均濃度為65-85%。
冶煉前期采用較高濃度CO2噴吹量控制前期溫度，促進(jìn)脫磷反應(yīng)進(jìn)行。頂吹 CO2-O2混合氣體中CO2濃度為10 %，O2濃度為90 %，頂吹混合氣體流量為22000 24000m3/ h，壓力為0. 7 0. 9MPa ；底吹采用CO2-N2混合噴吹，CO2濃度為50%，N2濃度為50%，底吹 流量為180 300m3/h，壓力為0. 4 0. 7MPa，根據(jù)爐內(nèi)化渣情況決定噴吹時(shí)間。冶煉中期化渣任務(wù)完成后，采用較低濃度CO2噴吹量，確保脫碳反應(yīng)順利進(jìn)行。頂 吹CO2-O2混合氣體中CO2濃度為3 %，O2濃度為97 %，頂吹混合氣體流量為21000 23000m3/ h，壓力為0. 7 0. 9MPa ；底吹采用CO2-N2混合噴吹，CO2濃度為50%，N2濃度為50%，底吹 流量為250 400m3/h，壓力為0. 5 0. 8MPa，根據(jù)熔池碳含量決定脫碳時(shí)間。冶煉后期采用較高濃度CO2噴吹量進(jìn)行冶煉。頂吹CO2-O2混合氣體中CO2濃度為 8%, O2濃度為92%，頂吹混合氣體流量為23000 25000m7h，壓力為0. 7 0. 9MPa，底吹 采用CO2-N2混合噴吹，CO2濃度為70%，N2濃度為30%，底吹流量為300 480m3/h，底吹壓 力為0. 6 1. OMPa，根據(jù)最終碳含量和熔池溫度控制出鋼過(guò)程。2. 300噸轉(zhuǎn)爐冶煉工藝采用吸附和解吸裝置分離回收轉(zhuǎn)爐煤氣中CO2氣體，回收CO2流量為6500 12000m3/h，轉(zhuǎn)爐煤氣中CO的平均濃度為65-85%。頂吹采用CO2-O2混合噴吹，底吹采用前 期吹N2,后期吹CO2的冶煉模式。冶煉前期頂吹CO2-O2混合氣體中C02濃度為10%，O2濃度為90%，頂吹混合氣 體流量為76000 80000m3/h，壓力為0. 7 0. 9MPa ；底吹采用N2,流量為800 1200m3/h， 壓力為0. 5 0. 7MPa，根據(jù)爐內(nèi)化渣情況決定噴吹時(shí)間。冶煉中期頂吹CO2-O2混合氣體中CO2濃度為6%，O2濃度為94%，頂吹混合氣體 流量為74000 78000m3/h，壓力為0. 7 0. 9MPa ；底吹采用N2,流量為1000 1200m3/h， 壓力為0. 6 0. 8MPa，根據(jù)熔池碳含量決定脫碳時(shí)間。冶煉后期頂吹CO2-O2混合氣體中C02濃度為8 %，O2濃度為92 %，頂吹混合氣 體流量為80000 82000m7h，壓力為0. 7 0. 9MPa，底吹采用CO2氣體，流量為1200 1600m3/h，底吹壓力為0. 6 1. OMPa，根據(jù)最終碳含量和熔池溫度控制出鋼過(guò)程。
權(quán)利要求
轉(zhuǎn)爐煉鋼煤氣分離CO2循環(huán)利用于頂吹及底吹的方法，其特征是將轉(zhuǎn)爐煤氣的CO與CO2分離，CO2經(jīng)煤氣分離后，CO2回收量為100～15000Nm3/h，同時(shí)煤氣分離后，轉(zhuǎn)爐煤氣中CO的濃度提高5-20％；將CO2作為轉(zhuǎn)爐的頂吹及底吹氣源，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煉鋼的頂吹氧氣與二氧化碳混合噴吹，及二氧化碳與N2、Ar或氧氣或燃?xì)獾幕旌系状怠?br> 2.按照權(quán)利要求1所述轉(zhuǎn)爐煉鋼煤氣分離CO2循環(huán)利用于頂吹及底吹的方法，其特征 是轉(zhuǎn)爐煤氣分離回收CO2采用化學(xué)吸收法，原料氣和化學(xué)溶劑在吸收塔內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)， CO2被吸收至溶劑中成為富液，富液進(jìn)入脫吸塔加熱分解出CO2從而達(dá)到分離回收CO2的目 的；加熱富液的蒸汽是利用轉(zhuǎn)爐煤氣的余熱產(chǎn)生，CO2分離過(guò)程不消耗另外的能量；所用化 學(xué)溶劑是K2CO3水溶液或乙醇胺類(lèi)的水溶液。
3.按照權(quán)利要求1所述轉(zhuǎn)爐煉鋼煤氣分離CO2循環(huán)利用于頂吹及底吹的方法，其特征 是該方法用于30-350噸煉鋼轉(zhuǎn)爐，頂吹氧槍采用超音速射流氧槍?zhuān)瑢O2氣體混合到氧氣 通道內(nèi)，頂部噴入1 30% CO2及99-70% O2，噴吹壓力為0.8 2. OMPa ;C02底吹輸入方 式底吹采用全程CO2噴吹或CO2與N2或Ar或O2或燃?xì)鈿怏w混合噴吹，底吹壓力為0. 6 2. OMPa, CO2用量100 3000Nm3/h ；全程底吹CO2氣體采用環(huán)縫噴槍或多孔式噴嘴；CO2與 N2或Ar或O2或燃?xì)鈿怏w混合底吹采用雙環(huán)縫底吹槍?zhuān)瑑?nèi)環(huán)縫吹入CO2，外環(huán)縫吹入N2 ；前期 吹N2,后期吹CO2吹煉方式根據(jù)要求合理調(diào)節(jié)切換時(shí)間。
4.按照權(quán)利要求1所述轉(zhuǎn)爐煉鋼煤氣分離CO2循環(huán)利用于頂吹及底吹的方法，其特征 是煤氣分離出的CO濃度提高5-20 %，使轉(zhuǎn)爐煤氣的熱值提高10-40 %，煤氣的總回收量提 高5%以上。
全文摘要
一種轉(zhuǎn)爐煉鋼煤氣分離CO2循環(huán)利用于頂吹及底吹的方法，屬于鋼鐵冶金及節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域。本發(fā)明將冷卻除塵后轉(zhuǎn)爐煤氣中的CO2分離回收，回收量為100～15000Nm3/h，同時(shí)提高轉(zhuǎn)爐煤氣中CO的濃度5-20％。CO2作為頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐的頂吹及底吹氣源。分離CO2的方法采用化學(xué)吸收分離法，加熱富液的蒸汽利用轉(zhuǎn)爐煤氣的余熱產(chǎn)生，二氧化碳分離過(guò)程幾乎不消耗另外的能量。頂部噴入1～30％CO2及99-70％O2，底吹采用全程CO2噴吹或CO2與N2或Ar或O2或燃?xì)獾葰怏w混合噴吹，CO2用量100～3000Nm3/h。本發(fā)明適用于30～350噸轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝，采用本發(fā)明噸鋼綜合減少CO2排放1～20m3，煙塵量減少1-30％，煤氣中CO含量提高至2-15％以上。
文檔編號(hào)C21C5/40GK101818227SQ201010168920
公開(kāi)日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2010年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月5日
發(fā)明者劉應(yīng)書(shū), 呂明, 朱榮 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)