放散煤氣利用系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型是關(guān)于一種放散煤氣的利用系統(tǒng)。所述的放散煤氣的利用系統(tǒng)包括化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，所述的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器內(nèi)充填有金屬載氧體；所述的放散煤氣輸入化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器并在所述的載氧體上進(jìn)行反應(yīng)。載氧體以Fe基載氧體為主，配入一定比例的Cu基載氧體，通過閥門的切換使放散煤氣和空氣在化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器中的流動方向相反，以解決放散煤氣因安全隱患大、間歇性排放而難以利用的問題，從而實現(xiàn)放散煤氣的安全、清潔、高效利用。
【專利說明】放散煤氣利用系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種尾氣處理領(lǐng)域，尤其涉及一種轉(zhuǎn)爐放散煤氣利用系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]在鋼鐵生產(chǎn)過程中，轉(zhuǎn)爐煤氣的高效利用關(guān)乎企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境責(zé)任。但轉(zhuǎn)爐煤氣在回收與利用過程中存在幾個問題:1.煤氣因成分不達(dá)標(biāo)(C0%<35%，O2%^ 2% )而點(diǎn)火放散的情況還比較嚴(yán)重，由此帶來的能源浪費(fèi)以及造成的大氣污染不可小覷；2.為了降低轉(zhuǎn)爐煤氣放散時的安全隱患而設(shè)置的吹掃和點(diǎn)火系統(tǒng)需額外消耗大量蒸汽(或N2)和燃料；3.轉(zhuǎn)爐煤氣中CO與CO2的含量之和可高達(dá)90%，具有碳富集的天然優(yōu)勢，然而傳統(tǒng)燃燒方式由于使用空氣助燃，使得煙氣中的CO2被大量N2沖淡，從而失去碳富集的優(yōu)勢，使得CO2的捕集變得困難；4.基于傳統(tǒng)燃燒方式的放散煤氣燃燒會產(chǎn)生大量的NOx ；5.轉(zhuǎn)爐煤氣的間歇性與能源利用過程所要求的連續(xù)性之間存在矛盾。
[0003]如圖1所示，是現(xiàn)有技術(shù)中轉(zhuǎn)爐煤氣處理系統(tǒng)示意圖。從轉(zhuǎn)爐101出來的轉(zhuǎn)爐煤氣經(jīng)余熱回收單元102進(jìn)行回收余熱后，進(jìn)一步通過除塵單元103精除塵，通過煤氣成分分析儀104測定轉(zhuǎn)爐煤氣成分，若煤氣成分達(dá)標(biāo)(如，C0%彡35%，02%< 2% )，則三通閥105回收側(cè)打開，放散側(cè)關(guān)閉，轉(zhuǎn)爐煤氣送入煤氣柜，若煤氣不達(dá)標(biāo)，則三通閥105放散側(cè)打開，回收側(cè)關(guān)閉，將轉(zhuǎn)爐放散煤氣送入放散塔106點(diǎn)火放散。
[0004]在執(zhí)行上述轉(zhuǎn)爐煤氣處理方法時，實用新型人發(fā)現(xiàn)上述現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問題:對轉(zhuǎn)爐煤氣直接點(diǎn)火放散嚴(yán)重浪費(fèi)燃料、惡化大氣環(huán)境，此外，還需消耗大量吹掃氣體和點(diǎn)火助燃?xì)怏w，可見，點(diǎn)火放散是非常不合理的做法。
實用新型內(nèi)容
[0005]有鑒于此，本實用新型實施例提供一種放散煤氣利用系統(tǒng)，主要目的是通過采用化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)來處理放散煤氣，從而實現(xiàn)放散煤氣的有效利用，節(jié)約能源降，低環(huán)境污染。
[0006]為達(dá)到上述目的，本實用新型主要提供如下技術(shù)方案:
[0007]一方面，本實用新型實施例提供了一種放散煤氣的利用系統(tǒng)，包括放散煤氣供應(yīng)裝置，還包括化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，連接于所述的放散煤氣供應(yīng)裝置；所述的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器內(nèi)充填有金屬載氧體；所述的放散煤氣輸入化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器并在所述的載氧體上進(jìn)行反應(yīng)。
[0008]進(jìn)一步的，所述的放散煤氣的利用系統(tǒng)，其中所述的金屬載氧體為以Fe2O3為主成分的Fe基載氧體。
[0009]進(jìn)一步的，所述的放散煤氣的利用系統(tǒng)，其中所述的金屬載氧體為以Fe2O3為主成分的Fe基載氧體和以CuO為主成分的Cu基載氧體的混合物。
[0010]進(jìn)一步的，所述的放散煤氣的利用系統(tǒng)，其中Cu基載氧體的質(zhì)量占金屬載氧體總質(zhì)量的5?50%。
[0011]進(jìn)一步的，所述的放散煤氣的利用系統(tǒng)，其中所述化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的一端連接有轉(zhuǎn)爐放散煤氣的入口管道和氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體的排出管道，另一端連接有空氣的入口管道和還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體的排出管道，并在轉(zhuǎn)爐放散煤氣的入口管道、氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體的排出管道、空氣的入口管道、以及還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體的排出管道上設(shè)置有閥門。
[0012]進(jìn)一步的，所述的放散煤氣的利用系統(tǒng)，其中所述的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器設(shè)置有冷卻夾套。以Fe基載氧體為主的金屬載氧體，其氧化反應(yīng)的絕熱反應(yīng)溫升很大。在本實用新型中，對化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器增設(shè)冷卻夾套，用于穩(wěn)定反應(yīng)器溫度，以避免因溫度飆升而損害金屬載氧體。
[0013]進(jìn)一步的，所述的放散煤氣的利用系統(tǒng)，還包括至少兩個蓄熱室，每一個蓄熱室的一端與化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的產(chǎn)物氣體的排出管道相連接，每個蓄熱室的另一端設(shè)有待預(yù)熱氣體的入口管道。為回收化學(xué)鏈燃燒產(chǎn)物氣體的熱量，本實用新型的蓄熱系統(tǒng)可用于待預(yù)熱氣體(如助燃空氣、煤氣等)的加熱。為實現(xiàn)化學(xué)鏈燃燒產(chǎn)物氣體的熱量回收與待預(yù)熱氣體的加熱同步進(jìn)行，蓄熱系統(tǒng)設(shè)置兩個蓄熱室，產(chǎn)物氣體和待預(yù)熱氣體各進(jìn)入一個蓄熱室，分別向蓄熱體釋放熱量和吸收熱量。當(dāng)一個蓄熱室吸收產(chǎn)物氣體熱量時，另一個蓄熱室向待預(yù)熱氣體釋放熱量，直至該蓄熱室的供熱能力不足以繼續(xù)將待預(yù)熱氣體加熱至預(yù)定溫度時，切換蓄熱系統(tǒng)氣體管路上配備的三通閥，來引導(dǎo)產(chǎn)物氣體和待預(yù)熱氣體分別進(jìn)入另外一個蓄熱室。蓄熱系統(tǒng)包含四個三通閥，分別安裝在蓄熱系統(tǒng)的產(chǎn)物氣體管路、產(chǎn)物氣體出口管路，待預(yù)熱氣體入口管路和待預(yù)熱氣體出口管路上，通過各三通閥的切換來引導(dǎo)氣流進(jìn)入蓄熱室，使蓄熱系統(tǒng)正常工作。前述蓄熱室填裝有蓄熱體。蓄熱室內(nèi)的蓄熱體起到能量傳遞介質(zhì)的作用。當(dāng)化學(xué)鏈燃燒產(chǎn)物氣體流過蓄熱體時，蓄熱體吸收并存儲產(chǎn)物氣體釋放的熱量，當(dāng)待預(yù)熱氣體流過蓄熱體時，再向待預(yù)熱氣體釋放熱量，將其加熱至預(yù)定溫度。所述的蓄熱體可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的方案來實現(xiàn)，例如為石蠟。前述蓄熱系統(tǒng)用于助燃空氣或煤氣等氣體的加熱。鋼廠的熱用戶如冶金加熱爐、燃?xì)忮仩t、熱風(fēng)爐等，出于節(jié)約能源及高效燃燒的目的，往往對助燃空氣和煤氣進(jìn)行預(yù)熱，但其煙氣往往只用于加熱其中一種氣體。本實用新型的蓄熱系統(tǒng)，可在熱用戶原有預(yù)熱系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對大流量的助燃空氣和煤氣(如高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣等)進(jìn)行雙預(yù)熱。
[0014]進(jìn)一步的，所述的放散煤氣的利用系統(tǒng)，還包括余熱鍋爐，將所述化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的產(chǎn)物氣體的排出管道與該余熱鍋爐相連接。該余熱鍋爐與化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的氧化產(chǎn)物氣體和還原產(chǎn)物氣體的排出管路相連接。該余熱鍋爐將化學(xué)鏈燃燒產(chǎn)物氣體的熱量用于工業(yè)生產(chǎn)，例如用于產(chǎn)生蒸汽。
[0015]優(yōu)選的，前述的轉(zhuǎn)爐放散煤氣利用系統(tǒng)，還設(shè)有CO2壓縮機(jī)和冷凝與氣液分離器，對余熱鍋爐出口的還原產(chǎn)物氣體進(jìn)行CO2捕集，以實現(xiàn)在轉(zhuǎn)爐放散煤氣利用過程中的CO2近零排放
[0016]進(jìn)一步的，所述的放散煤氣的利用系統(tǒng)，還設(shè)有壓縮機(jī)和冷凝與氣液分離器，所述的壓縮機(jī)連接于所述的余熱鍋爐的產(chǎn)物氣體輸出管道，并對所述的產(chǎn)物氣體進(jìn)行壓縮，所述的壓縮機(jī)連接于所述的冷凝與氣液分離器，用于對壓縮后物料進(jìn)行冷凝，并進(jìn)行氣液分離。
[0017]針對轉(zhuǎn)爐煤氣放散造成的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境與安全問題，本實用新型的著眼點(diǎn)在于，通過引入化學(xué)鏈燃燒裝置取代轉(zhuǎn)爐煤氣放散塔，來實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐放散煤氣安全、清潔、高效利用，連續(xù)性供能以及CO2捕集。
[0018]本實用新型提出的一種放散煤氣的利用系統(tǒng)，所述的利用系統(tǒng)采用化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器取代原有的轉(zhuǎn)爐煤氣放散裝置，所述的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器內(nèi)充填有金屬載氧體。放散煤氣和空氣交替通入化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，分別與金屬載氧體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器產(chǎn)生的高溫產(chǎn)物氣體用于待預(yù)熱氣體(如煤氣或助燃空氣)的加熱，或用于余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，更進(jìn)一步的，可對產(chǎn)物氣體中的CO2進(jìn)行捕集與分離。載氧體材料是化學(xué)鏈燃燒技術(shù)能否應(yīng)用的關(guān)鍵所在。目如主流的載氧體材料有Ni基載氧體、Cu基載氧體和Fe基載氧體。Ni基載氧體具有較高的反應(yīng)活性，但價格昂貴，且有較強(qiáng)的致癌性；Cu基載氧體具有較好的反應(yīng)性，并且其還原和氧化過程都是放熱反應(yīng)，有利于化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)實現(xiàn)連續(xù)性供能，但該載氧體材料在高溫下易燒結(jié)；Fe基載氧體雖然載氧量較小，但該載氧體環(huán)境友好，原料便宜易得，且有優(yōu)良的機(jī)械性能和抗燒結(jié)性能。實用新型者通過實驗發(fā)現(xiàn)以Fe2O3為主成分的Fe基載氧體對轉(zhuǎn)爐放散煤氣中的CO和空氣中的O2均具有充分的反應(yīng)活性，因而本實用新型采用Fe基載氧體作為金屬載氧體的主體材料。
[0019]綜合各載氧體材料的特性考慮，在本實用新型中，優(yōu)選Fe基載氧體作為金屬載氧體的主成分，優(yōu)選Cu基載氧體作為金屬載氧體的添加成分。本實用新型的連續(xù)性供能只有當(dāng)載氧體的還原反應(yīng)和氧化即再生反應(yīng)均為放熱反應(yīng)時才能實現(xiàn)。Fe基載氧體的還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)方程式及700°C下的反應(yīng)放熱量為:
[0020]3Fe203+C0 = 2Fe304+C02 ΔΗ = _9.768kcal/mol
[0021]Fe203+C0 = 2Fe0+C02ΔΗ = -1.163kcal/mol
[0022]2Fe304+l/202 = 3Fe203 Δ H = -57.776kcal/mol
[0023]2Fe0+l/202 = Fe2O3Δ H = -66.403kcal/mol
[0024]由以上反應(yīng)方程式可知，F(xiàn)e基載氧體的還原反應(yīng)是微放熱反應(yīng)，所以僅憑放散煤氣中的CO與Fe載氧體的還原反應(yīng)和放散煤氣中少量的O2與Fe基載氧體的氧化反應(yīng)的放熱難以實現(xiàn)在維持還原反應(yīng)溫度的前提下對外供熱，反之，若不采取措施，反應(yīng)器溫度可能會降低至還原反應(yīng)所需的最低溫度而造成熄火。本實用新型采用加入Cu基載氧體的措施，其還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)方程式及700°C下的反應(yīng)放熱量為:
[0025]Cu0+C0 = Cu+C02 ΔΗ = -31.595kcal/mol
[0026]Cu+1/202 = CuO ΔΗ = -35.971kcal/mol
[0027]由Cu基載氧體的化學(xué)反應(yīng)方程式可見，其還原反應(yīng)放熱量遠(yuǎn)大于Fe基載氧體，而氧化反應(yīng)放熱量小于Fe基載氧體。此外，實用新型者通過實驗還發(fā)現(xiàn)，添加Cu基載氧體還可使化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器所需的最低還原及氧化溫度得到大幅度的降低。因此，添加Cu基載氧體具有兩個作用，一是實現(xiàn)放散煤氣處理過程的連續(xù)性供能，二是降低化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的啟動溫度以增大該反應(yīng)器的工作溫寬。
[0028]優(yōu)選的，前述的金屬載氧體中，Cu基載氧體占金屬載氧體總質(zhì)量的5?50%。Cu基載氧體在高溫下易燒結(jié)的特性會限制反應(yīng)器工作溫度上限，進(jìn)而影響轉(zhuǎn)爐放散煤氣利用系統(tǒng)的供熱品質(zhì)，加之Cu基載氧體的成本較高，因而金屬載氧體不適宜以Cu基載氧體為主。但通過將Cu基載氧體分散在Fe基載氧體周圍，可緩解Cu基載氧體的燒結(jié)。因此，本實用新型優(yōu)選Cu基載氧體作為金屬載氧體的添加成分，且Cu基載氧體占金屬載氧體總質(zhì)量的5?50%。轉(zhuǎn)爐放散煤氣的入口管路、氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體的排出管路、空氣的入口管路、以及還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體的排出管路上設(shè)置有閥門，控制器根據(jù)放散煤氣利用系統(tǒng)的送風(fēng)制度，對各管路設(shè)置的閥門進(jìn)行切換，控制不同的反應(yīng)氣體及產(chǎn)物氣體流入、流出反應(yīng)器的時間與流動方向。
[0029]本實用新型還提出了一種放散煤氣的利用系統(tǒng)，通過化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器入口管路和排出管路上電磁閥的切換，使化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器中的放散煤氣與空氣的流動方向相反。從化學(xué)鏈燃燒技術(shù)角度來看，載氧體是氧的運(yùn)載介質(zhì)，而從蓄熱燃燒技術(shù)角度看，載氧體又是熱的運(yùn)載介質(zhì)。當(dāng)反應(yīng)氣體(放散煤氣或空氣)以一定的流向通入反應(yīng)器時，反應(yīng)氣體從入口處開始被載氧體的蓄熱所逐漸預(yù)熱，當(dāng)反應(yīng)氣體溫度達(dá)到與載氧體反應(yīng)所需的最低溫度時，開始與之發(fā)生還原或氧化反應(yīng)，產(chǎn)生的反應(yīng)熱隨著反應(yīng)產(chǎn)物氣體，逐漸加熱下游的載氧體，使之升溫和蓄熱。隨著反應(yīng)氣體的不斷通入，反應(yīng)器內(nèi)部將形成靠近入口溫度低、靠近出口溫度高的溫度分布。可見，對于未經(jīng)預(yù)熱的放散煤氣和空氣，如果通入反應(yīng)器的流向相同，則反應(yīng)器入口段載氧體存儲的熱量將不斷被帶走，入口段溫度越來越低，且低溫區(qū)將由入口向出口不斷發(fā)展，直至反應(yīng)器出口溫度小于維持反應(yīng)正常進(jìn)行所需的最低溫度。此時，反應(yīng)氣體與載氧體的氧化或還原反應(yīng)將中止，放散煤氣利用系統(tǒng)將無法實現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行。本實用新型使放散煤氣和空氣通入反應(yīng)器的流向相反，則上一次產(chǎn)物氣體的高溫出口區(qū)將作為下一次反應(yīng)氣體的入口區(qū)，原先高溫區(qū)存儲的熱量將被帶往低溫區(qū)域，每變換一次反應(yīng)氣體流向，高溫帶便移動到反應(yīng)器的另一端，但始終停留在反應(yīng)器內(nèi)部。如此，可保證反應(yīng)器溫度始終滿足反應(yīng)所需條件，保證反應(yīng)氣體與載氧體的氧化、還原反應(yīng)可以交替、連續(xù)地進(jìn)行。本實用新型使化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器中的放散煤氣與空氣的流動方向相反的另一個重要目的在于，保證在入口處與通入的空氣混合的氣體為還原產(chǎn)物氣體，而與通入的放散煤氣混合的氣體為氧化產(chǎn)物氣體，從而有效避免切換時在入口處出現(xiàn)由于轉(zhuǎn)爐煤氣與空氣直接混合而使混合氣進(jìn)入爆炸范圍的危險情況。
[0030]再生過程和處理過程的反應(yīng)溫度維持在500?900°C。反應(yīng)溫度過低不利于保證下游用能工藝的熱能利用品位，反應(yīng)溫度過高則有損金屬載氧體的使用壽命。當(dāng)所述再生過程的溫度低于所述反應(yīng)溫度時增大通入空氣的流量，以增加再生過程的反應(yīng)放熱。而當(dāng)所述處理過程的溫度低于所述反應(yīng)溫度時，在通入轉(zhuǎn)爐放散煤氣的同時向化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器通入空氣，以增加處理過程的反應(yīng)放熱。為了保證所通入空氣和轉(zhuǎn)爐放散煤氣的混合氣的組成處于CO的爆炸極限之外，通入空氣的最大流量控制在轉(zhuǎn)爐放散煤氣流量的25%以下。
[0031]本實用新型的放散煤氣利用系統(tǒng)，可適用于轉(zhuǎn)爐放撒煤氣、焦?fàn)t放散煤氣、高爐放散煤氣或其他有機(jī)揮發(fā)性氣體的利用。本實用新型提供一種放散煤氣的利用系統(tǒng)，其通過引入化學(xué)鏈燃燒裝置，可實現(xiàn)低熱值、間歇性工業(yè)煤氣的安全高效利用、減排及CO2捕集，特別適用于鋼鐵生產(chǎn)工業(yè)中轉(zhuǎn)爐放散煤氣的回收與利用。
[0032]借由上述技術(shù)方案，本實用新型所述的放散煤氣的利用系統(tǒng)至少具有下列優(yōu)點(diǎn):
[0033](I)解決了由間歇性帶來的放散煤氣難以利用的問題，可實現(xiàn)放散煤氣利用系統(tǒng)的連續(xù)性供能。
[0034](2)可充分利用放散煤氣碳含量高的特點(diǎn)，較低的能耗實現(xiàn)對放散煤氣反應(yīng)產(chǎn)物氣體中的CO2的捕集。
[0035](3)在放散煤氣的處理過程中實質(zhì)上不會產(chǎn)生NOx，可實現(xiàn)放散煤氣的清潔利用。
[0036](4)消除了放散煤氣處理過程中的安全隱患，可實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐放散煤氣的安全利用。
[0037](5)通過轉(zhuǎn)爐放散煤氣的安全、清潔、高效利用，可產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1是現(xiàn)有的煉鋼廠轉(zhuǎn)爐煤氣回收與放散系統(tǒng)的示意圖。
[0039]圖2是本實用新型的實施例提供的一種轉(zhuǎn)爐放散煤氣利用系統(tǒng)示意圖。
[0040]圖3是本實用新型的實施例提供的另一種轉(zhuǎn)爐放散煤氣利用系統(tǒng)示意圖。
[0041]圖4是本實用新型的實施例提供的有一種轉(zhuǎn)爐放散煤氣利用系統(tǒng)示意圖。

【具體實施方式】
[0042]以下以轉(zhuǎn)爐放散煤氣為例，結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，其他形式的放散煤氣或者燃燒尾氣皆可以替換以下實施例中的轉(zhuǎn)爐放散煤氣。
[0043]如圖2所示，是本實用新型的實施例提供的一種轉(zhuǎn)爐放散煤氣利用系統(tǒng)示意圖。根據(jù)本實用新型所述的轉(zhuǎn)爐放散煤氣的利用系統(tǒng)，其連接三通閥105的放散側(cè)，對原本直接點(diǎn)火放散的轉(zhuǎn)爐放散煤氣進(jìn)行處理利用。所述的轉(zhuǎn)爐放散煤氣的利用系統(tǒng)包括放散煤氣供應(yīng)裝置和化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器200，所述的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器內(nèi)裝填有載氧體。所述的放散煤氣供應(yīng)裝置為具有提供放散煤氣能力的裝置，例如為轉(zhuǎn)爐、或者為包括轉(zhuǎn)爐在內(nèi)的轉(zhuǎn)爐煤氣處理裝置，在本實施例中三通閥105也可以作為轉(zhuǎn)爐煤氣供應(yīng)裝置。所述的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器連接有第一輸入管道、第一輸出管道、第二輸入管道和第二輸出管道，所述的輸入管道用于向化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器輸入原料，例如為放撒煤氣或者空氣，所述輸出管道用于從化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器中輸出經(jīng)過氧化反應(yīng)或者還原反應(yīng)產(chǎn)生的產(chǎn)物氣體。所述的第一輸入管道和第一輸出管道設(shè)置在所述的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的一端；較佳的，第一輸入管道和第一輸出管道共用一部分管道連接于所述的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器。也可以采用三通連接于所述的第一輸入管道、第一輸出管道和化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器。所述的第二輸入管道和第二輸出管道設(shè)置在所述的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的另一端；較佳的，第二輸入管道和第二輸出管道共用一部分管道連接于所述的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器。也可以采用三通連接于所述的第二輸入管道、第二輸出管道和化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器。所述的第一輸入管道連接于所述的三通閥105的放散偵U，并在所述第一管道上設(shè)置有閥門201，用于控制放撒煤氣的流通。在所述的第一輸出管道上設(shè)置閥門202，用于控制產(chǎn)物氣體的流出。所述的第二輸入管道連接于空氣泵206，并在所述第二輸入管道上設(shè)置有閥門203。在第二輸出管道上設(shè)置有閥門204。較佳的，還包括一連通管道，其一端連接于閥門201與化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器200之間的第一輸入管道，另一端連接于閥門203與空氣泵206之間的第二輸入管道上，并在所述的連通管道上設(shè)有閥門207。本實施例的系統(tǒng)，當(dāng)沒有轉(zhuǎn)爐放散煤氣產(chǎn)生時，將空氣通入化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，使其中的氧氣與載氧體發(fā)生氧化反應(yīng)的再生過程；當(dāng)有轉(zhuǎn)爐放散煤氣產(chǎn)生時，停止向化學(xué)鏈反應(yīng)器通入空氣，而將轉(zhuǎn)爐放散煤氣通入化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，使其中的CO和氧氣分別與載氧體發(fā)生還原和氧化反應(yīng)的處理過程，以同時保證轉(zhuǎn)爐放散煤氣的完全利用和供能的連續(xù)性。在化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器200周圍布置有冷卻夾套205，可通過控制冷卻夾套205中換熱介質(zhì)的流量，將反應(yīng)器溫度穩(wěn)定在預(yù)定值，防止化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)溫度飆升而損害載氧體。
[0044]本實用新型的實施例還提供的一種轉(zhuǎn)爐放散煤氣利用系統(tǒng)的工作過程為，當(dāng)轉(zhuǎn)爐煤氣不達(dá)標(biāo)時，三通閥105放散側(cè)打開，回收側(cè)關(guān)閉，閥門202、閥門203和閥門207都關(guān)閉，閥門201和閥門204打開，放散煤氣進(jìn)入化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器200，對反應(yīng)器內(nèi)的載氧體進(jìn)行還原，還原產(chǎn)物氣體經(jīng)閥門204排出，進(jìn)行進(jìn)一步利用。當(dāng)轉(zhuǎn)爐煤氣停止放散時，閥門207、閥門201和閥門204關(guān)閉，閥門202和閥門203打開，通過空氣泵引入空氣，對反應(yīng)器200中的載氧體進(jìn)行再生，產(chǎn)生的氧化產(chǎn)物氣體經(jīng)閥門202排出，進(jìn)行進(jìn)一步利用。轉(zhuǎn)爐放散煤氣和空氣在反應(yīng)器200中的流向相反。當(dāng)有轉(zhuǎn)爐放散煤氣產(chǎn)生時，停止向化學(xué)鏈反應(yīng)器通入空氣，此時，將轉(zhuǎn)爐放散煤氣通入化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器200，而當(dāng)沒有轉(zhuǎn)爐放散煤氣產(chǎn)生時，將空氣通入化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器?？諝獾耐ㄈ霑r間與流量由轉(zhuǎn)爐煤氣的放散時間與流量決定。通過對閥門201、閥門202、閥門203、閥門204的切換，使轉(zhuǎn)爐放散煤氣和空氣對載氧體的還原和再生交替、持續(xù)地進(jìn)行，實現(xiàn)化學(xué)鏈燃燒裝置全時間段持續(xù)地向外提供高溫?zé)煔?。通過閥門207的打開和關(guān)閉，以及其他閥門的相應(yīng)配合，可以實現(xiàn)從第二輸入管道輸入放撒煤氣，從第一輸入管道輸入空氣，從而提高本系統(tǒng)的應(yīng)用靈活性。
[0045]如圖3所示，是本實用新型的實施例提供的另一種轉(zhuǎn)爐放散煤氣利用系統(tǒng)示意圖。與上述的實施例相比，本實施例還包括第一蓄熱室301和第二蓄熱室302。所述的第一輸出管道和第二輸出管道通過三通合并后連接于三通閥305，三通閥305還分別連接于第一蓄熱室301和第二蓄熱室302，用于將化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器200輸出的氣體輸入第一蓄熱室301或者第二蓄熱室302。所述的第一蓄熱室301和第二蓄熱室302還分別設(shè)有煙氣排除管道，分別連接于三通閥304，并通過閥門304排出。所述的第一蓄熱室301連接有待預(yù)熱氣體輸入管道，所述的第二蓄熱室302連接有待預(yù)熱氣體輸入管道，并通過三通閥303連接于待預(yù)熱氣體供應(yīng)源，通過三通閥303將待預(yù)熱氣體輸入第一蓄熱室301或第二蓄熱室302。所述的第一蓄熱室301連接有待預(yù)熱氣體輸出管道，所述的第二蓄熱室302連接有待預(yù)熱氣體輸出管道，用于輸出經(jīng)加熱后的待預(yù)熱氣體，待預(yù)熱氣體經(jīng)加熱后成為高溫氣體。較佳的，將所述的第一蓄熱室301和第二蓄熱室302的待預(yù)熱氣體輸出管道通過三通閥306連接后經(jīng)由一條管道輸出。
[0046]本實用新型的實施例提供的一種轉(zhuǎn)爐放散煤氣利用系統(tǒng)將化學(xué)鏈燃反應(yīng)器產(chǎn)生的高溫?zé)煔庥糜诖A(yù)熱氣體的加熱。轉(zhuǎn)爐放散煤氣經(jīng)閥門201進(jìn)入化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器200，對反應(yīng)器200內(nèi)的載氧體進(jìn)行還原，還原產(chǎn)物氣體經(jīng)閥門204排出，經(jīng)三通閥305，進(jìn)入第一蓄熱室301，蓄熱室301中的蓄熱體吸收還原產(chǎn)物氣體的熱量進(jìn)行蓄熱，還原產(chǎn)物氣體經(jīng)三通閥304離開第一蓄熱室301 ;待預(yù)熱氣體由三通閥303進(jìn)入第二蓄熱室302，吸收第二蓄熱室302中蓄熱體的熱量，待預(yù)熱氣體被加熱至預(yù)定溫度，經(jīng)三通閥306排出，進(jìn)行進(jìn)一步利用。在通入轉(zhuǎn)爐放散煤氣的過程中，如果化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的溫度低于所控制的反應(yīng)溫度范圍，打開閥門207并啟動空氣泵206，向化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器通入空氣，所通入空氣的最大流量為轉(zhuǎn)爐放散煤氣流量的25%。當(dāng)轉(zhuǎn)爐煤氣停止放散時，關(guān)閉閥門201、閥門204，經(jīng)閥門203引入空氣，對反應(yīng)器200內(nèi)的載氧體進(jìn)行再生，反應(yīng)產(chǎn)生的氧化產(chǎn)物氣體經(jīng)閥門202引出，經(jīng)三通閥305，進(jìn)入第二蓄熱室302，對原先被待預(yù)熱氣體冷卻的蓄熱體進(jìn)行加熱，氧化產(chǎn)物氣體經(jīng)三通閥304離開第二蓄熱室302 ;與此同時，待預(yù)熱氣體經(jīng)三通閥303進(jìn)入第一蓄熱室301，吸收原先由還原產(chǎn)物氣體留在第一蓄熱室301的熱量，被加熱至預(yù)定溫度的高溫氣體經(jīng)三通閥306排出，進(jìn)行進(jìn)一步利用。通過對各管道氣體流量與各閥門切換時間的合理調(diào)配，可實現(xiàn)系統(tǒng)全時間段持續(xù)地將待預(yù)熱氣體加熱至預(yù)定溫度。其中，待預(yù)熱氣體可以是助燃空氣、高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣等氣體。
[0047]如圖4所示，是本實用新型的實施例提供的又一種轉(zhuǎn)爐放散煤氣利用系統(tǒng)示意圖。與上述的實施例相比，本實施例的轉(zhuǎn)爐放散煤氣利用系統(tǒng)還包括余熱鍋爐400、壓縮機(jī)402和冷凝與氣液分離器403。所述的第一輸出管道和第二輸出管道通過三通合并后連接于所述的余熱鍋爐400，用于將化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器200產(chǎn)生的產(chǎn)物氣體輸入余熱鍋爐400，并向余熱鍋爐提供熱量。所述的余熱鍋爐還設(shè)有被加熱物料進(jìn)入管道和被加熱物料輸出管道，較佳的所述的被加熱物料為水，其以液態(tài)進(jìn)入余熱鍋爐，經(jīng)加熱后以高溫水蒸氣形式輸出余熱鍋爐。所述的余熱鍋爐可以為換熱器。所述的余熱鍋爐設(shè)有產(chǎn)物氣體輸出管道，用于輸出進(jìn)入的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器200產(chǎn)生的產(chǎn)物氣體。在所述的產(chǎn)物氣體輸出管道連接于三通閥401，該三通閥401另一端連接于壓縮機(jī)402，其余一端作為放空端。所述的壓縮機(jī)402還連接于冷凝與氣液分離器403。所述的冷凝與氣液分離器403內(nèi)設(shè)有換熱管，用于將進(jìn)入冷凝與氣液分離器403的物料的熱量輸出。在冷凝與氣液分離器403的頂部設(shè)有放空管，在底部設(shè)有液體排出管。
[0048]本實用新型的實施例還提供的一種轉(zhuǎn)爐放散煤氣利用系統(tǒng)將化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄈ胗酂徨仩t，用于產(chǎn)生蒸汽，并進(jìn)而對還原產(chǎn)物氣體中的CO2進(jìn)行捕集。如圖4所示，化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器產(chǎn)生的高溫?zé)煔?氧化產(chǎn)物氣體或還原產(chǎn)物氣體)，被送入余熱鍋爐400，余熱鍋爐400產(chǎn)生的過熱蒸汽可用于發(fā)電或送入蒸汽管網(wǎng)。當(dāng)通入余熱鍋爐400的煙氣為氧化產(chǎn)物氣體時，三通閥401氧化產(chǎn)物氣體側(cè)(即放空端)打開，可對氧化產(chǎn)物氣體進(jìn)行進(jìn)一步利用或直接排放。當(dāng)通入余熱鍋爐400的煙氣為還原產(chǎn)物氣體時，三通閥401還原產(chǎn)物氣體側(cè)打開，還原產(chǎn)物氣體經(jīng)三通閥401送入CO2壓縮機(jī)402，經(jīng)壓縮后進(jìn)入冷凝與氣液分離器403，液態(tài)CO2從氣液分離器403液體出口排出，剩余的不凝性氣體從氣體出口排出，可直接排放。
[0049]以上實施例中，物料傳送設(shè)備(如泵、風(fēng)機(jī))，測控設(shè)備等，均采用現(xiàn)有技術(shù)，在圖示中未予以示出。
[0050]本實用新型以上實施例提供的放散煤氣的利用系統(tǒng)，可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐放散煤氣的完全利用與連續(xù)性供能；實現(xiàn)放散煤氣利用過程中產(chǎn)生的NOx含量小于1ppm ;實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐放散煤氣燃燒利用過程中產(chǎn)生的CO2的近零能耗捕集；消除原有轉(zhuǎn)爐煤氣放散系統(tǒng)的安全隱患，實現(xiàn)安全利用。
[0051]以上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種放散煤氣利用系統(tǒng)，包括放散煤氣供應(yīng)裝置，其特征在，還包括化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器，連接于所述的放散煤氣供應(yīng)裝置；所述的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器內(nèi)充填有金屬載氧體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放散煤氣利用系統(tǒng)，其特征在于，所述化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的一端連接有轉(zhuǎn)爐放散煤氣的入口管道和氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體的排出管道，另一端連接有空氣的入口管道和還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體的排出管道，并在轉(zhuǎn)爐放散煤氣的入口管道、氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣體的排出管道、空氣的入口管道、以及還原反應(yīng)產(chǎn)物氣體的排出管道上設(shè)置有閥門。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放散煤氣利用系統(tǒng)，其特征在于，所述的化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器設(shè)置有冷卻夾套。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的放散煤氣利用系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括至少兩個蓄熱室，每一個蓄熱室的一端與化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的產(chǎn)物氣體的排出管道相連接，每個蓄熱室的另一端設(shè)有待預(yù)熱氣體的入口管道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的放散煤氣利用系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括余熱鍋爐，將所述化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)器的產(chǎn)物氣體的排出管道與該余熱鍋爐相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的放散煤氣利用系統(tǒng)，其特征在于，還設(shè)有壓縮機(jī)和冷凝與氣液分離器，所述的壓縮機(jī)連接于所述的余熱鍋爐的產(chǎn)物氣體輸出管道，并對所述的產(chǎn)物氣體進(jìn)行壓縮，所述的壓縮機(jī)連接于所述的冷凝與氣液分離器，用于對壓縮后物料進(jìn)行冷凝，并進(jìn)行氣液分離。
【文檔編號】C21C5/38GK204153781SQ201420357513
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】蘇慶泉, 朱探金, 吳舉茂 申請人:北京科技大學(xué), 北京聯(lián)力源科技有限公司