轉爐煤氣利用系統的製作方法

2023-05-12 02:46:31 1

本實用新型屬於煤化工
技術領域：
，具體而言，涉及一種轉爐煤氣利用系統。
背景技術：
：轉爐煉鋼在吹煉期間會產生大量煤氣，其溫度達1400℃-1600℃，轉爐煤氣中CO的含量達到60-85％，其發熱值達7MJ/M3以上，由於煤氣溫度和CO含量高，出爐口後遇到空氣就立即燃燒。相關技術中，對轉爐煤氣的利用主要有以下幾種方式：(1)將煤氣隨意燃燒後經降溫、除塵後放散，這種方式不僅浪費了大量資源還會造成嚴重的環境汙染；(2)煤氣回收利用，比如分離CO2富集CO，CO的分離複雜，會殘餘大量的N2，且CO僅作燃料，應用範圍窄，可回收的煤氣量少，即噸鋼回收煤氣只有70m3，單位發熱值只有5MJ/m3左右。技術實現要素：本實用新型旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本實用新型提出一種轉爐煤氣利用系統，所述轉爐煤氣利用系統可以有效地利用轉爐煤氣進行還原鐵的生產。根據本實用新型實施例的轉爐煤氣利用系統，包括：轉爐、鍋爐和轉化爐，所述轉爐的排氣口與所述鍋爐的出氣口均與所述轉化爐相連；脫碳塔，所述轉化爐的出口與所述脫碳塔的進口相連；氮氣分離裝置，所述脫碳塔的出口與所述氮氣分離裝置的進口相連；氣基直接還原裝置，所述氮氣分離裝置的出口與所述氣基直接還原裝置的進氣口相連。根據本實用新型實施例的轉爐煤氣利用系統，將轉爐煤氣通過變換、脫碳、去氮工藝後用於氣基直接還原，實現了轉爐煉鋼與氣基直接還原裝置的耦合，既可經濟有效地利用轉爐煤氣，又可降低氣基直接還原裝置的投資，降低直接還原鐵的生產成本。根據本實用新型一個實施例的轉爐煤氣利用系統，所述鍋爐為餘熱鍋爐，且所述轉爐的排氣口通過排氣管與所述餘熱鍋爐的換熱器相連，且換熱後的轉爐煤氣輸入所述轉化爐。根據本實用新型一個實施例的轉爐煤氣利用系統，還包括：洗滌塔，所述洗滌塔串聯在所述轉化爐的出口與所述脫碳塔的進口之間。根據本實用新型一個實施例的轉爐煤氣利用系統，所述脫碳塔內放置有鹼性溶液。根據本實用新型一個實施例的轉爐煤氣利用系統，還包括：加熱爐，所述加熱爐連接在所述氮氣分離裝置與所述氣基直接還原裝置之間。根據本實用新型一個實施例的轉爐煤氣利用系統，還包括：壓縮機，所述壓縮機的進口與所述氮氣分離裝置的出口相連，所述壓縮機的出口與加熱爐的進口相連。進一步地，所述轉爐煤氣利用系統還包括：去油裝置，所述去油裝置連接在所述壓縮機的出口與加熱爐的進口之間。本實用新型的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。附圖說明本實用新型的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：圖1是根據本實用新型實施例的轉爐煤氣利用系統的結構示意圖；附圖標記：轉爐煤氣利用系統100，轉爐1，鍋爐2，換熱器2a，轉化爐3，洗滌塔4，脫碳塔5，氮氣分離裝置6，加熱爐7，氣基直接還原裝置8。具體實施方式下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。下面參考圖1描述根據本實用新型實施例的轉爐煤氣利用系統100。如圖1所示，根據本實用新型一個實施例的轉爐煤氣利用系統100包括轉爐1、鍋爐2、轉化爐3、脫碳塔5、氮氣分離裝置6和氣基直接還原裝置8。其中，轉爐1上可以設有排氣管，以排出轉爐煤氣，轉爐煤氣的主要成分為CO、CO2和N2，鍋爐2可以產生水蒸氣H2O，轉爐1的排氣口與轉化爐3相連，以將轉爐煤氣通入到轉化爐3內，鍋爐2的出氣口與轉化爐3相連，以將水蒸氣通入到轉化爐3內，轉化爐3內可以為高溫環境，以使轉爐煤氣中的CO與H2O反應得到CO2和H2，化學方程式為CO+H2O＝CO2+H2，即部分的CO將H2O還原得到H2。轉化爐3的出口與脫碳塔5的進口相連，脫碳塔5用於去除CO2，即轉化後的混合氣體通過管道輸送到脫碳塔5內，以去除混合氣體中的CO2，可選地，脫碳塔5內可以放置有鹼性溶液，如氫氧化鈉溶液或者氫氧化鉀溶液，脫碳原理：CO2+鹼性溶液＝碳酸鹽液。脫碳塔5的出口與氮氣分離裝置6的進口相連，氮氣分離裝置6用於分離脫碳處理後的混合氣體中的N2，以得到包含CO和H2的還原氣體，此時還原氣體的主要成分即為CO和H2。氮氣分離可以採用物理方法，比如氮氣分離裝置6設置為降溫冷凝式以分離N2。氮氣分離裝置6的出口與氣基直接還原裝置8的進氣口相連。轉爐煤氣經過變換、脫碳、去氮處理後得到以CO+H2為主的還原氣體，還包含少量氮氣、CO2、H2O，還原氣體進入氣基直接還原裝置8後可以還原鐵礦石或鐵礦球團，氣基直接還原裝置8可以為豎爐。根據本實用新型實施例的轉爐煤氣利用系統100，將轉爐煤氣通過變換、脫碳、去氮工藝後用於氣基直接還原，實現了轉爐煉鋼與氣基直接還原裝置8的耦合，既可經濟有效地利用轉爐煤氣，又可降低氣基直接還原裝置8的投資，降低直接還原鐵的生產成本。根據本實用新型的一個優選實施例的轉爐煤氣利用系統100，如圖1所示，鍋爐2可以為餘熱鍋爐，且轉爐1的排氣口通過排氣管與餘熱鍋爐的換熱器2a相連，且換熱後的轉爐煤氣輸入轉化爐3。也就是說，轉爐1的高溫排氣管與餘熱鍋爐的換熱器2a相連，煙氣經過高溫排氣管輸入到餘熱鍋爐的換熱器2a來加熱鍋爐2以生產水蒸氣，將換熱後的轉爐煤氣再與水蒸氣通過管道輸入轉化爐3加熱反應。通過利用轉爐煤氣的高溫顯熱進行餘熱鍋爐的加熱，充分利用了轉爐煤氣的顯熱，整個轉爐煤氣利用系統100的能效更高。根據本實用新型的一個實施例的轉爐煤氣利用系統100，轉爐1輸出的轉爐煤氣與鍋爐2輸出的水蒸氣的比例可調。換言之，轉爐煤氣變換所需水蒸氣量可以根據還原氣體所要求的H2/CO比例可調，以使轉化爐3內的反應更充分。比如，鍋爐2的輸出管路上可以設置調節閥。如圖1所示，根據本實用新型的一個優選實施例的轉爐煤氣利用系統100，還包括：洗滌塔4，洗滌塔4可以串聯在轉化爐3的出口與脫碳塔5的進口之間。這樣，可以去除轉換後的氣體中的粉塵等雜質，防止汙染後續的設備。如圖1所示，轉爐煤氣利用系統100還可以包括：加熱爐7，加熱爐7連接在氮氣分離裝置6與氣基直接還原裝置8之間，加熱爐7用於將還原氣體加熱至目標溫度，防止還原氣體影響氣基直接還原裝置8內的溫度。優選地，加熱爐7設置為將還原氣體加熱至800℃-1100℃，比如還原氣體加熱至800℃-950℃才送入氣基直接還原裝置8。進一步地，轉爐煤氣利用系統100還可以包括：壓縮機，壓縮機的進口與氮氣分離裝置6的出口相連，壓縮機的出口與加熱爐7的進口相連，壓縮機用於壓縮還原氣體，以增強氣體密度，提高反應效率。進一步地，轉爐煤氣利用系統100還可以包括：去油裝置，去油裝置連接在壓縮機的出口與加熱爐7的進口之間，去油裝置用於去除還原氣體中的油汙，防止汙染氣基直接還原裝置8內的反應。也就是說，將變換、脫碳、去氮處理後的還原氣體通過壓縮機壓縮、除油處理後才輸入加熱爐7加熱。下面描述根據本實用新型實施例的轉爐煤氣利用系統100的一個具體的實施例。將120t轉爐煤氣經高溫管道進入餘熱鍋爐的換熱器2a，轉爐煤氣經過高溫煙氣管輸入餘熱鍋爐的換熱器2a來加熱鍋爐2以生產水蒸氣，將換熱後的轉爐煤氣與水蒸氣通過管道輸入高溫轉化爐3加熱，並對部分CO進行轉換，120t轉爐煤氣量26400Nm3/h(煤氣成分如表1所示)，加入水蒸氣量8019kg/h，變換轉爐煤氣成分，轉換後的混合氣體送入洗滌塔4洗滌，洗滌後的混合氣體通過管道輸送至脫碳塔5進行脫除二氧化碳的脫碳處理，脫碳原理：CO2+鹼液＝碳酸鹽液，脫碳處理後的混合氣體用降溫冷凝的物理方法去除氮氣，剩餘主要成分CO+H2，其餘為少量氮氣、CO2、H2O的還原氣體18480Nm3/h，還原氣體的主要成分及含量見表2，將變換、脫碳處理後的還原氣體通過壓縮機壓縮、除油處理後輸入加熱爐7加熱到800℃-950℃，送入氣基直接還原裝置8還原鐵礦石或鐵礦球團。1tDRI(還原鐵)需要新鮮煤氣流量686.63Nm3/t，燃燒氣轉爐煤氣151.08Nm3/t，用作燃料的轉爐煤氣無需處理。年產800萬噸鋼的鋼鐵聯合企業可以配套生產80萬tDRI。表1轉爐煤氣主要成分及含量成分COCO2N2含量，％632215表2還原氣體主要成分及含量成分COCO2H2N2CnHmH2o含量，％34.665.0055.442.080.212.62下面描述根據本實用新型實施例的轉爐煤氣利用系統100的另一個具體的實施例。將120t轉爐煤氣經高溫管道進入餘熱鍋爐的換熱器2a，轉爐煤氣經過高溫煙氣管輸入餘熱鍋爐的換熱器2a來加熱鍋爐2以生產水蒸氣，將換熱後的轉爐煤氣與水蒸氣通過管道輸入高溫轉化爐3加熱，並對部分CO進行轉換，120t轉爐煤氣量26400Nm3/h(煤氣成分如表1所示)，加入水蒸氣量10935kg/h，變換轉爐煤氣成分，轉換後的混合氣體送入洗滌塔4洗滌，洗滌後的混合氣體通過管道輸送至脫碳塔5進行脫除二氧化碳的脫碳處理，脫碳原理：CO2+鹼液＝碳酸鹽液，脫碳處理後的混合氣體用降溫冷凝的物理方法去除氮氣，剩餘主要成分CO+H2，其餘為少量氮氣、CO2、H2O的還原氣體18480Nm3/h，還原氣體的主要成分及含量見表3，將變換、脫碳處理後的還原氣體通過壓縮機壓縮、除油處理後輸入加熱爐7加熱到800℃-1100℃，送入氣基直接還原裝置8還原鐵礦石或鐵礦球團。1tDRI需要新鮮煤氣流量693.01Nm3/t，燃燒氣轉爐煤氣151.08Nm3/t，用作燃料的轉爐煤氣無需處理。年產800萬噸鋼的鋼鐵聯合企業可以配套生產80萬tDRI。表3還原氣體主要成分及含量成分COCO2H2N2CnHmH2o含量，％34.665.0055.442.080.212.62綜上所述，根據本實用新型實施例的轉爐煤氣利用系統100，可以有效地利用轉爐煤氣的顯熱，且實現了轉爐煉鋼與氣基直接還原裝置8的耦合，既可經濟有效地利用轉爐煤氣，又可降低氣基直接還原裝置8的投資，降低直接還原鐵的生產成本。在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示意性實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。儘管已經示出和描述了本實用新型的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的範圍由權利要求及其等同物限定。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp