CN101818227A

CN101818227A - 转炉炼钢煤气分离co2循环利用于顶吹及底吹的方法

Info

Publication number: CN101818227A
Application number: CN201010168920A
Authority: CN
Inventors: 朱荣; 刘应书; 吕明
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2010-05-05
Filing date: 2010-05-05
Publication date: 2010-09-01

Abstract

一种转炉炼钢煤气分离CO₂循环利用于顶吹及底吹的方法，属于钢铁冶金及节能环保领域。本发明将冷却除尘后转炉煤气中的CO₂分离回收，回收量为100～15000Nm³/h，同时提高转炉煤气中CO的浓度5-20％。CO₂作为顶底复吹转炉的顶吹及底吹气源。分离CO₂的方法采用化学吸收分离法，加热富液的蒸汽利用转炉煤气的余热产生，二氧化碳分离过程几乎不消耗另外的能量。顶部喷入1～30％CO₂及99-70％O₂，底吹采用全程CO₂喷吹或CO₂与N₂或Ar或O₂或燃气等气体混合喷吹，CO₂用量100～3000Nm³/h。本发明适用于30～350吨转炉炼钢工艺，采用本发明吨钢综合减少CO₂排放1～20m³，烟尘量减少1-30％，煤气中CO含量提高至2-15％以上。

Description

转炉炼钢煤气分离CO2循环利用于顶吹及底吹的方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金及节能环保领域，特别涉及将转炉煤气中CO2气体分离回收后，直接喷吹到转炉，用于转炉顶吹或底吹炼钢工艺。

背景技术

转炉炼钢过程中每生产1t钢可回收煤气60～120m³，煤气中含CO 50～80％，CO₂ 10～20％，以往CO₂作为废气随CO排放，没有任何作用。如何有效利用CO₂的冶金功能及提高煤气的质量，将CO₂与CO分离后，利用CO₂的脱碳、脱磷及喷吹除尘等冶金功能，及作为转炉的搅拌气源代替底吹气源等。实现CO₂的回收利用。同时煤气分离后，转炉煤气中CO的浓度提高5-20％。

发明内容

本发明的目的是采用一种转炉煤气回收利用新途径，减少冶炼过程中CO₂的排放，改善煤气质量，降低生产成本，提高钢水质量。

本发明是在原有转炉煤气除尘回收系统的基础上，利用一套完整的CO₂分离回收设备，将冷却除尘后的转炉煤气中CO₂进行分离回收贮存，作为顶底复吹转炉的复吹气源，进行转炉顶底复合吹炼。同时煤气分离后，转炉煤气中CO的浓度提高5-20％。

转炉炼钢煤气分离CO₂循环利用于顶吹及底吹的方法，其特征是将转炉煤气的CO与CO₂分离，CO₂经煤气分离后，CO₂回收量为100～15000Nm³/h，将CO₂作为转炉的顶吹及底吹气源，实现转炉炼钢的顶吹氧气与二氧化碳混合喷吹，及二氧化碳与N₂、Ar或氧气或燃气的混合底吹。

分离回收CO₂的方法主要有：化学分离法、吸附法及膜分离法。本系统采用化学法进行分离回收，该方法的工作原理为：化学吸收法是使原料气和化学溶剂在吸收塔内发生化学反应，CO₂被吸收至溶剂中成为富液，富液进入脱吸塔加热分解出CO₂从而达到分离回收CO₂的目的。所用化学溶剂一般是K₂CO₃水溶液或乙醇胺类的碱性水溶液。加热富液的蒸汽是利用转炉煤气的余热产生，CO₂分离过程几乎不消耗另外的能量。系统见附图1。

转炉炼钢过程以自产煤气中的温室气体作为复吹气源，通过调节系统保证CO₂气体喷吹量。CO₂气体回收量为1000～15000m³/h。顶底复吹CO₂炼钢模式可根据现场冶炼钢种和工况需要进行合理设置调节。

顶部喷入1～10％CO₂及99～90％O₂，喷吹压力为0.4～1.6MPa，CO₂-O₂顶吹输入方式：CO₂与O₂通过混合装置经原有氧枪输入转炉，也可单独采用一支CO₂超音速喷枪与原有氧枪配合使用。

底吹采用全程CO₂喷吹或CO₂-N₂(或Ar、O₂及燃气等)混合喷吹，也可采用吹炼前期底吹N₂，后期切换CO₂的吹炼模式，底吹压力为0.2～2.0MPa，CO₂吹入量可根据钢种需要以及回收CO₂气量进行调节。

本发明适用于具有煤气回收系统的30～300吨转炉炼钢工艺，采用转炉煤气中的CO₂作为复合吹炼气源，有效控制熔池升温速度，可冶炼碳含量为0.01-1.30％的钢种，吨钢减少CO₂排放10～20m³，烟尘量减少10％以上，脱磷率提高5～20％，煤气中CO含量提高至80％以上。同时降低冶炼成本，减少氧气消耗，为缓解大气温室效应起到了积极的作用，具有显著的社会和经济效益。

附图说明

图1为本发明工艺流程图

具体实施方式

1.100吨转炉冶炼工艺：

采用吸附和解吸装置分离回收转炉煤气中CO₂气体，回收CO₂流量为2000～4500m³/h，采用此CO₂作为复吹气源。转炉煤气中CO的平均浓度为65-85％。

冶炼前期：采用较高浓度CO₂喷吹量控制前期温度，促进脱磷反应进行。顶吹CO₂-O₂混合气体中CO₂浓度为10％，O₂浓度为90％，顶吹混合气体流量为22000～24000m³/h，压力为0.7～0.9MPa；底吹采用CO₂-N₂混合喷吹，CO₂浓度为50％，N₂浓度为50％，底吹流量为180～300m³/h，压力为0.4～0.7MPa，根据炉内化渣情况决定喷吹时间。

冶炼中期：化渣任务完成后，采用较低浓度CO₂喷吹量，确保脱碳反应顺利进行。顶吹CO₂-O₂混合气体中CO₂浓度为3％，O₂浓度为97％，顶吹混合气体流量为21000～23000m³/h，压力为0.7～0.9MPa；底吹采用CO₂-N₂混合喷吹，CO₂浓度为50％，N₂浓度为50％，底吹流量为250～400m³/h，压力为0.5～0.8MPa，根据熔池碳含量决定脱碳时间。

冶炼后期：采用较高浓度CO₂喷吹量进行冶炼。顶吹CO₂-O₂混合气体中CO₂浓度为8％，O₂浓度为92％，顶吹混合气体流量为23000～25000m³/h，压力为0.7～0.9MPa，底吹采用CO₂-N₂混合喷吹，CO₂浓度为70％，N₂浓度为30％，底吹流量为300～480m³/h，底吹压力为0.6～1.0MPa，根据最终碳含量和熔池温度控制出钢过程。

2.300吨转炉冶炼工艺：

采用吸附和解吸装置分离回收转炉煤气中CO₂气体，回收CO₂流量为6500～12000m³/h，转炉煤气中CO的平均浓度为65-85％。顶吹采用CO₂-O₂混合喷吹，底吹采用前期吹N₂，后期吹CO₂的冶炼模式。

冶炼前期：顶吹CO₂-O₂混合气体中CO2浓度为10％，O₂浓度为90％，顶吹混合气体流量为76000～80000m³/h，压力为0.7～0.9MPa；底吹采用N₂，流量为800～1200m³/h，压力为0.5～0.7MPa，根据炉内化渣情况决定喷吹时间。

冶炼中期：顶吹CO₂-O₂混合气体中CO₂浓度为6％，O₂浓度为94％，顶吹混合气体流量为74000～78000m³/h，压力为0.7～0.9MPa；底吹采用N₂，流量为1000～1200m³/h，压力为0.6～0.8MPa，根据熔池碳含量决定脱碳时间。

冶炼后期：顶吹CO₂-O₂混合气体中CO2浓度为8％，O₂浓度为92％，顶吹混合气体流量为80000～82000m³/h，压力为0.7～0.9MPa，底吹采用CO₂气体，流量为1200～1600m³/h，底吹压力为0.6～1.0MPa，根据最终碳含量和熔池温度控制出钢过程。

Claims

1.转炉炼钢煤气分离CO₂循环利用于顶吹及底吹的方法，其特征是将转炉煤气的CO与CO₂分离，CO₂经煤气分离后，CO₂回收量为100～15000Nm³/h，同时煤气分离后，转炉煤气中CO的浓度提高5-20％；将CO₂作为转炉的顶吹及底吹气源，实现转炉炼钢的顶吹氧气与二氧化碳混合喷吹，及二氧化碳与N₂、Ar或氧气或燃气的混合底吹。

2.按照权利要求1所述转炉炼钢煤气分离CO₂循环利用于顶吹及底吹的方法，其特征是转炉煤气分离回收CO₂采用化学吸收法，原料气和化学溶剂在吸收塔内发生化学反应，CO₂被吸收至溶剂中成为富液，富液进入脱吸塔加热分解出CO₂从而达到分离回收CO₂的目的；加热富液的蒸汽是利用转炉煤气的余热产生，CO₂分离过程不消耗另外的能量；所用化学溶剂是K₂CO₃水溶液或乙醇胺类的水溶液。

3.按照权利要求1所述转炉炼钢煤气分离CO₂循环利用于顶吹及底吹的方法，其特征是该方法用于30-350吨炼钢转炉，顶吹氧枪采用超音速射流氧枪，将CO₂气体混合到氧气通道内，顶部喷入1～30％CO₂及99-70％O₂，喷吹压力为0.8～2.0MPa；CO₂底吹输入方式：底吹采用全程CO₂喷吹或CO₂与N₂或Ar或O₂或燃气气体混合喷吹，底吹压力为0.6～2.0MPa，CO₂用量100～3000Nm³/h；全程底吹CO₂气体采用环缝喷枪或多孔式喷嘴；CO₂与N₂或Ar或O₂或燃气气体混合底吹采用双环缝底吹枪，内环缝吹入CO₂，外环缝吹入N₂；前期吹N₂，后期吹CO₂吹炼方式根据要求合理调节切换时间。

4.按照权利要求1所述转炉炼钢煤气分离CO₂循环利用于顶吹及底吹的方法，其特征是煤气分离出的CO浓度提高5-20％，使转炉煤气的热值提高10-40％，煤气的总回收量提高5％以上。