CN105299652B

CN105299652B - 放散煤气利用系统及方法

Info

Publication number: CN105299652B
Application number: CN201410307628.6A
Authority: CN
Inventors: 苏庆泉; 朱探金; 吴举茂
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB; Beijing Lianliyuan Technology Co Ltd
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB; Beijing Lianliyuan Technology Co Ltd
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2018-05-08
Anticipated expiration: 2034-06-30
Also published as: CN105299652A

Abstract

本发明是关于一种放散煤气的利用系统及方法。所述的放散煤气的利用系统包括化学链燃烧反应器，所述的化学链燃烧反应器内充填有金属载氧体；所述的放散煤气输入化学链燃烧反应器并在所述的载氧体上进行反应。载氧体以Fe基载氧体为主，配入一定比例的Cu基载氧体，通过阀门的切换使放散煤气和空气在化学链燃烧反应器中的流动方向相反，以解决放散煤气因安全隐患大、间歇性排放而难以利用的问题，从而实现放散煤气的安全、清洁、高效利用。

Description

放散煤气利用系统及方法

技术领域

本发明涉及一种尾气处理领域，尤其涉及一种放散煤气利用系统及方法。

背景技术

在钢铁生产过程中，转炉煤气的高效利用关乎企业的经济效益与环境责任。但转炉煤气在回收与利用过程中存在几个问题：1.煤气因成分不达标(CO％≤35％，O₂％≥2％)而点火放散的情况还比较严重，由此带来的能源浪费以及造成的大气污染不可小觑；2.为了降低转炉煤气放散时的安全隐患而设置的吹扫和点火系统需额外消耗大量蒸汽(或N₂)和燃料；3.转炉煤气中CO与CO₂的含量之和可高达90％，具有碳富集的天然优势，然而传统燃烧方式由于使用空气助燃，使得烟气中的CO₂被大量N₂冲淡，从而失去碳富集的优势，使得CO₂的捕集变得困难；4.基于传统燃烧方式的放散煤气燃烧会产生大量的NO_X；5.转炉煤气的间歇性与能源利用过程所要求的连续性之间存在矛盾。

如图1所示，是现有技术中转炉煤气处理系统示意图。从转炉101出来的转炉煤气经余热回收单元102进行回收余热后，进一步通过除尘单元103精除尘，通过煤气成分分析仪104测定转炉煤气成分，若煤气成分达标(如，CO％≥35％，O₂％＜2％)，则三通阀105回收侧打开，放散侧关闭，转炉煤气送入煤气柜，若煤气不达标，则三通阀105放散侧打开，回收侧关闭，将转炉放散煤气送入放散塔106点火放散。

在执行上述转炉煤气处理方法时，发明人发现上述现有技术中至少存在如下问题：对转炉煤气直接点火放散严重浪费燃料、恶化大气环境，此外，还需消耗大量吹扫气体和点火助燃气体，可见，点火放散是非常不合理的做法。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种放散煤气利用系统及方法，主要目的是通过采用化学链燃烧反应来处理放散煤气，从而实现放散煤气的有效利用，节约能源降，低环境污染。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种放散煤气的利用系统，其包括化学链燃烧反应器，所述的化学链燃烧反应器内充填有金属载氧体；所述的放散煤气输入化学链燃烧反应器并在所述的载氧体上进行反应。

进一步的，所述的放散煤气的利用系统，其中所述的金属载氧体为以Fe₂O₃为主成分的Fe基载氧体。

进一步的，所述的放散煤气的利用系统，其中所述的金属载氧体为以Fe₂O₃为主成分的Fe基载氧体和以CuO为主成分的Cu基载氧体的混合物。

进一步的，所述的放散煤气的利用系统，其中Cu基载氧体的质量占金属载氧体总质量的5～50％。

进一步的，所述的放散煤气的利用系统，其中所述化学链燃烧反应器的一端连接有转炉放散煤气的入口管道和氧化反应产物气体的排出管道，另一端连接有空气的入口管道和还原反应产物气体的排出管道，并在转炉放散煤气的入口管道、氧化反应产物气体的排出管道、空气的入口管道、以及还原反应产物气体的排出管道上设置有阀门。

进一步的，所述的放散煤气的利用系统，其中所述的化学链燃烧反应器设置有冷却夹套。以Fe基载氧体为主的金属载氧体，其氧化反应的绝热反应温升很大。在本发明中，对化学链燃烧反应器增设冷却夹套，用于稳定反应器温度，以避免因温度飙升而损害金属载氧体。

进一步的，所述的放散煤气的利用系统，还包括至少两个蓄热室，每一个蓄热室的一端与化学链燃烧反应器的产物气体的排出管道相连接，每个蓄热室的另一端设有待预热气体的入口管道。为回收化学链燃烧产物气体的热量，本发明的蓄热系统可用于待预热气体(如助燃空气、煤气等)的加热。为实现化学链燃烧产物气体的热量回收与待预热气体的加热同步进行，蓄热系统设置两个蓄热室，产物气体和待预热气体各进入一个蓄热室，分别向蓄热体释放热量和吸收热量。当一个蓄热室吸收产物气体热量时，另一个蓄热室向待预热气体释放热量，直至该蓄热室的供热能力不足以继续将待预热气体加热至预定温度时，切换蓄热系统气体管路上配备的三通阀，来引导产物气体和待预热气体分别进入另外一个蓄热室。蓄热系统包含四个三通阀，分别安装在蓄热系统的产物气体管路、产物气体出口管路，待预热气体入口管路和待预热气体出口管路上，通过各三通阀的切换来引导气流进入蓄热室，使蓄热系统正常工作。前述蓄热室填装有蓄热体。蓄热室内的蓄热体起到能量传递介质的作用。当化学链燃烧产物气体流过蓄热体时，蓄热体吸收并存储产物气体释放的热量，当待预热气体流过蓄热体时，再向待预热气体释放热量，将其加热至预定温度。所述的蓄热体可以采用现有技术中的方案来实现，例如为石蜡。前述蓄热系统用于助燃空气或煤气等气体的加热。钢厂的热用户如冶金加热炉、燃气锅炉、热风炉等，出于节约能源及高效燃烧的目的，往往对助燃空气和煤气进行预热，但其烟气往往只用于加热其中一种气体。本发明的蓄热系统，可在热用户原有预热系统的基础上，对大流量的助燃空气和煤气(如高炉煤气、转炉煤气等)进行双预热。

进一步的，所述的放散煤气的利用系统，还包括余热锅炉，将所述化学链燃烧反应器的产物气体的排出管道与该余热锅炉相连接。该余热锅炉与化学链燃烧反应器的氧化产物气体和还原产物气体的排出管路相连接。该余热锅炉将化学链燃烧产物气体的热量用于工业生产，例如用于产生蒸汽。

优选的，前述的转炉放散煤气利用系统，还设有CO₂压缩机和冷凝与气液分离器，对余热锅炉出口的还原产物气体进行CO₂捕集，以实现在转炉放散煤气利用过程中的CO₂近零排放

进一步的，所述的放散煤气的利用系统，还设有压缩机和冷凝与气液分离器，所述的压缩机连接于所述的余热锅炉的产物气体输出管道，并对所述的产物气体进行压缩，所述的压缩机连接于所述的冷凝与气液分离器，用于对压缩后物料进行冷凝，并进行气液分离。

另一方面，本发明实施例还提供一种放散煤气的利用方法，其采用上述的放散煤气利用系统，该方法包括，当没有放散煤气时，将空气通入化学链燃烧反应器，进行氧气与载氧体发生氧化反应的再生过程；当有放散煤气产生时，停止向化学链反应器通入空气，而将放散煤气通入化学链燃烧反应器，进行一氧化碳和氧气分别与载氧体发生还原和氧化反应的处理过程。

进一步的，所述的放散煤气的利用方法，通过切换设置在入口管道和排出管道上的阀门，使化学链燃烧反应器中的转炉放散煤气与空气的流动方向相反。

进一步的，所述的放散煤气的利用方法，其中所述再生过程和处理过程的反应温度控制在500～900℃的范围。当所述再生过程的温度低于所述反应温度范围时增大通入空气的流量；当所述处理过程的温度低于所述反应温度范围时，在通入转炉放散煤气的同时向化学链燃烧反应器通入空气，所通入空气的最大流量为转炉放散煤气流量的25％。

进一步的，所述的放散煤气为转炉放散煤气。

针对转炉煤气放散造成的经济性、环境与安全问题，本发明的着眼点在于，通过引入化学链燃烧装置取代转炉煤气放散塔，来实现转炉放散煤气安全、清洁、高效利用，连续性供能以及CO₂捕集。

本发明提出了一种放散煤气的利用系统，所述的利用系统采用化学链燃烧反应器取代原有的转炉煤气放散装置，所述的化学链燃烧反应器内充填有金属载氧体。放散煤气和空气交替通入化学链燃烧反应器，分别与金属载氧体发生化学反应，化学链燃烧反应器产生的高温产物气体用于待预热气体(如煤气或助燃空气)的加热，或用于余热锅炉产生蒸汽，更进一步的，可对产物气体中的CO₂进行捕集与分离。载氧体材料是化学链燃烧技术能否应用的关键所在。目前主流的载氧体材料有Ni基载氧体、Cu基载氧体和Fe基载氧体。Ni基载氧体具有较高的反应活性，但价格昂贵，且有较强的致癌性；Cu基载氧体具有较好的反应性，并且其还原和氧化过程都是放热反应，有利于化学链燃烧系统实现连续性供能，但该载氧体材料在高温下易烧结；Fe基载氧体虽然载氧量较小，但该载氧体环境友好，原料便宜易得，且有优良的机械性能和抗烧结性能。发明者通过实验发现以Fe₂O₃为主成分的Fe基载氧体对转炉放散煤气中的CO和空气中的O₂均具有充分的反应活性，因而本发明采用Fe基载氧体作为金属载氧体的主体材料。

综合各载氧体材料的特性考虑，在本发明中，优选Fe基载氧体作为金属载氧体的主成分，优选Cu基载氧体作为金属载氧体的添加成分。本发明的连续性供能只有当载氧体的还原反应和氧化即再生反应均为放热反应时才能实现。Fe基载氧体的还原反应和氧化反应方程式及700℃下的反应放热量为：

3Fe₂O₃+CO＝2Fe₃O₄+CO₂ ΔH＝-9.768kcal/mol

Fe₂O₃+CO＝2FeO+CO₂ ΔH＝-1.163kcal/mol

2Fe₃O₄+1/2O₂＝3Fe₂O₃ ΔH＝-57.776kcal/mol

2FeO+1/2O₂＝Fe₂O₃ ΔH＝-66.403kcal/mol

由以上反应方程式可知，Fe基载氧体的还原反应是微放热反应，所以仅凭放散煤气中的CO与Fe载氧体的还原反应和放散煤气中少量的O₂与Fe基载氧体的氧化反应的放热难以实现在维持还原反应温度的前提下对外供热，反之，若不采取措施，反应器温度可能会降低至还原反应所需的最低温度而造成熄火。本发明采用加入Cu基载氧体的措施，其还原反应和氧化反应方程式及700℃下的反应放热量为：

CuO+CO＝Cu+CO₂ ΔH＝-31.595kcal/mol

Cu+1/2O₂＝CuO ΔH＝-35.971kcal/mol

由Cu基载氧体的化学反应方程式可见，其还原反应放热量远大于Fe基载氧体，而氧化反应放热量小于Fe基载氧体。此外，发明者通过实验还发现，添加Cu基载氧体还可使化学链燃烧反应器所需的最低还原及氧化温度得到大幅度的降低。因此，添加Cu基载氧体具有两个作用，一是实现放散煤气处理过程的连续性供能，二是降低化学链燃烧反应器的启动温度以增大该反应器的工作温宽。

优选的，前述的金属载氧体中，Cu基载氧体占金属载氧体总质量的5～50％。Cu基载氧体在高温下易烧结的特性会限制反应器工作温度上限，进而影响转炉放散煤气利用系统的供热品质，加之Cu基载氧体的成本较高，因而金属载氧体不适宜以Cu基载氧体为主。但通过将Cu基载氧体分散在Fe基载氧体周围，可缓解Cu基载氧体的烧结。因此，本发明优选Cu基载氧体作为金属载氧体的添加成分，且Cu基载氧体占金属载氧体总质量的5～50％。转炉放散煤气的入口管路、氧化反应产物气体的排出管路、空气的入口管路、以及还原反应产物气体的排出管路上设置有阀门，控制器根据放散煤气利用系统的送风制度，对各管路设置的阀门进行切换，控制不同的反应气体及产物气体流入、流出反应器的时间与流动方向。

本发明还提出了一种放散煤气的利用方法，通过化学链燃烧反应器入口管路和排出管路上电磁阀的切换，使化学链燃烧反应器中的放散煤气与空气的流动方向相反。从化学链燃烧技术角度来看，载氧体是氧的运载介质，而从蓄热燃烧技术角度看，载氧体又是热的运载介质。当反应气体(放散煤气或空气)以一定的流向通入反应器时，反应气体从入口处开始被载氧体的蓄热所逐渐预热，当反应气体温度达到与载氧体反应所需的最低温度时，开始与之发生还原或氧化反应，产生的反应热随着反应产物气体，逐渐加热下游的载氧体，使之升温和蓄热。随着反应气体的不断通入，反应器内部将形成靠近入口温度低、靠近出口温度高的温度分布。可见，对于未经预热的放散煤气和空气，如果通入反应器的流向相同，则反应器入口段载氧体存储的热量将不断被带走，入口段温度越来越低，且低温区将由入口向出口不断发展，直至反应器出口温度小于维持反应正常进行所需的最低温度。此时，反应气体与载氧体的氧化或还原反应将中止，放散煤气利用系统将无法实现连续运行。本发明使放散煤气和空气通入反应器的流向相反，则上一次产物气体的高温出口区将作为下一次反应气体的入口区，原先高温区存储的热量将被带往低温区域，每变换一次反应气体流向，高温带便移动到反应器的另一端，但始终停留在反应器内部。如此，可保证反应器温度始终满足反应所需条件，保证反应气体与载氧体的氧化、还原反应可以交替、连续地进行。本发明使化学链燃烧反应器中的放散煤气与空气的流动方向相反的另一个重要目的在于，保证在入口处与通入的空气混合的气体为还原产物气体，而与通入的放散煤气混合的气体为氧化产物气体，从而有效避免切换时在入口处出现由于转炉煤气与空气直接混合而使混合气进入爆炸范围的危险情况。

再生过程和处理过程的反应温度控制在500～900℃。反应温度过低不利于保证下游用能工艺的热能利用品位，反应温度过高则有损金属载氧体的使用寿命。当所述再生过程的温度低于所述反应温度范围时增大通入空气的流量，以增加再生过程的反应放热。而当所述处理过程的温度低于所述反应温度范围时，在通入转炉放散煤气的同时向化学链燃烧反应器通入空气，以增加处理过程的反应放热。为了保证所通入空气和转炉放散煤气的混合气的组成处于CO的爆炸极限之外，通入空气的最大流量控制在转炉放散煤气流量的25％以下。

本发明的放散煤气利用系统及方法，可适用于转炉放撒煤气、焦炉放散煤气、高炉放散煤气或其他有机挥发性气体的利用。本发明提供一种放散煤气的利用系统及方法，其通过引入化学链燃烧装置，可实现低热值、间歇性工业煤气的安全高效利用、减排及CO₂捕集，特别适用于钢铁生产工业中转炉放散煤气的回收与利用。

借由上述技术方案，本发明所述的放散煤气的利用系统以及方法至少具有下列优点：

(1)解决了由间歇性带来的放散煤气难以利用的问题，可实现放散煤气利用系统的连续性供能。

(2)可充分利用放散煤气碳含量高的特点，较低的能耗实现对放散煤气反应产物气体中的CO₂的捕集。

(3)在放散煤气的处理过程中实质上不会产生NO_X，可实现放散煤气的清洁利用。

(4)消除了放散煤气处理过程中的安全隐患，可实现转炉放散煤气的安全利用。

(5)通过转炉放散煤气的安全、清洁、高效利用，可产生显著的经济与环境效益。

附图说明

图1是现有的炼钢厂转炉煤气回收与放散系统的示意图。

图2是本发明的实施例提供的一种转炉放散煤气利用系统示意图。

图3是本发明的实施例提供的另一种转炉放散煤气利用系统示意图。

图4是本发明的实施例提供的有一种转炉放散煤气利用系统示意图。

具体实施方式

以下以转炉放散煤气为例，结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，其他形式的放散煤气或者燃烧尾气皆可以替换以下实施例中的转炉放散煤气。

如图2所示，是本发明的实施例提供的一种转炉放散煤气利用系统示意图。根据本发明所述的转炉放散煤气的利用系统，其连接三通阀105的放散侧，对原本直接点火放散的转炉放散煤气进行处理利用。所述的转炉放散煤气的利用系统包括化学链燃烧反应器200，所述的化学链燃烧反应器内装填有载氧体。所述的化学链燃烧反应器连接有第一输入管道、第一输出管道、第二输入管道和第二输出管道，所述的输入管道用于向化学链燃烧反应器输入原料，例如为放撒煤气或者空气，所述输出管道用于从化学链燃烧反应器中输出经过氧化反应或者还原反应产生的产物气体。所述的第一输入管道和第一输出管道设置在所述的化学链燃烧反应器的一端；较佳的，第一输入管道和第一输出管道共用一部分管道连接于所述的化学链燃烧反应器。也可以采用三通连接于所述的第一输入管道、第一输出管道和化学链燃烧反应器。所述的第二输入管道和第二输出管道设置在所述的化学链燃烧反应器的另一端；较佳的，第二输入管道和第二输出管道共用一部分管道连接于所述的化学链燃烧反应器。也可以采用三通连接于所述的第二输入管道、第二输出管道和化学链燃烧反应器。所述的第一输入管道连接于所述的三通阀105的放散侧，并在所述第一管道上设置有阀门201，用于控制放撒煤气的流通。在所述的第一输出管道上设置阀门202，用于控制产物气体的流出。所述的第二输入管道连接于空气泵206，并在所述第二输入管道上设置有阀门203。在第二输出管道上设置有阀门204。较佳的，还包括一连通管道，其一端连接于阀门201与化学链燃烧反应器200之间的第一输入管道，另一端连接于阀门203与空气泵206之间的第二输入管道上，并在所述的连通管道上设有阀门207。本实施例的系统，当没有转炉放散煤气产生时，将空气通入化学链燃烧反应器，进行氧气与载氧体发生氧化反应的再生过程；当有转炉放散煤气产生时，停止向化学链反应器通入空气，而将转炉放散煤气通入化学链燃烧反应器，进行CO和氧气分别与载氧体发生还原和氧化反应的处理过程，以同时保证转炉放散煤气的完全利用和供能的连续性。在化学链燃烧反应器200周围布置有冷却夹套205，可通过控制冷却夹套205中换热介质的流量，将反应器温度稳定在预定值，防止化学链燃烧反应温度飙升而损害载氧体。

本发明的实施例还提供的一种转炉放散煤气利用方法，其采用上述实施例的转炉放散煤气利用系统。当转炉煤气不达标时，三通阀105放散侧打开，回收侧关闭，阀门202、阀门203和阀门207都关闭，阀门201和阀门204打开，放散煤气进入化学链燃烧反应器200，对反应器内的载氧体进行还原，还原产物气体经阀门204排出，进行进一步利用。在通入转炉放散煤气的过程中，如果化学链燃烧反应器的温度低于所控制的反应温度范围，打开阀门207并启动空气泵206，向化学链燃烧反应器通入空气，所通入空气的最大流量为转炉放散煤气流量的25％。当转炉煤气停止放散时，阀门207、阀门201和阀门204关闭，阀门202和阀门203打开，通过空气泵引入空气，对反应器200中的载氧体进行再生，产生的氧化产物气体经阀门202排出，进行进一步利用。转炉放散煤气和空气在反应器200中的流向相反。当有转炉放散煤气产生时，停止向化学链反应器通入空气，此时，将转炉放散煤气通入化学链燃烧反应器200，而当没有转炉放散煤气产生时，将空气通入化学链燃烧反应器。空气的通入时间与流量由转炉煤气的放散时间与流量决定。通过对阀门201、阀门202、阀门203、阀门204的切换，使转炉放散煤气和空气对载氧体的还原和再生交替、持续地进行，实现化学链燃烧装置全时间段持续地向外提供高温烟气。

如图3所示，是本发明的实施例提供的另一种转炉放散煤气利用系统示意图。与上述的实施例相比，本实施例还包括第一蓄热室301和第二蓄热室302。所述的第一输出管道和第二输出管道通过三通合并后连接于三通阀305，三通阀305还分别连接于第一蓄热室301和第二蓄热室302，用于将化学链燃烧反应器200输出的气体输入第一蓄热室301或者第二蓄热室302。所述的第一蓄热室301和第二蓄热室302还分别设有烟气排除管道，分别连接于三通阀304，并通过阀门304排出。所述的第一蓄热室301连接有待预热气体输入管道，所述的第二蓄热室302连接有待预热气体输入管道，并通过三通阀303连接于待预热气体供应源，通过三通阀303将待预热气体输入第一蓄热室301或第二蓄热室302。所述的第一蓄热室301连接有待预热气体输出管道，所述的第二蓄热室302连接有待预热气体输出管道，用于输出经加热后的待预热气体，待预热气体经加热后成为高温气体。较佳的，将所述的第一蓄热室301和第二蓄热室302的待预热气体输出管道通过三通阀306连接后经由一条管道输出。

本发明的实施例还提供的一种转炉放散煤气利用方法，其采用上述实施例的转炉放散煤气利用系统将化学链燃反应器产生的高温烟气用于待预热气体的加热。转炉放散煤气经阀门201进入化学链燃烧反应器200，对反应器200内的载氧体进行还原，还原产物气体经阀门204排出，经三通阀305，进入第一蓄热室301，蓄热室301中的蓄热体吸收还原产物气体的热量进行蓄热，还原产物气体经三通阀304离开第一蓄热室301；待预热气体由三通阀303进入第二蓄热室302，吸收第二蓄热室302中蓄热体的热量，待预热气体被加热至预定温度，经三通阀306排出，进行进一步利用。当转炉煤气停止放散时，关闭阀门201、阀门204，经阀门203引入空气，对反应器200内的载氧体进行再生，反应产生的氧化产物气体经阀门202引出，经三通阀305，进入第二蓄热室302，对原先被待预热气体冷却的蓄热体进行加热，氧化产物气体经三通阀304离开第二蓄热室302；与此同时，待预热气体经三通阀303进入第一蓄热室301，吸收原先由还原产物气体留在第一蓄热室301的热量，被加热至预定温度的高温气体经三通阀306排出，进行进一步利用。通过对各管道气体流量与各阀门切换时间的合理调配，可实现系统全时间段持续地将待预热气体加热至预定温度。其中，待预热气体可以是助燃空气、高炉煤气和转炉煤气等气体。

如图4所示，是本发明的实施例提供的又一种转炉放散煤气利用系统示意图。与上述的实施例相比，本实施例的转炉放散煤气利用系统还包括余热锅炉400、压缩机402和冷凝与气液分离器403。所述的第一输出管道和第二输出管道通过三通合并后连接于所述的余热锅炉400，用于将化学链燃烧反应器200产生的产物气体输入余热锅炉400，并向余热锅炉提供热量。所述的余热锅炉还设有被加热物料进入管道和被加热物料输出管道，较佳的所述的被加热物料为水，其以液态进入余热锅炉，经加热后以高温水蒸气形式输出余热锅炉。所述的余热锅炉可以为换热器。所述的余热锅炉设有产物气体输出管道，用于输出进入的化学链燃烧反应器200产生的产物气体。在所述的产物气体输出管道连接于三通阀401，该三通阀401另一端连接于压缩机402，其余一端作为放空端。所述的压缩机402还连接于冷凝与气液分离器403。所述的冷凝与气液分离器403内设有换热管，用于将进入冷凝与气液分离器403的物料的热量输出。在冷凝与气液分离器403的顶部设有放空管，在底部设有液体排出管。

本发明的实施例还提供的一种转炉放散煤气利用方法，其采用上述实施例的转炉放散煤气利用系统将化学链燃烧反应器产生的高温烟气通入余热锅炉，用于产生蒸汽，并进而对还原产物气体中的CO₂进行捕集。如图4所示，化学链燃烧反应器产生的高温烟气(氧化产物气体或还原产物气体)，被送入余热锅炉400，余热锅炉400产生的过热蒸汽可用于发电或送入蒸汽管网。当通入余热锅炉400的烟气为氧化产物气体时，三通阀401氧化产物气体侧(即放空端)打开，可对氧化产物气体进行进一步利用或直接排放。当通入余热锅炉400的烟气为还原产物气体时，三通阀401还原产物气体侧打开，还原产物气体经三通阀401送入CO₂压缩机402，经压缩后进入冷凝与气液分离器403，液态CO₂从气液分离器403液体出口排出，剩余的不凝性气体从气体出口排出，可直接排放。

以上实施例中，物料传送设备(如泵、风机)，测控设备等，均采用现有技术，在图示中未予以示出。

本发明以上实施例提供的放散煤气的利用系统及方法，可以实现转炉放散煤气的完全利用与连续性供能；实现放散煤气利用过程中产生的NO_X含量小于10ppm；实现转炉放散煤气燃烧利用过程中产生的CO₂的近零能耗捕集；消除原有转炉煤气放散系统的安全隐患，实现安全利用。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种放散煤气的利用系统，其特征在于，其包括化学链燃烧反应器，所述的化学链燃烧反应器内充填有金属载氧体；所述的放散煤气输入化学链燃烧反应器并在所述的载氧体上进行反应，

其中，所述的放散煤气为转炉煤气中CO%≤35%，O₂≥2%部分；

所述的化学链燃烧反应器的数量为1个；

所述的化学链燃烧反应器的一端连接有转炉放散煤气的入口管道和氧化反应产物气体的排出管道，另一端连接有空气的入口管道和还原反应产物气体的排出管道，并在转炉放散煤气的入口管道、氧化反应产物气体的排出管道、空气的入口管道、以及还原反应产物气体的排出管道上设置有阀门。

2.根据权利要求1所述的放散煤气的利用系统，其特征在于，所述的金属载氧体为以Fe₂O₃为主成分的Fe基载氧体。

3.根据权利要求1所述的放散煤气的利用系统，其特征在于，所述的金属载氧体为以Fe₂O₃为主成分的Fe基载氧体和以CuO为主成分的Cu基载氧体的混合物。

4.根据权利要求3所述的放散煤气的利用系统，其特征在于，Cu基载氧体的质量占金属载氧体总质量的5～50%。

5.根据权利要求1-4任一项所述的放散煤气的利用系统，其特征在于，所述的化学链燃烧反应器设置有冷却夹套。

6.根据权利要求1-4任一项所述的放散煤气利用系统，其特征在于，该系统还包括至少两个蓄热室，每一个蓄热室的一端与化学链燃烧反应器的产物气体的排出管道相连接，每个蓄热室的另一端设有待预热气体的入口管道。

7.根据权利要求1-4任一项所述的放散煤气利用系统，其特征在于，该系统还包括余热锅炉，将所述化学链燃烧反应器的产物气体的排出管道与该余热锅炉相连接。

8.根据权利要求7所述的放散煤气利用系统，其特征在于，还设有压缩机和冷凝与气液分离器，所述的压缩机连接于所述的余热锅炉的产物气体输出管道，并对所述的产物气体进行压缩，所述的压缩机连接于所述的冷凝与气液分离器，用于对压缩后物料进行冷凝，并进行气液分离。

9.一种放散煤气的利用方法，其采用上述任一权利要求所述的放散煤气利用系统，该方法包括，当没有放散煤气时，将空气通入化学链燃烧反应器，进行使氧气与载氧体发生氧化反应的再生过程；当有放散煤气产生时，停止向化学链反应器通入空气，而将放散煤气通入化学链燃烧反应器，进行使一氧化碳和氧气分别与载氧体发生还原和氧化反应的处理过程。

10.根据权利要求9所述的放散煤气的利用方法，其特征在于，通过切换设置在入口管道和排出管道上的阀门，使化学链燃烧反应器中的转炉放散煤气与空气的流动方向相反。

11.根据权利要求9所述的转炉放散煤气的利用方法，其特征在于，所述再生过程和处理过程的反应温度控制在500～900℃的范围；当所述再生过程的温度低于所述反应温度范围时增大通入空气的流量；当所述处理过程的温度低于所述反应温度范围时，在通入转炉放散煤气的同时向化学链燃烧反应器通入空气，所通入空气的最大流量为转炉放散煤气流量的25%。