CN106048212A - 一种分级还原燃烧制取烧结矿并分离co2的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分级还原燃烧制取烧结矿并分离CO2的装置及方法。原料铁矿进入还原室与合成气反应，得到CO2、H2O与还原态铁矿；经过旋风分离器，得到气体产物CO2和水蒸汽，进行冷凝，得到纯净的CO2，还原态铁矿经一级出料区进入燃烧室；在燃烧室中通入空气，还原态铁矿与氧气发生氧化反应，释放热量，铁矿石吸热烧结，从二级出料区得到烧结矿；燃烧室直径大于还原室，来自燃烧室的高温贫氧空气在流经还原室壁面时释放热量，为还原室提供热量，实现热量的平衡。

Description

一种分级还原燃烧制取烧结矿并分离CO2的装置及方法
技术领域
本发明涉及制取烧结矿的方法和装置，特别是涉及一种分级还原燃烧制取烧结矿并分离CO2的方法和装置。
背景技术
在高炉生产中，具有多孔结构，透气性以及熔化性能较好的烧结矿有利于高炉煤气通过矿层，加热并还原铁矿石，从而有利于得到质量较高的生铁。将各种粉状含铁原料，配入适量的燃料和熔剂，加入适量的水，经混合和造球后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化，将矿粉颗粒黏结成块的过程叫烧结。目前制取烧结矿大多采用抽风烧结技术，抽风烧结技术中，配料置于在带式烧结机，使用燃料在配料表面燃烧，配料吸收大量热量发生烧结而得到烧结矿。含碳燃料的燃烧会产生二氧化碳，如果将燃烧产生的二氧化碳直接排放，二氧化碳这种温室气体会加剧“温室效应”。目前我国的环境保护问题日益严峻，但是钢铁的需求量很大，因此环保要求和烧结矿的大量需求存在矛盾。所以在生产烧结矿的过程中，有效分离并捕集CO2成为高炉炼铁的关键之一。
发明内容
本发明提供一种分级还原燃烧制取烧结矿并分离CO2的装置及方法。本发明在利用合成气燃烧制取烧结矿的同时能够有效分离CO2，具有减少温室气体排放的优点。
本发明的方法技术方案如下：
一种分级还原燃烧制取烧结矿并分离CO2的装置，该装置包括还原室、还原室过渡段、还原室提升管、旋风分离器、返料槽、一级出料区、进燃料口、给料器、燃烧室、进风口以及二级出料区；
还原室过渡段下端与还原室相连，还原室过渡段上端与还原室提升管相连，还原室提升管上端与旋风分离器上端相连，旋风分离器下端与返料槽相连，返料槽与还原室相连，还原室上端与给料器相连，还原室下端与一级出料区相连，一级出料区下端设有进燃料口；还原室设置在燃烧室内部，燃烧室的下端和二级出料区相连，二级出料区的底部设有进风口；返料槽的底部设有松动风口。
优选的，燃烧室的直径大于还原室的直径。
优选的，通入送料槽的底部松动风采用CO2。
本发明还提供了一种分级还原燃烧制取烧结矿并分离CO2的方法，给料器将原料铁矿加入还原室，从进燃料口通入合成气，还原室控制在750-850℃，还原室内处于移动床状态；原料铁矿与合成气发生反应，得到CO2、H2O与还原态铁矿；部分还原态铁矿被CO2、H2O气流夹带出还原室，经过还原室过渡段，进入还原室提升管；经过旋风分离器分离，CO2、H2O气体进行冷凝处理，实现CO2的分离；
被带出的部分还原态铁矿经过返料槽送入还原室；还原态铁矿从一级出料区进入燃烧室，从进风口通入空气，燃烧室控制在1350-1450℃，燃烧室内处于移动床状态；还原态铁矿与空气中O2发生反应，释放热量，铁矿石吸热烧结，得到烧结矿和高温贫氧空气，烧结矿通过二级出料区排出。
优选的，将原料铁矿在还原室中还原，还原态铁矿再在燃烧室中氧化并烧结，反应后的贫氧空气将热量从燃烧室传递给还原室，实现燃烧室和还原室的热量平衡。
优选的，原料铁矿主要成分是Fe2O3，合成气主要成分是CO与H2，还原态铁矿主要成分是Fe、FeO与Fe3O4。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)、本发明的方法及其装置在使用合成气燃烧制取烧结矿的同时能够分离CO2，实现CO2捕集。在还原室中原料铁矿中Fe2O3被还原成低价态的铁氧化物(FeO、Fe3O4)及单质铁(Fe)，反应吸热，还原室处于移动床状态，合成气与原料铁矿的混合程度好，接触面积大，并且有足够的反应时间，合成气可以充分地与原料铁矿反应，生成CO2与H2O。经过旋风分离器，被夹带出还原室的铁矿与CO2、H2O实现分离，CO2被封存，被夹带出的铁矿被送回还原室，达到了分离CO2的目的，矿石利用效率很高。二级燃烧反应室处于移动床状态，低价态的铁氧化物(FeO、Fe3O4)与单质铁(Fe)与空气中的O2充分反应，生成Fe2O3；该反应为强放热反应，放出热量，实现铁矿石高温烧结，通过出料区离开燃烧室，得到烧结矿固体，达到制取烧结矿的目的。并且通过空气平衡燃烧室与还原室的温度，本发明在不增加其它能耗的情况下，实现了烧结矿的制取和CO2的分离。
(2)、传统的烧结矿制取工艺是抽风烧结方式，与抽风烧结方式相比，本发明由两部分反应器组成，还原室中，合成气CO、H2与原料铁矿充分混合，充分反应，燃料的利用率非常高。燃烧室中，还原态铁矿与O2充分混合反应，温度均匀，生产得到的烧结矿均匀性好，反应进行充分，得到的烧结矿氧化性好，有利于高炉炼铁。
(3)、传统的抽风烧结方式，采用带式烧结机，本发明使用移动床反应器，更有利于连续生产，可以实现比带式烧结机更高的产能。
附图说明
图1为本发明分级还原燃烧制取烧结矿并分离CO2的装置图。
具体实施方式
实施例1
一种分级还原燃烧制取烧结矿并分离CO2的方法，给料器9将原料铁矿B加入还原室4，从进燃料口10通入合成气E，还原室4控制在750-850℃，还原室4内处于移动床状态；原料铁矿(主要是Fe2O3)与合成气(主要是CO与H2)发生反应，得到CO2、H2O与还原态铁矿(Fe、FeO与Fe3O4)；部分还原态铁矿被CO2、H2O气流夹带出还原室4，经过还原室过渡段8，进入还原室提升管7；经过旋风分离器6分离，CO2、H2O气体A进行冷凝处理，实现CO2的分离，被带出的部分还原态铁矿经过返料槽5送入还原室4；还原态铁矿F从一级出料区3进入燃烧室2，从进风口1通入空气G，燃烧室2控制在1350-1450℃左右，燃烧室2内处于移动床状态；还原态铁矿(Fe、FeO与Fe3O4)与空气中O2发生反应，得到烧结矿(Fe2O3)和高温贫氧空气，烧结矿H通过二级出料区11排出；如附图1。
将原料铁矿在还原室4中还原，还原态铁矿再在燃烧室2中氧化并烧结，反应后的贫氧空气将热量从燃烧室2传递给还原室4，实现燃烧室2和还原室4的热量平衡。
原料铁矿主要成分是Fe2O3，合成气主要成分是CO与H2，还原态铁矿主要成分是Fe、FeO与Fe3O4。
实施例2
一种分级还原燃烧制取烧结矿并分离CO2的装置，该装置包括还原室4、还原室过渡段8、还原室提升管7、旋风分离器6、返料槽5、一级出料区3、进燃料口10、给料器9、燃烧室2、进风口11以及二级出料区1。
还原室过渡段8下端与还原室4相连，还原室过渡段8上端与还原室提升管7相连，还原室提升管7上端与旋风分离器6上端相连，旋风分离器6下端与返料槽5相连，返料槽5与还原室4相连，还原室4上端与给料器9相连，还原室4下端与一级出料区3相连，一级出料区3下端设有进燃料口10；还原室4设置在燃烧室2内部，燃烧室2的下端和二级出料区1相连，二级出料区1的底部设有进风口11；返料槽5的底部设有松动风口。
燃烧室2的直径大于还原室4的直径。
通入送料槽5的底部松动风采用CO2。

Claims (6)

1.一种分级还原燃烧制取烧结矿并分离CO2的装置，其特征在于：该装置包括还原室(4)、还原室过渡段(8)、还原室提升管(7)、旋风分离器(6)、返料槽(5)、一级出料区(3)、进燃料口(10)、给料器(9)、燃烧室(2)、进风口(11)以及二级出料区(1)；
还原室过渡段(8)下端与还原室(4)相连，还原室过渡段(8)上端与还原室提升管(7)相连，还原室提升管(7)上端与旋风分离器(6)上端相连，旋风分离器(6)下端与返料槽(5)相连，返料槽(5)与还原室(4)相连，还原室(4)上端与给料器(9)相连，还原室(4)下端与一级出料区(3)相连，一级出料区(3)下端设有进燃料口(10)；还原室(4)设置在燃烧室(2)内部，燃烧室(2)的下端和二级出料区(1)相连，二级出料区(1)的底部设有进风口(11)；返料槽(5)的底部设有松动风口。
2.根据权利要求1所述的分级还原燃烧制取烧结矿并分离CO2的装置，其特征在于：燃烧室(2)的直径大于还原室(4)的直径。
3.根据权利要求1所述的分级还原燃烧制取烧结矿并分离CO2的装置，其特征在于：通入送料槽(5)的底部松动风采用CO2。
4.一分级还原燃烧制取烧结矿并分离CO2的的方法，其特征在于：给料器(9)将原料铁矿(B)加入还原室(4)，从进燃料口(10)通入合成气(E)，还原室(4)控制在750-850℃，还原室(4)内处于移动床状态；原料铁矿与合成气发生反应，得到CO2、H2O与还原态铁矿；部分还原态铁矿被CO2、H2O气流夹带出还原室(4)，经过还原室过渡段(8)，进入还原室提升管(7)；经过旋风分离器(6)分离，CO2、H2O气体(A)进行冷凝处理，实现CO2的分离；
被带出的部分还原态铁矿经过返料槽(5)送入还原室(4)；还原态铁矿(F)从一级出料区(3)进入燃烧室(2)，从进风口(1)通入空气(G)，燃烧室(2)控制在1350-1450℃，燃烧室(2)内处于移动床状态；还原态铁矿与空气中O2发生反应，释放热量，铁矿石吸热烧结，得到烧结矿(Fe2O3)和高温贫氧空气，烧结矿(H)通过二级出料区(11)排出。
5.根据权利要求4所述的分级还原燃烧制取烧结矿并分离CO2的方法，其特征在于：将原料铁矿在还原室(4)中还原，还原态铁矿再在燃烧室(2)中氧化并烧结，反应后的贫氧空气将热量从燃烧室(2)传递给还原室(4)，实现燃烧室(2)和还原室(4)的热量平衡。
6.根据权利要求4所述的分级还原燃烧制取烧结矿并分离CO2的方法，其特征在于：原料铁矿主要成分是Fe2O3，合成气主要成分是CO与H2，还原态铁矿主要成分是Fe、FeO与Fe3O4。
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