CN117187459A - 一种沿海长流程钢铁企业减碳降碳系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种沿海长流程钢铁企业减碳降碳系统，包括：海上风力发电工段(1)、海水淡化工段(2)、浓盐水浓缩精制工段(3)、氯碱工段(4)、液氯生产工段(5)、碱液配制工段(6)、高炉冶炼工段(7)、高炉煤气发电工段(8)、高炉煤气喷碱脱氯工段(9)、二氧化碳捕集工段(10)、二氧化碳加氢制甲醇工段(11)、钢渣固碳工段(12)、纯碱生产工段(13)和高炉煤气提质气工段(14)。本申请借助沿海钢铁企业的地理区位优势，发展清洁电力，并通过技术集成实现了企业内部部分物料介质自给自足，减少了二氧化碳排放，同时实现了二氧化碳消纳利用，有利于高炉长流程低碳绿色高质量发展。
Description
技术领域
本申请涉及钢铁行业领域，尤其涉及一种沿海长流程钢铁企业减碳降碳系统。
背景技术
钢铁行业是国民经济支柱产业，也是污染物和碳排放大户，钢铁行业碳排放量占全国碳排放总量16％左右，其中铁前系统的二氧化碳排放占总排放量的80％以上，其中尤属高炉工序排放量大。
国际能源署(IEA)发布的2020年钢铁行业技术路线图预计到2050年钢铁行业通过采取工艺改进、效率提升、能源和原料替代等常规减排方案后，仍将剩余34％的碳排放量，即使氢直接还原铁(DRI)技术取得重大突破，剩余碳排放量也超过8％。2022年《中国钢铁行业低碳技术发展路线图》明确了中国钢铁工业低碳转型的技术路径，通过系统能效提升、资源循环利用、流程优化创新、冶炼工艺突破、产品迭代升级，届时钢铁行业将具备吨钢二氧化碳排放强度较2020年降低90％的技术能力。
鉴于钢铁制造流程技术创新难以削减碳排放，势必将通过加强与相关行业协同创新，积极探索二氧化碳末端治理的技术和方法，组织开展二氧化碳捕集利用一体化项目。因此，在现有高炉-转炉长流程冶炼基础上，如何协同相关行业，打造跨行业“低碳排放”生态系统显得十分关键。与此同时，我国沿海地区大都面临着淡水资源短缺的问题，解决沿海地区淡水资源短缺的制约问题是企业生存发展的重中之重。
发明内容
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种沿海长流程钢铁企业减碳降碳系统。
第一方面，本申请提供了一种沿海长流程钢铁企业减碳降碳系统，包括：海上风力发电工段、海水淡化工段、浓盐水浓缩精制工段、氯碱工段、液氯生产工段、碱液配制工段、高炉冶炼工段、高炉煤气发电工段、高炉煤气喷碱脱氯工段、二氧化碳捕集工段、二氧化碳加氢制甲醇工段、钢渣固碳工段、纯碱生产工段和高炉煤气提质气工段，其中，所述氯碱工段分别与所述海上风力发电工段、所述浓盐水浓缩精制工段、所述液氯生产工段、所述碱液配制工段和所述二氧化碳加氢制甲醇工段连接，所述海水淡化工段与所述浓盐水浓缩精制工段连接，所述碱液配制工段与所述高炉煤气喷碱脱氯工段连接，所述高炉冶炼工段与所述高炉煤气发电工段连接，所述高炉煤气喷碱脱氯工段分别与所述高炉煤气发电工段和所述二氧化碳捕集工段连接，所述二氧化碳捕集工段分别与所述二氧化碳加氢制甲醇工段、所述钢渣固碳工段、所述纯碱生产工段和所述高炉煤气提质气工段连接。
优选地，所述海上风力发电工段包括海上风力发电装置，所述海上风力发电装置用于通过海上风力进行发电。
优选地，所述海水淡化工段包括海水淡化装置，所述海水淡化装置用于进行海水淡化。
优选地，所述浓盐水浓缩精制工段包括浓盐水浓缩精制装置，所述浓盐水浓缩精制装置用于浓缩精制浓盐水至饱和食盐水。
优选地，所述氯碱工段包括氯碱装置，所述氯碱装置用于制备氯碱，并副产氢气。
优选地，所述碱液配制工段包括碱液配制装置，所述碱液配制装置用于配置碱液。
优选地，所述高炉煤气发电工段包括高炉煤气余压透平发电装置，所述高炉煤气余压透平发电装置用于利用高炉煤气压力能和热能发电。
优选地，所述高炉煤气喷碱脱氯工段包括高炉煤气喷碱脱氯塔，所述高炉煤气喷碱脱氯塔用于进行高炉煤气喷碱脱氯。
优选地，所述二氧化碳捕集工段包括二氧化碳捕集装置，所述二氧化碳捕集装置用于捕集二氧化碳。
优选地，所述二氧化碳加氢制甲醇工段包括二氧化碳加氢制甲醇装置，所述二氧化碳加氢制甲醇装置用于制备甲醇；所述钢渣固碳工段包括钢渣固碳装置，所述钢渣固碳装置用于吸收固定二氧化碳；所述纯碱生产工段包括联合法制碱装置，所述联合法制碱装置用于吸收二氧化碳生产纯碱。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本申请实施例提供的一种沿海长流程钢铁企业减碳降碳系统借助沿海钢铁企业的地理区位优势，发展清洁电力，并通过技术集成实现了企业内部部分物料介质自给自足，减少了二氧化碳排放，同时实现了二氧化碳消纳利用，有利于高炉长流程低碳绿色高质量发展。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种沿海长流程钢铁企业减碳降碳系统的示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
图1为本申请实施例提供的一种沿海长流程钢铁企业减碳降碳系统的示意图。
本申请提供的一种沿海长流程钢铁企业减碳降碳系统包括：海上风力发电工段1、海水淡化工段2、浓盐水浓缩精制工段3、氯碱工段4、液氯生产工段5、碱液配制工段6、高炉冶炼工段7、高炉煤气发电工段8、高炉煤气喷碱脱氯工段9、二氧化碳捕集工段10、二氧化碳加氢制甲醇工段11、钢渣固碳工段12、纯碱生产工段13和高炉煤气提质气工段14，其中，所述氯碱工段4分别与所述海上风力发电工段1、所述浓盐水浓缩精制工段3、所述液氯生产工段5、所述碱液配制工段6和所述二氧化碳加氢制甲醇工段11连接，所述海水淡化工段2与所述浓盐水浓缩精制工段3连接，所述碱液配制工段6与所述高炉煤气喷碱脱氯工段9连接，所述高炉冶炼工段7与所述高炉煤气发电工段8连接，所述高炉煤气喷碱脱氯工段9分别与所述高炉煤气发电工段8和所述二氧化碳捕集工段10连接，所述二氧化碳捕集工段10分别与所述二氧化碳加氢制甲醇工段11、所述钢渣固碳工段12、所述纯碱生产工段13和所述高炉煤气提质气工段14连接。
具体地，氯碱工段4利用海上风力发电工段1生产的清洁电力电解浓盐水浓缩精制工段3制得的饱和食盐水；氯碱工段4电解产物烧碱用作碱液配制工段6中NaOH碱液配制原料，并用于高炉煤气喷碱脱氯工段9中的高炉煤气喷碱脱氯净化；氯碱工段4电解产物氢气用于高炉冶炼工段7，氯碱工段4电解产物氢气与二氧化碳捕集工段10收集的二氧化碳共同在二氧化碳加氢制甲醇工段11中进行二氧化碳加氢制备甲醇操作，二氧化碳捕集工段10的二氧化碳还可用于钢渣固碳工段12或与浓盐水浓缩精制工段3制得的饱和食盐水用于纯碱生产工段13；二氧化碳捕集工段10得到的高炉煤气提质气用于下游高热值煤气用户；氯碱工段4电解产物氯气在液氯生产工段5中采用中压法或高压法生产液氯用于外销。
具体地，所述海上风力发电工段1包括海上风力发电装置，所述海上风力发电装置用于通过海上风力进行发电。
具体地，所述海水淡化工段2包括海水淡化装置，所述海水淡化装置用于进行海水淡化。
具体地，所述浓盐水浓缩精制工段3包括浓盐水浓缩精制装置，所述浓盐水浓缩精制装置用于浓缩精制浓盐水至饱和食盐水。
具体地，所述氯碱工段4包括氯碱装置，所述氯碱装置用于制备氯碱，并副产氢气。
具体地，所述碱液配制工段6包括碱液配制装置，所述碱液配制装置用于配置碱液。
具体地，所述高炉煤气发电工段8包括高炉煤气余压透平发电装置，所述高炉煤气余压透平发电装置用于利用高炉煤气压力能和热能发电。
具体地，所述高炉煤气喷碱脱氯工段9包括高炉煤气喷碱脱氯塔，所述高炉煤气喷碱脱氯塔用于进行高炉煤气喷碱脱氯。
具体地，所述二氧化碳捕集工段10包括二氧化碳捕集装置，所述二氧化碳捕集装置用于捕集二氧化碳，捕集技术可选用醇胺溶液化学吸收法或PSA变压吸附法。
具体地，所述二氧化碳加氢制甲醇工段11包括二氧化碳加氢制甲醇装置，所述二氧化碳加氢制甲醇装置用于制备甲醇。
具体地，所述钢渣固碳工段12包括钢渣固碳装置，所述钢渣固碳装置用于吸收固定二氧化碳。
具体地，所述纯碱生产工段13包括联合法制碱装置，所述联合法制碱装置用于吸收二氧化碳生产纯碱。
实施例1
沿海某500万吨级长流程钢铁企业，全年新(淡)水用水总量约1800万吨。高炉铁水日产量12500吨(t)，吨铁高炉煤气发生量1350Nm3，高炉煤气中CO2含量约24％，年作业率约96％，全年高炉煤气中带出CO2量为280万吨；全年钢渣产量60万吨。企业配套建设10万吨高炉煤气二氧化碳捕集装置。
建设日产淡水1万吨的海水淡化装置工段2，全年产水360万吨，可满足该钢铁企业用水总量近20％。海水淡化用原水含盐量3.2％，根据海水淡化装置运行工艺水平，全年副产7％浓盐水303万吨，经过浓盐水浓缩精制工段3可制得约80万吨饱和食盐水。若10％饱和食盐水用于氯碱装置工段4，按照目前吨烧碱原盐单耗1.51吨，则全年可产生1.40万吨烧碱，同时副产351吨(折合390万Nm3)氢气和1.25万吨氯气；剩余90％饱和食盐水用于纯碱生产工段13，则全年可产生17.3万吨纯碱，消纳7.2万吨CO2。氯碱电解副产氢气若100％用于二氧化碳加氢制备甲醇工段11，可固定CO2量2600吨，副产甲醇1870吨。钢渣固碳工段12，吨钢固碳能力50kg，60万吨钢渣可固碳3万吨，完全可消纳捕集剩余的2.54万吨。二氧化碳加氢制甲醇、钢渣固碳和纯碱生产全年合计消纳二氧化碳10万吨，占全年高炉煤气中带出CO2量约3.6％，减碳降碳效果较好。
按照目前吨烧碱电量单耗2350kWh计算，全年消耗电量3300万kWh。目前商用单机容量最大机型是11兆瓦风力发电机组，单台风机年设计发电量可达3820万千瓦时，工段1配套建设1台11兆瓦风力发电机组即可。
高炉煤气喷碱脱氯工段9使用10％NaOH碱液，消耗量为1.8t/h，全年消耗烧碱(NaOH)1500t；除去高炉煤气喷碱脱氯消耗的1500t烧碱，剩余1.25万吨烧碱可外销；1.25万吨氯气经工段5中压法或高压法加压降温生产液氯用于外销。由此企业还减少了烧碱(NaOH)外购、海水淡化浓盐水处理等问题。
实施例2
沿海某500万吨级长流程钢铁企业，全年新(淡)水用水总量约1800万吨。高炉铁水日产量12500吨(t)，吨铁高炉煤气发生量1350Nm3，高炉煤气中CO2含量约24％，年作业率约96％，全年高炉煤气中带出CO2量为280万吨；全年钢渣产量60万吨。企业配套建设20万吨高炉煤气二氧化碳捕集装置。
建设日产淡水2万吨的海水淡化装置工段2，全年产水720万吨，可满足该钢铁企业用水总量近40％。海水淡化用原水含盐量3.2％，根据海水淡化装置运行工艺水平，全年副产7％浓盐水606万吨，经过浓盐水浓缩精制工段3可制得约160万吨饱和食盐水。若30％饱和食盐水用于氯碱装置工段4，按照目前吨烧碱原盐单耗1.51吨，则全年可产生8.42万吨烧碱，同时副产2106吨(折合2342万Nm3)氢气和7.47万吨氯气；剩余70％饱和食盐水用于纯碱生产工段13，则全年可产生26.9万吨纯碱，消纳11.2万吨CO2。氯碱电解副产氢气若100％用于高炉富氢冶炼工段7，按照吨铁喷吹20Nm3氢气，焦比降低8kg/tHM计算，电解副产氢气可用约94天，降低焦炭消耗9400吨，减少CO2排放量3.0万吨。钢渣固碳工段12，吨钢固碳能力80kg，60万吨钢渣可固碳4.8万吨。高炉富氢冶炼、钢渣固碳和纯碱生产全年合计消纳二氧化碳19万吨，占全年高炉煤气中带出CO2量约6.8％，减碳降碳效果较好。
按照目前吨烧碱电量单耗2350kWh计算，全年消耗电量约2亿kWh。目前商用单机容量最大机型是11兆瓦风力发电机组，单台风机年设计发电量可达3820万千瓦时，工段1配套建设5台11兆瓦风力发电机组即可。
高炉煤气喷碱脱氯工段9使用10％NaOH碱液，消耗量为1.8t/h，全年消耗烧碱(NaOH)1500t；除去高炉煤气喷碱脱氯消耗的1500t烧碱，剩余8.27万吨烧碱可外销；7.47万吨氯气经工段5中压法或高压法加压降温生产液氯用于外销。由此企业还减少了烧碱(NaOH)外购、海水淡化浓盐水处理等问题。
本申请实施例提供的一种沿海长流程钢铁企业减碳降碳系统借助沿海钢铁企业的地理区位优势，发展清洁电力，并通过技术集成实现了企业内部部分物料介质自给自足，减少了二氧化碳排放，同时实现了二氧化碳消纳利用，有利于高炉长流程低碳绿色高质量发展。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种沿海长流程钢铁企业减碳降碳系统，其特征在于，包括：海上风力发电工段(1)、海水淡化工段(2)、浓盐水浓缩精制工段(3)、氯碱工段(4)、液氯生产工段(5)、碱液配制工段(6)、高炉冶炼工段(7)、高炉煤气发电工段(8)、高炉煤气喷碱脱氯工段(9)、二氧化碳捕集工段(10)、二氧化碳加氢制甲醇工段(11)、钢渣固碳工段(12)、纯碱生产工段(13)和高炉煤气提质气工段(14)，其中，所述氯碱工段(4)分别与所述海上风力发电工段(1)、所述浓盐水浓缩精制工段(3)、所述液氯生产工段(5)、所述碱液配制工段(6)和所述二氧化碳加氢制甲醇工段(11)连接，所述海水淡化工段(2)与所述浓盐水浓缩精制工段(3)连接，所述碱液配制工段(6)与所述高炉煤气喷碱脱氯工段(9)连接，所述高炉冶炼工段(7)与所述高炉煤气发电工段(8)连接，所述高炉煤气喷碱脱氯工段(9)分别与所述高炉煤气发电工段(8)和所述二氧化碳捕集工段(10)连接，所述二氧化碳捕集工段(10)分别与所述二氧化碳加氢制甲醇工段(11)、所述钢渣固碳工段(12)、所述纯碱生产工段(13)和所述高炉煤气提质气工段(14)连接。
2.根据权利要求1所述的沿海长流程钢铁企业减碳降碳系统，其特征在于，所述海上风力发电工段(1)包括海上风力发电装置，所述海上风力发电装置用于通过海上风力进行发电。
3.根据权利要求1所述的沿海长流程钢铁企业减碳降碳系统，其特征在于，所述海水淡化工段(2)包括海水淡化装置，所述海水淡化装置用于进行海水淡化。
4.根据权利要求1所述的沿海长流程钢铁企业减碳降碳系统，其特征在于，所述浓盐水浓缩精制工段(3)包括浓盐水浓缩精制装置，所述浓盐水浓缩精制装置用于浓缩精制浓盐水至饱和食盐水。
5.根据权利要求1所述的沿海长流程钢铁企业减碳降碳系统，其特征在于，所述氯碱工段(4)包括氯碱装置，所述氯碱装置用于制备氯碱，并副产氢气。
6.根据权利要求1所述的沿海长流程钢铁企业减碳降碳系统，其特征在于，所述碱液配制工段(6)包括碱液配制装置，所述碱液配制装置用于配置碱液。
7.根据权利要求1所述的沿海长流程钢铁企业减碳降碳系统，其特征在于，所述高炉煤气发电工段(8)包括高炉煤气余压透平发电装置，所述高炉煤气余压透平发电装置用于利用高炉煤气压力能和热能进行发电。
8.根据权利要求1所述的沿海长流程钢铁企业减碳降碳系统，其特征在于，所述高炉煤气喷碱脱氯工段(9)包括高炉煤气喷碱脱氯塔，所述高炉煤气喷碱脱氯塔用于进行高炉煤气喷碱脱氯。
9.根据权利要求1所述的沿海长流程钢铁企业减碳降碳系统，其特征在于，所述二氧化碳捕集工段(10)包括二氧化碳捕集装置，所述二氧化碳捕集装置用于捕集二氧化碳。
10.根据权利要求1所述的沿海长流程钢铁企业减碳降碳系统，其特征在于，所述二氧化碳加氢制甲醇工段(11)包括二氧化碳加氢制甲醇装置，所述二氧化碳加氢制甲醇装置用于制备甲醇；所述钢渣固碳工段(12)包括钢渣固碳装置，所述钢渣固碳装置用于吸收固定二氧化碳；所述纯碱生产工段(13)包括联合法制碱装置，所述联合法制碱装置用于吸收二氧化碳生产纯碱。
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| CN202311100650.9A CN117187459A (zh) | 2023-08-30 | 2023-08-30 | 一种沿海长流程钢铁企业减碳降碳系统 |
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| CN202311100650.9A CN117187459A (zh) | 2023-08-30 | 2023-08-30 | 一种沿海长流程钢铁企业减碳降碳系统 |
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Family Applications (1)
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| CN202311100650.9A Pending CN117187459A (zh) | 2023-08-30 | 2023-08-30 | 一种沿海长流程钢铁企业减碳降碳系统 |
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2023
- 2023-08-30 CN CN202311100650.9A patent/CN117187459A/zh active Pending
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