CN201809374U - 一种循环利用转炉低浓度co炉气产生转炉煤气的装置 - Google Patents

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宋文臣
李自权
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Abstract

一种循环利用转炉低浓度CO炉气产生转炉煤气的装置，属于钢铁生产过程中的炼钢领域。特征是增设了烟气回收管道(7)、气体压缩机一(8)、炉气回收柜(9)、通向炉底的管道(10)、气体压缩机二(2)；增设设备及路线为：从排放烟囱前引出烟气回收管道(7)通向炉气回收柜(9)，在烟气回收管道(7)上装置一套气体压缩机一(8)，从炉气回收柜(9)引出通向炉底的管道(10)连接原来的转炉复吹系统，在通向炉底的管道(10)上装置一套气体压缩机二(11)；增加的设备(7)～(11)，与原来的煤气回收系统合并即构成了新的煤气回收系统。在保证转炉煤气质量的条件下把回收时间向前后延伸，从而多回收能源转炉煤气，减少温室气体CO2排放。

Description

一种循环利用转炉低浓度CO炉气产生转炉煤气的装置
技术领域
本发明属于钢铁生产过程中的炼钢领域，涉及回收利用转炉炼钢中所产生的低浓度CO炉气，作为复吹气体再吹入炉内产生转炉煤气，回收能源减排温室气体CO2的方法。
背景技术
转炉炼钢过程最主要的任务就是脱除铁水中的碳，一般采用喷头出口气流马赫数为2左右的顶吹氧气喷枪强化供氧，把具有一定动能的氧气吹入初始含碳量为4.2%左右的铁水，促使碳-氧反应快速进行，生成CO、CO2逸出，在10～14分钟内把铁水中的碳脱除掉成为钢水。为了促进炉内各元素的化学反应，现在许多炼钢转炉都为增大铁水中各元素的传质速度，而采用顶底复吹或顶侧复吹的方式，从转炉底部或侧部供搅拌气体，以加快铁水在炉内的循环流动。复吹气体一般采用氮气，氮气是钢铁公司内部制氧厂生产氧气的副产品，也有文献报道一些炼钢厂采用多种气体的混合物或CO2作为复吹气体，但因氮气来源稳定充足，所以多使用氮气作为复吹气体。
转炉炼钢过程碳-氧反应生成的CO和CO2的比例，随着吹炼过程的进行而不停地改变，当CO在炉气中的比例达到一定的浓度时，这炉气就可以作为转炉煤气进行回收以增加工厂的能源自给，或作为其他用途的燃料和化工原料使用。现在国内设有回收转炉煤气设备的炼钢厂，对于回收的转炉煤气成分的一般要求是，炉气中含CO 30%以上，含O2 2%以下，不在这个成分范围的炉气都在烟气除尘系统的放散烟囱的顶端点火燃烧，把其中的CO转变成CO2后放空。因此，在一个炉次内的大致情况是，吹炼开始后3～4分钟内和吹炼终点前1～2分钟内所产生的炉气都没有回收，所以转炉煤气回收，一般只能回收铁水中碳元素的70～80%，其余的碳元素都排放到了大气中。按照我国年产5亿吨转炉钢估算，排放的碳元素至少在500万吨/年以上，从减排温室气体CO2和回收能源两方面看，这都是值得研究改变的大事。
炉气成分在回收范围以外时不可回收的原因有两个：一是在吹炼开始后3～4分钟内和吹炼终点前1～2分钟内所产生的炉气，含CO浓度低、CO2浓度较高，而燃烧时发热值小，不能作为燃料使用；二是吹炼刚开始和吹炼终点前炉气中的O2浓度过高，当O2浓度超过一定值且CO2/CO比、CO浓度在某个范围内时容易发生爆炸，导致转炉煤气的储存和输送都不安全。如果去除掉O2浓度过高的不安全炉气，回收其余的炉气储存起来作为顶底复吹或顶侧复吹转炉的复吹气体使用，让其在吹炼过程中从铁水中通过，则既能起到搅拌熔池的作用又能参与碳等杂质元素的氧化反应，并由此生成CO浓度较高的炉气达到转炉煤气的标准可以回收，不仅能够减排温室气体CO2，而且可以增加回收能源，估计可以比现在的回收方法多回收15～25%的碳元素。
根据一项针对转炉煤气爆炸性的研究结果得知，当炉气中O2浓度超过6%时容易发生爆炸，那么从这一临界值上降低50%以上应该是安全的。因此把O2浓度设定在现在回收煤气的程度，即O2浓度低于2%的炉气回收起来加以利用是可行的。
发明内容
本实用新型目的是将现有的转炉煤气回收模式改变成为新的模式（见：具体实施方式中图1所示），能够在保证转炉煤气质量的条件下把回收时间向前后延伸，从而多回收能源转炉煤气，减少温室气体CO2排放。
一种循环利用转炉低浓度CO炉气产生转炉煤气的装置，包括氧气顶底复吹转炉1、烟气排放管道2、烟气除尘系统3、氧含量过高的气体燃烧放散口4、转炉煤气回收管道5、煤气回收柜6，其特征是增设了烟气回收管道7、气体压缩机一8、炉气回收柜9、通向炉底的管道10、气体压缩机二2；增设设备及路线为：从排放烟囱前引出烟气回收管道7通向炉气回收柜9，在烟气回收管道7上装置一套气体压缩机一8，从炉气回收柜9引出通向炉底的管道10连接原来的转炉复吹系统，在通向炉底的管道10上装置一套气体压缩机二11；增加的设备7～11，与原来的煤气回收系统合并即构成了新的煤气回收系统。
本发明在转炉炼钢过程中，把不满足转炉煤气回收要求但O2浓度在不会爆炸范围内的炉气回收起来，作为转炉复吹搅拌气体再吹入转炉内，代替或部分代替现在使用的复吹气体，使其既能搅拌熔池，又能氧化铁水中杂质元素生成CO，增高炉气中的CO浓度，使炼钢过程中产生达到标准的转炉煤气的时间延长，从而能够增加转炉煤气的回收量，减少温室气体CO2的排放。
附图说明
图1为本发明增加的设备7~11在回收转炉煤气系统中的位置及连接路线示意图，
1—氧气顶底复吹转炉；2—烟气排放管道；3—烟气除尘系统； 4—氧含量过高的气体燃烧放散口；5—转炉煤气回收管道；6—煤气回收柜；7—烟气回收管道；8—气体压缩机一；9—炉气回收柜；10—通向炉底的管道；11—气体压缩机二。
具体实施方式
如图1所示，现有的转炉烟气净化系统设备的连接路线基本为：1至2至3至4或增加5至6，现在此基础上再增设的一条回收路线为：7至8至9至10至11至1，具体的增设设备及路线为：从排放烟囱前引出管道7，通向炉气回收柜9，在管道7上装置一套气体压缩机一8，从炉气回收柜9引出管道10连接原来的转炉复吹系统，在管道10上装置一套气体压缩机二11。这增加的设备7～11，与原来的煤气回收系统合并即构成了新的煤气回收系统。
转炉炼钢操作时，根据设在转炉烟罩中气体成分连续分析装置给出的气体成分切换管道，把O2浓度低于2%且其他成分不符合现在回收标准的炉气送入炉气柜；把符合现在回收标准的转炉煤气送入转炉煤气柜；把O2浓度高于2%的炉气点火放散；把炉气柜中的气体加压送往转炉复吹系统；当炉气柜中的气量不足时，可以用其部分代替现在的复吹气体。

Claims (1)

1.一种循环利用转炉低浓度CO炉气产生转炉煤气的装置，包括氧气顶底复吹转炉（1）、烟气排放管道（2）、烟气除尘系统（3）、氧含量过高的气体燃烧放散口（4）、转炉煤气回收管道（5）、煤气回收柜（6），其特征是增设了烟气回收管道（7）、气体压缩机一（8）、炉气回收柜（9）、通向炉底的管道（10）、气体压缩机二（2）；增设设备及路线为：从排放烟囱前引出烟气回收管道（7）通向炉气回收柜（9），在烟气回收管道（7）上装置一套气体压缩机一（8），从炉气回收柜（9）引出通向炉底的管道（10）连接原来的转炉复吹系统，在通向炉底的管道（10）上装置一套气体压缩机二（11）；增加的设备（7）～（11），与原来的煤气回收系统合并即构成了新的煤气回收系统。
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