CN218221776U - 一种炼钢设备、一种工业尾气处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种炼钢设备、一种工业尾气处理系统。其中，工业尾气处理系统中的发酵装置能够利用工业尾气中的一氧化碳进行代谢生成乙醇及菌体蛋白，同时将发酵尾气通过二氧化碳吸收装置、二氧化碳再生装置以及二氧化碳存储装置，能够产生液化二氧化碳；发酵尾气通过二氧化碳吸收装置以及氮气存储装置，能够产生浓度较高的氮气和浓度较高的一氧化碳。分离出的二氧化碳气体提高了工业尾气中碳资源的利用效率，减少碳排放。分离出的氮气不仅能够平衡上游工厂生产波动造成的一氧化碳浓度波动，还可以用于氮气吹扫、氮气密封等。分离出的一氧化碳不仅能够平衡上游工厂生产波动造成的一氧化碳浓度波动，还可通过焚烧炉焚烧，进行预热回收利用。

Description

一种炼钢设备、一种工业尾气处理系统

技术领域

本实用新型涉及工业尾气利用技术领域，尤其涉及一种炼钢设备、一种工业尾气处理系统。

背景技术

工业尾气发酵制乙醇及菌体蛋白技术，是将工业尾气中的一氧化碳作为碳源，经细菌连续发酵生产乙醇及菌体蛋白的新技术，能够增加碳回收减少碳排放。

当前上游工厂主要有钢厂、铁合金厂、石油炼化厂等。由于上游工厂生产节奏的调整或生产波动，容易造成工业尾气中CO浓度的波动，频繁波动及波动幅度较大的情况下，容易影响细菌发酵的效率，甚至导致发酵代谢稳定性崩溃。

工业尾气经细菌发酵代谢后产生的发酵尾气，相对洁净及成分简单，主要成分为CO2、N2及残留CO。通过CO2、N2回收利用技术，可实现CO2、N2资源化利用，进一步提升工业尾气中碳资源的利用效率，实现工业尾气高效利用。

实用新型内容

本实用新型实施例通过提供一种炼钢设备、一种工业尾气处理系统，解决了相关技术中无法稳定利用工业尾气进行生物发酵，使得工业尾气的利用效率低的技术问题。

第一方面，本实用新型通过本实用新型一实施例，提供了一种工业尾气处理系统，包括：

母管，设置有工业尾气进气口，所述工业尾气包括一氧化碳和氮气；

发酵装置，设置有发酵进气口和发酵排气口，所述发酵进气口与所述母管连通；

总调节阀，设置于所述发酵装置与所述母管之间；

二氧化碳吸收装置，设置有进气口、富液排放口和氮气排放口，所述二氧化碳吸收装置的进气口与所述发酵排气口连通；

二氧化碳再生装置，设置有富液进口、贫液排放口和二氧化碳排放口，所述富液进口与所述富液排放口连通；所述贫液排放口与所述二氧化碳吸收装置连通；

二氧化碳存储装置，通过所述二氧化碳排放口与所述二氧化碳再生装置连通；

氮气存储装置，通过所述氮气排放口与所述二氧化碳吸收装置连通。

优选地，所述二氧化碳存储装置，包括：压缩机，设置有压缩进气口和压缩气体出口，所述压缩进气口与所述二氧化碳排放口连通；干燥器，设置有干燥进气口和干燥排气口，所述干燥进气口与所述压缩气体出口连通；冷冻液化器，设置有冷冻进气口和冷冻出口，所述冷冻进气口与所述干燥排气口连通；存储罐，设置有存储进气口，所述存储进气口与所述冷冻出口连通。

优选地，所述氮气存储装置，包括：压缩机，设置有压缩进气口和压缩气体出口，所述压缩进气口与所述氮气排放口连通；干燥器，设置有干燥进气口和干燥排气口，所述干燥进气口与所述压缩气体出口连通；氮气净化器，设置有净化进气口和净化出口，所述净化进气口与所述干燥排气口连通；存储罐，设置有存储进气口，所述存储进气口与所述净化出口连通。

优选地，所述氮气净化器还设置有一氧化碳排放口，所述系统还包括：

一氧化碳缓冲装置，设置有缓冲入口和缓冲出口，所述缓冲入口与所述一氧化碳排放口连通。

优选地，所述一氧化碳缓冲装置，包括：一氧化碳缓冲罐，所述一氧化碳缓冲罐的入口与所述一氧化碳排放口连通；一氧化碳压缩机，所述一氧化碳压缩机的进气口与所述一氧化碳缓冲罐的出口连通，所述一氧化碳压缩机的出气口与所述母管的进气口连通。

优选地，所述系统还包括：总流量计，设置于所述发酵装置与所述母管之间；总浓度计，设置于所述发酵装置与所述母管之间。

优选地，所述母管包括一氧化碳回气口；所述系统还包括：一氧化碳流量计，设置于所述一氧化碳回气口与所述一氧化碳压缩机之间；一氧化碳浓度计，设置于所述一氧化碳回气口与所述一氧化碳压缩机之间；一氧化碳调节阀，设置于所述一氧化碳回气口与所述一氧化碳压缩机之间。

优选地，所述母管还包括有氮气回气口；所述存储罐还设置有氮气排气口，所述氮气排气口与所述母管的氮气回气口连通；所述系统还包括：氮气流量计，设置于所述氮气回气口与所述氮气排气口之间；氮气调节阀，设置于所述氮气回气口与所述氮气排气口之间。

优选地，所述系统还包括：

工业尾气流量计，设置于所述工业尾气进气口上游；

工业尾气浓度计，设置于所述工业尾气进气口上游；

工业尾气调节阀，设置于所述工业尾气进气口上游。

第二方面，本实用新型通过本实用新型一实施例提供了一种炼钢设备，包括：炼钢转炉以及如第一方面中任一所述的工业尾气处理系统；其中，所述炼钢转炉的尾气排放口与所述工业尾气处理系统中母管的工业尾气进气口连通。

本实用新型实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于母管设置有工业尾气进气口，发酵装置设置有发酵进气口和发酵排气口，发酵进气口与母管连通，因而工业尾气能够通过母管进入发酵装置中，进而在工业尾气环境下利用发酵装置中的细菌进行发酵，以产生发酵产物，例如乙醇和菌体蛋白。

并且发酵装置与母管之间设置有总调节阀，通过改变总调节阀的开度，能够改变进入发酵装置中工业尾气的量，实现对发酵过程的控制，提高工业尾气的利用效率。通过将二氧化碳吸收装置的进气口与发酵排气口连通，能够利用二氧化碳吸收装置吸收发酵过程中产生的二氧化碳，并通过富液排放口将吸收有二氧化碳的富液输送至二氧化碳再生装置中；再由二氧化碳再生装置释放富液中的二氧化碳，并通过贫液排放口，将释放二氧化碳后的贫液补充到二氧化碳吸收装置中，以再次吸收二氧化碳。

二氧化碳再生装置通过二氧化碳排放口与二氧化碳存储装置连通，以对二氧化碳进行存储；另外，二氧化碳吸收装置还可以通过氮气排放口与氮气存储装置连通，以对氮气进行存储，进一步提高了对工业尾气的利用效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中工业尾气处理系统的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例通过提供一种炼钢设备、一种工业尾气处理系统，解决了相关技术中无法稳定利用工业尾气进行生物发酵，使得工业尾气的利用效率低的技术问题。

本实用新型实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

将发酵装置的发酵进气口与母管连通，以导入工业尾气，进而在工业尾气环境下利用发酵装置中的细菌进行发酵，以产生发酵产物，例如乙醇和菌体蛋白。在发酵装置与母管之间设置总调节阀，通过改变总调节阀的开度，改变进入发酵装置中工业尾气的量，实现对发酵过程的控制。

通过将二氧化碳吸收装置的进气口与发酵排气口连通，能够利用二氧化碳吸收装置吸收发酵过程中产生的二氧化碳，并通过富液排放口将吸收有二氧化碳的富液输送至二氧化碳再生装置中。

通过二氧化碳再生装置释放富液中的二氧化碳，并通过贫液排放口，将释放二氧化碳后的贫液补充到二氧化碳吸收装置中，以再次吸收二氧化碳。将二氧化碳再生装置通过二氧化碳排放口与二氧化碳存储装置连通，以存储二氧化碳。将二氧化碳吸收装置通过氮气排放口与氮气存储装置连通，以存储氮气。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

首先说明，本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例，能够按照除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

第一方面，本实用新型通过本实用新型一实施例，提供了一种工业尾气处理系统，可以对钢厂、铁合金厂、石油炼化厂等的工业尾气进行处理，工业尾气可以包括一氧化碳和氮气。

接下来请参见图1所示，该工业尾气处理系统包括：母管100、发酵装置200、总调节阀300、二氧化碳吸收装置400、二氧化碳再生装置500、二氧化碳存储装置600和氮气存储装置700。

其中，母管100设置有工业尾气进气口，用于引入工业尾气。具体的，母管100可以包括多个气体进气口，一个气体出口，从而能够将来自不同管道的工业尾气集中在一块。举例来讲，母管100可以包括一氧化碳回气口和氮气回气口。

在具体实施过程中，母管100可以是四通管。

其中，发酵装置200设置有发酵进气口201和发酵排气口202，发酵进气口201与母管100连通。具体的，发酵装置200的发酵进气口201与母管100的出汽口连通，发酵装置200中培育有目标细菌，能够利用工业尾气进行发酵，产生发酵产物，例如乙醇和菌体蛋白。

在具体实施过程中，发酵装置200中的目标细菌可以包括一氧化碳细菌和固氮细菌。

为了调节进入发酵装置200中工业尾气的量，达到控制发酵过程的目的，具体的，可以在发酵装置200与母管100之间设置总调节阀300。进而通过改变总调节阀300的开度，能够改变进入发酵装置200中的工业尾气，实现对发酵过程的控制。

在具体实施过程中，总调节阀300可以是电磁阀，当然也可以是手动调节阀，通过改变总调节阀300的开度，能够改变发酵装置200排出的气体成分。在一种实施方式下，发酵装置200排出的气体可以包括34.5％的氮气、49.4％的二氧化碳以及15.2％的一氧化碳。

其中，二氧化碳吸收装置400设置有进气口401、富液排放口402和氮气排放口403，二氧化碳吸收装置400的进气口401与发酵排气口202连通。

具体的，二氧化碳吸收装置400中盛放有能够吸收二氧化碳的液体，例如醇胺类溶液，3-氨基丙基。

在具体实施过程中，二氧化碳吸收装置400可以是二氧化碳吸收塔，能够对发酵装置200排出的二氧化碳气体进行吸收形成富液，并通过富液排放口402将富液输送至二氧化碳再生装置500中。另外，二氧化碳吸收装置400将不能吸收的氮气通过氮气排放口403排出，从而实现二氧化碳和氮气的分离。

在一种实施方式下，二氧化碳吸收装置400排放的氮气中包含有一氧化碳，氮气的含量可以是67.5％，一氧化碳的含量可以是30.6％。

其中，二氧化碳再生装置500设置有富液进口501、贫液排放口502和二氧化碳排放口503，富液进口501与富液排放口402连通；贫液排放口502与二氧化碳吸收装置400连通。

在具体实施过程中，二氧化碳再生装置500能够对富液进行加热，从而释放富液中的二氧化碳，并通过二氧化碳排放口503将二氧化碳排出。对富液进行加热使富液释放二氧化碳，待二氧化碳含量降低成为贫液，由于贫液能够通过贫液排放口502进入到二氧化碳吸收装置400中，因而能够重新吸收二氧化碳，实现对二氧化碳的循环吸收。

其中，二氧化碳存储装置600通过二氧化碳排放口503与二氧化碳再生装置500连通。具体的，二氧化碳存储装置600包括：压缩机601、干燥器602、冷冻液化器603以及存储罐604。

压缩机601设置有压缩进气口和压缩气体出口，压缩进气口与二氧化碳排放口503连通。干燥器602设置有干燥进气口和干燥排气口，干燥进气口与压缩气体出口连通。冷冻液化器603设置有冷冻进气口和冷冻出口，冷冻进气口与干燥排气口连通。存储罐604设置有存储进气口，存储进气口与冷冻出口连通。

在具体实施过程中，压缩机601通过压缩进气口吸入二氧化碳再生装置500中的二氧化碳，并输送至干燥器602中；干燥器602能够吸收二氧化碳中参杂的水汽，对二氧化碳进行干燥；冷冻液化器603能够降低二氧化碳的温度，使二氧化碳液化，缩小二氧化碳的体积便于在存储罐604中存储。

其中，氮气存储装置700通过氮气排放口403与二氧化碳吸收装置400连通。具体的，氮气存储装置700包括：压缩机701、干燥器702、氮气净化器703以及存储罐704。

压缩机701设置有压缩进气口和压缩气体出口，压缩进气口与氮气排放口403连通；干燥器702设置有干燥进气口和干燥排气口，干燥进气口与压缩气体出口连通；氮气净化器703设置有净化进气口和净化出口，净化进气口与干燥排气口连通；存储罐704设置有存储进气口，存储进气口与净化出口连通。

在具体实施过程中，压缩机701通过压缩进气口吸入二氧化碳吸收装置400中的氮气，并输送至干燥器702中；干燥器702能够吸收氮气中参杂的水汽，对氮气进行干燥；氮气净化器703能够净化氮气，并将净化后的氮气存储在存储罐704中。

作为一种可选的实施方式，存储罐704可以设置有氮气排放口，并且将该氮气排放口与母管100连通，从而能够将一部分氮气重新输送至母管100中，用于平衡一氧化碳的浓度波峰；当然，还可以将存储罐704中另一部分氮气应用于厂区氮气吹扫或氮封。

由于氮气净化器703在净化氮气后，会产生浓度较高的一氧化碳，因而氮气净化器703还可以设置一氧化碳排放口。对应的，本发明实施例提供的工业尾气处理系统还可以包括：一氧化碳缓冲装置800。一氧化碳缓冲装置800设置有缓冲入口和缓冲出口，缓冲入口与一氧化碳排放口连通。

具体的，一氧化碳缓冲装置800可以包括：一氧化碳缓冲罐801和一氧化碳压缩机802。一氧化碳缓冲罐801的入口与一氧化碳排放口连通；一氧化碳压缩机802的进气口与一氧化碳缓冲罐801的出口连通，一氧化碳压缩机802的出气口与母管100的进气口连通。

在具体实施过程中，经过一氧化碳压缩机802压缩后的一氧化碳一部分回流至母管100中，用于平衡母管100进气口中一氧化碳的浓度波谷，另一部分输送至焚烧炉(未图示)进行燃烧。

为了便于了解该工业尾气处理系统的运行状态，还可以在发酵装置200与母管100之间设置总流量计(未图示)和总浓度计(未图示)。进而通过总流量计能够了解该工业尾气处理系统当前处理工业尾气的总量，通过总浓度计能够了解工业尾气的总浓度。

在一种实施方式下，可以通过总调节阀300、总流量计以及总浓度计，将进入发酵装置200的一氧化碳浓度控制在45％-55％范围内。

作为一种可选的实施方式，母管100包括一氧化碳回气口，对应的，该工业尾气处理系统还包括：一氧化碳流量计(未图示)、一氧化碳浓度计(未图示)以及一氧化碳调节阀(未图示)。一氧化碳流量计、一氧化碳浓度计以及一氧化碳调节阀均设置于一氧化碳回气口与一氧化碳压缩机之间，因而能够调节回流进母管100的一氧化碳流量。

作为一种可选的实施方式，母管100还包括有氮气回气口；氮气存储装置700中的存储罐704还设置有氮气排气口，氮气排气口与母管100的氮气回气口连通。对应的，该系统还包括设置于氮气回气口与氮气排气口之间的氮气流量计(未图示)以及氮气调节阀(未图示)，进而能够调节回流进母管100的氮气的流量。

作为一种可选的实施方式，该系统还可以包括设置于工业尾气进气口上游的工业尾气流量计(未图示)、工业尾气浓度计(未图示)以及工业尾气调节阀(未图示)，进而能够调节进入母管100的工业尾气的流量。

第二方面，本实用新型通过本实用新型一实施例，提供了一种炼钢设备，该炼钢设备可以包括：炼钢转炉以及如第一方面中任一的工业尾气处理系统。其中，炼钢转炉的尾气排放口与工业尾气处理系统中母管的工业尾气进气口连通。工业尾气处理系统的实施细节可以参考前述实施例，为了说明书的简洁，在此不再赘述。

上述本实用新型实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

发酵装置能够利用工业尾气中的一氧化碳进行代谢生成乙醇及菌体蛋白，同时将发酵尾气通过二氧化碳吸收装置、二氧化碳再生装置以及二氧化碳存储装置，能够产生液化二氧化碳；发酵尾气通过二氧化碳吸收装置以及氮气存储装置，能够产生浓度较高的氮气和浓度较高的一氧化碳。分离出的二氧化碳气体提高了工业尾气中碳资源的利用效率，减少碳排放。分离出的氮气不仅能够平衡上游工厂生产波动造成的一氧化碳浓度波动，还可以用于企业氮气吹扫、氮气密封等。分离出的高浓度一氧化碳不仅能够平衡上游工厂生产波动造成的一氧化碳浓度波动，还可通过焚烧炉直接焚烧，进行预热回收利用。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种工业尾气处理系统，其特征在于，包括：

母管，设置有工业尾气进气口，所述工业尾气包括一氧化碳和氮气；

发酵装置，设置有发酵进气口和发酵排气口，所述发酵进气口与所述母管连通；

总调节阀，设置于所述发酵装置与所述母管之间；

二氧化碳吸收装置，设置有进气口、富液排放口和氮气排放口，所述二氧化碳吸收装置的进气口与所述发酵排气口连通；

二氧化碳再生装置，设置有富液进口、贫液排放口和二氧化碳排放口，所述富液进口与所述富液排放口连通；所述贫液排放口与所述二氧化碳吸收装置连通；

二氧化碳存储装置，通过所述二氧化碳排放口与所述二氧化碳再生装置连通；

氮气存储装置，通过所述氮气排放口与所述二氧化碳吸收装置连通。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述二氧化碳存储装置，包括：

压缩机，设置有压缩进气口和压缩气体出口，所述压缩进气口与所述二氧化碳排放口连通；

干燥器，设置有干燥进气口和干燥排气口，所述干燥进气口与所述压缩气体出口连通；

冷冻液化器，设置有冷冻进气口和冷冻出口，所述冷冻进气口与所述干燥排气口连通；

存储罐，设置有存储进气口，所述存储进气口与所述冷冻出口连通。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述氮气存储装置，包括：

压缩机，设置有压缩进气口和压缩气体出口，所述压缩进气口与所述氮气排放口连通；

干燥器，设置有干燥进气口和干燥排气口，所述干燥进气口与所述压缩气体出口连通；

氮气净化器，设置有净化进气口和净化出口，所述净化进气口与所述干燥排气口连通；

存储罐，设置有存储进气口，所述存储进气口与所述净化出口连通。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述氮气净化器还设置有一氧化碳排放口，所述系统还包括：

一氧化碳缓冲装置，设置有缓冲入口和缓冲出口，所述缓冲入口与所述一氧化碳排放口连通。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述一氧化碳缓冲装置，包括：

一氧化碳缓冲罐，所述一氧化碳缓冲罐的入口与所述一氧化碳排放口连通；

一氧化碳压缩机，所述一氧化碳压缩机的进气口与所述一氧化碳缓冲罐的出口连通，所述一氧化碳压缩机的出气口与所述母管的进气口连通。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括：

总流量计，设置于所述发酵装置与所述母管之间；

总浓度计，设置于所述发酵装置与所述母管之间。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述母管包括一氧化碳回气口；所述系统还包括：

一氧化碳流量计，设置于所述一氧化碳回气口与所述一氧化碳压缩机之间；

一氧化碳浓度计，设置于所述一氧化碳回气口与所述一氧化碳压缩机之间；

一氧化碳调节阀，设置于所述一氧化碳回气口与所述一氧化碳压缩机之间。

8.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述母管还包括有氮气回气口；所述存储罐还设置有氮气排气口，所述氮气排气口与所述母管的氮气回气口连通；所述系统还包括：

氮气流量计，设置于所述氮气回气口与所述氮气排气口之间；

氮气调节阀，设置于所述氮气回气口与所述氮气排气口之间。

9.如权利要求1-8中任一所述的系统，其特征在于，还包括：

工业尾气流量计，设置于所述工业尾气进气口上游；

工业尾气浓度计，设置于所述工业尾气进气口上游；

工业尾气调节阀，设置于所述工业尾气进气口上游。

10.一种炼钢设备，其特征在于，包括：炼钢转炉以及如权利要求1～9中任一所述的工业尾气处理系统；其中，所述炼钢转炉的尾气排放口与所述工业尾气处理系统中母管的工业尾气进气口连通。

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