TWI641694B - 利用廢氣改質轉爐石之方法及其反應器 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種利用廢氣改質轉爐石之方法及其反應器，其係於反應槽內置入轉爐石並導入廢氣，且透過旋轉反應槽之動作，使廢氣沿反應槽內壁面以螺旋方式環繞旋轉前進，並與反應槽內之轉爐石結合，藉此，延長廢氣中之二氧化碳與轉爐石之鹼性物質結合的時間，進而達成加速碳酸化、增進廢氣之封存量以及提升轉爐石碳酸化之轉化率的功效。

Description

利用廢氣改質轉爐石之方法及其反應器

本發明係關於一種利用廢氣改質轉爐石之方法及其反應器，尤指能轉化轉爐石之不穩定物質同時封存二氧化碳之方法及反應器者。

按，鋼鐵工業乃各國經濟發展之重要基礎工業，然煉鋼過程中不僅排放大量的二氧化碳，也產生大量的煉鋼爐石。而煉鋼爐石因於煉鋼過程添加了矽、鈣、鋁、鐵...等氧化物成分，因此，即便再利用為土木營建材料，亦會因煉鋼爐石內含游離氧化鈣、鎂之成分，而產生高鹼性與體積膨脹之問題。是以，為了提昇煉鋼爐石資源化利用價值，目前常見方法係利用自然堆置、灑水、蒸氣養生及熱渣矽酸化使煉鋼爐石改質，然而，上述改質方法需花費較長時間與較大空間且無法同時解決高鹼性問題，而仍有待改善之空間。

此外，石化能源的消耗使大氣中之二氧化碳濃度逐年遞增，當大量二氧化碳排入大氣中，不僅會造成溫室效應加劇惡化，更會導致全球地面平均氣溫顯著上升、海平面上升以及氣候變遷現象，因此，如何緩和溫室效應惡化並實施二氧化碳源頭減量乃為世界各國關注與研究之重要課題，故，目前各 國皆積極發展包括陸地封存、海洋封存、礦物封存及生物封存...等二氧化碳封存技術。

其中，礦物封存相較於其它封存技術來的簡單、安全及穩定。而早期主要係以天然礦石進行二氧化碳封存，然而，使用天然礦石會造成資源的浪費以及增加天然礦石開採之額外成本，故不具經濟效益。

因此，近年來，有學者利用具較高反應活性、成本低廉、容易取得之鹼性爐渣(如：焚化灰渣、煉鋼爐石...等)來作為二氧化碳礦化封存之材料，一來能利用二氧化碳將鹼性爐渣所含之游離氧化鈣、鎂...等不穩定物質轉化為穩定的碳酸鹽類，進而解決轉爐石粒料資源化利用時所面臨之高鹼性及體積膨脹問題，二來可達到二氧化碳礦化封存之積極目標。

而二氧化碳礦化封存之反應過程可分為固相碳酸化及液相碳酸化，其中，固相碳酸化過程是指二氧化碳氣體直接與礦石原料發生氣/固反應生成碳酸鈣，此反應路徑雖具有直接、簡單以及不需額外能量之優點，但於常溫常壓下，對於此反應途徑之反應動力非常緩慢，即使在高壓的情況下，此碳酸化反應依然相當低，是以，如何提升礦化效率係為本發明人積極研究之重點。

有鑑於現階段之二氧化碳礦化封存技術仍有待改進之缺失，因此，本發明之目的乃是透過延長二氧化碳與轉爐石礦化改質的時間，進而提升礦化效率。

本發明之另一目的係利用旋轉式反應器使氣體以螺旋旋風方式旋轉導入反應槽內，進而延長氣體於反應槽內之滯留時間。

為達前揭目的，本發明提供一種利用廢氣改質轉爐石之方法，其係利用轉爐石之鹼性物質與含有二氧化碳之廢氣封存結合，使轉爐石加速碳酸化，其特徵在於：該廢氣係透過螺旋方式環繞結合於轉爐石，藉以延長廢氣與轉爐石結合的時間，增進廢氣之封存量，提升轉爐石碳酸化之轉化率。

依據本發明之另一目的，在於提供一種用於改質轉爐石之反應器，包含：一反應槽，該反應槽具有一入口及一出口，並供置入轉爐石；一第一蓋體，設於該反應槽之入口，且於第一蓋體結合有一具入氣口之入氣管件；一第二蓋體，設於該反應槽之出口，且於第二蓋體結合有一具出氣口之出氣管件；一加熱器，包覆於反應槽外圍；以及一動力源，連結於反應槽，並用於驅動反應槽旋轉。

本發明：

1‧‧‧反應器

11‧‧‧反應槽

111‧‧‧入口

112‧‧‧出口

12‧‧‧第一蓋體

121‧‧‧第一連接處

122‧‧‧入氣管件

1221‧‧‧入氣口

13‧‧‧第二蓋體

131‧‧‧第二連接處

132‧‧‧出氣管件

1321‧‧‧出氣口

14‧‧‧加熱器

15‧‧‧動力源

16‧‧‧輪軸

17‧‧‧皮帶

D‧‧‧間距

θ‧‧‧夾角

第1圖係本發明之架構圖。

第2圖係本發明反應器之立體圖。

第3圖係本發明反應器之側視圖。

第4圖係本發明氣體導入反應器之示意圖。

為使 貴審查委員瞭解本發明欲達成目的所運用之技術、手段及功效，餘下，茲列舉一較佳實施例並配合圖式，詳細說明如后：首先，請參閱第1圖並配合第2圖所示，該反應器1包含一反應槽11、一第一蓋體12、一第二蓋體13、一加熱器14以及一動力源15。 該反應槽11為不銹鋼材質，且具有一入口111及一出口112，並供置入轉爐石；該第一蓋體12為不銹鋼材質，且供組設於反應槽11之入口111，位於第一蓋體12形成第一連接處121，並使第一連接處121與第一蓋體12之圓心形成一間距D，且於第一連接處121結合有一具入氣口1221之入氣管件122，並使入氣口1221與第一連接處121形成35°~55°之夾角θ(配合參閱第3圖)；該第二蓋體13為不銹鋼材質，且供組設於反應槽11之出口112，位於第二蓋體13形成第二連接處131，並使第二連接處131與第二蓋體13之圓心形成一間距D，且於第二連接處131結合有一具出氣口1321之出氣管件132，並使出氣口1321與第二連接處131形成35°~55°之夾角θ；該加熱器14為箱形加熱器，且包覆於反應槽11外圍；該動力源15為馬達，並連結有一輪軸16，位於反應槽11與輪軸16之間套設有皮帶17，以藉動力源15驅動輪軸16使皮帶17帶動反應槽11旋轉。

其次，請仍然參閱第1圖並配合第4圖所示，該反應器1運作時，係將轉爐石置於反應槽11內，再藉加熱器14進行加熱動作，同時將含有二氧化碳之廢氣氣體與水氣混合後，經由入氣管件122之入氣口1221導入反應槽11內，並透過動力源15驅動輪軸16使皮帶17帶動反應槽11旋轉，以藉反應槽11之旋轉動作，使廢氣生成旋轉氣流而沿反應槽11內壁面以螺旋方式環繞旋轉前進，並與反應槽11內混拌之轉爐石結合，再由出氣管件132之出氣口1321排出，藉此，延長廢氣滯留於反應槽11內的時間，進而延長廢氣中之二氧化碳與轉爐石之鹼性物質結合的時間，以達成加速碳酸化、增進廢氣之封存量以及提升轉爐石碳酸化之轉化率的功效。

值得一提的是，該第一蓋體12與入氣口1221之間以及第二蓋體13與出氣口1321之間形成有夾角θ，使所導入之廢氣能接近於反應槽11內壁面，而能配合反應槽11之旋轉動作產生旋風效應，進而延長廢氣於反應槽11內部的滯留時間。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，並非用以限定本發明之實施範圍，凡未脫離本發明技術精神所為之變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

綜上所述，本發明確實已突破傳統並具有改良及創新之創作內容且能具體實施，理應符合發明專利之法定要件，爰依法提出專利申請，懇請 鈞局審查委員授予合法專利權，以勵創作，至感德便。

Claims (6)

1. 一種利用廢氣改質轉爐石之方法，其係利用轉爐石之鹼性物質與含有二氧化碳之廢氣封存結合，使該轉爐石加速碳酸化，其特徵在於：該廢氣係透過螺旋方式環繞結合於該轉爐石，藉以延長該廢氣與該轉爐石結合的時間，增進該廢氣之封存量，提升該轉爐石碳酸化之轉化率。
2. 一種用於改質轉爐石之反應器，包含：一反應槽，該反應槽具有一入口及一出口，並供置入轉爐石；一第一蓋體，設於該反應槽之入口，且於該第一蓋體結合有一具入氣口之入氣管件，該入氣管件與該第一蓋體之間形成第一連接處，且該第一連接處與該第一蓋體之圓心形成一間距，位於該入氣口與該第一連接處具有35°~55°之夾角；一第二蓋體，設於該反應槽之出口，且於該第二蓋體結合有一具出氣口之出氣管件，該出氣管件與該第二蓋體之間形成第二連接處，且該第二連接處與該第二蓋體之圓心形成一間距，位於該出氣口與該第二連接處具有35°~55°之夾角；一加熱器，包覆於該反應槽外圍；以及一動力源，連結於該反應槽，並用於驅動該反應槽旋轉。
3. 如請求項2所述之用於改質轉爐石之反應器，其中，該反應槽兩端分別連結有一輪軸，且該輪軸與連結於該動力源，而能藉該動力源驅動該輪軸使該反應槽旋轉。
4. 如請求項3所述之用於改質轉爐石之反應器，其中，該動力源為馬達。
5. 如請求項2所述之用於改質轉爐石之反應器，其中，該反應槽、第一蓋體及第二蓋體為不銹鋼材質。
6. 如請求項2所述之用於改質轉爐石之反應器，其中，該加熱器為箱形加熱器。