高爐渣余熱回收利用及煙氣CO2吸脫附耦合系統(tǒng)及方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開了高爐渣余熱回收利用及煙氣CO2吸脫附耦合系統(tǒng)及方法；高爐渣余熱回收利用及煙氣CO2吸脫附耦合方法，其特點是:包括如下步驟：對高爐渣進行破碎、粒化，得到高爐渣顆粒；將高爐渣顆粒與流化風進行換熱，得到第一高溫氣體；將換熱后的高爐渣顆粒排入下一級爐渣冷卻裝置，利用流化風對高爐渣顆粒進行第二次冷卻，得到第二高溫氣體；在高溫吸附裝置中放置高溫吸附劑，將待處理煙氣排入高溫吸附裝置，利用第二高溫氣體對高溫吸附裝置提供熱能，高溫吸附劑吸附待處理廢氣中的CO2后，干凈煙氣排出；本發(fā)明專利技術(shù)使回收的高爐渣熱量得到了梯級高效利用，降低了余熱利用過程中的有效能損失；本發(fā)明專利技術(shù)為鋼鐵冶煉工業(yè)的節(jié)能減排提供了新方法。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及高爐渣余熱回收系統(tǒng)及方法，具體涉及高爐渣余熱回收利用及煙氣CO2吸脫附耦合系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
鋼鐵生產(chǎn)過程的高爐煉鐵工序中形成了大量蘊含高品位熱量的高爐渣。同時高爐煉鐵工序中CO2的排放量占鋼鐵生產(chǎn)總流程中CO2排放量的60％左右。高爐渣是在高爐冶煉過程中，由礦石中的脈石、燃料中的灰分和熔劑中的非揮發(fā)組分形成的副產(chǎn)物，高爐熔渣主要成分是CaO、SiO2、A12O3、Fe2O3、MgO、TiO2等，2014年我國生鐵產(chǎn)量約7.12×108t，按每生產(chǎn)1t生鐵產(chǎn)生0.3t高爐渣計算，2014年高爐渣產(chǎn)量約為2.136×108t。高爐渣的出爐溫度大約l500℃，1t高爐渣所含有的熱量可折合成約64kg標準煤，全年產(chǎn)生的高爐渣中的熱量相當于1.367×107t標準煤。同時，由于生鐵冶煉過程中需消耗大量的焦炭、煤等碳源，碳源中的碳最終以CO2的形式排放到大氣中，高爐中生產(chǎn)1t生鐵的CO2排放量約為1.9t，因此減少鋼鐵生產(chǎn)過程中的CO2排放也迫在眉睫。如前所述，鋼鐵冶煉過程中若能有效利用高爐渣中高品質(zhì)的顯熱，同時減少CO2的排放，不僅可帶來可觀的經(jīng)濟效益，還能減少溫室氣體的排放，減小環(huán)保壓力。傳統(tǒng)的高爐渣處理方法是采用水淬工藝實現(xiàn)高爐渣的物料利用。所得到的水淬高爐渣被用作硅酸鹽水泥生產(chǎn)的添加劑，生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥。然而水淬法存在諸多不足：高爐渣的顯熱無法回收利用，而且造成水資源的大量浪費；對大氣、水和土壤也會產(chǎn)生嚴重的污染。為了克服水淬工藝的缺點，研究者們提出了干式粒化結(jié)合余熱回收的高爐渣處理工藝，用以回收高爐渣中的熱量，可得到高玻璃體含量的渣粒，且節(jié)能環(huán)保，并得到了國內(nèi)外學(xué)者的普遍關(guān)注。同時，利用可再生固體吸附劑的CO2吸附技術(shù)作為CO2減排的關(guān)鍵技術(shù)之一，因其所需裝置結(jié)構(gòu)緊湊、吸附劑可循環(huán)利用，近年來得到快速發(fā)展。專利號為CN101864504A的一項專利公開了一種回收利用高爐渣顯熱提高熱風爐風溫的方法：用風淬法處理高爐渣，得到的高溫的空氣加壓后通入熱風爐內(nèi)，作為熱風爐助燃空氣來提高熱風爐的風溫。但是該方法所用的風淬法處理高爐渣需要大量的高壓空氣，電能消耗巨大。專利號為CN103757163A的一項專利公開了一種高爐渣粒化及熱量多級回收裝置：提供了一種高爐渣的粒化和熱量的多級回收方法。但是該種方法利用物理法得到的熱空氣的熱品質(zhì)不高，利用價值較低。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題在于提供高爐渣余熱回收利用及煙氣CO2吸脫附耦合系統(tǒng)及方法。根據(jù)本專利技術(shù)的第一個技術(shù)方案，高爐渣余熱回收利用及煙氣CO2吸脫附耦合方法，其包括如下步驟：步驟1、對高爐渣進行破碎、粒化，得到高爐渣顆粒；將高爐渣顆粒與流化風進行換熱，得到第一高溫氣體；步驟2、將換熱后的高爐渣顆粒排入下一級爐渣冷卻裝置，利用流化風對高爐渣顆粒進行第二次冷卻，得到第二高溫氣體；步驟3、在高溫吸附裝置中放置高溫吸附劑，將待處理煙氣排入高溫吸附裝置，利用第二高溫氣體對高溫吸附裝置提供熱能，高溫吸附劑吸附待處理廢氣中的CO2后，干凈煙氣經(jīng)過換熱后排出；吸附有CO2的高溫吸附劑輸出到高溫解吸附裝置；第二高溫氣體換熱后得到的第四高溫氣體為低溫吸附裝置提供熱能；步驟4、利用第一高溫空氣對高溫解吸附裝置提供解吸附所需熱能，吸附有CO2的高溫吸附劑在高溫解吸附裝置中解除CO2吸附，產(chǎn)生的富CO2氣體換熱后排出；解除了CO2吸附的高溫吸附劑返回高溫吸附裝置循環(huán)利用；第一高溫氣體換熱后得到的第三高溫氣體為低溫解吸附裝置提供解吸附所需熱能；步驟5、在低溫吸附裝置中放置低溫吸附劑，將待處理煙氣排入低溫吸附裝置中，低溫吸附劑吸附待處理廢氣中的CO2后，干凈煙氣經(jīng)過換熱后排出；吸附有CO2的低溫吸附劑輸出到低溫解吸附裝置；第四高溫氣體換熱后的到低溫氣體排放裝置處排放；步驟6、吸附有CO2的低溫吸附劑在低溫解吸附裝置中解除CO2吸附，產(chǎn)生的富CO2氣體換熱后排出；解除了CO2吸附的低溫吸附劑返回低溫吸附裝置循環(huán)利用；第三高溫氣體換熱后得到第五高溫氣體。根據(jù)本專利技術(shù)所述的高爐渣余熱回收利用及煙氣CO2吸脫附耦合方法的優(yōu)選方案，該方法還包括：步驟7、將供熱風爐燃氣燃燒裝置的空氣與低溫吸附裝置排出的干凈煙氣送入第一空氣預(yù)熱器，干凈煙氣與空氣換熱，換熱后的空氣再送入第二空氣預(yù)熱器；換熱后的干凈煙氣通過干凈煙器排放裝置排出；步驟8、將高溫吸附裝置排出的干凈煙氣送入第二空氣預(yù)熱器，與步驟7輸出的空氣換熱，換熱后的空氣排出；換熱后的干凈煙氣通過干凈煙器排放裝置排出。根據(jù)本專利技術(shù)所述的高爐渣余熱回收利用及煙氣CO2吸脫附耦合方法的優(yōu)選方案，該方法還包括：步驟9、將供熱風爐燃氣燃燒裝置的燃氣通過一級燃氣預(yù)熱器與第五高溫空氣換熱、換熱后的燃氣再通過二級燃氣預(yù)熱器和三級燃氣預(yù)熱器與低溫解吸附裝置排出的富CO2氣體、高溫解吸附裝置排出的富CO2氣體換熱，再輸入熱風爐燃氣燃燒裝置。根據(jù)本專利技術(shù)的第二個技術(shù)方案，一種高爐渣余熱回收利用及煙氣CO2吸脫附耦合系統(tǒng)，包括高爐渣干式粒化處理系統(tǒng)、高溫吸附裝置、高溫解吸附裝置、低溫吸附裝置和低溫解吸附裝置；高爐渣干式粒化處理系統(tǒng)包括粒化單元、一級爐渣冷卻裝置和二級爐渣冷卻裝置；粒化單元用于通過粒化器對高爐渣進行破碎、粒化，得到高爐渣顆粒排入一級爐渣冷卻裝置；一級爐渣冷卻裝置底部輸入流化風，一級爐渣冷卻裝置的頂部出風口與高溫解吸附裝置的進風口連接；一級爐渣冷卻裝置下部出渣口與二級爐渣冷卻裝置的進渣口連接；高爐渣顆粒與流化風進行換熱，得到第一高溫空氣，輸出到高溫解吸附裝置，為高溫解吸附裝置提供解吸附所需熱能，換熱后的高爐渣顆粒輸出到二級爐渣冷卻裝置中；二級爐渣冷卻裝置的底部輸入流化風，二級爐渣冷卻裝置的頂部出風口與高溫吸附裝置的進風口連接；流化風對高爐渣顆粒進行第二次冷卻，得到第二高溫空氣，輸出到高溫吸附裝置，為高溫吸附裝置提供熱能；換熱后的高爐渣顆粒輸出到外部冷卻渣處理單元；其特點是:高溫吸附裝置的吸附劑出口連接高溫解吸附裝置的吸附劑進口，高溫吸附裝置的吸附劑進口連接高溫解吸附裝置的吸附劑出口；高溫解吸附裝置的出風口連接低溫解吸附裝置的進風口；高溫吸附裝置的出風口連接低溫吸附裝置的進風口；高溫吸附裝置和高溫解吸附裝置均設(shè)置有出氣口；低溫吸附裝置的吸附劑出口連接低溫解吸附裝置的吸附劑進口，低溫吸附裝置的吸附劑進口連接低溫解吸附裝置的吸附劑出口；低溫吸附裝置和低溫解吸附裝置均設(shè)置有出氣口和出風口。本專利技術(shù)通過設(shè)置兩級爐渣冷卻裝置對高、低溫爐渣進行分級換熱，利用物理和化學(xué)方法對熱量進行分級利用。一級爐渣冷卻裝置出來的高溫熱空氣用來加熱高溫解吸附裝置，提供高溫解吸附所需熱能；高溫解吸附裝置出來的熱空氣用來加熱吸低溫解吸附裝置，提供吸低溫解吸附裝置所需熱量，再將熱量梯級利用之后的空氣最后經(jīng)預(yù)熱供熱風爐燃氣換熱器換熱后排出。由二級爐渣冷卻裝置出來的相對溫度較低的熱空氣用來加熱高溫吸附裝置，使其高效的完成CO2的吸附，經(jīng)過高溫吸附裝置的熱空氣，再用來加熱低溫吸附裝置，使其高效完成CO2吸附，最后較低溫空氣用以初步預(yù)熱供熱風爐燃氣。由高、低溫解吸附裝置出來的富CO2氣體由于其較高的溫度，被用來預(yù)熱初步預(yù)熱后的預(yù)熱供熱風爐燃氣，之后由引風機輸送至外部CO2后續(xù)利用裝置進本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
高爐渣余熱回收利用及煙氣CO2吸脫附耦合方法，其特征在于:包括如下步驟：步驟1、對高爐渣進行破碎、粒化，得到高爐渣顆粒；將高爐渣顆粒與流化風進行換熱，得到第一高溫氣體；步驟2、將換熱后的高爐渣顆粒排入下一級爐渣冷卻裝置，利用流化風對高爐渣顆粒進行第二次冷卻，得到第二高溫氣體；步驟3、在高溫吸附裝置(B1)中放置高溫吸附劑，將待處理煙氣排入高溫吸附裝置(B1)，利用第二高溫氣體對高溫吸附裝置(B1)提供熱能，高溫吸附劑吸附待處理廢氣中的CO2后，干凈煙氣排出；吸附有CO2的高溫吸附劑輸出到高溫解吸附裝置(A1)，第二高溫氣體換熱后得到第四高溫氣體為低溫吸附裝置(B2)提供熱能；步驟4、利用第一高溫氣體對高溫解吸附裝置(A1)提供解吸附所需熱能，吸附有CO2的高溫吸附劑在高溫解吸附裝置(A1)中解除CO2吸附，產(chǎn)生的富CO2氣體排出；解除了CO2吸附的高溫吸附劑返回高溫吸附裝置(B1)循環(huán)利用；第一高溫氣體換熱后得到的第三高溫氣體為低溫解吸附裝置(A2)提供解吸附所需熱能；步驟5、在低溫吸附裝置(B2)中放置低溫吸附劑，將待處理煙氣排入低溫吸附裝置(B2)中，低溫吸附劑吸附待處理廢氣中的CO2后，干凈煙氣排出；吸附有CO2的低溫吸附劑輸出到低溫解吸附裝置(A2)；第四高溫氣體換熱后的到低溫氣體排放裝置(P)排放；步驟6、吸附有CO2的低溫吸附劑在低溫解吸附裝置(A2)中解除CO2吸附，產(chǎn)生的富CO2氣體經(jīng)過換熱后排出到外部CO2后續(xù)利用單元(D)；解除了CO2吸附的低溫吸附劑返回低溫吸附裝置(B2)?循環(huán)利用；第三高溫氣體換熱后得到第五高溫氣體。...

【技術(shù)特征摘要】
1.高爐渣余熱回收利用及煙氣CO2吸脫附耦合方法，其特征在于:包括如下步驟：步驟1、對高爐渣進行破碎、粒化，得到高爐渣顆粒；將高爐渣顆粒與流化風進行換熱，得到第一高溫氣體；步驟2、將換熱后的高爐渣顆粒排入下一級爐渣冷卻裝置，利用流化風對高爐渣顆粒進行第二次冷卻，得到第二高溫氣體；步驟3、在高溫吸附裝置(B1)中放置高溫吸附劑，將待處理煙氣排入高溫吸附裝置(B1)，利用第二高溫氣體對高溫吸附裝置(B1)提供熱能，高溫吸附劑吸附待處理廢氣中的CO2后，干凈煙氣排出；吸附有CO2的高溫吸附劑輸出到高溫解吸附裝置(A1)，第二高溫氣體換熱后得到第四高溫氣體為低溫吸附裝置(B2)提供熱能；步驟4、利用第一高溫氣體對高溫解吸附裝置(A1)提供解吸附所需熱能，吸附有CO2的高溫吸附劑在高溫解吸附裝置(A1)中解除CO2吸附，產(chǎn)生的富CO2氣體排出；解除了CO2吸附的高溫吸附劑返回高溫吸附裝置(B1)循環(huán)利用；第一高溫氣體換熱后得到的第三高溫氣體為低溫解吸附裝置(A2)提供解吸附所需熱能；步驟5、在低溫吸附裝置(B2)中放置低溫吸附劑，將待處理煙氣排入低溫吸附裝置(B2)中，低溫吸附劑吸附待處理廢氣中的CO2后，干凈煙氣排出；吸附有CO2的低溫吸附劑輸出到低溫解吸附裝置(A2)；第四高溫氣體換熱后的到低溫氣體排放裝置(P)排放；步驟6、吸附有CO2的低溫吸附劑在低溫解吸附裝置(A2)中解除CO2吸附，產(chǎn)生的富CO2氣體經(jīng)過換熱后排出到外部CO2后續(xù)利用單元(D)；解除了CO2吸附的低溫吸附劑返回低溫吸附裝置(B2)循環(huán)利用；第三高溫氣體換熱后得到第五高溫氣體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐渣余熱回收利用及煙氣CO2吸脫附耦合方法，其特征在于：該方法還包括：步驟7、將供熱風爐燃氣燃燒裝置(H)的空氣與低溫吸附裝置(B2)排出的干凈煙氣送入第一空氣預(yù)熱器(C1)，干凈煙氣與空氣換熱，換熱后的空氣再送入第二空氣預(yù)熱器(C2)；換熱后的干凈煙氣通過干凈煙器排放裝置(G)排出；步驟8、將高溫吸附裝置(B1)排出的干凈煙氣送入第二空氣預(yù)熱器(C2)，與步驟7輸出的空氣換熱，換熱后的空氣排出；換熱后的干凈煙氣通過干凈煙器排放裝置(G)排出。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高爐渣余熱回收利用及煙氣CO2吸脫附耦合方法，其特征在于：步驟9、將提供給熱風爐燃氣燃燒裝置(H)的燃氣通過一級燃氣預(yù)熱器(R1)與第五高溫空氣換熱，又通過二級燃氣預(yù)熱器(R2)與低溫解吸附裝置(A2)排出的富CO2氣體換熱，再通過三級燃氣預(yù)熱器(A3)與高溫解吸附裝置(A1)排出的富CO2氣體換熱后，再輸入熱風爐燃氣燃燒裝置(H)。4.高爐渣余熱回收利用及煙氣CO2吸脫附耦合系統(tǒng)，包括：高爐渣干式粒化處理系統(tǒng)、高溫吸附裝置(B1)、高溫解吸附裝置(A1)、低溫吸附裝置(B2)和低溫解吸附裝置(A2)；高爐渣干式粒化處理系統(tǒng)包括粒化單元(3)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王宏，曹磊，朱恂，何先琰，廖強，丁玉棟，夏奡，付乾，張亮，
申請(專利權(quán))人：重慶大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：重慶;50