冶金炉产生的废气的改性方法和冷却方法以及它们的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种改性方法及其装置，所述改性方法为，在通过向从冶金炉排出的高温废气中添加还原剂而进行该气体的改性时，在该废气中的氧气浓度为1容积％以下时开始添加所述还原剂，并在废气温度为800℃以上时结束所述改性反应。从双层管结构的还原剂吹入喷嘴吹入所述还原剂。本发明专利技术还涉及一种冶金炉产生的废气的冷却方法及其装置，所述冷却方法为，向所述高温废气中添加还原剂，使该还原剂与该废气中的二氧化碳之间发生吸热反应，通过该吸热反应使该废气自身冷却。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2009年5月12日、申请号为200980117666.2(国际申请号为PCT/JP2009/059111)、专利技术名称为“冶金炉产生的废气的改性方法和冷却方法以及它们的装置”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及由冶金炉产生的废气的改性方法和冷却方法以及它们的装置。特别涉及由转炉或熔融还原炉之类的冶金炉产生的含有二氧化碳的废气的改性方法和冷却方法以及它们的装置。
技术介绍
近年来，为了保护地球环境并防止地球温室化，减少二氧化碳排出已成为重大课题。特别是在炼铁厂，减少二氧化碳排出已成为涉及企业存续的最重要问题。一直以来，虽然为此提出了各种提案，但是一直未实现真正的减少二氧化碳的技术。一般而言，在炼铁厂，由转炉或熔融还原炉等产生含有大量二氧化碳的高温废气。由于这些废气除二氧化碳之外还含有一氧化碳、氢气等，因此，也作为驱动炼铁厂内各种设备的能源利用。另外，从利用这种高温废气的显热的观点来看，通常通过将其供给锅炉使其产生低压蒸汽来进行废热回收。但是，炼铁厂中的低压蒸汽的利用价值低，反而期望能够化学地利用高温废气。另外，已知甲烷等各种烃或甲醇、二甲醚等含氧化合物与二氧化碳或水蒸气反应而被改性为一氧化碳和氢气。作为利用该反应的废热回收技术，在日本特开2000-212615号公报中公开有如下的实现“增热”的方法：向由转炉等精炼设备产生的含有二氧化碳和/或水蒸气的高温废气中，供给含有烃的气体和/或液体而引发改性反应，使该废气中的一氧化碳和氢气增加，由此，增大废气的潜热。在该日本特开2000-212615号公报中公开的方法中，向转炉废气中吹入天然气而进行下式(1)的改性反应时，使视为该反应结束的位置的温度降低至约375℃。但是，根据发明人的研究可知，若改性反应的结束温度低于800℃，则碳的生成变得显著，存在导致在废气回收设备内堆积碳和炉尘的问题。并且，若改性反应的结束温度降低，则导致改性反应效率下降，二氧化碳的转化率降低。CH4+CO2→2CO+2H2(1)另外，在日本特开平5-117668号公报中公开有如下的方法：向从转炉排出的气体的温度达到600℃以上的位置供给煤，并使废气与煤对置接触，由此，进行下式(2)的改性反应而生成一氧化碳，实现废气的增热。CO2+C→2CO(2)该日本特开平5-117668号公报中公开的方法，虽然在使用廉价的煤来进行改性反应这一方面优良，但是煤中含有的不可燃成分(SiO2、Al2O3等)会堆积于烟道内，或落到转炉内，具有导致炉渣量增大的问题。另外，在日本特开平2-11715号公报中公开有如下的方法及其装置：向由转炉产生的废气的温度达到1300℃以上的位置添加甲烷以及水蒸气，进行下式(3)的水性气体反应，从而实现废气中的一氧化碳和氢气的增量。CH4+H2O→CO+3H2(3)该日本特开平2-11715号公报中公开的方法，在通过添加水蒸气引起的反应中只生成CO和H2，不引起涉及二氧化碳的改性反应，因此，具有对于减少CO2没有任何贡献的问题。如上所述，利用由转炉或熔融还原炉等冶金炉产生的含有二氧化碳的废气的显热而使废气的潜热部分增大(以反应生成物的燃烧热的形式来蓄积式(1)的吸热部分)的所谓的实现增热的现有技术，会导致碳的堆积或二氧化碳反应效率的降低，或导致SiO2、Al2O3等不可燃成分的堆积，或者二氧化碳不参与反应，因此，存在的问题对于废气的增热以及减少二氧化碳排出没有效果。另外，作为冷却由转炉或熔融还原炉等冶金炉产生的高温废气的方法，一直以来，代表性的是机械方法，其使用配置在废气回收设备的烟道(导管)上的水冷却套(水冷却管)进行废气的冷却，然后使用热交换器进行废热的回收(参见日本特公昭57-10930号公报、日本特开昭62-74018号公报)。但是，在上述现有技术的情况下，由于必须将烟道、例如若为转炉则为辐射部(导管)，设计为水冷却套结构，因此，存在必须构筑结构复杂且大规模的冷却用设备、并且必须同时设置废热锅炉这样的问题。而且，作为对象的废气(被冷却气体)是800℃以上的高温的冶金炉产生的废气，若用上述冷却设备将其冷却，则必须使用耐该高温的原材料。另外，也考虑了利用水喷雾法的冷却方法，但是必须设置用于喷雾以及水与气体的接触的大型冷却装置，并且由于冷却后的气体中含有水蒸气，因此不利于将处理后的气体作为可燃气体利用的情况。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种高温废气的改性方法和用于其的装置，所述方法通过不堆积碳和不可燃成分等地引发高效的二氧化碳改性反应，能够实现废气的增热，并且能够减少二氧化碳的排出。为了达到上述目的，本专利技术提供一种冶金炉产生的废气的改性方法，在向从冶金炉排出的高温的含有二氧化碳的废气中添加还原剂、使二氧化碳与还原剂反应而进行该废气的改性时，在该废气中的氧气浓度为1容积％以下时，进行所述还原剂的添加，并在废气温度为800℃以上时结束所述改性反应。所述还原剂选自化石资源类化合物和非化石资源类化合物。在为化石资源类化合物的情况下，优选为选自由天然气、液化石油气、甲烷、乙烷、轻石脑油、残油液、甲醇、乙醇、二甲醚和二乙醚组成的组中的至少一种。在为非化石资源类化合物的情况下，优选为选自由生物乙醇、生物柴油、生物乙醇与生物柴油的混合物组成的组中的至少一种。所述从冶金炉排出的高温废气优选具有800～1800℃的温度。更优选为1000～1800℃。所述从冶金炉排出的高温废气优选具有3～30容量％的CO2浓度。所述还原剂的添加，优选在该废气中的氧气浓度为0.5容积％以下时进行。所述改性反应优选在废气温度为800℃～1100℃时结束。更优选为850℃～1050℃。优选在800℃以上的废气温度下进行0.01～50秒的所述改性反应。更优选在800℃以上的废气温度下进行0.1～20秒的所述改性反应。优选所述冶金炉为转炉，并且，在延长反应时间的情况下，从转炉的顶吹枪的侧管添加所述还原剂。优选所述冶金炉为转炉，并且，在缩短反应时间的情况下，在转炉的废气回收设备中的从裙罩部到一次集尘器之间添加所述还原剂。另外，本专利技术提供一种改性气体的制造方法，在向从冶金炉排出的高温的含有二氧化碳的废气中添加还原剂、使二氧化碳与还原剂反应而制造改性气体时，在该废气中的氧气浓度为1容积％以下时，进行所述还原剂的添加，并在废气温度为800℃以上时结束所述改性反应。所述还原剂优选为选自由天然气、液化石油气、甲烷、乙烷、轻石脑油、残油液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冶金炉产生的废气的改性装置，用于通过向从冶金炉排出的高温废气中添加还原剂来进行由该废气中含有的二氧化碳与还原剂的改性反应引起的该废气的改性，其中，在冶金炉的废气导管上设置有同心双层管结构的还原剂吹入喷嘴，所述还原剂吹入喷嘴由稀释氮气吹入用外管和插入该外管内的还原剂吹入用内管构成。

【技术特征摘要】
2008.05.16 JP 2008-129040;2008.09.05 JP 2008-227841.一种冶金炉产生的废气的改性装置，用于通过向从冶金炉排出的高温废气中添加还
原剂来进行由该废气中含有的二氧化碳与还原剂的改性反应引起的该废气的改性，其中，
在冶金炉的废气导管上设置有同心双层管结构的还原剂吹入喷嘴，所述还原剂吹入喷嘴由
稀释氮气吹入用外管和插入该外管内的还原剂吹入用内管构成。
2.如权利要求1所述的冶金炉产生的废气的改性装置，其中，所述冶金炉为转炉。
3.如权利要求1所述的冶金炉产生的废气的改性装置，其中，所述废气导管由下部烟
罩、上部烟罩和辐射部构成。
4.如权利要求1所述的冶金炉产生的废气的改性装置，其中，所述还原剂吹入喷嘴沿所
述废气导管的辐射部下部的圆周方向至少设置一个。
5.如权利要求1所述的冶金炉产生的废气的改性装置，其中，所述还原剂吹入喷嘴从由
内管形成的中心通路喷出还原剂，从该内管和外管之间形成的环状通路喷出稀释氮气。
6.如权利要求1所述的冶金炉产生的废气的改性装置，其中，所述外管是在所述废气导
管上安装的用于紧急停止的稀释氮气吹入管。
7.如权利要求1所述的冶金炉产生的废气的改性装置，其中，所述从外管的环状通路喷
出的稀释氮气是用于紧急停止的稀释氮气。
8.如权利要求1所述的冶金炉产生的废气的改性装置，其中，所述还原剂含有选自由天
然气、液化石油气、甲烷、乙烷、轻石脑油、残油液、甲醇、乙醇、二甲醚和二乙醚组成的组中
的至少一种化石资源类化合物。
9.如权利要求1所述的冶金炉产生的废气的改性装置，其中，所述还原剂含有选自由生
物乙醇、生物柴油、生物乙醇与生物柴油的混合物组成的组中的至少一种非化石资源类化
合物。
10.一种冶金炉产生的废气的冷却方法，向含有一氧化碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：高木克彦，齐间等，茂木康弘，三好康夫，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP