高炉渣余热回收利用及烟气CO2吸脱附耦合系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了高炉渣余热回收利用及烟气CO2吸脱附耦合系统及方法；高炉渣余热回收利用及烟气CO2吸脱附耦合方法，其特点是:包括如下步骤：对高炉渣进行破碎、粒化，得到高炉渣颗粒；将高炉渣颗粒与流化风进行换热，得到第一高温气体；将换热后的高炉渣颗粒排入下一级炉渣冷却装置，利用流化风对高炉渣颗粒进行第二次冷却，得到第二高温气体；在高温吸附装置中放置高温吸附剂，将待处理烟气排入高温吸附装置，利用第二高温气体对高温吸附装置提供热能，高温吸附剂吸附待处理废气中的CO2后，干净烟气排出；本发明专利技术使回收的高炉渣热量得到了梯级高效利用，降低了余热利用过程中的有效能损失；本发明专利技术为钢铁冶炼工业的节能减排提供了新方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高炉渣余热回收系统及方法，具体涉及高炉渣余热回收利用及烟气CO2吸脱附耦合系统及方法。
技术介绍
钢铁生产过程的高炉炼铁工序中形成了大量蕴含高品位热量的高炉渣。同时高炉炼铁工序中CO2的排放量占钢铁生产总流程中CO2排放量的60％左右。高炉渣是在高炉冶炼过程中，由矿石中的脉石、燃料中的灰分和熔剂中的非挥发组分形成的副产物，高炉熔渣主要成分是CaO、SiO2、A12O3、Fe2O3、MgO、TiO2等，2014年我国生铁产量约7.12×108t，按每生产1t生铁产生0.3t高炉渣计算，2014年高炉渣产量约为2.136×108t。高炉渣的出炉温度大约l500℃，1t高炉渣所含有的热量可折合成约64kg标准煤，全年产生的高炉渣中的热量相当于1.367×107t标准煤。同时，由于生铁冶炼过程中需消耗大量的焦炭、煤等碳源，碳源中的碳最终以CO2的形式排放到大气中，高炉中生产1t生铁的CO2排放量约为1.9t，因此减少钢铁生产过程中的CO2排放也迫在眉睫。如前所述，钢铁冶炼过程中若能有效利用高炉渣中高品质的显热，同时减少CO2的排放，不仅可带来可观的经济效益，还能减少温室气体的排放，减小环保压力。传统的高炉渣处理方法是采用水淬工艺实现高炉渣的物料利用。所得到的水淬高炉渣被用作硅酸盐水泥生产的添加剂，生产普通硅酸盐水泥。然而水淬法存在诸多不足：高炉渣的显热无法回收利用，而且造成水资源的大量浪费；对大气、水和土壤也会产生严重的污染。为了克服水淬工艺的缺点，研究者们提出了干式粒化结合余热回收的高炉渣处理工艺，用以回收高炉渣中的热量，可得到高玻璃体含量的渣粒，且节能环保，并得到了国内外学者的普遍关注。同时，利用可再生固体吸附剂的CO2吸附技术作为CO2减排的关键技术之一，因其所需装置结构紧凑、吸附剂可循环利用，近年来得到快速发展。专利号为CN101864504A的一项专利公开了一种回收利用高炉渣显热提高热风炉风温的方法：用风淬法处理高炉渣，得到的高温的空气加压后通入热风炉内，作为热风炉助燃空气来提高热风炉的风温。但是该方法所用的风淬法处理高炉渣需要大量的高压空气，电能消耗巨大。专利号为CN103757163A的一项专利公开了一种高炉渣粒化及热量多级回收装置：提供了一种高炉渣的粒化和热量的多级回收方法。但是该种方法利用物理法得到的热空气的热品质不高，利用价值较低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供高炉渣余热回收利用及烟气CO2吸脱附耦合系统及方法。根据本专利技术的第一个技术方案，高炉渣余热回收利用及烟气CO2吸脱附耦合方法，其包括如下步骤：步骤1、对高炉渣进行破碎、粒化，得到高炉渣颗粒；将高炉渣颗粒与流化风进行换热，得到第一高温气体；步骤2、将换热后的高炉渣颗粒排入下一级炉渣冷却装置，利用流化风对高炉渣颗粒进行第二次冷却，得到第二高温气体；步骤3、在高温吸附装置中放置高温吸附剂，将待处理烟气排入高温吸附装置，利用第二高温气体对高温吸附装置提供热能，高温吸附剂吸附待处理废气中的CO2后，干净烟气经过换热后排出；吸附有CO2的高温吸附剂输出到高温解吸附装置；第二高温气体换热后得到的第四高温气体为低温吸附装置提供热能；步骤4、利用第一高温空气对高温解吸附装置提供解吸附所需热能，吸附有CO2的高温吸附剂在高温解吸附装置中解除CO2吸附，产生的富CO2气体换热后排出；解除了CO2吸附的高温吸附剂返回高温吸附装置循环利用；第一高温气体换热后得到的第三高温气体为低温解吸附装置提供解吸附所需热能；步骤5、在低温吸附装置中放置低温吸附剂，将待处理烟气排入低温吸附装置中，低温吸附剂吸附待处理废气中的CO2后，干净烟气经过换热后排出；吸附有CO2的低温吸附剂输出到低温解吸附装置；第四高温气体换热后的到低温气体排放装置处排放；步骤6、吸附有CO2的低温吸附剂在低温解吸附装置中解除CO2吸附，产生的富CO2气体换热后排出；解除了CO2吸附的低温吸附剂返回低温吸附装置循环利用；第三高温气体换热后得到第五高温气体。根据本专利技术所述的高炉渣余热回收利用及烟气CO2吸脱附耦合方法的优选方案，该方法还包括：步骤7、将供热风炉燃气燃烧装置的空气与低温吸附装置排出的干净烟气送入第一空气预热器，干净烟气与空气换热，换热后的空气再送入第二空气预热器；换热后的干净烟气通过干净烟器排放装置排出；步骤8、将高温吸附装置排出的干净烟气送入第二空气预热器，与步骤7输出的空气换热，换热后的空气排出；换热后的干净烟气通过干净烟器排放装置排出。根据本专利技术所述的高炉渣余热回收利用及烟气CO2吸脱附耦合方法的优选方案，该方法还包括：步骤9、将供热风炉燃气燃烧装置的燃气通过一级燃气预热器与第五高温空气换热、换热后的燃气再通过二级燃气预热器和三级燃气预热器与低温解吸附装置排出的富CO2气体、高温解吸附装置排出的富CO2气体换热，再输入热风炉燃气燃烧装置。根据本专利技术的第二个技术方案，一种高炉渣余热回收利用及烟气CO2吸脱附耦合系统，包括高炉渣干式粒化处理系统、高温吸附装置、高温解吸附装置、低温吸附装置和低温解吸附装置；高炉渣干式粒化处理系统包括粒化单元、一级炉渣冷却装置和二级炉渣冷却装置；粒化单元用于通过粒化器对高炉渣进行破碎、粒化，得到高炉渣颗粒排入一级炉渣冷却装置；一级炉渣冷却装置底部输入流化风，一级炉渣冷却装置的顶部出风口与高温解吸附装置的进风口连接；一级炉渣冷却装置下部出渣口与二级炉渣冷却装置的进渣口连接；高炉渣颗粒与流化风进行换热，得到第一高温空气，输出到高温解吸附装置，为高温解吸附装置提供解吸附所需热能，换热后的高炉渣颗粒输出到二级炉渣冷却装置中；二级炉渣冷却装置的底部输入流化风，二级炉渣冷却装置的顶部出风口与高温吸附装置的进风口连接；流化风对高炉渣颗粒进行第二次冷却，得到第二高温空气，输出到高温吸附装置，为高温吸附装置提供热能；换热后的高炉渣颗粒输出到外部冷却渣处理单元；其特点是:高温吸附装置的吸附剂出口连接高温解吸附装置的吸附剂进口，高温吸附装置的吸附剂进口连接高温解吸附装置的吸附剂出口；高温解吸附装置的出风口连接低温解吸附装置的进风口；高温吸附装置的出风口连接低温吸附装置的进风口；高温吸附装置和高温解吸附装置均设置有出气口；低温吸附装置的吸附剂出口连接低温解吸附装置的吸附剂进口，低温吸附装置的吸附剂进口连接低温解吸附装置的吸附剂出口；低温吸附装置和低温解吸附装置均设置有出气口和出风口。本专利技术通过设置两级炉渣冷却装置对高、低温炉渣进行分级换热，利用物理和化学方法对热量进行分级利用。一级炉渣冷却装置出来的高温热空气用来加热高温解吸附装置，提供高温解吸附所需热能；高温解吸附装置出来的热空气用来加热吸低温解吸附装置，提供吸低温解吸附装置所需热量，再将热量梯级利用之后的空气最后经预热供热风炉燃气换热器换热后排出。由二级炉渣冷却装置出来的相对温度较低的热空气用来加热高温吸附装置，使其高效的完成CO2的吸附，经过高温吸附装置的热空气，再用来加热低温吸附装置，使其高效完成CO2吸附，最后较低温空气用以初步预热供热风炉燃气。由高、低温解吸附装置出来的富CO2气体由于其较高的温度，被用来预热初步预热后的预热供热风炉燃气，之后由引风机输送至外部CO2后续利用装置进本文档来自技高网...

【技术保护点】
高炉渣余热回收利用及烟气CO2吸脱附耦合方法，其特征在于:包括如下步骤：步骤1、对高炉渣进行破碎、粒化，得到高炉渣颗粒；将高炉渣颗粒与流化风进行换热，得到第一高温气体；步骤2、将换热后的高炉渣颗粒排入下一级炉渣冷却装置，利用流化风对高炉渣颗粒进行第二次冷却，得到第二高温气体；步骤3、在高温吸附装置(B1)中放置高温吸附剂，将待处理烟气排入高温吸附装置(B1)，利用第二高温气体对高温吸附装置(B1)提供热能，高温吸附剂吸附待处理废气中的CO2后，干净烟气排出；吸附有CO2的高温吸附剂输出到高温解吸附装置(A1)，第二高温气体换热后得到第四高温气体为低温吸附装置(B2)提供热能；步骤4、利用第一高温气体对高温解吸附装置(A1)提供解吸附所需热能，吸附有CO2的高温吸附剂在高温解吸附装置(A1)中解除CO2吸附，产生的富CO2气体排出；解除了CO2吸附的高温吸附剂返回高温吸附装置(B1)循环利用；第一高温气体换热后得到的第三高温气体为低温解吸附装置(A2)提供解吸附所需热能；步骤5、在低温吸附装置(B2)中放置低温吸附剂，将待处理烟气排入低温吸附装置(B2)中，低温吸附剂吸附待处理废气中的CO2后，干净烟气排出；吸附有CO2的低温吸附剂输出到低温解吸附装置(A2)；第四高温气体换热后的到低温气体排放装置(P)排放；步骤6、吸附有CO2的低温吸附剂在低温解吸附装置(A2)中解除CO2吸附，产生的富CO2气体经过换热后排出到外部CO2后续利用单元(D)；解除了CO2吸附的低温吸附剂返回低温吸附装置(B2) 循环利用；第三高温气体换热后得到第五高温气体。...

【技术特征摘要】
1.高炉渣余热回收利用及烟气CO2吸脱附耦合方法，其特征在于:包括如下步骤：步骤1、对高炉渣进行破碎、粒化，得到高炉渣颗粒；将高炉渣颗粒与流化风进行换热，得到第一高温气体；步骤2、将换热后的高炉渣颗粒排入下一级炉渣冷却装置，利用流化风对高炉渣颗粒进行第二次冷却，得到第二高温气体；步骤3、在高温吸附装置(B1)中放置高温吸附剂，将待处理烟气排入高温吸附装置(B1)，利用第二高温气体对高温吸附装置(B1)提供热能，高温吸附剂吸附待处理废气中的CO2后，干净烟气排出；吸附有CO2的高温吸附剂输出到高温解吸附装置(A1)，第二高温气体换热后得到第四高温气体为低温吸附装置(B2)提供热能；步骤4、利用第一高温气体对高温解吸附装置(A1)提供解吸附所需热能，吸附有CO2的高温吸附剂在高温解吸附装置(A1)中解除CO2吸附，产生的富CO2气体排出；解除了CO2吸附的高温吸附剂返回高温吸附装置(B1)循环利用；第一高温气体换热后得到的第三高温气体为低温解吸附装置(A2)提供解吸附所需热能；步骤5、在低温吸附装置(B2)中放置低温吸附剂，将待处理烟气排入低温吸附装置(B2)中，低温吸附剂吸附待处理废气中的CO2后，干净烟气排出；吸附有CO2的低温吸附剂输出到低温解吸附装置(A2)；第四高温气体换热后的到低温气体排放装置(P)排放；步骤6、吸附有CO2的低温吸附剂在低温解吸附装置(A2)中解除CO2吸附，产生的富CO2气体经过换热后排出到外部CO2后续利用单元(D)；解除了CO2吸附的低温吸附剂返回低温吸附装置(B2)循环利用；第三高温气体换热后得到第五高温气体。2.根据权利要求1所述的高炉渣余热回收利用及烟气CO2吸脱附耦合方法，其特征在于：该方法还包括：步骤7、将供热风炉燃气燃烧装置(H)的空气与低温吸附装置(B2)排出的干净烟气送入第一空气预热器(C1)，干净烟气与空气换热，换热后的空气再送入第二空气预热器(C2)；换热后的干净烟气通过干净烟器排放装置(G)排出；步骤8、将高温吸附装置(B1)排出的干净烟气送入第二空气预热器(C2)，与步骤7输出的空气换热，换热后的空气排出；换热后的干净烟气通过干净烟器排放装置(G)排出。3.根据权利要求2所述的高炉渣余热回收利用及烟气CO2吸脱附耦合方法，其特征在于：步骤9、将提供给热风炉燃气燃烧装置(H)的燃气通过一级燃气预热器(R1)与第五高温空气换热，又通过二级燃气预热器(R2)与低温解吸附装置(A2)排出的富CO2气体换热，再通过三级燃气预热器(A3)与高温解吸附装置(A1)排出的富CO2气体换热后，再输入热风炉燃气燃烧装置(H)。4.高炉渣余热回收利用及烟气CO2吸脱附耦合系统，包括：高炉渣干式粒化处理系统、高温吸附装置(B1)、高温解吸附装置(A1)、低温吸附装置(B2)和低温解吸附装置(A2)；高炉渣干式粒化处理系统包括粒化单元(3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏，曹磊，朱恂，何先琰，廖强，丁玉栋，夏奡，付乾，张亮，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50