与冶金设备结合的气流床高温高压气化反应器及回收利用冶金炉烟气的方法技术

本发明专利技术提供了一种与冶金设备结合的气流床高温高压气化反应器及回收利用冶金炉烟气的方法，该气流床高温高压气化反应器通过在烟气回收系统上增设送料系统和控压系统，通过送料系统将物料喷吹到烟气回收系统中，在高压下利用冶金炉高温烟气的物理显热对物料进行热解气化；物料在热解过程中生成的气体随冶金烟气一起回收并分离，残余的物料与冶金炉烟气分离出的烟尘一起混合收集，实现全闭环生产。本发明专利技术通过控制喷吹物料的粒径、喷入量、输送位置以及反应器内的压力，利用冶金炉烟气的显热，为钢化联产模式化工生产提供优质合成气，未气化物料也可随冶金灰经除尘做冷固球团，有效降低了冶金工业碳的排放量。效降低了冶金工业碳的排放量。效降低了冶金工业碳的排放量。

【技术实现步骤摘要】
与冶金设备结合的气流床高温高压气化反应器及回收利用冶金炉烟气的方法


[0001]本专利技术涉及冶金设备生产与节能环保
，尤其涉及一种与冶金设备结合的气流床气化反应器及回收利用冶金炉烟气的方法。

技术介绍

[0002]化工生产过程中的气化技术是一种在一定的温度和压力下利用气化剂将固体材料气化，形成利用性更好的气体。典型的气化技术应用有煤气化技术、生物质气化技术、有机废物气化裂解技术等。
[0003]国内外气流床加压煤气化技术有：1)采用水煤浆进料的GE(Texaco)气化技术、E
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Gas气化技术、华东理工大学采用的多喷嘴对置式水煤浆气化技术、西北化工研究院采用的多元料浆气化技术和清华大学采用的非熔渣
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熔渣分级气化技术等。2)采用干煤粉进料的Shell气化技术、GSP气化技术、神宁煤业集团采用的炉气化技术、华东理工大学采用的干煤粉气化技术和西安热工院采用的两段干煤粉气化技术等。
[0004]Shell气化技术是干煤粉气流床加压技术的典型代表，该技术具有煤种试用范围广、气化温度高、合成气质量好(有效气成分达到90％)、热效率高、自动化程度高等优点，但也存在气化炉和废热锅炉结构复杂，加工难度大，投资费用高等不足之处。
[0005]属于西门子公司的GSP气化技术是20世纪70年代由前民主德国燃料研究所开发，并投入商业运行的气流床加压气化技术。GSP气化采用激冷流程，工艺流程简单，装置投资相对低，但仍需在单炉生产能力和长周期稳定运行方面做进一步验证与优化。r/>[0006]冶金炉煤气由炉口喷出时，夹带大量氧化铁粉尘，需经降温、除尘后，方能使用。目前，氧气冶金炉炼钢的煤气净化回收主要有两种方法，一是采用煤气湿法(OG法)净化回收系统，二是采用煤气干法(LT法)净化回收系统。其流程与煤粉气化工艺具有极高的相似性，具备改造成为煤粉气化炉的设备基础；冶金炉生产吨钢水通常产生>70m3的冶金炉煤气，温度高达1200～1600℃，烟气产量和温度具备煤粉气化的反应基础和工业基础。
[0007]钢化联产是指在生产钢铁产品的同时，利用高炉、转炉、焦炉产生的工业尾气作为资源，提取分离一氧化碳气体，进而生产甲醇、甲酸、醋酸或者乙二醇等碳——化工产品。钢铁冶炼产生的高温熔渣、余热、余压等为钢铁企业所独有，钢铁企业的空分、蒸气回收装置等生产的氧气、氮气等气体又能为碳——化工产品的生产所公用(耦合)。
[0008]有鉴于此，为满足钢化联产生产需求，有必要结合钢铁厂生产实际设计一种与冶金设备结合的煤粉汽化炉，实现冶金炉烟气余热利用以及化工原材料的生产，同时解决煤粉气化炉需要额外投资和工业用地的问题，提高企业效益。

技术实现思路

[0009]针对上述现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种与冶金设备结合的气流床高温高压气化反应器。该方法将50～300目的物料直接喷入烟气回收系统，利用冶金炉高温
烟气物理显热和高压环境对所述物料进行热解气化，残余物料与除尘的烟尘混合收集，物料气化产物与其他烟气进行回收利用，从而实现对冶金炉烟气热量的高效利用以及冶金炉物料的回收利用，而且分离出的烟尘还能直接用于炼钢球团矿的制备，为冶金产业的可持续性和可经济化生产提供一种有效途径。
[0010]为实现上述目的，本专利技术提供了一种与冶金设备结合的气流床高温高压气化反应器，在冶金炉的烟气回收系统的初始段上增设送料系统和在所述烟气回收系统的高压段上增设控压系统；所述送料系统用于将物料送入所述烟气回收系统中；所述送料系统包括物料喷吹罐、与所述物料喷吹罐配备连接的称量装置、通过输送管路与所述称量装置连接的压力控制器、通过所述输送管路和喷枪调节装置与所述压力控制器连接的送料喷枪；所述控压系统用于调控所述烟气回收系统的高压段内的压力；所述控压系统包括用于监测所述烟气回收系统的高压段内压力的压力监测器、用于远端控制所述烟气回收系统的高压段内压力的压力控制台。
[0011]进一步地，所述物料喷吹罐用于容置所述物料；所述物料包括化工生产需气化利用的含碳材料和能够通过高温分解气化回收的化工废弃物中的一种；所述含碳材料包括煤粉、焦粉；所述送料喷枪向所述烟气回收系统内喷入载气，所述载气携带所述物料一起经所述送料喷枪喷入所述烟气回收系统内；所述送料喷枪设置于所述烟气回收系统的初始段，所述烟气回收系统的初始段与水平面垂直，所述送料喷枪与所述烟气回收系统的初始段的侧壁夹角成15～90
°
。
[0012]进一步地，所述烟气回收系统的高压段的耐受压力大于20Mpa；送入所述烟气回收系统中的物料的压力为0.15～10Mpa。
[0013]本专利技术提供了一种采用所述的与冶金设备结合的气流床高温高压气化反应器回收利用冶金炉烟气的方法，包括以下步骤：在对冶金炉冶炼中的烟气回收时，通过所述送料系统将所述物料喷吹到所述烟气回收系统的高压段中；利用冶金炉高温烟气的物理显热和高压环境对所述物料进行热解气化；所述气化的物料在所述热解过程中随冶金炉烟气一起收集；将残余物料与冶金炉烟气分离出的烟尘一起混合收集。
[0014]进一步地，所述物料按0.01～0.1kg/m3烟气进行喷吹。
[0015]进一步地，所述残余物料与冶金炉烟气分离出的烟尘一起用于炼钢球团的制备。
[0016]进一步地，所述物料的粒径为50～300目。
[0017]进一步地，所述物料喷吹时由载气输送；所述载气为惰性气体或者常规气化剂。
[0018]进一步地，所述惰性气体为氮气；所述常规气化剂为CO2或者水蒸气。
[0019]进一步地，所述载气的流量为10～200m3/kg物料。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]1、本专利技术提供的一种与冶金设备结合的气流床高温高压气化反应器，通过在冶金炉的烟气回收系统上增设送料系统和控压系统，控制物料的输送位置、输送量以及烟气回收系统内的压力，，将物料直接喷入烟气回收系统，利用冶金炉高温烟气的物理显热供能、以烟气中的CO2作为气化剂，对所述物料进行热解气化，残余物料与烟尘混合收集，气化的物料随其他烟气一起进行回收利用。相比Shell气化技术、GSP气化技术，冶金炉汽化烟道是天然的反应器，无需额外投资和工业用地建设煤粉气化炉；物料气化产生一氧化碳可以增加冶金炉高温烟气中一氧化碳的浓度，一氧化碳浓度越大，后期分离一氧化碳越容易，从而
降低煤气回收成本；而且分离出的烟尘还能直接用于炼钢球团矿的制备，为钢化联产的可持续可经济化生产提供了一种有效途径。
[0022]2、本专利技术提供的一种采用与冶金设备结合的气流床高温高压气化反应器回收利用冶金炉烟气的方法，通过对物料的粒径、喷吹位置以及喷入量的控制，可直接将物料喷入烟气回收系统内，不会对烟气回收系统造成堵塞，由于直接与高温烟气接触，因此热量利用率高；另一方面，对冶金炉冶炼系统的改进方法简单，在原有煤气净化回收系统中增加简易的煤粉喷吹系统、控压系统，利用气力输送技术，所采用的喷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种与冶金设备结合的气流床高温高压气化反应器，其特征在于：在冶金炉的烟气回收系统的初始段上增设送料系统和在所述烟气回收系统的高压段上增设控压系统；所述送料系统用于将物料送入所述烟气回收系统中；所述送料系统包括物料喷吹罐、与所述物料喷吹罐配备连接的称量装置、通过输送管路与所述称量装置连接的压力控制器、通过所述输送管路和喷枪调节装置与所述压力控制器连接的送料喷枪；所述控压系统用于调控所述烟气回收系统的高压段内的压力；所述控压系统包括用于监测所述烟气回收系统的高压段内压力的压力监测器、用于远端控制所述烟气回收系统的高压段内压力的压力控制台。2.根据权利要求1所述的与冶金设备结合的气流床高温高压气化反应器，其特征在于：所述物料喷吹罐用于容置所述物料；所述物料包括化工生产需气化利用的含碳材料和能够通过高温分解气化回收的化工废弃物中的一种；所述含碳材料包括煤粉、焦粉；所述送料喷枪向所述烟气回收系统内喷入载气，所述载气携带所述物料一起经所述送料喷枪喷入所述烟气回收系统内；所述送料喷枪设置于所述烟气回收系统的初始段，所述烟气回收系统的初始段与水平面垂直，所述送料喷枪与所述烟气回收系统的初始段的侧壁夹角成15～90
°
。3.根据权利要求1所述的与冶金设备结合的气流床高温高压气化反应器，其特征在于：所述烟气回收系统的高压段的耐受压力大于20Mpa；送入所述烟气回收系统中的物料的压力为0.15～10Mpa。4.一种采用权利要求1～3中任一权...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴培炎，周建安，吕文龙，徐斌，
申请(专利权)人：武汉市赟巨科技有限公司，
类型：发明
国别省市：