【技术实现步骤摘要】
本申请涉及炼铁，具体涉及一种耦合电催化还原的碳循环系统和方法。
技术介绍
1、由于工业的发展，大量开采煤炭、石油、天然气等化石燃料资源，它们作为能源而不断被消耗的同时，使大气中co2的含量与日俱增。
2、钢铁行业碳减排有着举足轻重的地位。在钢铁冶炼流程中，由于煤、焦炭的能源投入比重接近90％，以煤为主要能源物质的用能结构直接影响了钢铁行业的碳排放，在目前的炼铁炼钢的行业中，煤气进入工业炉喷吹燃烧之后都是直接排放，增加大气中二氧化碳含量的同时，也造成了碳资源的浪费。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种耦合电催化还原的碳循环系统和方法，用于解决现有技术中煤气进入工业炉喷吹燃烧之后都是直接排放，增加大气中二氧化碳含量的同时，也造成了碳资源浪费的问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种耦合电催化还原的碳循环系统，包括：
3、工业炉；
4、脱碳装置，设置有第一进口端、第一出口端、煤气进口端和煤气出口端，所述第一进口端与所述工业炉连通用于接收煤气，所述脱碳装置对煤气分离二氧化碳，并将分离的二氧化碳从第一出口端排出，脱碳后的煤气通过所述煤气出口端通向所述工业炉；
5、电催化还原装置，设置有第二进口端和第二出口端；所述第二进口端与第一出口端连通并用于接收二氧化碳，所述电催化还原装置将二氧化碳还原成还原气，所述第二出口端与所述煤气进口端连通；
6、其中，所述还原气和二氧
7、可选地，所述碳循环系统还设置有净化组件，所述净化组件设置在所述工业炉与所述脱碳装置之间；
8、所述净化组件包括除尘装置和脱硫装置中的任一种；
9、或所述净化组件包括除尘装置和脱硫装置，所述除尘装置和脱硫装置串联。
10、可选地，所述电催化还原装置的第二出口端连接有第一气液分离器，所述第一气液分离器将分离的还原气和二氧化碳的混合气体通向所述脱碳装置，将分离的液体通向所述电催化还原装置阴极作为电解液；
11、所述电催化还原装置还设有用于排出氧气的氧气出口端，所述氧气出口端连接有第二气液分离器，所述第二气液分离器将分离的气体通向所述工业炉或其他用氧工序，将分离的液体通向所述电催化还原装置阳极作为电解液。
12、可选地，所述脱碳装置煤气出口端与所述工业炉之间设置有用于暂存煤气和/或还原气的气体储存装置。
13、可选地，所述气体储存装置与所述工业炉之间设置有加压装置，所述加压装置用于将还原气加压至0.6～0.8mpa。
14、可选地，所述加压装置输出的还原气与所述电催化还原装置进行热量交换，所述电催化还原装置与所述工业炉之间还设置有加热装置，所述加热装置对所述还原气进行加热处理。
15、本申请还提供一种耦合电催化还原的碳循环方法，包括上述中任一项所述的碳循环系统：
16、s1、煤气经脱碳处理分离出二氧化碳，二氧化碳经电催化还原形成还原气和氧气；
17、s2、还原气与二氧化碳的混合气再经脱碳处理分离，还原气与脱碳后的煤气混合作为工业炉的燃料或还原介质进行二次利用，而分离出的二氧化碳再次进行电催化还原反应；
18、s3、所述工业炉产生的煤气按步骤s1和s2循环处理。
19、可选地，所述煤气经脱碳处理分离出二氧化碳之前还包括：
20、对工业炉煤气的除尘和脱硫处理，除尘后工业炉煤气含尘量小于等于1mg/m3；脱硫后煤气总硫含量≤10mg/m3。
21、可选地，所述还原气与脱碳后的煤气混合作为工业炉的燃料或还原介质进行二次利用之前还包括：
22、对脱碳处理后的煤气和/或还原气进行暂存，以稳定组成成分和气流量，然后依次经加压、预热和加热后通向所述工业炉。
23、可选地，所述电催化还原反应产生的氧气进入所述工业炉作为助燃剂或用于其他用氧工序。
24、如上所述，本专利技术中的技术方案带来的有益效果至少包括：通过设置脱碳装置和还原装置，将工业炉排放的二氧化碳等煤气进行脱碳后转换成一氧化碳再次利用，将一氧化碳再次投入到工业炉中进行生产，实现了二氧化碳的大规模消纳及碳循环利用，有效降低了炼铁工艺碳排放量；
25、而且将通过电催化还原反应器将二氧化碳直接转化，避免了常规热催化转化方式中电解水制氢后再用氢气作为还原剂的复杂工艺及额外能耗。
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1.一种耦合电催化还原的碳循环系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述一种耦合电催化还原的碳循环系统，其特征在于：
3.根据权利要求2所述一种耦合电催化还原的碳循环系统，其特征在于：
4.根据权利要求3所述一种耦合电催化还原的碳循环系统，其特征在于：
5.根据权利要求4所述一种耦合电催化还原的碳循环系统，其特征在于：
6.根据权利要求5所述一种耦合电催化还原的碳循环系统，其特征在于：
7.一种耦合电催化还原的碳循环方法，包括如权利要求1至6中任一项所述的碳循环系统，其特征在于：
8.根据权利要求7所述一种耦合电催化还原的碳循环方法，其特征在于，煤气经脱碳处理分离出二氧化碳之前还包括：
9.根据权利要求7或8所述一种耦合电催化还原的碳循环方法，其特征在于，还原气与脱碳后的煤气混合作为工业炉的燃料或还原介质进行二次利用之前还包括：
10.根据权利要求7所述一种耦合电催化还原的碳循环方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种耦合电催化还原的碳循环系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述一种耦合电催化还原的碳循环系统，其特征在于：
3.根据权利要求2所述一种耦合电催化还原的碳循环系统，其特征在于：
4.根据权利要求3所述一种耦合电催化还原的碳循环系统，其特征在于：
5.根据权利要求4所述一种耦合电催化还原的碳循环系统，其特征在于：
6.根据权利要求5所述一种耦合电催化还原的碳循环系统，其特征在于：
...【专利技术属性】
技术研发人员：李朋，范学峰，王刚，赵运建，何学坤，贺坤，龙孟，许俊，
申请(专利权)人：中冶赛迪工程技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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