钢铁厂固液废料回收再利用的转炉烟气处理系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种钢铁厂固液废料回收再利用的转炉烟气处理系统和方法。本发明专利技术设计出一种黑水混合反应炉，并将其应用于转炉烟气处理系统中。黑水混合反应炉的原料获取解决了目前多个工序的固废和废液的处理问题，提高了经济价值和环境价值。济价值和环境价值。济价值和环境价值。

【技术实现步骤摘要】
钢铁厂固液废料回收再利用的转炉烟气处理系统和方法


[0001]本专利技术涉及钢铁领域，具体涉及一种钢铁厂固液废料回收再利用的转炉烟气处理系统和方法。

技术介绍

[0002]钢铁生产产生大量三废、其中废气治理在环保升级中得到了极大改善，但是固体废弃物和废液治理仍然落后。其中固体废弃物和废液中有很多物质和能源可以再利用。比如钢铁厂除尘灰，尤其是转炉一次除尘灰、高炉重力除尘灰和高炉布袋除尘灰都含有较高比例的铁元素。目前少量用作烧结，大量灰分需要外运，造成了资源浪费。此外，钢铁厂由于缺乏专业的酚氰废水、废油处理净化能力，也采用外运来解决这些废液，花费了经费也浪费了能源。
[0003]水煤浆是一种新型、高效、清洁的煤基燃料，是燃料家庭的新成员，它是由65％
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70％不同粒度分布的煤，29
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34％左右的水和约1％的化学添加剂制成的混合物。经过多道严密工序，筛去煤炭中无法燃烧的成分等杂质，仅将碳本质保留下来，成为水煤浆的精华。它具有石油一样的流动性，热值相当于油的一半，被称为液态煤炭产品。水煤浆技术包括水煤浆制备、储运、燃烧、添加剂等关键技术，是一项涉及多门学科的系统技术，水煤浆具有燃烧效率高、污染物排放低等特点，可用于电站锅炉、工业锅炉和工业窑炉代油、代气、代煤燃烧，以及宾馆、住宅、酒店、办公楼等各种建筑物供暖和生活热水。是当今洁净煤技术的重要组成部分。水煤浆的问世，源于20世纪70年代的世界石油能源危机。当时全世界在石油能源危机的经济大衰退之后，清醒地认识到石油天然气作为清洁能源，并不是取之不尽用之不竭的，丰富的煤炭依然是长期可靠的主要能源。然而，传统的燃煤方式造成严重大气污染的历史教训是不容重现的。于是煤炭液化、汽化和浆化成为普遍重视的研究课题。水煤浆则是煤炭液化的最佳成果，也是煤炭洁净利用最廉价的实用技术。
[0004]目前水煤浆技术主要应用于电站、化工厂的工艺中，并且煤炭作为不可再生资源虽然相对于原油和天然气廉价，但其本身就是钢铁厂的主要碳源，因此对于钢铁厂直接采用煤炭制作水煤浆在经济上并不划算。
[0005]早期高炉炼铁的主要还原剂(碳源)是焦炭，目前随着焦炭的价格不断上涨，钢铁厂都致力于利用高炉炼铁喷煤技术代替部分焦炭提供廉价碳源作为还原剂。其中已有探索了喷油技术(胡俊鸽,郭艳玲,周文涛.高炉喷煤技术的现状及发展[J].鞍钢技术,2015(05):7
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12.)。无论喷煤技术还是喷油技术都是替代碳源的方案，虽然相对于焦炭成本低，但是仍然有原料成本。且喷油和喷煤技术仅仅提供碳源，在高炉冶炼中还需要反应物含铁矿物的参与，如果有技术能够同时替代焦炭作为碳源且能替代铁矿作为反应物那么这种替代的经济价值更高。
[0006]本专利技术从水煤浆的物化特性着手开发出适应钢铁厂固液废品能源物质回收再利用的转炉烟气处理系统和方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种钢铁厂固液废料回收再利用的转炉烟气处理系统和方法。
[0008]本专利技术设计出一种黑水混合反应炉，并将其应用于转炉烟气处理系统中。黑水混合反应炉的原料获取解决了目前多个工序的固废和废液的处理问题，提高了经济价值和环境价值。其中的黑水即为钢铁厂固液废料制备的水煤浆。
[0009]为了实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]本专利技术第一个方面提供一种钢铁厂固液废料回收再利用的转炉烟气处理系统，该转炉烟气处理系统包括：
[0011]黑水混合反应炉、蒸发冷却器、电除尘单元、脱硝单元、三通阀、第一二氧化碳分离单元、第二二氧化碳分离单元；
[0012]所述黑水混合反应炉的上部分(优选距离上端出口约1m处)设置有黑水喷嘴和燃烧器，下部分设置有固体加料孔，中段为蒸汽回收段，其外壁绕设有换热管；
[0013]所述黑水喷嘴包括黑水进料口、载气进料口和喷射出口，所述燃烧器包括进料口和喷射出口；所有的所述喷射出口均朝向所述黑水混合反应炉内；
[0014]所述换热管的入口连接有除氧器、出口连接有汽包，所述汽包的出口与所述黑水喷嘴的载气进料口连接，为其提供蒸汽作为载气；
[0015]所述黑水混合反应炉的上端口通过烟道与所述蒸发冷却器的入口连接，所述蒸发冷却器的出口依次与所述电除尘单元、脱硝单元连接，所述脱硝单元的出口与所述三通阀的一个接口连接；所述三通阀的另两个接口分别连接所述第一二氧化碳分离单元和第二二氧化碳分离单元；所述第一二氧化碳分离单元的一氧化碳出口与所述黑水混合反应炉的燃烧器的进料口连接；所述第一二氧化碳分离单元和第二二氧化碳分离单元的二氧化碳出口通过管线合并。
[0016]所述除氧器用于去除锅炉给水中的氧气，避免对设备和管道的影响；尤其是黑水混合反应炉蒸汽回收段的换热管中的锅水都需要除氧，防止管道发生腐蚀过快，增加设备设计寿命。
[0017]当黑水混合反应炉内反应温度过高时，通过引入除氧水(来自于除氧器，也叫锅水)来对反应炉降温。来自除氧器的锅水经过蒸汽回收段吸热生成蒸汽，送入汽包进行储存，储存的蒸汽可以直接送黑水喷嘴作为载气和动力气，也可以送到厂区动力管道去蒸汽发电及发电。
[0018]根据本专利技术的转炉烟气处理系统，优选地，所述黑水混合反应炉的上端口沿周设置有多个所述黑水喷嘴，所述黑水喷嘴的喷射出口的喷射方向均为所述黑水混合反应炉的螺旋线切线方向。多个黑水喷嘴同时工作则可以形成旋流旋。黑水通过黑水喷嘴以旋流方式喷入到反应炉中，与转炉烟气充分接触进行反应。
[0019]根据本专利技术的转炉烟气处理系统，优选地，所述蒸发冷却器和电除尘单元的底部均设置有气力输灰仓泵，其出口均与所述固体加料孔连接。
[0020]根据本专利技术的转炉烟气处理系统，优选地，气力输灰仓泵的载气为氮气。
[0021]气力输灰仓泵安装在除尘装置下方，氮气是气力输送的载气气源，需要回炉重练的灰分通过气力输灰经固体加料孔送回转炉重新回炉冶炼。
[0022]根据本专利技术的转炉烟气处理系统，优选地，所述电除尘单元与脱硝单元的连接管线上设置有引风机。
[0023]根据本专利技术的转炉烟气处理系统，优选地，所述脱硝单元为脱硝塔，所述脱硝塔包括进气口、进液口和出气口；
[0024]所述进气口与所述引风机的出口连接，所述出气口与所述三通阀的一个接口连接，所述进液口连接有氨水罐，且连接管线上设置有增压泵。
[0025]根据本专利技术的转炉烟气处理系统，优选地，所述第一二氧化碳分离单元与所述燃烧器的连接管线上设置有煤气加压机。
[0026]根据本专利技术的转炉烟气处理系统，优选地，所述转炉烟气处理系统还包括黑水制备单元，所述黑水制备单元用于制备黑水，并为所述黑水喷嘴提供所述黑水。
[0027]所述黑水指钢铁厂固液废料制备的水煤浆。所述黑水制备单元使用回收的铁基固废、碳基固废、液态碳源和流化废液等配置成水煤浆，通过管道泵送到目标工序反应器附近，即所述黑水混合反应炉附近，通过黑水喷嘴使用蒸汽作为载气将其喷入反应炉内进行反应。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢铁厂固液废料回收再利用的转炉烟气处理系统，其特征在于，该转炉烟气处理系统包括：黑水混合反应炉、蒸发冷却器、电除尘单元、脱硝单元、三通阀、第一二氧化碳分离单元、第二二氧化碳分离单元；所述黑水混合反应炉的上部分设置有黑水喷嘴和燃烧器，下部分设置有固体加料孔，中段为蒸汽回收段，其外壁绕设有换热管；所述黑水喷嘴包括黑水进料口、载气进料口和喷射出口，所述燃烧器包括进料口和喷射出口；所有的所述喷射出口均朝向所述黑水混合反应炉内；所述换热管的入口连接有除氧器、出口连接有汽包，所述汽包的出口与所述黑水喷嘴的载气进料口连接；所述黑水混合反应炉的上端口通过烟道与所述蒸发冷却器的入口连接，所述蒸发冷却器的出口依次与所述电除尘单元、脱硝单元连接，所述脱硝单元的出口与所述三通阀的一个接口连接；所述三通阀的另两个接口分别连接所述第一二氧化碳分离单元和第二二氧化碳分离单元；所述第一二氧化碳分离单元的一氧化碳出口与所述黑水混合反应炉的燃烧器的进料口连接；所述第一二氧化碳分离单元和第二二氧化碳分离单元的二氧化碳出口通过管线合并。2.根据权利要求1所述的转炉烟气处理系统，其特征在于，所述黑水混合反应炉的上端口沿周设置有多个所述黑水喷嘴，所述黑水喷嘴的喷射出口的喷射方向均为所述黑水混合反应炉的螺旋线切线方向。3.根据权利要求1所述的转炉烟气处理系统，其特征在于，所述蒸发冷却器和电除尘单元的底部均设置有气力输灰仓泵，其出口均与所述固体加料孔连接。4.根据权利要求3所述的转炉烟气处理系统，其特征在于，气力输灰仓泵的载气为氮气。5.根据权利要求3所述的转炉烟气处理系统，其特征在于，所述转炉烟气处理系统还包括黑水制备单元，所述黑水制备单元用于制备黑水，并为所述黑水喷嘴提供所述黑水；优选地，所述蒸发冷却器和电除尘单元的底部在所述气力输灰仓泵之前均设置有铁磁性筛选单元，所述铁磁性筛选单元包括磁性出口和非磁性出口，所述磁性出口与所述气力输灰仓泵连接，所述非磁性出口...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈琛，王亚楠，张红磊，郝景章，史光，
申请(专利权)人：中冶京诚工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：