炼钢余热气化废塑料制备富氢燃气及减排CO2的方法技术

一种炼钢余热气化废塑料制备富氢燃气及减排CO2的方法，按以下步骤进行：(1)将熔融的转炉熔渣倒入旋转盘粒化装置，从旋转盘粒化装置底部通入空气；转炉熔渣收缩成椭球状或球状颗粒，从而被破碎成细小的高温固态钢渣颗粒；(2)将转炉烟气与水蒸气混合，获得混合气体；(3)高温固态钢渣颗粒导入流化床反应器；在钢渣余热及混合气体的作用下，聚乙烯塑料颗粒发生热解气化反应，生成热解后气体和低温固态钢渣颗粒；(4)将低温固态钢渣颗粒导入流化床换热器中进行换热降温。本发明专利技术采用旋转盘造粒器对熔融钢渣进行造粒及初级余热回收处理，利用余热锅炉及流化床换热器对钢渣颗粒及合成气余热进行回收利用。余热进行回收利用。余热进行回收利用。

【技术实现步骤摘要】
炼钢余热气化废塑料制备富氢燃气及减排CO2的方法


[0001]本专利技术属于钢铁冶金
，特别涉及一种炼钢余热气化废塑料制备富氢燃气及减排CO2的方法。

技术介绍

[0002]推进钢铁工业智能化、绿色化是实现资源节约型和环境友好型社会的重要内涵之一，而碳排放问题是制约钢铁行业绿色化发展的关键。钢铁行业二氧化碳年排放量约占全球总量的8％，到2050年，全球粗钢产量将增长50％以上，这将导致二氧化碳排放量不断增加；此时，钢铁行业需要累计减少50Gt的二氧化碳排放量，其份额占工业部门总减排份额的35％；因此，钢铁行业碳减排是急需解决的问题，是实现钢铁行业可持续发展的重要内容。与此同时，钢铁行业的能源与资源问题是实现钢铁制造智能化可持续发展的关键，其中，钢铁行业能耗约占世界工业能耗的5～6％，每生产一吨钢需要投入能源1.757GJ，其过程中会产生大量的余热资源，目前余热回收率仅为17％。钢铁工业过程中的高温余热主要存在于钢材、废气和熔渣中，熔渣作为炼钢过程中的一种副产品，每年产生超过7.5亿吨高热熔渣(约1.2
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109GJ)，占钢铁工业废能的10％和高温废热的35％，相当于4000万吨煤或330TWh的电。因此，开发减排和熔渣余热高效回收技术对于钢铁行业清洁生产具有重要意义。
[0003]目前，熔渣余热回收工艺主要有水淬法、滚筒法、热闷法、气淬法、机械搅拌法等等，这些方法均只是单一的考虑熔渣的余热回收，并未协同考虑二氧化碳减排问题，且存在以下缺陷：(1)余热回收率低：现有熔渣余热回收技术热回收效率低，均低于65％；(2)渣颗粒粒度均匀性差：现有熔渣余热回收技术处理后的渣颗粒粒度均匀性差，熔渣处理效率低；(3)熔渣换热过程低温显热难以高效利用：常规的熔渣处理工艺回收熔渣显热后渣颗粒剩余温度达300℃左右，对于300℃以下的低温显热难以高效利用；(4)处理周期长：传统的热泼、闷渣工艺往往要经过数天的时间才能完成。

技术实现思路

[0004]针对现有的转炉熔渣余热回收利用在技术存在的上述问题，本专利技术提供一种炼钢余热气化废塑料制备富氢燃气及减排CO2的方法，将液态钢渣进行有效的粒化，节省二次破碎的费用，以转炉烟气和水蒸气为气化介质，利用钢渣颗粒余热气化废塑料颗粒制备富氢合成气，同时减排烟气中二氧化碳；达到节能减排的效果。
[0005]本专利技术的方法按以下步骤进行：
[0006](1)将熔融的转炉熔渣倒入旋转盘粒化装置，同时从旋转盘粒化装置底部通入空气；转炉熔渣在旋转盘离心力及空气作用下，收缩成椭球状或球状颗粒，从而被破碎成细小的高温固态钢渣颗粒；空气与转炉熔渣换热后形成热空气，被通入余热锅炉；
[0007](2)将转炉烟气与水蒸气混合，获得混合气体；混合气体中，转炉烟气中的CO+CO2与水蒸气的H2O的摩尔比为1.8～9.0；
[0008](3)将高温固态钢渣颗粒导入流化床反应器中；聚乙烯塑料颗粒与混合气体从流
化床底部通入；在钢渣余热及混合气体的作用下，聚乙烯塑料颗粒在流化床反应器中发生热解气化反应，生成热解后气体和低温固态钢渣颗粒；热解后气体排出后进入余热锅炉；低温固态钢渣颗粒的温度为500～700℃；
[0009](4)将低温固态钢渣颗粒导入流化床换热器中进行换热降温；热解后气体经过余热锅炉换热降温后，生成富氢燃气。
[0010]上述的步骤(1)中，熔融的转炉熔渣的温度为1350～1650℃。
[0011]上述的步骤(1)中，空气的流速为0.01～5m/s。
[0012]上述的步骤(1)中，旋转盘粒化装置的旋转盘转速为1500～2000r/min。
[0013]上述的步骤(1)中，热空气的温度为1000～1300℃。
[0014]上述的步骤(2)中，转炉烟气中，CO的摩尔百分比为55～80％，CO2的摩尔百分比为10～18％，H2的摩尔百分比为2～10％，N2+Ar的摩尔百分比为8～26％。
[0015]上述的步骤(2)中，混合气体的温度为100～150℃。
[0016]上述的步骤(3)中，聚乙烯塑料颗粒直径为0.1～5.0mm。
[0017]上述的步骤(3)中，聚乙烯塑料颗粒与混合气体从流化床底部通入时，以混合气体为载气，混合气体的流速为0.01～5m/s。
[0018]上述的步骤(3)中，热解气化反应时，聚乙烯塑料颗粒生成H2和CO，烟气中的CO2在反应过程中被消耗。
[0019]上述的步骤(3)中，热解后气体中氢气的产率为45～65％。
[0020]上述的步骤(3)中，CO的产率为85～100％。
[0021]上述的步骤(4)中，低温固态钢渣颗粒导入流化床换热器中进行换热降温后，温度≤100℃。
[0022]上述的步骤(3)中，热解后气体进入余热锅炉换热降温后，温度为100～150℃。
[0023]上述的步骤(4)中，富氢燃气中按体积比H2/CO≥1.5。
[0024]本专利技术的实施上述方法的装置包括旋转盘粒化装置2、流化床反应器8、第一余热锅炉13和第二余热锅炉21；旋转盘粒化装置2内部设有旋转盘3、初级流化床4和二级流化床6；旋转盘粒化装置2上部设有进料筒，进料筒的出口与旋转盘3相对，进料筒的进口与旋转盘粒化装置2外部的接渣罐1相对；旋转盘粒化装置2下部的出口与第一固渣导管7的一端连通，第一固渣导管7的另一端与流化床反应器8下部的进口连通；流化床反应器8底部设有流化床布风板10；流化床反应器8的上部出口与第一余热锅炉13通过第一导气管12连通；流化床反应器8的下部出口与流化床换热器17通过第二固渣导管16连通。
[0025]上述装置中，流化床换热器17上部的出口通过第二导气管20与第二余热锅炉21底部的进口连通。
[0026]上述装置中，第一余热锅炉13上部的出口通过合成气导管14与储气罐15的进口连通。
[0027]上述装置中，初级流化床4和二级流化床6均为圆环状，水平方向上二级流化床6位于初级流化床4和旋转盘3之间，垂直方向上，初级流化床4位于二级流化床6和旋转盘3之间。
[0028]上述装置的使用方法为：
[0029](1)将转炉熔渣通过接渣罐1经进料筒导入旋转盘粒化装置2，倒在旋转盘3上，启
动旋转盘3，使转炉熔渣分散到初级流化床4和二级流化床6上方；通过在旋转盘粒化装置2底部通入空气5，使空气从初级流化床4和二级流化床6底部向上喷吹，对转炉钢渣进行冷却；
[0030](2)生成的高温固态钢渣颗粒9通过第一固渣导管7进入流化床反应器8；从流化床反应器8底部通入携带聚乙烯塑料颗粒的混合气体11，进行热解气化反应；热解后气体排出后，通过第一导气管12进入第一余热锅炉13回收余热；换热后的混合气体通过合成气导管14进入储气罐15；
[0031](3)生成的低温固态钢渣颗粒18通过第二固渣导管16进入流化床换热器17；从流化床换热器17底部通入常温空气19，与低温固态钢渣颗粒18换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种炼钢余热气化废塑料制备富氢燃气及减排CO2的方法，其特征在于按以下步骤进行：(1)将熔融的转炉熔渣倒入旋转盘粒化装置，同时从旋转盘粒化装置底部通入空气；转炉熔渣在旋转盘离心力及空气作用下，收缩成椭球状或球状颗粒，从而被破碎成细小的高温固态钢渣颗粒；空气与转炉熔渣换热后形成热空气，被通入余热锅炉；(2)将转炉烟气与水蒸气混合，获得混合气体；混合气体中，转炉烟气中的CO+CO2与水蒸气的H2O的摩尔比为1.8～9.0；(3)将高温固态钢渣颗粒导入流化床反应器中；聚乙烯塑料颗粒与混合气体从流化床底部通入；在钢渣余热及混合气体的作用下，聚乙烯塑料颗粒在流化床反应器中发生热解气化反应，生成热解后气体和低温固态钢渣颗粒；热解后气体排出后进入余热锅炉；低温固态钢渣颗粒的温度为500～700℃；(4)将低温固态钢渣颗粒导入流化床换热器中进行换热降温；热解后气体经过余热锅炉换热降温后，生成富氢燃气。2.根据权利要求1所述的炼钢余热气化废塑料制备富氢燃气及减排CO2的方法，其特征在于步骤(1)中，熔融的转炉熔渣的温度为1350～1650℃。3.根据权利要求1所述的炼钢余热气化废塑料制备富氢燃气及减排CO2的方法，其特征在于步骤(1)中，空气的流速为0.01～5m/s。4.根据权利要求1所述的炼钢余热气化废塑料制备富氢燃气及减排CO2的方法，其特征在于步骤(1)中，旋转盘粒化装置的旋转盘转速为1500～2000r/min。5.根据权利要求1所述的炼钢余热气化废塑料制备富氢燃气及减排CO2的方法，其特征在于步骤(1)中，热空气的温度为1000～1300℃。6.根据权利要求1所述的炼钢余热气化废塑料制备富氢燃气及减排CO2的方法，其特征在于步骤(2)中，转炉烟气中，CO的摩尔百分比为55～80％，CO2的摩尔百分比为10～18％，H2的摩尔百分比为2～10％，N2+Ar的摩尔百分比为8～26％。7.根据权利要求1所述的炼钢余热气化废塑料制备富氢燃气及减排CO2的方法，其特征在于步骤(3)中，聚乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：张慧宁，左全琴，董建平，廖春发，王蒲番，刘雪婷，刘培培，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：