CN114369691A - 基于高炉渣余热利用的城市固废与炼铁协同***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于高炉渣余热利用的城市固废与炼铁协同***及方法，包括高温炉渣粒化***、固废破碎***、热解反应***、气固分离***、冷凝***和炼铁***，高温炉渣粒化***的出口端和固废破碎***的出口端分别与热解反应***的入口端对接，热解反应***的出口端与气固分离器的入口端对接，气固分离器的气体出口端与冷凝器的入口端对接，冷凝器的气体出口端经热解反应***或高温炉渣粒化***的预热管道后与炼铁***对接。本发明降低环境污染，降低炼铁***的节能降耗。
Description
技术领域
本发明涉及冶金及热解技术领域，具体涉及一种基于高炉渣余热利用的城市固废与炼铁协同***及方法。
背景技术
随着社会进步，物质不断丰富，城市的垃圾产量也越来越多，给环境造成了巨大压力，成为一个亟需解决的社会问题。
目前，由于在污染物排放和能源化再利用方面的优势，热解成为解决城市固废的一个有效方式。固废的热解指将城市固废置于无氧条件下，使其加热分解为可燃性气体(CO、H2、CH4等)、燃料油及固态焦炭的过程。城市固废的热解产物可以作为富氢还原剂和燃料供炼铁***使用，实现城市固废和炼铁***的协同。但是，热解过程需要吸收大量的热，如果使用产生的燃料对其进行加热就会导致热解工艺的回收能源低，失去其应有的价值。
另一方面，在整个钢铁企业中，占钢铁生成过程中高温余热资源总量35％的高温炉渣的显热却没有得到有效利用。从高炉排出的高温炉渣的温度为1400～1600℃，每吨渣所含热量约1770MJ，相当于64kg标煤所含热量，相当于高炉生产1t生铁所消耗能量的13％，是钢铁企业不可多得的高品质热源，实现高温炉渣余热的有效利用不仅可以有效降低钢铁企业的能源消耗，还能帮助企业实现节能减排的目标。目前高温炉渣的常用处理方法为水淬法，该方法不仅浪费大量的水资源，造成污染环境，还不能有效利用高温炉渣的高品质显热。因此，高温炉渣的余热的有效利用也是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种基于高炉渣余热利用的城市固废与炼铁协同***及方法，降低环境污染，降低炼铁***的节能降耗。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种基于高炉渣余热利用的城市固废与炼铁协同***，包括高温炉渣粒化***、固废破碎***、热解反应***、气固分离***、冷凝***和炼铁***，高温炉渣粒化***的出口端和固废破碎***的出口端分别与热解反应***的入口端对接，热解反应***的出口端与气固分离器的入口端对接，气固分离器的气体出口端与冷凝器的入口端对接，冷凝器的气体出口端经热解反应***或高温炉渣粒化***的预热管道后与炼铁***对接。
按照上述技术方案，高温炉渣粒化***包括粒化器，粒化器上部入口端连接有导渣槽和催化剂装入器，粒化器下部与热解反应装置相连。
按照上述技术方案，粒化器为转杯粒化器、转筒或离心粒化器。
按照上述技术方案，固废破碎***包括破碎机和筛分机，破碎机的出口端与筛分机的入口端对接，筛分机的出口端与热解反应***对接。
按照上述技术方案，热解反应***包括热解反应装置，热解反应装置分别与高温炉渣粒化***的粒化器、固废破碎***以及气固分离***的气固分离器连接。
按照上述技术方案，热解反应装置为回转窑或流化床。
按照上述技术方案，气固分离***包括气固分离器，气固分离器为旋风分离器。
按照上述技术方案，冷凝***包括冷凝器。
按照上述技术方案，炼铁***包括了炼铁高炉和/或气基直接还原竖炉。
采用以上所述的基于高炉渣余热利用的城市固废与炼铁协同***的城市固废与炼铁协同方法，包括以下步骤：
步骤1，将高温炉渣与催化剂放入高温炉渣粒化***中粒化，形成渣粒；
步骤2，通过固废破碎***将固废破碎筛分得到合适粒度的固废颗粒；
步骤3，将渣粒和固废颗粒同时投入热解反应***中，在热解反应***中发生热解反应，生成热解产物；
步骤4，热解产物在气固分离***中进行分离，分离出的固体产物经冷却***进行冷却后使用，冷却***与发电***连接，而分离出的气体产物经冷凝***中进行分离；
步骤5，在冷凝***中，气体产物分离为燃料油和富氢还原气体，燃料油根据炼铁工序的情况使用，富氢还原气体则经过高温炉渣粒化***或热解反应***预热后进入到炼铁***。
本发明具有以下有益效果：
本发明将高温炉渣的显热作为城市固废热解的热源，使固废热解产物用于炼铁***，不仅帮助城市消解固体废物，降低环境污染，还为炼铁***提供富氢还原剂和燃料，降低炼铁***的节能降耗。
附图说明
图1是本发明实施例中基于高炉渣余热利用的城市固废与炼铁协同***的原理示意图；
图中，1-粒化器，2-热解反应装置，3-气固分离器，4-冷凝器，5-高炉，6-气基直接还原竖炉，7-固废破碎***。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
参照图1所示，本发明提供的一个实施例中的基于高炉渣余热利用的城市固废与炼铁协同***，包括高温炉渣粒化***、固废破碎***7、热解反应***、气固分离***、冷凝***和炼铁***，高温炉渣粒化***的出口端和固废破碎***7的出口端分别与热解反应***的入口端对接，热解反应***的出口端与气固分离器3的入口端对接，气固分离器3的气体出口端与冷凝器4的入口端对接，冷凝器4的气体出口端经热解反应***的热解反应装置2或高温炉渣粒化***的粒化器1的预热管道后与炼铁***对接。
进一步地，高温炉渣粒化***包括粒化器1，粒化器1上部入口端连接有导渣槽和催化剂装入器，粒化器1下部与热解反应装置2相连；装入的高温炉渣在粒化器1中粒化，并与装入的催化剂混合，渣粒和催化剂进入到热解反应装置2中，与固废颗粒发生热解反应。
进一步地，粒化器1为转杯粒化器、转筒或离心粒化器；可以在高温炉渣粒化的同时加入催化剂以提升下步热解反应的速率。
进一步地，固废破碎***7包括破碎机和筛分机，破碎机的出口端与筛分机的入口端对接，筛分机的出口端与热解反应***对接；固废在破碎机7中破碎后进行筛分，得到合适粒度的颗粒，得到的固废颗粒与渣粒同时进入热解反应装置2中反应。
进一步地，热解反应***包括热解反应装置2，热解反应装置2分别与高温炉渣粒化***的粒化器1、固废破碎***7以及气固分离***的气固分离器3连接；高炉渣粒与固废颗粒在热解反应装置2中发生反应后，排放到气固分离器3进行分离。
进一步地，热解反应装置2为回转窑或流化床；当热解反应装置2为流化床时，热解产品的富氢煤气可以作为反应的载气，加热后的富氢煤气可以直接在炼铁***使用。
进一步地，气固分离***包括气固分离器3，气固分离器3为旋风分离器；热解反应后的产品经过气固分离器3进行分离，得到固体产品和气体产品，气体产品进入到冷凝器4中进行处理。
进一步地，冷凝***包括冷凝器4；经过分离器3得到的气体在冷凝器4中冷凝，得到燃料油和富氢气体，富氢气体经过热解反应装置2或粒化器1的预热后进入炼铁***使用。
进一步地，炼铁***包括了炼铁高炉5和/或气基直接还原竖炉6；预热的富氢还原气体进入高炉5或气基直接还原竖炉6，将铁矿石还原；
当预热富氢气体在高炉5中使用时，通过炉身下部安装的风口或炉缸上部安装的风口喷入；当预热富氢气体在气基直接还原竖炉6中使用时，通过煤气重整装置将富氢煤气的成分调整到合适范围，然后通入竖炉生产直接还原铁。
采用以上所述的基于高炉渣余热利用的城市固废与炼铁协同***的城市固废与炼铁协同方法，包括以下步骤：
步骤1，将高温炉渣与催化剂放入高温炉渣粒化***的粒化器1中粒化，形成渣粒；
步骤2，通过固废破碎***7的破碎机和筛分机将固废破碎筛分得到合适粒度的固废颗粒；
步骤3，将渣粒和固废颗粒同时投入热解反应***的热解反应装置2中，在热解反应***的热解反应装置2中发生热解反应，生成热解产物，热解产物包括炭黑、气态燃料油、富氢还原气体等)；
步骤4，热解产物在气固分离***的气固分离器3中进行分离，分离出的固体产物按照常规方式经冷却***进行冷却后使用，冷却***与发电***连接，而分离出的气体产物的气态燃料油和富氢还原气体经冷凝***的冷凝器4中进行分离；
步骤5，在冷凝***的冷凝器4中，气体产物分离为燃料油和富氢还原气体，燃料油根据炼铁工序的情况使用，富氢还原气体则经过高温炉渣粒化***的粒化器1或热解反应***的热解反应装置2预热后进入到炼铁***；
在所述的步骤3中，当热解反应装置2为流化床时，最终分离的富氢气体可以作为反应的载气，预热的富氢气体经过处理后在炼铁***使用。
在所述的步骤5中，在预热的富氢还原气体预热后进行炼铁***后，当炼铁***为高炉5时，富氢还原气体直接通过煤气分配器从高炉炉身安装的风口或高炉炉缸上部安装的风口喷入高炉；当炼铁***为气基直接还原竖炉6时，富氢还原气体在煤气重整装置中重整，气体成分符合冶炼要求时通入竖炉进行反应。
该方法将城市固废处理与炼铁***协同处理，并利用优质的高温炉渣预热作为固废热解的热源，不仅能有效消解城市固废污染，发展钢铁企业的社会功能，提高钢铁企业热量利用，降低钢铁企业能耗，同时还因为固废产生的富氢还原气体能够方便地在炼铁高炉和气基直接还原竖炉中使用，可以有效降低炼铁***地CO2排放，帮助企业实现低碳发展。
以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于高炉渣余热利用的城市固废与炼铁协同***，其特征在于，包括高温炉渣粒化***、固废破碎***、热解反应***、气固分离***、冷凝***和炼铁***，高温炉渣粒化***的出口端和固废破碎***的出口端分别与热解反应***的入口端对接，热解反应***的出口端与气固分离器的入口端对接，气固分离器的气体出口端与冷凝器的入口端对接，冷凝器的气体出口端经热解反应***或高温炉渣粒化***的预热管道后与炼铁***对接。
2.根据权利要求1所述的基于高炉渣余热利用的城市固废与炼铁协同***，其特征在于，高温炉渣粒化***包括粒化器，粒化器上部入口端连接有导渣槽和催化剂装入器，粒化器下部与热解反应装置相连。
3.根据权利要求2所述的基于高炉渣余热利用的城市固废与炼铁协同***，其特征在于，粒化器为转杯粒化器、转筒或离心粒化器。
4.根据权利要求1所述的基于高炉渣余热利用的城市固废与炼铁协同***，其特征在于，固废破碎***包括破碎机和筛分机，破碎机的出口端与筛分机的入口端对接，筛分机的出口端与热解反应***对接。
5.根据权利要求1所述的基于高炉渣余热利用的城市固废与炼铁协同***，其特征在于，热解反应***包括热解反应装置，热解反应装置分别与高温炉渣粒化***的粒化器、固废破碎***以及气固分离***的气固分离器连接。
6.根据权利要求5所述的基于高炉渣余热利用的城市固废与炼铁协同***，其特征在于，热解反应装置为回转窑或流化床。
7.根据权利要求1所述的基于高炉渣余热利用的城市固废与炼铁协同***，其特征在于，气固分离***包括气固分离器，气固分离器为旋风分离器。
8.根据权利要求1所述的基于高炉渣余热利用的城市固废与炼铁协同***，其特征在于，冷凝***包括冷凝器。
9.根据权利要求1所述的基于高炉渣余热利用的城市固废与炼铁协同***，其特征在于，炼铁***包括了炼铁高炉和/或气基直接还原竖炉。
10.采用权利要求1所述的基于高炉渣余热利用的城市固废与炼铁协同***的城市固废与炼铁协同方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将高温炉渣与催化剂放入高温炉渣粒化***中粒化，形成渣粒；
步骤2，通过固废破碎***将固废破碎筛分得到合适粒度的固废颗粒；
步骤3，将渣粒和固废颗粒同时投入热解反应***中，在热解反应***中发生热解反应，生成热解产物；
步骤4，热解产物在气固分离***中进行分离，分离出的固体产物经冷却***进行冷却后使用，冷却***与发电***连接，而分离出的气体产物经冷凝***中进行分离；
步骤5，在冷凝***中，气体产物分离为燃料油和富氢还原气体，燃料油根据炼铁工序的情况使用，富氢还原气体则经过高温炉渣粒化***或热解反应***预热后进入到炼铁***。
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| CN (1) | CN114369691A (zh) |
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2022
- 2022-01-04 CN CN202210001267.7A patent/CN114369691A/zh active Pending
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