一种高效利用冶金废气的高炉富氢冶炼工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112662824A(43)申请公布日2021.04.16(21)申请号202011506917.0(22)申请日2020.12.18(71)申请人昆明理工大学地址650000云南省昆明市五华区学府路253号(72)发明人郑敏高鹏王敬泉范宝山李康纳薇祝星李孔斋王华高文桂吴军(74)专利代理机构昆明合盛知识产权代理事务所(普通合伙)53210代理人龙燕(51)Int.Cl.C21B5/00(2006.01)权利要求书1页说明书9页(54)发明名称一种高效利用冶金废气的高炉富氢冶炼工艺(57)摘要本发明公开了一种高效利用冶金废气的高炉富氢冶炼工艺，工艺流程如下：步骤一：将高炉冶金废气通入高炉一中，向高炉一中通入足够的氧气，经过燃烧反应后，输出的气体成分为一氧化碳：50％‑90％，氢气：2％‑12％，氮气：3％‑30％，二氧化碳：0％‑5％，水：1％‑5％，产生热值为9700‑17000kJ/m3，一部分作为其他工业原料外供，另一部分组成A组分，本发明的步骤一中，向高炉一中通入足够的氧气，再进行燃烧反应，使高炉一中冶金废气的含量变为方便收集的一氧化碳、氢气、氮气、二氧化碳和水，大大方便了后续利用废气的过程，在步骤一中反应所得的热量可集中收集并利用至其他工业反应中，大大节约了成本，使工业废气的用途更广。CN112662824ACN112662824A权利要求书1/1页1.一种高效利用冶金废气的高炉富氢冶炼工艺，其特征在于：工艺流程如下：步骤一：将高炉冶金废气通入高炉一中，向高炉一中通入足够的氧气，经过燃烧反应后，输出的气体成分为一氧化碳：50％‑90％，氢气：2％‑12％，氮气：3％‑30％，二氧化碳：0％‑5％，水：1％‑5％，产生热值为9700‑17000kJ/m3，一部分作为其他工业原料外供，另一部分组成A组分。步骤二：在高炉二中用无烟煤或焦炭为原料与水蒸气在高温时反应而得水煤气(C+H2O→CO+H2—热)，净化后再使它与水蒸气一起通过触媒令其中的CO转化成CO2(CO+H2O→CO2+H2)可得含氢量在80％以上的气体，这种方法制氢成本较低产量很大，将制得的气体命名为B组分。步骤三：将A组分的气体与B组分的气体共同通入高炉三中，利用无烟煤或焦炭为原料，在900℃的高温下,B组分中的氢气与A组分中的一氧化碳在高温下的化学反应3H2+CO＝CH4+H2O。2.根据权利要求1所述的一种高效利用冶金废气的高炉富氢冶炼工艺，其特征在于：所述步骤一中，高炉一中产生化学反应的同时，炉中产生的热值可回收用于工业反应。3.根据权利要求1所述的一种高效利用冶金废气的高炉富氢冶炼工艺，其特征在于：所述步骤二高炉二中的炉料无烟煤中，碳的含量约为95％以上。4.根据权利要求1所述的一种高效利用冶金废气的高炉富氢冶炼工艺，其特征在于：所述步骤二中，B组分气体中氢气的含量为80％以上，二氧化碳的含量为20％以下。5.根据权利要求1所述的一种高效利用冶金废气的高炉富氢冶炼工艺，其特征在于：所述步骤三中，在没有催化剂的环境下反应很慢,通入蒸汽,会减缓反应速度,还会发生：H2O+CO＝CO2+H2，最终产生二氧化碳和氢气，氢气可集中收集并再次回收利用。6.根据权利要求1所述的一种高效利用冶金废气的高炉富氢冶炼工艺，其特征在于：所述步骤三中，加入催化剂，使氨气和氢气进行反应，制得冶金行业普遍使用的氨气，其化学反应方程式为N2(g)+3H2(g)＝(催化剂,加热加压)2NH3(g)。2CN112662824A说明书1/9页一种高效利用冶金废气的高炉富氢冶炼工艺技术领域[0001]本发明涉及冶炼工艺技术领域，具体是一种高效利用冶金废气的高炉富氢冶炼工艺。背景技术[0002]根据国际能源署统计钢铁企业的CO2排放量占全世界CO2总排放量的6.7％，钢铁企业的废气主要可分为两种，一种为可燃废气，一种为不可燃废气。其中可燃废气有高炉煤气、转炉煤气及焦炉煤气。不可燃废气是指气体中可燃成分较低，CO2含量高的气体，这部分废气是指烧结废气、热风炉废气、锅炉废气等。[0003]高炉煤气中CO2含量为12％‑23％，CO含量为21％‑30％，可燃成分较低，CO2含量较高，热值为3300‑4200kJ/m3，目前钢铁企业除了利用高炉煤气余压余热发电外，高炉煤气主要作为燃料用于热风炉、锅炉和烧结点火，其CO2排放占钢铁企业总排放的70％以上。国内外很多研究围绕高炉煤气脱除CO2后再利用展开研究，如高炉炉顶煤气循环技术。俄罗斯土拉钢铁的HRG法、日本的JFE法、OHNO法、德国的FINK及欧洲的TGR‑BF法等都先后对高炉炉顶煤气循环工艺进行了研究，但炉顶煤气中CO2的有效脱除是限制高炉炉顶煤气循环工艺的主要因