一种高炉炉渣与煤气余热的多级回收系统及其方法.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CN110982966A(43)申请公布日2020.04.10(21)申请号201911144298.2(22)申请日2019.11.20(71)申请人中山大学地址510275广东省广州市海珠区新港西路135号(72)发明人丁静唐恩民陆建峰王维龙(74)专利代理机构广州粤高专利商标代理有限公司44102代理人陈伟斌(51)Int.Cl.C21B3/06(2006.01)C21B3/08(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称一种高炉炉渣与煤气余热的多级回收系统及其方法(57)摘要本发明涉及工业余热回收领域，更具体地，涉及一种高炉炉渣与煤气余热的多级回收系统及其方法，包括高炉、化学反应炉渣余热回收装置、显式换热炉渣余热回收装置，鼓风机，气体换热器，气体分离器，天然气储罐；采用化学和物理回收方法对高炉炉渣和煤气余热进行多级回收。高温炉渣在化学反应炉渣余热回收装置中既做热载体又做催化助催化剂；通过甲烷重整反应，实现了高温段余热化学利用以及二氧化碳材料的循环利用；通过气体换热和气体分离实现了高炉煤气的余热回收，减少了二氧化碳排放；化学反应之后的高温颗粒可通过空气换热进行显热回收。本发明可显著提升高炉炉渣和煤气的余热利用率，实现高炉工艺中余热的高效利用，节能减排，有很大推广前景。CN110982966ACN110982966A权利要求书1/2页1.一种高炉炉渣与煤气余热的多级回收系统，其特征在于，主要包括高炉(1)、化学反应炉渣余热回收装置(2)、显式换热炉渣余热回收装置(3)；所述高炉(1)设有气体输入输出端和炉渣输出端，化学反应炉渣余热回收装置(2)、显式换热炉渣余热回收装置(3)均设有气体输入输出端与炉渣输出输入端；所述化学反应炉渣余热回收装置(2)的输入输出端与高炉(1)的输入输出端对应连接形成双向联通；所述显式换热炉渣余热回收装置(3)输入端与化学反应炉渣余热回收装置(2)的输出端连接，其气体输出端与高炉(1)输入端连接。2.根据权利要求1所述的高炉炉渣与煤气余热的多级回收系统，其特征在于，所述化学反应炉渣余热回收装置(2)为逆流直接接触换热装置；所述显式换热炉渣余热回收装置(3)为气固逆流换热装置。3.根据权利要求1所述的高炉炉渣与煤气余热的多级回收系统，其特征在于，系统还包括气体换热器(5)、气体分离器(6)、天然气储罐(7)；所述气体分离器(6)输入端分别与高炉(1)、天然气储罐(7)相连，输出端分别与气体换热器(5)、化学反应炉渣余热回收装置(2)相连；所述气体分离器(6)输入端输出端分别与气体换热器(5)、化学反应炉渣余热回收装置(2)相连。4.根据权利要求1至3所述的高炉炉渣与煤气余热的多级回收系统，其特征在于，所述显式换热炉渣余热回收装置(3)连接有用于鼓入空气的鼓风机(4)。5.根据权利要求1所述的高炉炉渣与煤气余热的多级回收系统，其特征在于，所述高炉(1)输出端的温度为大于或等于1000摄氏度。6.一种应用权利要求1至5任一项所述高炉炉渣与煤气余热的多级回收系统的方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)高炉(1)中排出高炉煤气与从天然气气罐(7)通入的甲烷气体在气体换热器(5)中进行逆流换热，换热后的煤气在气体分离器(6)中分离出二氧化碳；被预热的甲烷气体和从气体分离器(6)中分离出二氧化碳气体通入化学反应炉渣余热回收装置(2)，分离出二氧化碳后其余的煤气通回高炉或直接利用；(2)高炉(1)中排出的高温炉渣通入化学反应炉渣余热回收装置(2)，和气体换热器(5)中被加热的甲烷气体以及气体分离器(6)中分离出的二氧化碳，进行气固直接接触逆流换热和甲烷重整反应储热；将反应后的生成气通入高炉(1)中，将初步冷却后的颗粒通入显式换热炉渣余热回收装置(3)；(3)鼓风机(4)鼓入的空气与从化学反应炉渣余热回收装置(2)排入的高温颗粒在显式换热炉渣余热回收装置(3)中进行逆流换热，之后被预热的空气通入高炉(1)，被冷却的炉渣排出；完成多级回收。7.根据权利要求6所述高炉炉渣与煤气余热的多级回收系统的方法，其特征在于，化学反应炉渣余热回收装置(2)高温炉渣余热进行热化学和显式余热回收利用，高温炉渣自上而下运动，甲烷和二氧化碳气体自下而上运动，直接接触换热后进行甲烷重整反应储能，反应后的高热值气体通入高炉作为燃料，同时也回收部分显热。8.根据权利要求7所述高炉炉渣与煤气余热的多级回收系统的方法，其特征在于：高温炉渣为化学反应提供热源，并对化学反应起到催化和助催化作用。9.根据权利要求6所述高炉炉渣与煤气余热的多级回收系统的方法，其特征在于，气体换热器(5)中甲烷与高炉排出的高炉煤气逆流换热，利用高温煤气预热甲烷，回收高温煤气2CN