一種分級(jí)還原燃燒制取燒結(jié)礦并分離CO₂的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種分級(jí)還原燃燒制取燒結(jié)礦并分離CO2的裝置及方法。原料鐵礦進(jìn)入還原室與合成氣反應(yīng)，得到CO2、H2O與還原態(tài)鐵礦；經(jīng)過旋風(fēng)分離器，得到氣體產(chǎn)物CO2和水蒸汽，進(jìn)行冷凝，得到純凈的CO2，還原態(tài)鐵礦經(jīng)一級(jí)出料區(qū)進(jìn)入燃燒室；在燃燒室中通入空氣，還原態(tài)鐵礦與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，釋放熱量，鐵礦石吸熱燒結(jié)，從二級(jí)出料區(qū)得到燒結(jié)礦；燃燒室直徑大于還原室，來自燃燒室的高溫貧氧空氣在流經(jīng)還原室壁面時(shí)釋放熱量，為還原室提供熱量，實(shí)現(xiàn)熱量的平衡。
【專利說明】
一種分級(jí)還原燃燒制取燒結(jié)礦并分離CO2的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及制取燒結(jié)礦的方法和裝置，特別是涉及一種分級(jí)還原燃燒制取燒結(jié)礦并分離C02的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在高爐生產(chǎn)中，具有多孔結(jié)構(gòu)，透氣性以及熔化性能較好的燒結(jié)礦有利于高爐煤氣通過礦層，加熱并還原鐵礦石，從而有利于得到質(zhì)量較高的生鐵。將各種粉狀含鐵原料，配入適量的燃料和熔劑，加入適量的水，經(jīng)混合和造球后在燒結(jié)設(shè)備上使物料發(fā)生一系列物理化學(xué)變化，將礦粉顆粒黏結(jié)成塊的過程叫燒結(jié)。目前制取燒結(jié)礦大多采用抽風(fēng)燒結(jié)技術(shù)，抽風(fēng)燒結(jié)技術(shù)中，配料置于在帶式燒結(jié)機(jī)，使用燃料在配料表面燃燒，配料吸收大量熱量發(fā)生燒結(jié)而得到燒結(jié)礦。含碳燃料的燃燒會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，如果將燃燒產(chǎn)生的二氧化碳直接排放，二氧化碳這種溫室氣體會(huì)加劇“溫室效應(yīng)” ο目前我國的環(huán)境保護(hù)問題日益嚴(yán)峻，但是鋼鐵的需求量很大，因此環(huán)保要求和燒結(jié)礦的大量需求存在矛盾。所以在生產(chǎn)燒結(jié)礦的過程中，有效分離并捕集CO2成為高爐煉鐵的關(guān)鍵之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種分級(jí)還原燃燒制取燒結(jié)礦并分離CO2的裝置及方法。本發(fā)明在利用合成氣燃燒制取燒結(jié)礦的同時(shí)能夠有效分離CO2，具有減少溫室氣體排放的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的方法技術(shù)方案如下:
[0005]—種分級(jí)還原燃燒制取燒結(jié)礦并分離C02的裝置，該裝置包括還原室、還原室過渡段、還原室提升管、旋風(fēng)分離器、返料槽、一級(jí)出料區(qū)、進(jìn)燃料口、給料器、燃燒室、進(jìn)風(fēng)口以及二級(jí)出料區(qū)；
[0006]還原室過渡段下端與還原室相連，還原室過渡段上端與還原室提升管相連，還原室提升管上端與旋風(fēng)分離器上端相連，旋風(fēng)分離器下端與返料槽相連，返料槽與還原室相連，還原室上端與給料器相連，還原室下端與一級(jí)出料區(qū)相連，一級(jí)出料區(qū)下端設(shè)有進(jìn)燃料口；還原室設(shè)置在燃燒室內(nèi)部，燃燒室的下端和二級(jí)出料區(qū)相連，二級(jí)出料區(qū)的底部設(shè)有進(jìn)風(fēng)口 ；返料槽的底部設(shè)有松動(dòng)風(fēng)口。
[0007]優(yōu)選的，燃燒室的直徑大于還原室的直徑。
[0008]優(yōu)選的，通入送料槽的底部松動(dòng)風(fēng)采用CO2。
[0009]本發(fā)明還提供了一種分級(jí)還原燃燒制取燒結(jié)礦并分離CO2的方法，給料器將原料鐵礦加入還原室，從進(jìn)燃料口通入合成氣，還原室控制在750-8500C，還原室內(nèi)處于移動(dòng)床狀態(tài)；原料鐵礦與合成氣發(fā)生反應(yīng)，得到C02、H20與還原態(tài)鐵礦；部分還原態(tài)鐵礦被C02、H20氣流夾帶出還原室，經(jīng)過還原室過渡段，進(jìn)入還原室提升管;經(jīng)過旋風(fēng)分離器分離，CO2、H2O氣體進(jìn)行冷凝處理，實(shí)現(xiàn)CO2的分離；
[0010]被帶出的部分還原態(tài)鐵礦經(jīng)過返料槽送入還原室;還原態(tài)鐵礦從一級(jí)出料區(qū)進(jìn)入燃燒室，從進(jìn)風(fēng)口通入空氣，燃燒室控制在1350-14500C，燃燒室內(nèi)處于移動(dòng)床狀態(tài);還原態(tài)鐵礦與空氣中O2發(fā)生反應(yīng)，釋放熱量，鐵礦石吸熱燒結(jié)，得到燒結(jié)礦和高溫貧氧空氣，燒結(jié)礦通過二級(jí)出料區(qū)排出。
[0011]優(yōu)選的，將原料鐵礦在還原室中還原，還原態(tài)鐵礦再在燃燒室中氧化并燒結(jié)，反應(yīng)后的貧氧空氣將熱量從燃燒室傳遞給還原室，實(shí)現(xiàn)燃燒室和還原室的熱量平衡。
[0012]優(yōu)選的，原料鐵礦主要成分是Fe2O3，合成氣主要成分是⑶與出，還原態(tài)鐵礦主要成分是？6、？60與？63〇4。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0014](I)、本發(fā)明的方法及其裝置在使用合成氣燃燒制取燒結(jié)礦的同時(shí)能夠分離C02，實(shí)現(xiàn)CO2捕集。在還原室中原料鐵礦中Fe203被還原成低價(jià)態(tài)的鐵氧化物(Fe0、Fe304)及單質(zhì)鐵(Fe)，反應(yīng)吸熱，還原室處于移動(dòng)床狀態(tài)，合成氣與原料鐵礦的混合程度好，接觸面積大，并且有足夠的反應(yīng)時(shí)間，合成氣可以充分地與原料鐵礦反應(yīng)，生成0)2與出0。經(jīng)過旋風(fēng)分離器，被夾帶出還原室的鐵礦與CO2、H2O實(shí)現(xiàn)分離，CO2被封存，被夾帶出的鐵礦被送回還原室，達(dá)到了分離CO2的目的，礦石利用效率很高。二級(jí)燃燒反應(yīng)室處于移動(dòng)床狀態(tài)，低價(jià)態(tài)的鐵氧化物(Fe0、Fe304)與單質(zhì)鐵(Fe)與空氣中的O2充分反應(yīng)，生成Fe2O3;該反應(yīng)為強(qiáng)放熱反應(yīng)，放出熱量，實(shí)現(xiàn)鐵礦石高溫?zé)Y(jié)，通過出料區(qū)離開燃燒室，得到燒結(jié)礦固體，達(dá)到制取燒結(jié)礦的目的。并且通過空氣平衡燃燒室與還原室的溫度，本發(fā)明在不增加其它能耗的情況下，實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)礦的制取和CO2的分離。
[0015](2)、傳統(tǒng)的燒結(jié)礦制取工藝是抽風(fēng)燒結(jié)方式，與抽風(fēng)燒結(jié)方式相比，本發(fā)明由兩部分反應(yīng)器組成，還原室中，合成氣OKH2與原料鐵礦充分混合，充分反應(yīng)，燃料的利用率非常高。燃燒室中，還原態(tài)鐵礦與O2充分混合反應(yīng)，溫度均勻，生產(chǎn)得到的燒結(jié)礦均勻性好，反應(yīng)進(jìn)行充分，得到的燒結(jié)礦氧化性好，有利于高爐煉鐵。
[0016](3)、傳統(tǒng)的抽風(fēng)燒結(jié)方式，采用帶式燒結(jié)機(jī)，本發(fā)明使用移動(dòng)床反應(yīng)器，更有利于連續(xù)生產(chǎn)，可以實(shí)現(xiàn)比帶式燒結(jié)機(jī)更高的產(chǎn)能。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明分級(jí)還原燃燒制取燒結(jié)礦并分離CO2的裝置圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例1
[0019]—種分級(jí)還原燃燒制取燒結(jié)礦并分離⑶2的方法，給料器9將原料鐵礦B加入還原室4，從進(jìn)燃料口 10通入合成氣E，還原室4控制在750-850°C，還原室4內(nèi)處于移動(dòng)床狀態(tài);原料鐵礦(主要是Fe2O3)與合成氣(主要是CO與H2)發(fā)生反應(yīng)，得到⑶2、H20與還原態(tài)鐵礦(Fe、FeO與Fe3O4);部分還原態(tài)鐵礦被⑶2、H20氣流夾帶出還原室4，經(jīng)過還原室過渡段8，進(jìn)入還原室提升管7;經(jīng)過旋風(fēng)分離器6分離，CO2、H20氣體A進(jìn)行冷凝處理，實(shí)現(xiàn)CO2的分離，被帶出的部分還原態(tài)鐵礦經(jīng)過返料槽5送入還原室4;還原態(tài)鐵礦F從一級(jí)出料區(qū)3進(jìn)入燃燒室2，從進(jìn)風(fēng)口 I通入空氣G，燃燒室2控制在1350-1450 °C左右，燃燒室2內(nèi)處于移動(dòng)床狀態(tài);還原態(tài)鐵礦(Fe、FeO與Fe3O4)與空氣中O2發(fā)生反應(yīng)，得到燒結(jié)礦(Fe2O3)和高溫貧氧空氣，燒結(jié)礦H通過二級(jí)出料區(qū)11排出；如附圖1。
[0020]將原料鐵礦在還原室4中還原，還原態(tài)鐵礦再在燃燒室2中氧化并燒結(jié)，反應(yīng)后的貧氧空氣將熱量從燃燒室2傳遞給還原室4，實(shí)現(xiàn)燃燒室2和還原室4的熱量平衡。
[0021]原料鐵礦主要成分是Fe2O3,合成氣主要成分是⑶與出，還原態(tài)鐵礦主要成分是Fe、FeO 與 Fe3〇4。
[0022]實(shí)施例2
[0023]—種分級(jí)還原燃燒制取燒結(jié)礦并分離C02的裝置，該裝置包括還原室4、還原室過渡段8、還原室提升管7、旋風(fēng)分離器6、返料槽5、一級(jí)出料區(qū)3、進(jìn)燃料口 10、給料器9、燃燒室
2、進(jìn)風(fēng)口 11以及二級(jí)出料區(qū)I。
[0024]還原室過渡段8下端與還原室4相連，還原室過渡段8上端與還原室提升管7相連，還原室提升管7上端與旋風(fēng)分離器6上端相連，旋風(fēng)分離器6下端與返料槽5相連，返料槽5與還原室4相連，還原室4上端與給料器9相連，還原室4下端與一級(jí)出料區(qū)3相連，一級(jí)出料區(qū)3下端設(shè)有進(jìn)燃料口 10 ；還原室4設(shè)置在燃燒室2內(nèi)部，燃燒室2的下端和二級(jí)出料區(qū)I相連，二級(jí)出料區(qū)I的底部設(shè)有進(jìn)風(fēng)口 11;返料槽5的底部設(shè)有松動(dòng)風(fēng)口。
[0025]燃燒室2的直徑大于還原室4的直徑。
[0026]通入送料槽5的底部松動(dòng)風(fēng)采用CO2。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種分級(jí)還原燃燒制取燒結(jié)礦并分離C02的裝置，其特征在于:該裝置包括還原室(4)、還原室過渡段(8)、還原室提升管(7)、旋風(fēng)分離器(6)、返料槽(5)、一級(jí)出料區(qū)(3)、進(jìn)燃料口(10)、給料器(9)、燃燒室(2)、進(jìn)風(fēng)口(11)以及二級(jí)出料區(qū)(I); 還原室過渡段(8)下端與還原室(4)相連，還原室過渡段(8)上端與還原室提升管(7)相連，還原室提升管(7)上端與旋風(fēng)分離器(6)上端相連，旋風(fēng)分離器(6)下端與返料槽(5)相連，返料槽(5)與還原室(4)相連，還原室(4)上端與給料器(9)相連，還原室(4)下端與一級(jí)出料區(qū)(3)相連，一級(jí)出料區(qū)(3)下端設(shè)有進(jìn)燃料口( 10);還原室(4)設(shè)置在燃燒室(2)內(nèi)部，燃燒室(2)的下端和二級(jí)出料區(qū)(I)相連，二級(jí)出料區(qū)(I)的底部設(shè)有進(jìn)風(fēng)口(11);返料槽(5)的底部設(shè)有松動(dòng)風(fēng)口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分級(jí)還原燃燒制取燒結(jié)礦并分離C02的裝置，其特征在于:燃燒室(2)的直徑大于還原室(4)的直徑。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分級(jí)還原燃燒制取燒結(jié)礦并分離C02的裝置，其特征在于:通入送料槽(5)的底部松動(dòng)風(fēng)采用CO2。4.一分級(jí)還原燃燒制取燒結(jié)礦并分離C02的的方法，其特征在于:給料器(9)將原料鐵礦(B)加入還原室(4)，從進(jìn)燃料口(10)通入合成氣(E)，還原室(4)控制在750-850°C，還原室(4)內(nèi)處于移動(dòng)床狀態(tài);原料鐵礦與合成氣發(fā)生反應(yīng)，得到CO2、H20與還原態(tài)鐵礦;部分還原態(tài)鐵礦被C02、H20氣流夾帶出還原室(4)，經(jīng)過還原室過渡段(8)，進(jìn)入還原室提升管(7);經(jīng)過旋風(fēng)分離器(6)分離，C02、H20氣體(A)進(jìn)行冷凝處理，實(shí)現(xiàn)CO2的分離；被帶出的部分還原態(tài)鐵礦經(jīng)過返料槽(5)送入還原室(4);還原態(tài)鐵礦(F)從一級(jí)出料區(qū)(3)進(jìn)入燃燒室(2)，從進(jìn)風(fēng)口(I)通入空氣(G)，燃燒室(2)控制在1350-1450°C，燃燒室(2)內(nèi)處于移動(dòng)床狀態(tài);還原態(tài)鐵礦與空氣中O2發(fā)生反應(yīng)，釋放熱量，鐵礦石吸熱燒結(jié)，得到燒結(jié)礦(Fe2O3)和高溫貧氧空氣，燒結(jié)礦(H)通過二級(jí)出料區(qū)(11)排出。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分級(jí)還原燃燒制取燒結(jié)礦并分離CO2的方法，其特征在于:將原料鐵礦在還原室(4)中還原，還原態(tài)鐵礦再在燃燒室(2)中氧化并燒結(jié)，反應(yīng)后的貧氧空氣將熱量從燃燒室(2)傳遞給還原室(4)，實(shí)現(xiàn)燃燒室(2)和還原室(4)的熱量平衡。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分級(jí)還原燃燒制取燒結(jié)礦并分離CO2的方法，其特征在于:原料鐵礦主要成分是Fe2O3，合成氣主要成分是⑶與出，還原態(tài)鐵礦主要成分是Fe、FeO與Fe3O4。
【文檔編號(hào)】B01D45/12GK106048212SQ201610396980
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月7日
【發(fā)明人】陳時(shí)熠, 胡駿, 向文國
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)