一种高炉煤气碳捕集再利用装置的制作方法

阅读：评论：0

1.本实用新型涉及高炉煤气碳捕集技术领域，特别涉及一种高炉煤气碳捕集再利用装置。

背景技术：

2.高炉煤气是长流程钢铁生产流程中高炉炼铁的副产煤气，其主要成分为可燃成分(一氧化碳占22％～26％、氢气占1％～4％)仅占25％左右，其余为氮气(占45％～55％)和二氧化碳(占20～25％)等不可燃气体，此外还有水、固体颗粒等杂质组分。高炉煤气量大、热值低且单位热值含碳量高，燃烧后产生的二氧化碳巨大，又因其中氮气和二氧化碳既不参与燃烧产生热量，也不能助燃，还吸收大量的燃烧过程中产生的热量，导致高炉煤气的理论燃烧温度偏低、利用难度增大，除了供热风炉外，在其他工序直接燃烧利用情况较少，绝大多数均为燃烧供热或者发电，且是与其他煤气组成的混合煤气进行利用。

技术实现要素：

3.本实用新型提供一种高炉煤气碳捕集再利用装置，旨在一定程度上高效分离富集再利用二氧化碳、一氧化碳以及氮气，降低高炉炼铁工序的碳排放，提升高炉煤气的热值。
4.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种高炉煤气碳捕集再利用装置，包括：流量控制机构、二氧化碳化学吸附机构、一氧化碳物理吸附机构以及氮气回收机构；
5.所述流量控制机构与所述二氧化碳化学吸附机构的输入端口相连，所述二氧化碳化学吸附机构的输出端口与所述一氧化碳物理吸附机构的输入端口相连，所述一氧化碳物理吸附机构的输出端口与所述氮气回收机构相连。
6.进一步地，所述流量控制机构包括：鼓风机以及流量调节阀；
7.所述鼓风机与所述二氧化碳化学吸附机构的输入端口相连，所述流量调节阀连接在所述二氧化碳化学吸附机构的输入端口上。
8.进一步地，所述二氧化碳化学吸附机构包括：吸收塔、第一液体泵、热交换器、第二液体泵、再生塔、蒸汽加热装置、第一储气罐以及第二储气罐；
9.所述吸收塔的输入端口与所述鼓风机相连，所述吸收塔的塔底出液口通过所述第一液体泵与所述热交换器的第一换热管路入口相连，所述吸收塔的塔顶排气口与所述第二储气罐相连，所述吸收塔的上部循环进液口与所述热交换器的第二换热管路出口相连；
10.所述再生塔的输入端口与所述换热器的第一换热管路出口相连，所述再生塔的塔底出液口通过所述第二液体泵与所述热交换器的第二换热管路入口相连，所述再生塔的顶部排气口与所述第一储气罐相连；
11.所述蒸汽加热装置设置在所述再生塔下部；
12.所述第二储气罐与所述一氧化碳物理吸附机构的输入端口相连；
13.其中，所述吸收塔内设置有加热可解吸的二氧化碳吸收剂。
14.进一步地，所述蒸汽加热装置连接蒸汽管网。
15.进一步地，所述二氧化碳吸收剂包括：氨水。
16.进一步地，所述二氧化碳吸收剂包括：醇胺类溶液。
17.进一步地，所述一氧化碳物理吸附机构包括：第一吸附塔、第二吸附塔、真空泵、第一缓冲气罐以及第二缓冲气罐；
18.所述第一吸附塔和所述第二吸附塔的塔底输入端口与所述第二储气罐相连，所述塔底输入端口设置有塔底输入开关阀；
19.所述第一吸附塔和所述第二吸附塔的塔底输出端口通过所述真空泵与所述第一缓冲气罐相连，所述塔底输出端口上设置有塔底输出开关阀；
20.所述第一吸附塔和所述第二吸附塔的塔顶通过均压管路连通，且所述均压管路上设置有均压开关阀；
21.所述第一吸附塔和所述第二吸附塔的塔顶输出端口与所述第二缓冲气罐相连，所述塔顶输出端口上设置有塔顶输出开关阀；
22.所述第一吸附塔和所述第二吸附塔中分别设置有一氧化塔物理吸附介质。
23.进一步地，所述塔顶输出端口上还设置有单向节流阀。
24.进一步地，所述一氧化碳物理吸附剂包括：分子筛。
25.进一步地，所述二氧化碳化学吸附机构和所述一氧化碳物理吸附机构之间设置有脱水机构。
26.本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
27.本技术实施例中提供的高炉煤气碳捕集再利用装置，设置流量控制机构将上游钢铁企业的高炉煤气汇集并按照一定的可控的流量依次通过二氧化碳化学吸附机构、一氧化碳物理吸附机构以及氮气回收机构实现高炉煤气中二氧化碳、一氧化碳捕集以及氮气的回收再利用；提升资源利用率的情况下，还能够避免不必要的浪费和环境污染。
附图说明
28.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本实用新型实施例提供的高炉煤气碳捕集再利用装置的结构示意图；
30.图2为本实用新型实施例提供的高炉煤气碳捕集再利用装置的流程示意图。
具体实施方式
31.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
32.需要说明的是，本技术实施例中所有方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
33.下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
34.下面结合附图并参考具体实施例描述本技术。
35.本技术实施例通过提供一种高炉煤气碳捕集再利用装置，旨在一定程度上高效分离富集再利用二氧化碳、一氧化碳以及氮气，降低高炉炼铁工序的碳排放，提升高炉煤气的热值。
36.为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本实用新型实施例以及实施例中的具体特征是对本技术技术方案的详细的说明，而不是对本技术技术方案的限定，在不冲突的情况下，本技术实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
37.参见图1，本技术实施例提供一种高炉煤气碳捕集再利用装置，分别补集回收二氧化碳、一氧化碳和氮气，从而提升资源利用率，降低浪费和环境污染。
38.下面将具体介绍本装置。
39.参见图1和图2，所述高炉煤气碳捕集再利用装置，包括：流量控制机构、二氧化碳化学吸附机构、一氧化碳物理吸附机构以及氮气回收机构。
40.其中，所述流量控制机构用于连接上游系统设备，接收高炉煤气，并按照可控可调的流量接入到所述高炉煤气碳捕集再利用装置，实施补集再回收操作。
41.相应地，所述流量控制机构与所述二氧化碳化学吸附机构的输入端口相连，所述二氧化碳化学吸附机构的输出端口与所述一氧化碳物理吸附机构的输入端口相连，所述一氧化碳物理吸附机构的输出端口与所述氮气回收机构相连。能够通过依次通过二氧化碳化学吸附机构、一氧化碳物理吸附机构以及氮气回收机构，依次完成二氧化碳、一氧化碳的回收补集，以及氮气为主的混合气体的回收，便于再利用。
42.具体来说，所述流量控制机构包括：鼓风机1以及流量调节阀2；所述鼓风机1与所述二氧化碳化学吸附机构的输入端口相连，所述流量调节阀2连接在所述二氧化碳化学吸附机构的输入端口上，从而控制高炉煤气进入，并控制流量。
43.所述二氧化碳化学吸附机构包括：吸收塔10、第一液体泵3、热交换器11、第二液体泵4、再生塔7、蒸汽加热装置6、第一储气罐8以及第二储气罐9。
44.所述吸收塔10的输入端口与所述鼓风机1相连，所述吸收塔10的塔底出液口通过所述第一液体泵3与所述热交换器11的第一换热管路入口相连，所述吸收塔10的塔顶排气口与所述第二储气罐9相连，所述吸收塔10的上部循环进液口与所述热交换器11的第二换热管路出口相连。
45.所述再生塔7的输入端口与所述换热器11的第一换热管路出口相连，所述再生塔7的塔底出液口通过所述第二液体泵4与所述热交换器11的第二换热管路入口相连，所述再生塔7的顶部排气口与所述第一储气罐8相连。
46.所述蒸汽加热装置6设置在所述再生塔7下部，可连接蒸汽管网5；所述第二储气罐
9与所述一氧化碳物理吸附机构的输入端口相连。
47.其中，所述吸收塔10内设置有加热可解吸的二氧化碳吸收剂，如氨水、醇胺类溶液等。
48.所述一氧化碳物理吸附机构包括：第一吸附塔21、第二吸附塔20、真空泵14、第一缓冲气罐22以及第二缓冲气罐17；所述第一吸附塔21和所述第二吸附塔20的塔底输入端口与所述第二储气罐9相连，两个所述塔底输入端口分别设置有第一塔底输入开关阀31和第二塔底输入开关阀16。
49.所述第一吸附塔21和所述第二吸附塔20的塔底输出端口通过所述真空泵14与所述第一缓冲气罐22相连，两个所述塔底输出端口上分别设置有第一塔底输出开关阀30和第二塔底输出开关阀15。
50.所述第一吸附塔21和所述第二吸附塔20的塔顶通过均压管路连通，且所述均压管路上设置有第一均压开关阀28和第二均压开关阀25，分别控制吸附塔的排气。
51.所述第一吸附塔21和所述第二吸附塔20的塔顶输出端口与所述第二缓冲气罐22相连，所述塔顶输出端口上设置有塔顶输出开关阀，即第一塔顶输出开关阀24和第二塔顶输出开关阀27。
52.所述第一吸附塔21和所述第二吸附塔20中分别设置有一氧化塔物理吸附介质，一般可采用分子筛。
53.相应地，还可在两个所述塔顶输出端口上还分别设置有第一单向节流阀23和第二单向节流阀26。
54.进一步地，所述二氧化碳化学吸附机构和所述一氧化碳物理吸附机构之间设置有脱水机构29，还可增设开关阀32，实现区域管控功能。并设置压缩机12和相配的第二流量调节阀13实现稳定流转。
55.相类似的，所述第一缓冲气罐22出口端可设置第一输出开关阀19，所述第二缓冲气罐17出口端可设置第二输出开关阀18。
56.高炉煤气由鼓风机1经过煤气流量调节阀2鼓入吸收塔10，与塔上部的贫液发生逆流接触后，高炉煤气中的二氧化碳被捕集，其他气体通过塔顶进入第二储气罐9。
57.吸收二氧化碳后的富液通过填料层，流入吸收塔10底部，经由第一液体泵3与再生塔7解吸后出来的贫液通过贫富液热交换器11进行热交换后送入再生塔7的上部，与再生塔7内高浓度二氧化碳气体进行逆流接触，通过填料层流入到塔底部，再生塔7底部有蒸汽加热装置6，由蒸汽管网5提供热量。富液经过加热后解吸产生高浓度二氧化碳从塔顶部流出，进入第一储气罐8，经过净化、加压等处理后送入外供炼钢工序或者其他。再生塔7解吸出来的不含二氧化碳溶液，该溶液能与二氧化碳反应从而将二氧化碳捕集。
58.捕集后二氧化碳的高炉煤气从第二储气罐9进入脱水机构29除去煤气中的水分，经压缩机12加压后通过煤气流量调节阀13进入第一吸附塔21，此时第一吸附塔21的压力上升，在吸附塔内完成氮气和一氧化碳的分离，一氧化碳被吸附，而富氮气体从塔顶经第二单向节流阀26以及第二塔顶输出开关阀27流出至所述第二缓冲气罐22，与此同时，真空泵14对第二吸附塔20进行抽真空，第二吸附塔20中富一氧化碳气体经过第二塔底输出开关阀15被抽出，进入第二缓冲气罐17；当第一吸附塔21吸附饱和时，第一均压开关阀28和第二均压开关阀25同时打开，与第二吸附塔20进行均压，第一吸附塔21压力下降，第二吸附塔20压力
上升，均压结束后，真空泵14对第一吸附塔21进行抽真空，富一氧化碳进入第二缓冲气罐17。高炉煤气经过第二塔底输入开关阀16进入第二吸附塔20进行氮气和一氧化碳分离，第二吸附塔20压力升高，一氧化碳被吸附，氮气通过第二吸附塔20顶部第一单向节流阀23，第一塔顶输出开关阀24进入第二缓冲气罐22，当第二吸附塔20吸附饱和时，第一均压开关阀28和第二均压开关阀25同时打开，与第二吸附塔21进行均压，第一吸附塔20压力下降，第二吸附塔21压力上升。如此往复循环。第二缓冲气罐22中的富氮气体组分通过第一输出开关阀19离开系统，通过处理后进入企业氮气管网；第二缓冲气罐17中富一氧化碳气体组分通过第二输出开关阀18来开系统，送入其他钢铁其他工序进行利用。
59.高炉煤气预处理后送入吸收塔进行吸收，二氧化碳被吸收以后，其他组分气体从吸收塔塔顶排出后进入储气罐。吸收后的富含二氧化碳液体经过液体泵通过热交换后送入再生塔。富含二氧化碳的溶液在再生塔内经蒸汽加热后，高浓度二氧化碳气体从溶液中解吸并从塔顶排出。
60.吸收塔塔顶排出的不含二氧化碳的高炉煤气其他组分气体经过脱水处理后进入一氧化碳物理吸附系统，该系统主要由吸附塔、真空泵、压缩机、电磁阀等组成。其他组分气体从储气罐经过压缩机后进入装有吸附剂的吸附塔进行气体分离。通过电磁阀的控制，两个吸附塔循环进行充压、吸附、均压、抽真空、均压这5个工序步骤，吸附塔塔顶排出富氮气组分气体，塔底抽真空解吸出富含一氧化碳的气体。
61.本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
62.本技术实施例中提供的高炉煤气碳捕集再利用装置，设置流量控制机构将上游钢铁企业的高炉煤气汇集并按照一定的可控的流量依次通过二氧化碳化学吸附机构、一氧化碳物理吸附机构以及氮气回收机构实现高炉煤气中二氧化碳、一氧化碳捕集以及氮气的回收再利用；提升资源利用率的情况下，还能够避免不必要的浪费和环境污染。
63.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
64.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
65.另外，在本技术中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。
66.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
67.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合
68.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
69.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：

1.一种高炉煤气碳捕集再利用装置，其特征在于，包括：流量控制机构、二氧化碳化学吸附机构、一氧化碳物理吸附机构以及氮气回收机构；所述流量控制机构与所述二氧化碳化学吸附机构的输入端口相连，所述二氧化碳化学吸附机构的输出端口与所述一氧化碳物理吸附机构的输入端口相连，所述一氧化碳物理吸附机构的输出端口与所述氮气回收机构相连。2.如权利要求1所述的高炉煤气碳捕集再利用装置，其特征在于，所述流量控制机构包括：鼓风机以及流量调节阀；所述鼓风机与所述二氧化碳化学吸附机构的输入端口相连，所述流量调节阀连接在所述二氧化碳化学吸附机构的输入端口上。3.如权利要求2所述的高炉煤气碳捕集再利用装置，其特征在于，所述二氧化碳化学吸附机构包括：吸收塔、第一液体泵、热交换器、第二液体泵、再生塔、蒸汽加热装置、第一储气罐以及第二储气罐；所述吸收塔的输入端口与所述鼓风机相连，所述吸收塔的塔底出液口通过所述第一液体泵与所述热交换器的第一换热管路入口相连，所述吸收塔的塔顶排气口与所述第二储气罐相连，所述吸收塔的上部循环进液口与所述热交换器的第二换热管路出口相连；所述再生塔的输入端口与所述热交换器的第一换热管路出口相连，所述再生塔的塔底出液口通过所述第二液体泵与所述热交换器的第二换热管路入口相连，所述再生塔的顶部排气口与所述第一储气罐相连；所述蒸汽加热装置设置在所述再生塔下部；所述第二储气罐与所述一氧化碳物理吸附机构的输入端口相连；其中，所述吸收塔内设置有加热可解吸的二氧化碳吸收剂。4.如权利要求3所述的高炉煤气碳捕集再利用装置，其特征在于，所述蒸汽加热装置连接蒸汽管网。5.如权利要求4所述的高炉煤气碳捕集再利用装置，其特征在于，所述二氧化碳吸收剂包括：氨水。6.如权利要求4所述的高炉煤气碳捕集再利用装置，其特征在于，所述二氧化碳吸收剂包括：醇胺类溶液。7.如权利要求3所述的高炉煤气碳捕集再利用装置，其特征在于，所述一氧化碳物理吸附机构包括：第一吸附塔、第二吸附塔、真空泵、第一缓冲气罐以及第二缓冲气罐；所述第一吸附塔和所述第二吸附塔的塔底输入端口与所述第二储气罐相连，所述塔底输入端口设置有塔底输入开关阀；所述第一吸附塔和所述第二吸附塔的塔底输出端口通过所述真空泵与所述第一缓冲气罐相连，所述塔底输出端口上设置有塔底输出开关阀；所述第一吸附塔和所述第二吸附塔的塔顶通过均压管路连通，且所述均压管路上设置有均压开关阀；所述第一吸附塔和所述第二吸附塔的塔顶输出端口与所述第二缓冲气罐相连，所述塔顶输出端口上设置有塔顶输出开关阀；所述第一吸附塔和所述第二吸附塔中分别设置有一氧化塔物理吸附介质。8.如权利要求7所述的高炉煤气碳捕集再利用装置，其特征在于，所述塔顶输出端口上
还设置有单向节流阀。9.如权利要求7所述的高炉煤气碳捕集再利用装置，其特征在于，所述一氧化碳物理吸附剂包括：分子筛。10.如权利要求1所述的高炉煤气碳捕集再利用装置，其特征在于，所述二氧化碳化学吸附机构和所述一氧化碳物理吸附机构之间设置有脱水机构。

技术总结

本实用新型属于高炉煤气碳捕集技术领域，公开了一种高炉煤气碳捕集再利用装置，包括：流量控制机构、二氧化碳化学吸附机构、一氧化碳物理吸附机构以及氮气回收机构；所述流量控制机构与所述二氧化碳化学吸附机构的输入端口相连，所述二氧化碳化学吸附机构的输出端口与所述一氧化碳物理吸附机构的输入端口相连，所述一氧化碳物理吸附机构的输出端口与所述氮气回收机构相连。本实用新型提供的高炉煤气碳捕集再利用装置能够极大地提升高炉煤气碳捕集再利用率。捕集再利用率。捕集再利用率。