專利名稱：：一種冶金煙氣資源化利用的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種冶金煙氣綜合利用技術(shù)，是一種CO2減排與工業(yè)煙氣資源化利用新技術(shù)，屬于能源化學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：地球表面溫度升高、海平面上升、極端惡劣天氣頻繁出現(xiàn)引起了全人類對(duì)“溫室效應(yīng)”的關(guān)注，CO2是引起溫室效應(yīng)的主要溫室氣體，已被視為第三代空氣污染物。隨著世界工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，以石油、煤、天然氣為主的含碳化石能源在人類生產(chǎn)、生活活動(dòng)中大量使用，打破了自然界生物圈、大氣圈原有的碳平衡。為實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，以《京都議定書(shū)》為重要標(biāo)志，國(guó)際社會(huì)對(duì)CO2減排已達(dá)成共識(shí)。目前我國(guó)CO2年排放量超過(guò)30億噸，居世界第二位。其中，冶金企業(yè)是我國(guó)CO2排放的主要源頭之一，其排放量約占全國(guó)總排放量的14%。CO2減排與資源化利用已經(jīng)勢(shì)在必行。另一方面，化石能源在使用過(guò)程中產(chǎn)生的污染已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)重，為了最大限度的有效利用現(xiàn)有能源為工業(yè)化可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。在工業(yè)行業(yè)中，冶金行業(yè)且屬于能耗大戶，從目前來(lái)看仍具有很大節(jié)能潛力。特別是火法冶金過(guò)程產(chǎn)生的高溫?zé)煔庵袩崃繘](méi)有得到充分的利用。鑒于以上兩點(diǎn)，本發(fā)明提出一種集冶金煙氣中的余熱與煙氣成分綜合利用的新方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提出以冶金煙氣余熱為熱量來(lái)源，以冶金煙氣中有效成分C02、CH4,02、H2O為原料，通過(guò)在煙氣中搭配適當(dāng)?shù)腃H4、02與H2O氣體調(diào)配好原料氣CO2、CH4、O2、H2O組成，利用相變蓄熱材料與煙氣換熱提供穩(wěn)定的能量供應(yīng)，在催化材料的催化作用C02、CH4,02、H2O三重整制取合成氣。值得注意的是相變蓄熱材料與催化材料是成一體復(fù)合型催化蓄熱體，催化蓄熱體由兩層“蓄熱層”與一層“催化換熱層”構(gòu)成。其中為了滿足煙氣的換熱與預(yù)熱，本過(guò)程采用梯級(jí)蓄熱換熱的過(guò)程來(lái)滿足煙氣余熱的充分回收與原料氣的充分預(yù)熱。本發(fā)明冶金煙氣資源化利用的的方法技術(shù)方案是采用梯級(jí)蓄熱換熱的過(guò)程來(lái)滿足煙氣余熱的回收與原料氣的預(yù)熱，具體工藝步驟如下從冶金爐中出來(lái)的高溫冶金煙氣經(jīng)除塵后通過(guò)梯級(jí)蓄熱體的“蓄熱層”，依次是高溫蓄熱體-中溫蓄熱體-低溫蓄熱體；從低溫蓄熱體中出來(lái)的經(jīng)過(guò)了換熱的煙氣通過(guò)脫硫凈化裝置；經(jīng)過(guò)脫硫后的煙氣與調(diào)配氣體反向通過(guò)梯級(jí)蓄熱體的催化“換熱層”，依次是低溫蓄熱體_中溫蓄熱體_高溫蓄熱體；在蓄熱體的“催化層”原料氣經(jīng)過(guò)三重整得到合成氣，合成氣從高溫蓄熱體的“催化層”出來(lái)之后再按照依次高溫蓄熱體_中溫蓄熱體_低溫蓄熱體的順序通過(guò)蓄熱體中的另外一個(gè)“蓄熱層”達(dá)到熱量回收；最后煙氣從低溫蓄熱體中排出進(jìn)入下一步工序，此時(shí)煙氣主要成份為CO,H2與N2。所述的高溫蓄熱體的溫度為860880°C、中溫蓄熱體的溫度為550580°C、低溫蓄熱體的溫度為220270°C。所述的從冶金爐中出來(lái)的高溫冶金煙氣中有效成分是C02、CH4,02、H2O0所述的調(diào)配氣體為CH4、O2與H2O氣體。所述的高溫蓄熱體的相變蓄熱材料是Ni/Na2C03沖溫蓄熱體溫度的相變蓄熱材料是AVAl2O3；低溫蓄熱的相變蓄熱材料是KCl+ZnCl2。具體實(shí)施過(guò)程如下首先直接從冶金爐中出來(lái)的高溫冶金煙氣經(jīng)除塵后通過(guò)梯級(jí)蓄熱體的“蓄熱層”，依次是高溫蓄熱體(850°c左右)_中溫蓄熱體(550°C左右)_低溫蓄熱體(250°C左右)；從低溫蓄熱體中出來(lái)的經(jīng)過(guò)了換熱的煙氣通過(guò)脫硫凈化裝置，充分脫除煙氣中的酸性氣體；經(jīng)過(guò)脫硫后的煙氣與調(diào)配氣體反向通過(guò)梯級(jí)蓄熱體的催化“換熱層”，依次是低溫蓄熱體(250°C左右)_中溫蓄熱體(550°C左右)_高溫蓄熱體(850°C左右)；在蓄熱體的“催化層”原料氣經(jīng)過(guò)三重整得到合成氣，合成氣從高溫蓄熱體的“催化層”出來(lái)之后再按照依次高溫蓄熱體(850°C左右)_中溫蓄熱體(550°C左右)_低溫蓄熱體(250°C左右)的順序通過(guò)蓄熱體中的另外一個(gè)“蓄熱層”達(dá)到熱量回收的目的；最后煙氣從低溫蓄熱體(250°C左右)中排出進(jìn)入下一步工序，此時(shí)煙氣主要成份為CO，H2與N2。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)有(1)通過(guò)梯級(jí)蓄熱體蓄熱換熱作用，將煙氣溫度降低到30(TC以下進(jìn)行脫硫，解決了高溫下脫硫的難題。(2)以冶金煙氣中的有效成分為主要原料，利用冶金煙氣自身的余熱來(lái)驅(qū)動(dòng)三重整反應(yīng)，充分利用了冶金煙氣中的資源。(3)利用此方法煙氣無(wú)需凈化分離，大大減少了CO2的排放。圖1為一種冶金煙氣資源化利用方法流程圖；圖2為蓄熱體內(nèi)小單元示意圖，表示蓄熱體結(jié)構(gòu)，蓄熱體由以上若干個(gè)小單元組成，圖中1表示蓄熱層，2表示催化換熱層，3表示蓄熱層，4表示蓄熱材料，5表示催化材料，表示6蓄熱材料；圖3為蓄熱體截面圖，1表示蓄熱體外殼，2表示蓄熱小單元。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖以實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，但各實(shí)例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。具體實(shí)施過(guò)程如下如圖1和圖2首先直接從冶金爐中出來(lái)的高溫冶金煙氣經(jīng)除塵后通過(guò)梯級(jí)蓄熱體的“蓄熱層”，依次是高溫蓄熱體(850°C左右)_中溫蓄熱體(550°C左右)_低溫蓄熱體(250°C左右)；從低溫蓄熱體中出來(lái)的經(jīng)過(guò)了換熱的煙氣通過(guò)脫硫凈化裝置，充分脫除煙氣中的酸性氣體；經(jīng)過(guò)脫硫后的煙氣與調(diào)配氣體反向通過(guò)梯級(jí)蓄熱體的催化“換熱層”，依次是低溫蓄熱體(250°C左右)_中溫蓄熱體(550°C左右)_高溫蓄熱體(850°C左右)；在蓄熱體的“催化層”原料氣經(jīng)過(guò)三重整得到合成氣，合成氣從高溫蓄熱體的“催化層”出來(lái)之后再按照依次高溫蓄熱體(850°C左右)_中溫蓄熱體(550°C左右)_低溫蓄熱體(250°C左右)的順序通過(guò)蓄熱體中的另外一個(gè)“蓄熱層”達(dá)到熱量回收的目的；最后煙氣從低溫蓄熱體(250°C左右)中排出進(jìn)入下一步工序，此時(shí)煙氣主要成份為CO，H2與N2。本發(fā)明相變蓄熱材料與催化材料是成一體的復(fù)合型催化蓄熱體，催化蓄熱體由兩層“蓄熱層”與一層“催化換熱層”構(gòu)成。實(shí)施例1某煉銅廠煙氣成分<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>催化材料Ni/Al203高溫蓄熱體工作溫度，860°C；相變蓄熱材料，Ni/Na2C03中溫蓄熱體溫度工作溫度，572°C；相變蓄熱材料，AVAl2O3低溫蓄熱體溫度工作溫度，2650C；相變蓄熱材料，KCl+ZnCl2出口煙氣溫度260°C調(diào)配氣體=CH4CH4與CO2的轉(zhuǎn)化率96%，86%出口煙氣成分<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實(shí)施例2某鋼鐵廠高爐冶煉過(guò)程煙氣成分<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>催化材料Ni/Al203高溫蓄熱體工作溫度，880°C；相變蓄熱材料，Ni/Na2C03中溫蓄熱體溫度工作溫度，5620C；相變蓄熱材料，AVAl2O3低溫蓄熱體溫度工作溫度，2450C；相變蓄熱材料，KCl+ZnCl2調(diào)配氣體CH4,O2CH4與CO2的轉(zhuǎn)化率95%，84%出口煙氣成分<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>權(quán)利要求一種冶金煙氣資源化利用的的方法，其特征在于采用梯級(jí)蓄熱換熱的過(guò)程來(lái)滿足煙氣余熱的回收與原料氣的預(yù)熱，具體工藝步驟如下從冶金爐中出來(lái)的高溫冶金煙氣經(jīng)除塵后通過(guò)梯級(jí)蓄熱體的“蓄熱層”，依次是高溫蓄熱體-中溫蓄熱體-低溫蓄熱體；從低溫蓄熱體中出來(lái)的經(jīng)過(guò)了換熱的煙氣通過(guò)脫硫凈化裝置；經(jīng)過(guò)脫硫后的煙氣與調(diào)配氣體反向通過(guò)梯級(jí)蓄熱體的催化“換熱層”，依次是低溫蓄熱體-中溫蓄熱體-高溫蓄熱體；在蓄熱體的“催化層”原料氣經(jīng)過(guò)三重整得到合成氣，合成氣從高溫蓄熱體的“催化層”出來(lái)之后再按照依次高溫蓄熱體-中溫蓄熱體-低溫蓄熱體的順序通過(guò)蓄熱體中的另外一個(gè)“蓄熱層”達(dá)到熱量回收；最后煙氣從低溫蓄熱體中排出進(jìn)入下一步工序，此時(shí)煙氣主要成份為CO，H2與N2。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冶金煙氣資源化利用的的方法，其特征在于所述的高溫蓄熱體的溫度為860880°C、中溫蓄熱體的溫度為550580°C、低溫蓄熱體的溫度為220270°C。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冶金煙氣資源化利用的的方法，其特征在于所述的從冶金爐中出來(lái)的高溫冶金煙氣中有效成分是co2、CH4、o2、H2O。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冶金煙氣資源化利用的的方法，其特征在于所述的調(diào)配氣體為014、02與吐0氣體。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冶金煙氣資源化利用的的方法，其特征在于所述的高溫蓄熱體的相變蓄熱材料是Ni/Na2C03；中溫蓄熱體溫度的相變蓄熱材料是A1/A1203；低溫蓄熱的相變蓄熱材料是KCl+ZnCl2。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種冶金煙氣資源化利用的方法，具體為從冶金爐中出來(lái)的煙氣經(jīng)除塵后通過(guò)梯級(jí)蓄熱體的“蓄熱層”，依次是高溫蓄熱體-中溫蓄熱體-低溫蓄熱體；從低溫蓄熱體中出來(lái)的經(jīng)過(guò)了換熱的煙氣通過(guò)脫硫凈化裝置；經(jīng)過(guò)脫硫后的煙氣與調(diào)配氣體反向通過(guò)梯級(jí)蓄熱體的催化“換熱層”，依次是低溫蓄熱體-中溫蓄熱體-高溫蓄熱體；在蓄熱體的“催化層”原料氣經(jīng)過(guò)三重整得到合成氣，合成氣從高溫蓄熱體的“催化層”出來(lái)之后再按照依次高溫蓄熱體-中溫蓄熱體-低溫蓄熱體的順序通過(guò)蓄熱體中的另外一個(gè)“蓄熱層”達(dá)到熱量回收；最后煙氣從低溫蓄熱體中排出進(jìn)入下一步工序。本發(fā)明充分利用了冶金煙氣中的資源，大大減少了CO2的排放，解決了高溫下脫硫的難題。文檔編號(hào)B01D53/86GK101830435SQ20101014081公開(kāi)日2010年9月15日申請(qǐng)日期2010年4月7日優(yōu)先權(quán)日2010年4月7日發(fā)明者李孔齋,王華,祝星,胡建杭,魏永剛申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)