[发明专利]基于高炉冲渣水余热回收利用的二氧化碳捕集系统及方法

说明书

本发明公开一种基于高炉冲渣水余热回收利用的二氧化碳捕集系统及方法，包括二氧化碳捕集与分离系统和热泵系统；所述二氧化碳捕集与分离系统包括吸收塔、解吸塔、贫液泵、富液泵、贫富液热交换器、贫液冷凝器；所述二氧化碳捕集与分离系统和所述热泵系统通过再沸器/冷凝器连接，所述再沸器/冷凝器包括再沸器和冷凝器，所述再沸器与所述二氧化碳捕集与分离系统连通，所述冷凝器与所述热泵系统连通；采用具有捕集效果好、处理风量强、工艺成熟等优点的化学吸收法处理高炉煤气，可以实现高炉煤气在90％的CO₂脱除率下，降低高炉煤气碳排放系数的同时，可将高炉煤气热值由3500kJ/Nm³左右提升至4400kJ/Nm³左右。

技术领域

本发明涉及高炉热能回收技术领域，具体涉及一种基于高炉冲渣水余热回收利用的二氧化碳捕集系统及方法。

背景技术

目前而言，国内炼铁过程中排放的高炉煤气经除尘器处理后用于余压发电，然后进入热风炉或其他炉窑作为加热燃料使用；用于冲洗炼铁过程产生炉渣的冲渣水直接经冷却塔换热后，再次循环利用冲洗高炉渣。因此造成高炉煤气在循环利用的过程中因碳排放系数及惰性气体含量较大、燃烧热值低、燃烧温度低、着火困难和燃烧稳定性差及高炉冲渣水的余热量直接放散于环境中等问题。出现高炉煤气燃烧效率走低，高炉煤气被迫放散严重，南方等非供暖地区对钢厂余热需求较少，高炉冲渣水等余热源耗散于环境等现象。

目前正在开展低能耗煤气热值提升与降低碳捕集系统再生能耗技术的研发，在分析化学吸收法的优缺点和经济性后，提出利用钢厂周边的余热资源作为实施化学吸收法捕集及分离CO₂的能量来源，不但能降低高炉煤气碳排放系数，提高高炉煤气燃烧热值，还能获得高纯度的CO₂气体。

在传统化学吸收法碳捕集系统中，解吸塔中溶液再生温度要维持在100℃～120℃，需要再沸器消耗大量的蒸汽或电能，增加了碳捕集的成本，成为了制约CO₂捕集技术在各个排放源大规模应用的主要因素。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种基于高炉冲渣水余热回收利用的二氧化碳捕集系统，包括二氧化碳捕集与分离系统和热泵系统；所述二氧化碳捕集与分离系统包括吸收塔、解吸塔、贫液泵、富液泵、贫富液热交换器、贫液冷凝器；所述二氧化碳捕集与分离系统和所述热泵系统通过再沸器/冷凝器连接，所述再沸器/冷凝器包括再沸器和冷凝器，所述再沸器与所述二氧化碳捕集与分离系统连通，所述冷凝器与所述热泵系统连通；

所述吸收塔下端通过富液流线与所述解吸塔上端连接，所述吸收塔上端通过贫液流线与所述解吸塔下端连接，所述富液流线上设置有所述富液泵，所述贫液流线上设置有所述贫液冷凝器和所述贫液泵，所述富液流线和所述贫液流线通过所述贫富液热交换器连接；所述贫液流线上设置有化学吸收剂流线，所述化学吸收剂流线与所述解吸塔下端连接，所述再沸器设置在所述化学吸收剂流线上。

较佳的，所述热泵系统包括压缩机、节流阀和蒸发器，所述压缩机、所述节流阀、所述蒸发器和所述冷凝器依次连接形成闭合回路。

较佳的，所述吸收塔的下端设置吸收塔下进口和吸收塔下出口，高炉煤气由所述吸收塔下进口进入所述吸收塔内部，所述吸收塔下出口通过所述富液流线与所述富液泵相连接；所述吸收塔的上端设置吸收塔上进口和吸收塔上出口，经所述吸收塔净化后的净化煤气由所述吸收塔上出口从所述吸收塔内部运出，所述吸收塔上进口通过所述贫液流线与所述贫液冷凝器相连接。

较佳的，所述解吸塔上端设置第一进口、第二进口和第一出口，所述富液流线和所述第一进口连接，所述第一出口通过蒸汽流线与所述气液分离器相连接，所述第二进口与液体流线相连接，所述解吸塔下端设置第三进口和第二出口，所述第二出口与所述贫液流线连接，所述第三进口与所述再沸器相连接。