[发明专利]一种炼钢转炉铸余渣余热制氢的系统和方法

说明书

本发明公开了一种炼钢转炉铸余渣余热制氢的系统和方法，该系统和方法通过将高温高压水蒸汽注入装有铸余渣的真空密闭渣罐中，通过水蒸汽与铸余渣中的铁及其氧化物反应产生氢气，然后产生的含氢气体被引入换热装置回收气体余热及排除气体中的水分，冷却后的气体进一步经分子筛提纯，将除氢气以外的气体分离排除后，高纯度的氢气经风机加压后送入氢气储罐中保存，能够有效回收利用铸余渣的余热，同时能够安全、高效、稳定的产生大量高纯度的氢气。

技术领域

本发明属于氢气制备领域，本发明涉及一种炼钢转炉铸余渣余热制氢的系统和方法。

背景技术

铸余渣是炼钢转炉在连铸更换钢包时，钢包内留下的余钢余渣。由于冶炼高品质钢种对进入中间包的钢水纯净度要求非常高，铸余渣中的含钢量极高，约占总重量的40-50％，且均为熔融状态，温度约1600℃。随着钢材高纯净度要求，这种铸余渣量不断增加，如国内某钢厂钢水产能为900万吨/年，年铸余渣产生量约20万吨。目前，国内外钢厂对于铸余渣的处理都是集中在余钢的回收上，研究出众多的有效回收铸余渣中废钢的方法。而对于铸余渣的余热回收都忽略掉了，造成了能源的较大浪费。

氢气作为一种典型的清洁能源，是实现全球碳减排、碳中和可以倚重的一种重要能源介质。而目前较为主流的钢厂余热制氢流程为利用钢渣余热制氢。由于钢渣中Fe含量极低，钢渣制氢只要依靠钢渣的FeO与水反应制氢，且FeO含量也较低(一般仅10％左右)，导致其产生的氢气量少、同时由于钢渣中其他杂质多、极易产生爆炸。因此，目前该工艺主要停留在实验室阶段，尚无工业化应用前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种炼钢转炉铸余渣余热制氢的系统和方法，以解决铸余渣余热资源的有效利用问题，同时克服铸余渣余热制氢气过程中系统的安全问题。

本发明的一种炼钢转炉铸余渣余热制氢的系统，包括：铸余渣罐、铸余渣罐密封盖、蒸汽管道、蒸汽控制阀、蒸汽喷枪、抽气口、抽气控制阀、换热器、分子筛、风机、储气罐控制阀、氢气储气罐；

其中，铸余渣罐密封盖位于铸余渣罐上方，蒸汽喷枪和抽气口位于铸余渣罐密封盖下方，蒸汽管道穿过铸余渣罐密封盖的第一开口与蒸汽喷枪连通，抽气管道穿过铸余渣罐密封盖的第二开口与抽气口连通，蒸汽管道上设置蒸汽控制阀，抽气口上游的抽气管道依次通过抽气控制阀、换热器、分子筛、风机、储气罐控制阀与氢气储气罐连通。

优选的，蒸汽喷枪表面设置有搅拌叶片，在喷吹蒸汽过程中蒸汽喷枪通过自身转动带动搅拌叶片旋转。

优选的，抽气口入口设置有丝网过滤器。用于去除气体中的固体杂质。

优选的，所述蒸汽管道中的蒸汽为中压等级以上的蒸汽，同时蒸汽过热度大于10℃。

优选的，所述换热器材质的为防腐蚀材质，能够有效防止气体换热过程中氢气对材质的侵蚀。

优选的，所述换热器入口设置有气体温度检测装置，能够实时检测气体温度。

优选的，所述抽气口入口设置氧气浓度检测仪器。

优选的，所述置氧气浓度检测仪器检测到氧气浓度小于2％后，储气罐控制阀打开。

优选的，所述换热器入口设置的气体温度检测装置，当检测到气体温度小于180℃后，蒸汽喷吹结束，储气罐控制阀关闭。

本发明的一种炼钢转炉铸余渣余热制氢的方法，包括以下步骤：

S1、钢包将铸余渣倒入铸余渣罐后，铸余渣罐密封盖迅速将渣罐口密封；

S2、渣罐口密封后，抽气控制阀打开，抽气口将渣罐中剩余空气迅速抽出，同时蒸汽控制阀打开，蒸汽喷枪在渣液上方喷出蒸汽对渣罐内部空间进行吹扫，排除空气，气体经分子筛杂质气体排气出口排除，当抽气口氧气浓度检测到氧气浓度小于2％后，吹扫结束；