炼钢厂废气中二氧化碳的资源化利用技术及工业实践

作     者：董文亮 袁天祥 李海波 赵长亮 丁国慧 邓小旋 刘延强 朱荣 

作者机构：首钢集团有限公司技术研究院 绿色可循环钢铁流程北京市重点实验室 北京科技大学冶金与生态学院 首钢京唐钢铁联合有限责任公司制造部 首钢京唐钢铁联合有限责任公司炼钢部 

出 版 物：《钢铁》 (Iron & Steel)

年 卷 期：2024年第9期

页      面：236-248页

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 080602[工学-钢铁冶金] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 

主　　题：钢铁行业碳捕集 PSA变压吸附法 二氧化碳资源化 转炉喷吹CO2 顶底复吹 

摘      要：系统性分析了钢铁厂烟气中CO2捕集利用特点。在首钢京唐开发了炼钢厂废气中二氧化碳的资源化利用技术，将石灰窑尾气中捕集的CO2应用于转炉顶底复吹工艺中发挥冶金作用。通过PSA变压吸附法和液化提纯法，将石灰窑尾气中CO2体积分数由23.5%提高至99.8%。通过转炉顶底复吹CO2系列试验，研究了CO2对转炉终点碳氧积、炉渣TFe含量、氮含量、热量及炉底侵蚀的影响。转炉顶吹CO2和O2混合气体时，CO2体积分数为8.1%时，碳氧积、炉渣TFe和脱磷率达到最好结果。转炉底吹CO2时，转炉终点氮含量随着CO2喷吹时间的延长而降低。转炉底吹CO2需与氩气进行切换，冶炼末期底吹CO2导致CO分压升高，底吹CO2时间控制在12 min以内可以避免碳氧积和炉渣TFe含量升高。吨钢喷吹1 m3 CO2引起熔池平均温降6.4～8.3℃，热量由钢液转移至转炉煤气CO中。为了利用底吹CO2的冷却效应保护底吹枪，提高CO2和钢液碳的反应率，CO2应在高速脱碳期吹入；同时，为了避免CO2的弱氧化性侵蚀耐火材料，吹炼末期低碳范围避免喷吹CO2，末期CO2和钢液反应产生的金属氧化物导致耐火材料侵蚀更快。