快速升溫裝置、高爐煤氣除塵系統及方法

2023-05-19 04:16:01

專利名稱：快速升溫裝置、高爐煤氣除塵系統及方法
技術領域：
本發明涉及煉鐵領域中的高爐煤氣除塵系統及方法，特別是涉及設有快 速升溫裝置的高爐煤氣全千法布袋除塵系統及方法。
技術背景高爐煤氣全乾法布袋除塵技術，是節能、環保、節水的綜合技術，其用 於高爐煤氣除塵，產生了巨大的效益。但是它的缺點是布袋的使用溫度要求比較嚴格， 一般在100-25(TC，高爐煤氣溫度高出25(TC，布袋會被燒壞；高爐 煤氣溫度低於IO(TC，高爐煤氣會結露，水分析出，粘結布袋，使布袋失去 工作能力。因此，各企業均採取各種方法防止煤氣溫度過高或過低，以使布 袋除塵器安全運行。現有防止低溫的方法是通過間接熱交換法提高煤氣溫度，具體設備是熱 交換器，熱源取自熱風爐廢氣或附帶燃燒爐的廢氣或熱風爐廢氣與附帶燃燒 爐的廢氣的混合氣，但在使用上，存在投資大、佔地多、且長期不運行使得 有關設備動作不靈活、反應不及時、換熱效率低等問題，現有的措施和設備 無法滿足快速提高煤氣溫度的目的。 發明內容本發明的目的在於提供一種換熱效率高、投資少的設有快速升溫裝置。 本發明的快速升溫裝置體積小、反應迅速、安全可靠、簡單實用，能夠保證 布袋除塵器安全運行。本發明的基本思路是拋棄已有的間接熱交換方法，而是採用直接熱交換 方法對高爐煤氣升溫，本發明利用燃燒機理，將燃燒產生的900-1200t:的高溫、高壓氣體直接與需加熱的高爐煤氣混合，進行直接熱交換，從而達到快 速提高煤氣溫度的目的。本發明的快速升溫裝置，用在設有布袋除塵器的高爐煤氣除塵系統中， 包括具有燃料供給口、助燃介質供給口和熱氣輸出口的燃燒混合器，用於燃燒其中的燃料並獲得具有預定溫度和預定壓力的熱氣，所述預定溫度高於高 爐煤氣除塵系統中布袋除塵器上遊的高爐煤氣管道中的煤氣溫度，所述預定 壓力不低於高爐煤氣除塵系統中布袋除塵器上遊的高爐煤氣管道中的煤氣壓力；所述燃料供給口用於向燃燒混合器供給燃料；所述助燃介質供給口用於 向燃燒混合器供給助燃介質來幫助其中的燃料燃燒；所述熱氣輸出口用於連 通高爐煤氣除塵系統中布袋除塵器上遊的高爐煤氣管道，以向其中供入在燃 燒混合器中所得的具有預定溫度和預定壓力的熱氣。在本發明的快速升溫裝置中，供給燃燒混合器的燃料至少部分來自高爐 煤氣除塵系統中布袋除塵器上遊的高爐煤氣。高爐煤氣處於高溫、高壓狀態， 一般溫度100-250°C，壓力0.1-0.25Mpa， 將這種高爐煤氣點燃，需要有助燃介質。另外由於高爐煤氣處於高壓狀態， 因此還需要使得燃燒後生成的熱氣具有一定的壓力，才能使得熱氣能夠順利 進入高爐煤氣管道中。因此本發明的快速升溫裝置中的助燃介質本身可以為 壓力大於高爐煤氣壓力的助燃介質，助燃介質可選取壓縮空氣、氧氣、高爐 用冷風、高爐用熱風中的至少一種，以使得燃燒混合器中所得熱氣達到預定 壓力。此外，本發明as提供了一種高爐煤氣除塵方法，所述方法包括如下步驟在高爐煤氣管道中提供布袋除塵器；在所述布袋除塵器上遊的高爐煤氣中引 入具有預定溫度的熱氣，所述預定溫度高於布袋除塵器上遊的高爐煤氣溫度。 本發明的高爐煤氣除塵方法中具有預定溫度的熱氣由本發明的快速升溫 裝置來提供。另外，本發明還提供一種高爐煤氣除塵系統，在所述高爐煤氣除塵系統 的布袋除塵器上遊設置有本發明的快速升溫裝置。本發明的高爐煤氣除塵方法可以利用快速升溫裝置產生的熱氣直接與高爐煤氣混合進行熱交換，能夠充分利用熱氣的熱量，換熱效率高，高爐煤氣升溫明顯；並且本發明的快速升溫裝置體積小，佔地少，投資節省；同時，採用設有本發明的快速升溫裝置的高爐煤氣除塵系統可以減少中間環節，能夠滿足快速升溫的要求。下面將結合附圖及其具體實施方式
更加清楚地描述本發明。


圖1為本發明的第一實施方式的設有快速升溫裝置的高爐煤氣除塵系統 示意圖，圖示的快速升溫裝置中設有點火裝置；圖2為本發明的第二實施方式的設有快速升溫裝置的高爐煤氣除塵系統 示意圖，圖示的快速升溫裝置上設有燃燒室；圖3為本發明的第三實施方式的設有快速升溫裝置的高爐煤氣除塵系統 示意圖，圖示的快速升溫裝置中設有燃燒器；圖4為本發明的第四實施方式的設有快速升溫裝置的高爐煤氣除塵系統示意圖，圖示的快速升溫裝置為在線設置。 圖中1.高爐4.重力除塵器6. 布袋除塵器7. 快速升溫裝置91.電加熱裝置10.助燃介質供給口12.燃燒混合器14.燃燒器15.觀察孔16.火焰檢測器孔17.熱氣輸出口23.熱氣壓力測點接口24.熱氣溫度測點接口25.爆破閥26.液化氣接口組件27.火焰溫度測點接口28.放散閥組件35.燃燒室38.點火裝置施方式如圖1所示為本發明的第一實施方式的設有快速升溫裝置的高爐煤氣除 塵系統示意圖。圖中所示的高爐煤氣除塵系統主要包括高爐1 、重力除塵器4、 布袋除塵器6以及設置在布袋除塵器6上遊的快速升溫裝置7。高爐煤氣經 過重力除塵器4除塵後，需要再進入布袋除塵器6中進行除塵。由於布袋除 塵器6對於進入其中的煤氣溫度要求比較嚴格，因此有時需要對進入布袋除 塵器6中的高爐煤氣進行溫度控制。本發明的高爐煤氣除塵系統中設置有快速升溫裝置344，用來加熱進入布 袋除塵器6中的高爐煤氣。本發明的快速升溫裝置344主要包括燃燒混合器 12、燃料供給口41、助燃介質供給口 IO和熱氣輸出口 17。其工作原理為燃 料和助燃介質分別通過燃料供給口 41和助燃介質供給口 10進入到燃燒混合 器12中，然後點火裝置38將燃料和助燃介質的混合物點燃，燃燒後產生具 有預定溫度、預定壓力的熱氣，所述熱氣通過熱氣輸出口 17輸出。所述熱氣 可以通入到布袋除塵器的上遊管道中，直接與高爐煤氣混合，從而使得進入 布袋除塵器中的煤氣溫度符合布袋除塵器的溫度要求。在所述燃燒混合器12上還設置有用於觀察火焰的觀察孔15、用於自動 檢測火焰的火焰檢測器孔16和用於檢測火焰溫度的火焰溫度測點接口 27中 的至少一個，以間接判斷火焰是否燃燒。當然，由於在燃燒混合器12內需要 燃燒產生具有預定溫度和預定壓力的氣體，因此，在燃燒混合器12上還設置 有爆破閥25和放散閥組件28,當燃燒混合器12中壓力過高時，可釋放壓力， 防止燃燒混合器12壓力過高爆炸。在緊鄰熱氣輸出口 17的管路上還設置有 熱氣壓力測點接口23，用來檢測熱氣壓力，控制壓力不能升高太多，以及熱 氣溫度測點接口 24，用來檢測熱氣溫度，以調節進入燃燒混合器12中的助 燃介質的量。其中在第一實施方式中，所述燃料為油、液化氣、乙炔和天然氣中的至 少一種。所述助燃介質可為能夠幫助燃料燃燒的氣體，優選為高壓氣體，例 如壓縮空氣、氧氣、高爐用冷風、高爐用熱風等。本發明的第一實施方式的系統由於是採用外接燃料的方式，因此可以降低整個系統的成本，減小系統的體積，並且在系統中配置靈活。該第一實施 方式將快速升溫裝置與煤氣管道並列連接，可以減少含塵氣體對於系統中裝 置的衝刷和腐蝕，提高系統的壽命。本發明的第一實施方式的高爐煤氣除塵系統需要採用點火裝置點燃燃料 和助燃介質的混合物，在此稱為冷態高爐煤氣快速升溫方法。採用冷態的高 爐煤氣除塵系統，必須要有輔助點燃，不能自燃，但是投資成本低。在本發明的第一實施方式的高爐煤氣除塵系統中，如果不採用點火裝置進行點火，也可以預先將燃燒混合器12至少加熱到燃料的著火溫度，這同樣 也可以使得燃料和助燃介質在燃燒混合器12中燃燒。如圖2所示的本發明的 第二實施方式就是採用了這種方式。例如可以在燃燒混合器12上設置高溫氣 體的接口，使得高溫氣體進入燃燒混合器12中並將燃燒混合器12的爐膛加 熱到燃料的著火溫度以上。採用這種直接加熱爐膛的方式，可以在燃燒混合 器12上的高溫氣體接口管道的另一端接設有燃燒室35，焦爐煤氣和空氣的 混合氣體可在燃燒室35中燃燒產生高溫氣體。所述高溫氣體通過高溫氣體接 口進入燃燒混合器12中將其至少加熱到燃料的著火溫度。該實施方式對於燃 燒混合器12爐膛材料的耐熱、耐火性能要求較高。本發明的快速升溫裝置中 的燃燒混合器12上還設置有液化氣接口組件26，用於輔助點火，當助燃介 質和燃料進入燃燒混合器12內沒有點燃時，可通過該接口組件通入液化氣； 同時該燃燒混合器12上還設置有輔助點火裝置，用來點燃液化氣，通過液化 氣的燃燒點燃高爐煤氣，用點火裝置進行點火，還可以預先將助燃介質至少 加熱到燃料的著火溫度，採用這種直接加熱助燃介質的方式，就需要在燃燒 混合器12的助燃介質供給口連接的管道的另一端接設有加熱裝置，用來加熱 要進入燃燒混合器中的助燃介質。助燃介質的加熱裝置可以具有多種方式， 優選為電加熱裝置、輻射管加熱裝置和蓄熱燃燒爐加熱裝置中的至少一種。 上述直接加熱助燃介質的方式可稱為熱態高爐煤氣快速升溫方法。 如前面所述，本發明的燃料可為油、液化氣、乙炔或者天然氣中的至少 一種。但是從圖2所示的第二實施方式中可以看出，本發明的燃料也可以直 接採用來自於高爐煤氣管道中的高爐煤氣。這樣可以充分利用高爐煤氣，節 省燃料，還可以減少中間環節，簡化系統配置。如圖3所示為本發明的第三實施方式的設有快速升溫裝置的高爐煤氣除 塵系統。第三實施方式與前述實施方式的結構基本相同，只是在該實施方式 的快速升溫裝置中設置有燃燒器14，並且在該圖中示出了一種助燃介質加熱 裝置一電加熱裝置91。在該實施方式中，燃燒器14設置在燃燒混合器12中， 助燃介質直接通入到燃燒器14中，由於燃燒器14的一端在燃燒混合器12中 開放，燃燒混合器12中的部分高爐煤氣也進入到燃燒器14中，從而高爐煤 氣和助燃介質在燃燒器14中燃燒，燃燒後生成的氣體與燃燒混合器12中的 其餘高爐煤氣混合後生成具有預定溫度和預定壓力的熱氣。當然，所述燃燒 器14同樣也可以應用於本發明的第一實施方式中。在燃燒混合器12中設置 有燃燒器14， 一方面可以控制參加燃燒的燃料和助燃介質的量，達到一定的 空燃比的要求，另一方面燃燒後的煤氣直接在燃燒混合器12中降溫，可以減 少對燃燒混合器12材質的要求。前面所述的各種實施方式均為快速升溫裝置7與高爐煤氣管道並列設置， 當不需要使用快速升溫裝置時，可以將其從系統中撤走，這樣就可以減少含 塵氣體對裝置的衝刷和腐蝕，提高設備的使用壽命；且獨立的快速升溫裝置 體積小、佔地少，可以節省系統投資。但是也可以將前述實施方式的快速升溫裝置直接串接於布袋除塵器6上 遊的高爐煤氣管道中，這種方式稱為在線系統。如圖4所示為本發明第四實 施方式的在線高爐煤氣除塵系統。圖中燃燒混合器12直接安裝在布袋除塵器 6上遊的高爐煤氣管道中。燃料優選為採用高爐煤氣。其餘結構與前述的第 一實施方式、第二實施方式和第三實施方式的結構相同。在該實施方式中的 助燃介質也可以採用來自系統中的熱風系統的熱風來直接加熱高爐煤氣。採 用這種方式結構簡單、能夠節省能源，也可以滿足快速升溫的要求。在線系統中的快速升溫裝置總是固定於系統中，因此容易損壞，使用壽 命較短，但是在線系統可以降低系統的投資，結構更加簡單，換熱效率高。釆用本發明的高爐煤氣布袋除塵系統及方法可達到以下的有益效果利 用燃燒產生的高溫氣體的熱量直接進行熱交換，換熱效率高，高爐煤氣升溫 明顯；充分利用高溫氣體的熱量，裝置體積小，佔地少，節省投資；減少中 間環節，結構簡單且能夠滿足快速升溫的要求。本領域的技術人員應當理解，上述具體實施方式
僅對本發明起解釋和說 明作用，而不應當理解為對其保護範圍的具體限定。任何等同的改變和適當 的潤飾都在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1. 一種快速升溫裝置，用在設有布袋除塵器的高爐煤氣除塵系統中，其特徵在於，包括具有燃料供給口、助燃介質供給口和熱氣輸出口的燃燒混合器，用於燃燒其中的燃料並獲得具有預定溫度和預定壓力的熱氣，所述預定溫度高於高爐煤氣除塵系統中布袋除塵器上遊的高爐煤氣管道中的煤氣溫度，所述預定壓力不低於高爐煤氣除塵系統中布袋除塵器上遊的高爐煤氣管道中的煤氣壓力；所述燃料供給口用於向燃燒混合器供給燃料；所述助燃介質供給口用於向燃燒混合器供給助燃介質來幫助其中的燃料燃燒；所述熱氣輸出口用於連通高爐煤氣除塵系統中布袋除塵器上遊的高爐煤氣管道，以向其中供入在燃燒混合器中所得的具有預定溫度和預定壓力的熱氣。
2. 根據權利要求1所述的快速升溫裝置，其特徵在於，供給燃燒混合器 的燃料至少部分來自高爐煤氣除塵系統中布袋除塵器上遊的高爐煤氣。
3. 根據權利要求1所述的快速升溫裝置，其特徵在於，所述助燃介質為 高壓助燃介質，用於使燃燒混合器中所得熱氣達到預定壓力。
4. 一種高爐煤氣除塵方法，其特徵在於，包括步驟 在高爐煤氣管道中提供布袋除塵器；在所述布袋除塵器上遊的高爐煤氣中引入具有預定溫度的熱氣，所述預 定溫度高於布袋除塵器上遊的高爐煤氣溫度。
5. 根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述具有預定溫度的熱氣由權利要求1-3之一所述的快速升溫裝置來提供。
6. —種高爐煤氣除塵系統，其特徵在於，設有權利要求1-3之一所述的 快速升溫裝置。
全文摘要
本發明的快速升溫裝置包括具有燃料供給口、助燃介質供給口和熱氣輸出口的燃燒混合器，用於燃燒其中的燃料並獲得具有預定溫度和預定壓力的熱氣；所述燃料供給口用於向燃燒混合器供給燃料；所述助燃介質供給口用於向燃燒混合器供給助燃介質來幫助其中的燃料燃燒；所述熱氣輸出口用於連通高爐煤氣除塵系統中布袋除塵器上遊的高爐煤氣管道，以向其中供入在燃燒混合器中所得的具有預定溫度和預定壓力的熱氣。本發明的快速升溫裝置體積小，佔地少，投資節省；且換熱效率高，高爐煤氣升溫明顯。
文檔編號C21B7/00GK101245398SQ200710079168
公開日2008年8月20日 申請日期2007年2月14日 優先權日2007年2月14日
發明者姚朝勝, 王榮恩, 祝聖遠, 衣忠德, 黃東生 申請人:山東省冶金設計院