轉爐煤氣中溫段幹法淨化和餘熱回收方法及系統的製作方法
2023-10-21 17:27:42
專利名稱：轉爐煤氣中溫段幹法淨化和餘熱回收方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於鋼鐵冶金生產領域，特別涉及一種轉爐煤氣中溫段幹法浄化和餘熱回收方法及系統。
背景技術：
在轉爐煉鋼エ藝過程中，用氧吹煉的同時會產生大量的高溫(1450°C 1650°C )含塵轉爐煤氣。高溫含塵煤氣被轉爐上方的活動煙罩收集起來，送入汽化冷卻煙道，經冷卻後降至800°C 1000°C左右，然後進入回收淨化系統。目前針對轉爐煤氣的浄化主要採用的是煤氣溼法回收淨化技術(0G法)和煤氣幹法浄化回收技術(LT法)。OG法目前使用的較多，エ藝流程為經過初步冷卻的煤氣(800 1000°C )進入ー級文氏管進行噴水冷卻和粗除塵，然後進入ニ級文氏管繼續噴水冷卻和精除塵，再經脫水裝置脫水後，合格的煤氣輸送至煤氣櫃存儲，不合格的煤氣經放散塔放散。OG法的缺點是消耗大量的水，需對汙水進行處理，存在二次汙染。LT法的エ藝流程為經氣化冷卻煙道初步冷卻的煤氣(800 1000°C )進入蒸發冷卻器，蒸發冷卻器採用精確定量噴霧冷卻的辦法，利用水的蒸發潛熱對煙氣進行冷卻、粗除塵及增溼調質，溫度降至150 200°C，煤氣再經靜電除塵器精除塵，溫度降至70°C左右，合格的煤氣送煤氣櫃，不合格的煤氣經放散塔放散。與OG法相比，LT法具有能耗低、水資源消耗小，除塵效率高，無汙水、汙泥處理，粉塵可回收利用等優點。但是OG法和LT法存在一共同的不足淨化過程需要使用水或水蒸汽對煤氣進行快速冷卻(防止煤氣爆炸)，並且1000 800°C以下的轉爐煤氣餘熱沒有回收利用，目前轉爐煤氣的餘熱回收率只有50%左右。另外，在轉爐吹煉開始和結束階段，都有一小部分的轉爐煤氣由於氧含量過高。對於這一部分煤氣，目前無論是OG法還是LT法都是以不合格煤氣的方式放散棹，沒有回收利用。這種處理方式不僅浪費了能源，也帶來了一定的環境汙染。
發明內容
針對現有技術存在的不足，本發明提供了一種轉爐煤氣中溫段幹法浄化和餘熱回收方法及系統。該系統包括除塵沉降室、高溫換向閥組、低溫三通換向閥組、蓄熱式換熱裝置、餘熱回收裝置、煤氣淨化回收裝置、惰性煙氣循環管道和煙囪；轉爐連接汽化冷卻煙道的入口，汽化冷卻煙道的出ロ連接除塵沉降室，除塵沉降室通過高溫換向閥組連接蓄熱式換熱裝置的一端和餘熱回收裝置，蓄熱式換熱裝置的另ー端通過低溫三通換向閥組連接煤氣淨化回收裝置和惰性煙氣循環管道；惰性煙氣循環管道通過低溫三通換向閥連接餘熱回收裝置和煙囪。蓄熱式換熱裝置由兩組相同的蓄熱室組成，每組蓄熱室可以是ー個或多個蓄熱室並聯；蓄熱室內填充有蓄熱體，蓄熱體可以是具有蓄熱功能的小球或蜂窩體，材質可以是能夠工作在1000°c以上的剛玉或者莫來石質。餘熱回收裝置包括餘熱鍋爐、引風機、鼓風機、低溫煙氣除塵器；通過管道將鼓風機、餘熱鍋爐、低溫煙氣除塵器、引風機依次串聯在一起；餘熱鍋爐煙氣入口處設有點火裝置，通過與助燃風機配合可以點燃煤氣；此處的低溫煙氣除塵器是針對煙氣的布袋除塵器。煤氣淨化回收裝置包括低溫煤氣除塵器、旋轉水封閥、V型水封閥、煤氣櫃，四者通過管道依次串聯；此處的低溫煤氣除塵器是針對煤氣的布袋除塵器高溫換向閥組由三個星接的截止閥組成，即每個截止閥的其中一個接ロ連通在一起，每個截止閥的另外一個接ロ與相關設備相連，通過3個截止閥的不同開閉狀態實現氣流流向不同設備或切斷氣流。截止閥可以是V型水封閥或者其它可以在高溫(800 IOO(TC)下使用井能快速開閉的無洩漏閥門。低溫三通換向閥是能夠在低溫(200°C以下)下實現ー個進(出)ロ，兩個不同出(入)ロ間快速切換的三通閥，可以由兩個串聯的V型水封閥、兩個水封閥之間設一共用通路的方式構成或者由其它能夠在低溫下使用實現相同切換功能的閥(組)構成。採用轉爐煤氣中溫段幹法浄化和餘熱回收系統進行餘熱回收的方法，按如下步驟進行(I)除塵沉降室初步除塵轉爐冶煉過程產生的高溫爐氣，經汽化冷卻煙道初歩冷卻的高溫含塵煤氣(800 1000°C )，進入除塵沉降室除去大顆粒灰塵顆粒。(2)蓄熱室換熱、粗除塵經過初步除塵的高溫含塵煤氣經過高溫換向閥組進入蓄熱式換熱裝置其中ー組蓄熱室，高溫含塵煤氣放出熱量迅速降溫至100°c以下，蓄熱體蓄積了煤氣釋放出的熱量，並濾掉煤氣中的部分粉塵；同時，另外一組蓄熱室內反向通入的是低溫經過淨化的惰性煙氣(100°C以下)，煙氣經過蓄熱室時被蓄熱體加熱成高溫惰性煙氣(約700°C )，蓄熱體被冷卻，同時煤氣流過蓄熱室時留下的粉塵也被煙氣帶走。(3)蓄熱室內煤氣、惰性煙氣換向每間隔設定換向時間，高溫換向閥組、低溫換向閥組同時動作，對蓄熱室內惰性煙氣和煤氣的流向進行換向，即原本通入高溫含塵煤氣的蓄熱室內反向通入低溫惰性煙氣，原本通入低溫惰性煙氣的蓄熱室反向通入高溫含塵煤氣。(4)煤氣淨化回收、惰性煙氣淨化、餘熱回收離開蓄熱式換熱裝置的煤氣通過低溫三通換向閥組依次經過低溫煤氣除塵器、旋轉水封閥、V型水封閥後進入煤氣櫃回收；離開蓄熱式換熱裝置的高溫惰性煙氣經高溫換向閥組進入餘熱鍋爐回收餘熱產生蒸汽，同時高溫惰性煙氣被冷卻到100°c以下，然後經低溫煙氣除塵器除塵後經引風機、低溫三通換向閥組返回蓄熱室繼續循環使用。當本系統正常回收轉爐煤氣時，重複步驟(2) (4);當本系統不能正常回收轉爐煤氣(如蓄熱室或煤氣回收設備檢修，轉爐吹煉開始和結束階段轉爐煤氣氧含量過高不宜回收)時，直接由步驟(I)直接進入步驟(5)。(5)煤氣直接餘熱回收依次經汽化冷卻煙道初步冷卻、除塵沉降室初步除塵的高溫煤氣(800 1000°C )不進入蓄熱室，而是經高溫換向閥組進入餘熱鍋爐。在餘熱鍋爐入口處煤氣被點火裝置點、燃，由助燃風機提供助燃空氣。高溫煤氣在餘熱鍋爐內繼續燃燒放熱，餘熱鍋爐回收餘熱產生蒸汽，同時生成的煙氣被冷卻至100°c以下。低溫煙氣經低溫煙氣除塵器、引風機、低溫三通換向閥組進入煙囪排放。本發明的優點完全採用幹法處理轉爐煤氣，克服了現有的噴水或噴蒸汽冷卻轉爐煤氣所帯來的水資源的消耗和汙染問題。能夠高效回收從1000°c 100°C之間的轉爐煤氣餘熱，所產生的蒸汽可直接用於其他エ序需要或者用來發電，帶來可觀的節能效果。通過使用蓄熱室作為換熱設備，換熱所得的換熱介質溫度高，熱回收效率高；另外在浄化和熱回收的過程中沒有電火花產生，換熱介質為惰性煙氣，有效解決了轉爐煤氣除塵降溫過程的易爆問題。能夠回收利用現有轉爐煤氣處理方式中放散掉的轉爐煤氣，實現轉爐煤氣的全部回收利用，既減少了汙染，又提高了能源的使用效率。幹法所得的轉爐煤氣在降溫後所採用的低溫除塵器是布袋除塵器，含塵量可以低於10mg/Nm3，除塵效果優於電除塵器。
圖I為本發明轉爐煤氣中溫段幹法浄化和餘熱回收方法及系統示意圖；圖2為本發明高溫換向閥組結構示意圖；圖3為本發明低溫三通換向閥組結構示意圖；圖4為本系統工作狀態I的エ藝流程圖；圖5為本系統工作狀態2的エ藝流程圖；圖6為本系統工作狀態3的エ藝流程圖。圖I中1、轉爐；2、汽化冷卻煙道；3、除塵沉降室；4、高溫換向閥組A ;5、蓄熱室A ；6、低溫三通換向閥組A ;7、高溫換向閥組B ;8、蓄熱室B ;9、低溫三通換向閥組B ;10、低溫煤氣除塵器；11、旋轉水封閥；12、V型水封閥；13、煤氣櫃；14、鼓風機；15、餘熱鍋爐；16、低溫煙氣除塵器17、引風機；18、低溫三通換向閥組C ;19、煙囪。圖2中20、￥型水封閥六；21、￥型水封閥8;22、￥型水封閥C。圖3中23、V型水封閥D ;24、V型水封閥E。圖4中箭頭代表煤氣、惰性煙氣流向。圖5中箭頭代表煤氣、惰性煙氣流向。圖6中箭頭代表煤氣、惰性煙氣、空氣流向。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進ー步說明轉爐煤氣中溫段幹法浄化和餘熱回收エ藝及系統包括除塵沉降室3、高溫換向閥組A4、高溫換向閥組B7、蓄熱式換熱裝置、餘熱回收裝置、煤氣浄化裝置、低溫三通換向閥組A6、低溫三通換向閥組B9、低溫三通換向閥組C18和煙囪19。轉爐I冶煉過程產生的高溫爐氣，經汽化冷卻煙道2冷卻至800 1000°C，汽化冷卻煙道2與除塵沉降室3相連，除塵沉降室3與蓄熱式換熱裝置相連；蓄熱式換熱裝置的一端分兩路通過高溫換向閥組A4和高溫換向閥組B7與除塵沉降室3和餘熱回收裝置的餘熱鍋爐15相連，另一端分兩路通過低溫三通換向閥A6和低溫三通換向閥組B9與煤氣浄化裝置的低溫煤氣除塵器10和惰性煙氣循環管道相連；惰性煙氣循環管道通過低溫三通換向閥組C18與餘熱回收裝置的引風機17和煙囪19相連。如圖2所示本實施例中高溫換向閥組為圖I中的高溫換向閥組A4，高溫換向閥組B4由V型水封閥A20、V型水封閥B21、V型水封閥C22組成，三個水封閥的其中ー個接ロ連通在一起，V型水封閥A20的另ー個接ロ與沉降室3相連，V型水封閥B21的另ー個接ロ與蓄熱室5相連，V型水封閥C22的另ー個接ロ與餘熱鍋爐15相連。圖I中的高溫換向閥組B7結構與高溫換向閥組A4結構相同，連接設備不同。本實施例中所示的結構只是高溫換向閥組的ー種結構。如圖3所示，本實施例中低溫三通換向閥組為圖I中的低溫三通換向閥組A6，低溫換向閥組A6由V型水封閥D23、V型水封閥E24及中間通路組成，V型水封閥A23的另ー個接ロ與低溫三通換向閥組C18相連，V型水封閥E24的另ー個接ロ與煤氣低溫除塵器10相連，中間通路與蓄熱室5相連。圖I中的低溫三通換向閥組B9結構與高溫換向閥組A4結構相同，連接設備不同。本實施例中的所示的結構只是低溫三通換向閥組的ー種結構。蓄熱式換熱裝置由兩組相同的蓄熱室A5和蓄熱室B8組成，每組蓄熱室可以是ー 個或多個蓄熱室並聯；蓄熱室內填充有蓄熱體，蓄熱體可以是具有蓄熱功能的小球或蜂窩體，材質可以是能夠工作在1000°c以上的剛玉或者莫來石質。餘熱回收裝置包括鼓風機14、餘熱鍋爐15、引風機16、低溫煙氣除塵器16，四者通過管道依次串聯；餘熱鍋爐14煙氣入口處設有點火裝置，通過與助燃風機14的配合可點燃煤氣；此處的低溫煙氣除塵器16是針對煙氣的布袋除塵器。煤氣淨化回收裝置包括低溫煤氣除塵器10、旋轉水封閥11、V型水封閥12、煤氣櫃13，四者通過管道依次串聯；此處的低溫煤氣除塵器是針對煤氣的布袋除塵器。本系統正常運轉回收轉爐煤氣時，由於採用了蓄熱室換熱裝置，蓄熱室內惰性煙氣熱介質和轉爐煤氣在工作過程中需要不斷換向，所以正常運轉時系統的工作狀態會有兩個，分別為工作狀態I和工作狀態2，下面分別具體闡釋。工作狀態I :此工作狀態下，經汽化冷卻煙道2初步冷卻的高溫含塵煤氣(800 1000°C )，進入除塵沉降室3除去大顆粒灰塵顆粒。經過初步除塵的煤氣經過高溫換向閥組A4進入蓄熱室A5，高溫含塵煤氣放出熱量迅速降溫至100°C以下，蓄熱體蓄積了煤氣釋放出的熱量，並濾掉煤氣中的部分粉塵；經蓄熱室A5降溫除塵後的低溫合格煤氣通過低溫三通換向閥組A6依次經過低溫煤氣除塵器10、旋轉水封閥11、V型水封閥12後進入煤氣櫃13回收；同時，低溫煙氣(約100°C )經低溫三通換向閥組B9進入蓄熱室B8，低溫煙氣經過蓄熱室B8時被蓄熱體加熱成高溫煙氣(約700°C )，蓄熱體被冷卻，同時煤氣流過蓄熱室B8時留下的粉塵也被煙氣帶走。經蓄熱室B8加熱的高溫煙氣經高溫換向閥組B7進入餘熱鍋爐15回收餘熱產生蒸汽，同時高溫煙氣被冷卻成低溫煙氣(約100°C )，然後依次經低溫煙氣除塵器16、引風機17、低溫三通換向閥組C18、低溫三通換向閥組B9返回蓄熱室B8繼續循環使用。工作狀態I的エ藝流程參見附圖4。經過ー個換向時間後，高溫三通換向閥組A4、低溫三通換向閥組A6、高溫三通換向閥組B7、低溫三通換向閥組B9同時動作，切換連通迴路，把工作狀態I切換成工作狀態2。工作狀態2
此工作狀態下，經氣化冷卻煙道2初步冷卻的高溫含塵煤氣(800 1000°C )，進入除塵沉降室3除去大顆粒灰塵顆粒。經過初步除塵的煤氣經過高溫三通換向閥組B7進入蓄熱室B8，高溫含塵煤氣放出熱量迅速降溫至100°C以下，蓄熱體蓄積了煤氣釋放出的熱量，並濾掉煤氣中的部分粉塵；經蓄熱室B8降溫除塵後的低溫合格煤氣通過低溫三通換向閥組B9依次經過低溫煤氣除塵器10、旋轉水封閥11、V型水封閥12後進入煤氣櫃13回收；同時，低溫煙氣(約100°C )經低溫三通換向閥組A6進入蓄熱室A5，低溫煙氣經過蓄熱室A5時被蓄熱體加熱成高溫煙氣(約700°C )，蓄熱體被冷卻，同時煤氣流過蓄熱室A5時留下的粉塵也被煙氣帶走。經蓄熱室A5加熱的高溫煙氣經高溫換向閥組A4進入餘熱鍋爐14回收餘熱產生蒸汽，同時高溫煙氣被冷卻成低溫煙氣(約100°C )，然後依次經低溫煙氣除塵器16、引風機17、低溫三通換向閥組C18、低溫三通換向閥組B9返回蓄熱室B8繼續循環使用。工作狀態2的エ藝流程參見附圖5。 經過ー個換向時間後，高溫換向閥組A4、低溫三通換向閥組A6、高溫換向閥組B7、低溫三通換向閥組B9同時動作，切換連通迴路，把工作狀態2切換成工作狀態1，如此循環。 本系統不能正常回收轉爐煤氣(如蓄熱室或煤氣回收設備檢修，轉爐吹煉開始和結束階段轉爐煤氣氧含量過高不宜回收)時，本系統的運行狀態變為工作狀態3。工作狀態3 經氣化冷卻煙道2初步冷卻的高溫含塵煤氣(800 1000°C )，進入除塵沉降室3除去大顆粒灰塵顆粒。高溫含塵煤氣經高溫三通換向閥組B7或高溫三通換向閥組A4，進入餘熱鍋爐15，在餘熱鍋爐入口處煤氣被點火裝置(圖中未示出)點燃，由助燃風機14提供助燃空氣。高溫煤氣在餘熱鍋爐14內繼續燃燒，餘熱鍋爐回收餘熱產生蒸汽，同時生成的煙氣被冷卻至150°C左右。低溫煙氣經低溫煙氣除塵器16、煙氣引風機17、低溫三通換向閥組C18進入煙囪19排放。工作狀態3的エ藝流程參見附圖6。
權利要求
1.一種轉爐煤氣中溫段幹法浄化和餘熱回收系統，其特徵在於該系統包括除塵沉降室、高溫換向閥組、低溫三通換向閥組、蓄熱式換熱裝置、餘熱回收裝置、煤氣淨化回收裝置、惰性煙氣循環管道和煙囪； 轉爐連接汽化冷卻煙道的入口，汽化冷卻煙道的出ロ連接除塵沉降室，除塵沉降室通過高溫換向閥組連接蓄熱式換熱裝置的一端和餘熱回收裝置，蓄熱式換熱裝置的另一端通過低溫三通換向閥組連接煤氣淨化回收裝置和惰性煙氣循環管道；惰性煙氣循環管道通過低溫三通換向閥連接餘熱回收裝置和煙囪。
2.根據權利要求I所述的轉爐煤氣中溫段幹法浄化和餘熱回收系統，其特徵在於所述的蓄熱式換熱裝置由兩組相同的蓄熱室組成，每組蓄熱室是一個或多個蓄熱室並聯；蓄熱室內填充有蓄熱體。
3.根據權利要求I所述的轉爐煤氣中溫段幹法浄化和餘熱回收系統，其特徵在於所述的餘熱回收裝置包括餘熱鍋爐、引風機、鼓風機和低溫煙氣除塵器；通過管道將鼓風機、餘熱鍋爐、低溫煙氣除塵器、引風機依次串聯在一起；餘熱鍋爐煙氣入口處設有點火裝置，通過與助燃風機配合能夠點燃煤氣。
4.根據權利要求I所述的轉爐煤氣中溫段幹法浄化和餘熱回收系統，其特徵在於所述的煤氣淨化回收裝置包括低溫煤氣除塵器、旋轉水封閥、V型水封閥和煤氣櫃，低溫煤氣除塵器、旋轉水封閥、V型水封閥和煤氣櫃通過管道依次串聯。
5.根據權利要求I所述的轉爐煤氣中溫段幹法浄化和餘熱回收系統，其特徵在於所述的高溫換向閥組由三個星接的截止閥組成，截止閥是V型水封閥或者其它能夠在800 1000°C溫度下使用井能快速開閉的無洩漏閥門，低溫三通換向閥是能夠在200°C以下溫度下實現ー個進出口，兩個不同出或入口間快速切換的三通閥，由兩個串聯的V型水封閥、兩個水封閥之間設一共用通路的方式構成或者由其它能夠在低溫下使用實現相同切換功能的閥或組構成。
6.採用權利要求I所述的轉爐煤氣中溫段幹法浄化和餘熱回收系統進行餘熱回收的方法，其特徵在於按如下步驟進行 步驟I、除塵沉降室初步除塵 轉爐冶煉過程產生的高溫爐氣，經汽化冷卻煙道初歩冷卻的高溫含塵煤氣，溫度在800 1000°C，進入除塵沉降室除去大顆粒灰塵顆粒； 步驟2、蓄熱室換熱、粗除塵 經過初步除塵的高溫含塵煤氣經過高溫換向閥組進入蓄熱式換熱裝置其中一組蓄熱室，高溫含塵煤氣放出熱量迅速降溫至100°C以下，蓄熱體蓄積了煤氣釋放出的熱量，並濾掉煤氣中的部分粉塵；同時，另外一組蓄熱室內反向通入的是低溫經過淨化的惰性煙氣溫度在100°C以下，煙氣經過蓄熱室時被蓄熱體加熱成高溫惰性煙氣溫度在700°C以上，蓄熱體被冷卻，同時煤氣流過蓄熱室時留下的粉塵也被煙氣帶走； 步驟3、蓄熱室內煤氣、惰性煙氣換向 每間隔設定換向時間，高溫換向閥組、低溫換向閥組同時動作，對蓄熱室內惰性煙氣和煤氣的流向進行換向，即原本通入高溫含塵煤氣的蓄熱室內反向通入低溫惰性煙氣，原本通入低溫惰性煙氣的蓄熱室反向通入高溫含塵煤氣； 步驟4、煤氣淨化回收、惰性煙氣淨化、餘熱回收離開蓄熱式換熱裝置 的煤氣通過低溫三通換向閥組依次經過低溫煤氣除塵器、旋轉水封閥、V型水封閥後進入煤氣櫃回收；離開蓄熱式換熱裝置的高溫惰性煙氣經高溫換向閥組進入餘熱鍋爐回收餘熱產生蒸汽，同時高溫惰性煙氣被冷卻到100°c以下，然後經低溫煙氣除塵器除塵後經引風機、低溫三通換向閥組返回蓄熱室繼續循環使用； 當本系統正常回收轉爐煤氣時，重複步驟2 4 ;當本系統不能正常回收轉爐煤氣時，直接由步驟I直接進入步驟5; 步驟5、煤氣直接餘熱回收； 依次經汽化冷卻煙道初步冷卻、除塵沉降室初步除塵的高溫煤氣，溫度在8OO 1000°C不進入蓄熱室，而是經高溫換向閥組進入餘熱鍋爐，在餘熱鍋爐入口處煤氣被點火裝置點燃，由助燃風機提供助燃空氣，高溫煤氣在餘熱鍋爐內繼續燃燒放熱，餘熱鍋爐回收餘熱產生蒸汽，同時生成的煙氣被冷卻至100°C以下，低溫煙氣經低溫煙氣除塵器、引風機、低溫三通換向閥組進入煙囪排放。
全文摘要
一種轉爐煤氣中溫段幹法淨化和餘熱回收系統，屬於鋼鐵冶金生產領域。該系統包括除塵沉降室、高溫換向閥組、低溫三通換向閥組、蓄熱式換熱裝置、餘熱回收裝置、煤氣淨化回收裝置、惰性煙氣循環管道和煙囪；方法為1、除塵沉降室初步除塵2、蓄熱室換熱、粗除塵3、蓄熱室內煤氣、惰性煙氣換向4、煤氣淨化回收、惰性煙氣淨化、餘熱回收5、煤氣直接餘熱回收。本發明的優點克服了現有的噴水或噴蒸汽冷卻轉爐煤氣所帶來的水資源的消耗和汙染問題熱回收效率高；有效解決了轉爐煤氣除塵降溫過程的易爆問題，實現轉爐煤氣的全部回收利用，既減少了汙染，又提高了能源的使用效率。
文檔編號C21C5/40GK102643949SQ20121012793
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月27日 優先權日2012年4月27日
發明者於慶波, 劉軍祥, 李朋, 秦勤, 胡賢忠 申請人:東北大學