CN117004784B - 一种高炉喷吹煤粉用氮气的预热系统 - Google Patents
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Abstract
一种高炉喷吹煤粉用氮气的预热系统，属于高炉喷吹作业技术领域，解决利用余热提高高炉喷吹用氮气预热温度的技术问题，本系统包括煤粉添加设备、氮气循环系统以及导热油循环系统，所述煤粉添加设备包括煤粉仓和喷吹罐，所述导热油循环系统包括热风炉、导热油箱、高温废气换热器、高炉渣沟换热器和加热器，所述氮气循环系统包括补气罐、煤粉预热设备、喷吹仓、第一氮气输送管、第二氮气输送管、第三氮气输送管、第四氮气输送管与第五氮气输送管。本发明利用热风炉排出的高温废气以及高炉排出的高温废渣将热交换器内的加热油加热，再利用热交换器内高温加热油把喷吹氮气加热，然后送入高炉，可以显著升高煤粉温度、提高燃尽率、降低燃料成本。
Description
技术领域
本发明属于高炉喷吹作业技术领域，具体涉及的是一种高炉喷吹煤粉用氮气的预热系统。
背景技术
近年来随着钢铁行业的高速发展，矿石资源和焦炭资源日趋紧张，节能降耗已经成为钢铁行业刻不容缓的重大课题，而炼铁系统又占钢铁行业能耗的70%左右，是名副其实的耗能大户，而高炉煤粉喷吹系统在高炉生产过程中已成为节焦和改进冶炼工艺最有效的措施之一。
喷吹煤粉燃料是继高炉使用熟料（人造富矿）之后炼铁技术的又一重大发展。喷吹煤粉的主要目的是以其他形式的廉价燃料替代焦炭起提供热量和还原剂的作用，降低焦比。于是便可减少炼焦生产的负担，节省焦炉基建投资、节约过程能耗。
喷煤工艺种类繁多，按喷吹方式可分为直接喷吹和间接喷吹，按喷罐布置可分为并罐布置和串罐布置，按喷吹管路可分为多管路喷吹和单管路加分配器喷吹，按制粉系统烟气循环方式可分为引热风炉废气和烟气自循环方式。完整的高炉喷煤工艺流程应包括原煤储运系统制粉系统、煤粉输送系统、喷吹系统、供气系统和煤粉计量系统，最新设计的高炉喷煤系统还包括整个喷煤系统的计算机控制中心。
目前，高炉喷吹用氮气基本都是常温进入高炉进行喷吹。高炉喷吹煤粉用的氮气很少有预热厂家，极少数预热的也是用蒸汽预热，但是预热温度通常仅能够达到100℃，如果能够进一步提高高炉喷吹用氮气的预热温度，可以显著升高煤粉温度、提高燃尽率、降低燃料成本。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，解决利用余热提高高炉喷吹用氮气预热温度的技术问题，本发明提供一种高炉喷吹煤粉用氮气的预热系统。
本发明通过以下技术方案予以实现。
一种高炉喷吹煤粉用氮气的预热系统，它包括煤粉添加设备、氮气循环系统以及导热油循环系统，其中：
所述煤粉添加设备包括煤粉仓和喷吹罐，高炉喷吹煤粉储存于煤粉仓中，煤粉仓的出料口与喷吹罐的进料口连通；
所述导热油循环系统包括热风炉、导热油箱、高温废气换热器、一级高炉渣沟换热器和二级高炉渣沟换热器，一级高炉渣沟换热器的进渣口与高炉的渣沟排料口连通，一级高炉渣沟换热器上设置排渣口，二级高炉渣沟换热器的下部设置出气口和进油口，二级高炉渣沟换热器的上部设置进气口和出油口；所述导热油箱的出油口通过一级输油主管与高温废气换热器的进油口连通，一级输油主管上安装循环泵和控制阀，高温废气换热器的出油口通过二级输油主管与一级高炉渣沟换热器的进油口连通，一级高炉渣沟换热器的出油口通过三级输油主管分别与第一输油支管和第二输油支管连通，第一输油支管与二级高炉渣沟换热器的进油口连通，第二输油支管与煤粉预热设备的进油口连通，煤粉预热设备的出油口与二级高炉渣沟换热器的出油口通过回油主管与导热油箱的回油口连通；若干所述热风炉的排气口通过管道与高温废气换热器的进气口串联，高温废气换热器的排气口通过管道分别与空气预热器的进气口和煤气预热器的进气口并联，空气预热器的排气口和煤气预热器的排气口通过管道与脱硫装置的进气口连通，脱硫装置的排气口与烟囱连通；
所述氮气循环系统包括补气罐、煤粉预热设备、喷吹仓、第一氮气输送管、第二氮气输送管、第三氮气输送管、第四氮气输送管与第五氮气输送管，所述煤粉预热设备仓体内部的上部设置为煤粉氮气分离仓，煤粉预热设备仓体内部的下部设置为煤粉预热仓，煤粉预热仓的下部设置排料口和进油口，煤粉预热仓的排料口通过管道与喷吹仓的进料口连通，煤粉预热设备的上部设置进气口、氮气排气口和出油口，煤粉预热设备的进气口、氮气排气口均与煤粉氮气分离仓连通；所述喷吹罐的出料口与第一氮气输送管的一端连通，第一氮气输送管的另一端与煤粉预热设备的进气口连通，待预热的煤粉随氮气输送至煤粉氮气分离仓内，第二氮气输送管的一端与氮气排气口连通，第二氮气输送管的另一端与二级高炉渣沟换热器的进气口连通，煤粉氮气分离仓将分离后的氮气通过第二氮气输送管输送至二级高炉渣沟换热器中进行预热，二级高炉渣沟换热器的出气口通过第三氮气输送管与喷吹仓的进气口连通，二级高炉渣沟换热器中预热后的氮气从出气口喷入喷吹仓中；煤粉氮气分离仓将分离后的煤粉输送至煤粉预热仓中进行预热，预热后的煤粉通过排料口送入喷吹仓；所述补气罐的出气口通过第四氮气输送管与喷吹仓的进气口连通，喷吹仓中预热后的煤粉随氮气通过第五氮气输送管输送至高炉中。
进一步地，所述导热油箱的出油口通过备用输油主管与一级输油主管连通，备用输油主管上安装循环泵和控制阀。
进一步地，所述二级输油主管与三级输油主管通过管道连通，并且连通的管道上设置阀门，当高炉的渣沟排料管无高温废渣排出时阀门开启，加热油不经一级高炉渣沟换热器加热而直接输送至第一输油支管和第二输油支管中。
进一步地，所述第四氮气输送管上设置溢流回路。
进一步地，所述第五氮气输送管与第一氮气输送管之间通过管道连通，连通的管道上设置阀门。
进一步地，所述煤粉添加设备的出油口一侧设置压强表和温度表，煤粉添加设备上设置液位表；
所述高温废气换热器的进气口一侧和排气口一侧分别设置温度表，高温废气换热器的出油口一侧设置压强表和温度表；
所述导热油箱上设置液位表和温度表；
所述一级输油主管上设置压力表、压强表和温度表；
在所述第一氮气输送管上，靠近喷吹罐进气口的一侧设置压力表和压强表，靠近喷吹罐出气口的一侧设置压强表；
所述第四氮气输送管上设置压力表和压强表；
所述第五氮气输送管上设置压强表。
本发明的有益效果在于：
本发明利用热风炉管道中的高温废气将热交换器内的加热油加热，再利用热交换器内高温加热油把喷吹氮气加热到280℃，送入高炉，可以显著升高煤粉温度、提高燃尽率、降低燃料成本。
附图说明
图1为本发明高炉喷吹煤粉用氮气预热流程图。
图中，1为煤粉仓，2为喷吹罐，3为煤粉氮气分离仓，4为煤粉预热仓，5为喷吹仓，6为二级高炉渣沟换热器，7为补气罐，8为热风炉，9为高温废气换热器，10为空气预热器，11为煤气预热器，12为脱硫装置，13为烟囱，14为导热油箱，15为高炉，16为一级输油主管，17为第一输油支管，18为第二输油支管，19为回油主管，20为第一氮气输送管，21为第二氮气输送管，22为第三氮气输送管，23为第四氮气输送管，24为第五氮气输送管，25为备用输油主管，26为溢流回路，27为一级高炉渣沟换热器，28为二级输油主管，29为三级输油主管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示的一种高炉喷吹煤粉用氮气的预热系统，它包括煤粉添加设备、氮气循环系统以及导热油循环系统，其中：
所述煤粉添加设备包括煤粉仓1和喷吹罐2，高炉喷吹煤粉储存于煤粉仓1中，煤粉仓1的出料口与喷吹罐2的进料口连通；
所述导热油循环系统包括热风炉8、导热油箱14、高温废气换热器9、一级高炉渣沟换热器27和二级高炉渣沟换热器6，一级高炉渣沟换热器27的进渣口与高炉15的渣沟排料口连通，一级高炉渣沟换热器27上设置排渣口，二级高炉渣沟换热器6的下部设置出气口和进油口，二级高炉渣沟换热器6的上部设置进气口和出油口；所述导热油箱14的出油口通过一级输油主管16与高温废气换热器9的进油口连通，一级输油主管16上安装循环泵和控制阀，高温废气换热器9的出油口通过二级输油主管28与一级高炉渣沟换热器27的进油口连通，一级高炉渣沟换热器27的出油口通过三级输油主管29分别与第一输油支管17和第二输油支管18连通，第一输油支管17与二级高炉渣沟换热器6的进油口连通，第二输油支管18与煤粉预热设备的进油口连通，煤粉预热设备的出油口与二级高炉渣沟换热器6的出油口通过回油主管19与导热油箱14的回油口连通；若干所述热风炉8的排气口通过管道与高温废气换热器9的进气口串联，高温废气换热器9的排气口通过管道分别与空气预热器10的进气口和煤气预热器11的进气口并联，空气预热器10的排气口和煤气预热器11的排气口通过管道与脱硫装置12的进气口连通，脱硫装置12的排气口与烟囱13连通；
所述氮气循环系统包括补气罐7、煤粉预热设备、喷吹仓5、第一氮气输送管20、第二氮气输送管21、第三氮气输送管22、第四氮气输送管23与第五氮气输送管24，所述煤粉预热设备仓体内部的上部设置为煤粉氮气分离仓3，煤粉预热设备仓体内部的下部设置为煤粉预热仓4，煤粉预热仓4的下部设置排料口和进油口，煤粉预热仓4的排料口通过管道与喷吹仓5的进料口连通，煤粉预热设备的上部设置进气口、氮气排气口和出油口，煤粉预热设备的进气口、氮气排气口均与煤粉氮气分离仓3连通；所述喷吹罐2的出料口与第一氮气输送管20的一端连通，第一氮气输送管20的另一端与煤粉预热设备的进气口连通，待预热的煤粉随氮气输送至煤粉氮气分离仓3内，第二氮气输送管21的一端与氮气排气口连通，第二氮气输送管21的另一端与二级高炉渣沟换热器6的进气口连通，煤粉氮气分离仓3将分离后的氮气通过第二氮气输送管21输送至二级高炉渣沟换热器6中进行预热，二级高炉渣沟换热器6的出气口通过第三氮气输送管22与喷吹仓5的进气口连通，二级高炉渣沟换热器6中预热后的氮气从出气口喷入喷吹仓5中；煤粉氮气分离仓3将分离后的煤粉输送至煤粉预热仓4中进行预热，预热后的煤粉通过排料口送入喷吹仓5；所述补气罐7的出气口通过第四氮气输送管23与喷吹仓5的进气口连通，喷吹仓5中预热后的煤粉随氮气通过第五氮气输送管24输送至高炉15中。
进一步地，所述导热油箱14的出油口通过备用输油主管25与一级输油主管16连通，备用输油主管25上安装循环泵和控制阀。
进一步地，所述二级输油主管28与三级输油主管29通过管道连通，并且连通的管道上设置阀门。
进一步地，所述第四氮气输送管23上设置溢流回路26。
进一步地，所述第五氮气输送管24与第一氮气输送管20之间通过管道连通，连通的管道上设置阀门。
进一步地，所述煤粉添加设备的出油口一侧设置压强表和温度表，煤粉添加设备上设置液位表；
所述高温废气换热器9的进气口一侧和排气口一侧分别设置温度表，高温废气换热器9的出油口一侧设置压强表和温度表；
所述导热油箱14上设置液位表和温度表；
所述一级输油主管16上设置压力表、压强表和温度表；
在所述第一氮气输送管20上，靠近喷吹罐2进气口的一侧设置压力表和压强表，靠近喷吹罐2出气口的一侧设置压强表；
所述第四氮气输送管23上设置压力表和压强表；
所述第五氮气输送管24上设置压强表。
本发明的使用过程如下：
一）、余热利用系统：
一方面，由热风炉8排出的高温废气送入高温废气换热器9（功率为3000kW）中进行换热，经高温废气换热器9换热后的低温废气分别通过空气预热器10和煤气预热器11进一步回收余热，最后将废气通过脱硫装置12脱硫处理后由烟囱13排放；
另一方面，高炉15将高温废渣由高炉渣沟排料口排入一级高炉渣沟换热器27中，换热后的低温废渣由一级高炉渣沟换热器27的排料口排出；
二）、加热油循环系统：首先，导热油箱14中的加热油（初始油温60℃）通过循环泵（流量为30m3/h，扬程为60m）由一级输油主管16输送至高温废气换热器9中进行一次加热，一次加热后加热油的油温为230℃~280℃；其次，一次加热后的高温加热油通过二级输油主管28输送至一级高炉渣沟换热器27中进行二次加热，二次加热后加热油的油温为320℃~350℃；再次，三级输油主管29分别与第一输油支管17和第二输油支管18连通，一方面二次加热后加热油通过通过第一输油支管17送入二级高炉渣沟换热器6中对氮气进行预热，另一方面二次加热后加热油通过第二输油支管18送入煤粉预热设备对煤粉进行预热，受传输管道散热的影响，二次加热后加热油输送至二级高炉渣沟换热器6及煤粉预热设备位置处的温度为280℃~300℃，所以经二级高炉渣沟换热器6预热后氮气的温度为300℃左右，经煤粉预热设备预热后煤粉的温度为180℃~200℃；最后，二级高炉渣沟换热器6与煤粉预热设备换热后的加热油（油温60℃）经回油主管19重新送入导热油箱14中，进行下一循环；
三）、氮气、煤粉预热系统：
首先，将高炉喷吹煤粉储存于煤粉仓1中，煤粉自然落入喷吹罐2中，第一氮气输送管20将喷吹罐2中待预热的煤粉随氮气输送至煤粉氮气分离仓3内；
然后，煤粉氮气分离仓3将煤粉与氮气分离，分离后的煤粉（初始温度为30℃~50℃，流量为30t/h~39t/h）自然落入煤粉氮气分离仓3下方的煤粉预热仓4中，通过第二输油支管18送入煤粉预热设备的加热油对煤粉进行预热，将煤粉预热至180℃~200℃，预热后的煤粉送入喷吹仓5中；分离后的氮气通过第二氮气输送管21送入二级高炉渣沟换热器6中，通过第一输油支管17送入二级高炉渣沟换热器6中的高温加热油对氮气进行加热，加热后氮气温度为300℃左右，加热后的氮气通过第三氮气输送管22送入喷吹仓5中，将喷吹仓5中预热后的煤粉随氮气通过第五氮气输送管24输送至高炉15中；
最后，为了对预热后携带高炉喷吹煤粉的氮气进行补压，补气罐7中的氮气通过四氮气输送管23与第五氮气输送管24连通。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种高炉喷吹煤粉用氮气的预热系统，它包括煤粉添加设备、氮气循环系统以及导热油循环系统，其特征在于：
所述煤粉添加设备包括煤粉仓（1）和喷吹罐（2），高炉喷吹煤粉储存于煤粉仓（1）中，煤粉仓（1）的出料口与喷吹罐（2）的进料口连通；
所述导热油循环系统包括热风炉（8）、导热油箱（14）、高温废气换热器（9）、一级高炉渣沟换热器（27）和二级高炉渣沟换热器（6），一级高炉渣沟换热器（27）的进渣口与高炉（15）的渣沟排料口连通，一级高炉渣沟换热器（27）上设置排渣口，二级高炉渣沟换热器（6）的下部设置出气口和进油口，二级高炉渣沟换热器（6）的上部设置进气口和出油口；所述导热油箱（14）的出油口通过一级输油主管（16）与高温废气换热器（9）的进油口连通，一级输油主管（16）上安装循环泵和控制阀，高温废气换热器（9）的出油口通过二级输油主管（28）与一级高炉渣沟换热器（27）的进油口连通，一级高炉渣沟换热器（27）的出油口通过三级输油主管（29）分别与第一输油支管（17）和第二输油支管（18）连通，第一输油支管（17）与二级高炉渣沟换热器（6）的进油口连通，第二输油支管（18）与煤粉预热设备的进油口连通，煤粉预热设备的出油口与二级高炉渣沟换热器（6）的出油口通过回油主管（19）与导热油箱（14）的回油口连通；若干所述热风炉（8）的排气口通过管道与高温废气换热器（9）的进气口串联，高温废气换热器（9）的排气口通过管道分别与空气预热器（10）的进气口和煤气预热器（11）的进气口并联，空气预热器（10）的排气口和煤气预热器（11）的排气口通过管道与脱硫装置（12）的进气口连通，脱硫装置（12）的排气口与烟囱（13）连通；
所述氮气循环系统包括补气罐（7）、煤粉预热设备、喷吹仓（5）、第一氮气输送管（20）、第二氮气输送管（21）、第三氮气输送管（22）、第四氮气输送管（23）与第五氮气输送管（24），所述煤粉预热设备仓体内部的上部设置为煤粉氮气分离仓（3），煤粉预热设备仓体内部的下部设置为煤粉预热仓（4），煤粉预热仓（4）的下部设置排料口和进油口，煤粉预热仓（4）的排料口通过管道与喷吹仓（5）的进料口连通，煤粉预热设备的上部设置进气口、氮气排气口和出油口，煤粉预热设备的进气口、氮气排气口均与煤粉氮气分离仓（3）连通；所述喷吹罐（2）的出料口与第一氮气输送管（20）的一端连通，第一氮气输送管（20）的另一端与煤粉预热设备的进气口连通，待预热的煤粉随氮气输送至煤粉氮气分离仓（3）内，第二氮气输送管（21）的一端与氮气排气口连通，第二氮气输送管（21）的另一端与二级高炉渣沟换热器（6）的进气口连通，煤粉氮气分离仓（3）将分离后的氮气通过第二氮气输送管（21）输送至二级高炉渣沟换热器（6）中进行预热，二级高炉渣沟换热器（6）的出气口通过第三氮气输送管（22）与喷吹仓（5）的进气口连通，二级高炉渣沟换热器（6）中预热后的氮气从出气口喷入喷吹仓（5）中；煤粉氮气分离仓（3）将分离后的煤粉输送至煤粉预热仓（4）中进行预热，预热后的煤粉通过排料口送入喷吹仓（5）；所述补气罐（7）的出气口通过第四氮气输送管（23）与喷吹仓（5）的进气口连通，喷吹仓（5）中预热后的煤粉随氮气通过第五氮气输送管（24）输送至高炉（15）中。
2.根据权利要求1所述的一种高炉喷吹煤粉用氮气的预热系统，其特征在于：所述导热油箱（14）的出油口通过备用输油主管（25）与一级输油主管（16）连通，备用输油主管（25）上安装循环泵和控制阀。
3.根据权利要求1所述的一种高炉喷吹煤粉用氮气的预热系统，其特征在于：所述二级输油主管（28）与三级输油主管（29）通过管道连通，并且连通的管道上设置阀门。
4.根据权利要求1所述的一种高炉喷吹煤粉用氮气的预热系统，其特征在于：所述第四氮气输送管（23）上设置溢流回路（26）。
5.根据权利要求1所述的一种高炉喷吹煤粉用氮气的预热系统，其特征在于：所述第五氮气输送管（24）与第一氮气输送管（20）之间通过管道连通，连通的管道上设置阀门。
6.根据权利要求1所述的一种高炉喷吹煤粉用氮气的预热系统，其特征在于：
所述煤粉添加设备的出油口一侧设置压强表和温度表，煤粉添加设备上设置液位表；
所述高温废气换热器（9）的进气口一侧和排气口一侧分别设置温度表，高温废气换热器（9）的出油口一侧设置压强表和温度表；
所述导热油箱（14）上设置液位表和温度表；
所述一级输油主管（16）上设置压力表、压强表和温度表；
在所述第一氮气输送管（20）上，靠近喷吹罐（2）进气口的一侧设置压力表和压强表，靠近喷吹罐（2）出气口的一侧设置压强表；
所述第四氮气输送管（23）上设置压力表和压强表；
所述第五氮气输送管（24）上设置压强表。
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