CN100535565C - 炼钢转炉烟气余能回收工艺方法 - Google Patents

炼钢转炉烟气余能回收工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及炼钢转炉烟气余能回收领域。它包括对炼钢转炉产生的高温烟气,进行除尘,热交换降温回收蒸汽、收集煤气,其特征在于,在炼钢转炉非吹炼期,将收集的转炉煤气返回到烟罩与汽化冷却烟道之间的燃烧室与空气进行混合燃烧,在汽化冷却烟道内产生1500℃以上的高温烟气,保证蒸汽的足额连续回收,并控制燃烧后烟气中的氧含量≤1%以下。优点是有效的利用燃烧降低转炉间隙生产过程中烟道内烟气的氧含量,同时使余能回收连续化,大大提高安全性和余能回收效率,同时延长装置使用寿命,是有效降低炼钢能耗的有效方法。

Description

炼钢转炉烟气余能回收工艺方法技术领域本发明涉及炼钢转炉烟气余能回收领域。 背景技术炼钢转炉在生产时,其特定的炼钢工艺,使其产生高温烟气是间隙性的, 所以目前在世界范围内虽然有对其产生的高温烟气中的高温所含能量进行一定的回收,如将烟气中温度由1400-165(TC通过汽化冷却换热将温度降至800-1000 "C的工艺和方法,但是由于产生的高温烟气是间隙性,余热回收是有限且间隙 性的生产使得蒸汽难以高效利用。另外由于高温烟气中的主要成份为一氧化碳、 二氧化碳、及部分氮气和氧气以及大量粉尘等,在间隙生产过程中,处理不好 极容易产生煤气爆炸。为此,对于转炉烟气充分收回余热并防止爆炸是至令为 止的一个难题。 发明内容:本发明的目的在于设计一种:利用现有成熟的高温烟气除尘系统,并配以高效余热锅炉、安全的防爆控制方案和余能发电装置,形成一套全新的干法除 尘及完整余能回收工艺,本发明的技术方案是: 一种炼钢转炉烟气余能回收工艺方法:它包括对炼 钢转炉产生的高温烟气,进行调质、除尘,热交换降温回收蒸汽、收集煤气, 其特征在于,在炼钢转炉非吹炼期,将收集的转炉煤气返回到烟罩与汽化冷却烟道之间的燃烧室与空气进行混合燃烧,在汽化冷却烟道内产生150(TC以上的高温烟气,保证蒸汽的足额连续回收,并控制燃烧后烟气中的氧含量《1%。所述的对转炉冶炼烟气进行调质是指用煤气、空气和氮气使烟气成分远离 爆炸区域。所述的转炉在非氧气吹炼期,关闭活动烟罩下的高温快速阀门,通过煤气 与空气在燃烧室混合燃烧产生的干净烟气进入汽化冷却烟道。 所述的除尘是采取二级干式除尘法。所述的二级除尘法是高温烟气(1400-1650。C)经汽化冷却烟道换热降温至800-100(TC后进行高温旋风除尘,再经二次换热使烟温低于15(TC后进行电除尘 或布袋除尘。所述的热交换降温是对800-100(TC之间的高温烟气,通过热交换产生蒸气, 同时降低烟气温度,且换热系统可采取多级热交换降温。所述的防爆控制方案是:1、在烟罩与汽化冷却烟道之间增加一燃烧室,在 转炉非吹炼期间,通过施加一定比例的转炉煤气与空气进行混合燃烧,产生足 额连续的高温烟气进入汽化冷却烟道,通过换热产生连续的蒸汽。另外,在转 炉吹炼前期(CO含量低于35X)在燃烧室内通入适量转炉煤气使烟气成分符合煤 气回收条件,同时充分消耗烟气中的氧气,消除煤气爆炸的条件;2、在800-1000 'C烟温段增加一旋风除尘器,除去10um以上的尘粒,消灭足够能量的火种颗粒; 3、低于800-100(TC的换热设备选用小管径的列管换热设备,使高温烟气在降温 过程中从小管径中通过,合适的管径具有一定的灭火功能。4、在设备的各关键 部位设有氮气入口和卸爆装置。所述的余能发电装置是利用烟气换热得到连续饱和蒸汽,再径烟气的高温 段对饱和蒸汽进行再过热形成过热蒸汽用于发电,450°C以上的高温过热蒸汽可 大幅提高发电量。通过本工艺的应用,几乎将烟气的余热全部回收,并将吹炼过程中90%以 上烟气转化为合格煤气进行回收,同时在非氧气吹炼期,通过在烟罩与汽化冷 却烟道之间的燃烧室内通入适量的煤气和空气混合燃烧,产生连续高温烟气并 将烟气中氧含量控制在1%以下,使蒸汽的质量得到显著提高,并解决原湿法除 尘过程中烟道的急冷急热问题,使设备的使用寿命大大延长。在转炉吹炼的前 期,在燃烧室内通入足额的转炉煤气(确保吹炼时烟气中CO含量满足煤气回收 条件),消耗汽化冷却烟道中过剩的氧气同时提高煤气回收量,确保煤气远离 爆炸区域,同时蒸汽回收将达到湿法除尘的4倍,连续的蒸汽回收极大地提高 发电量,负能炼钢的价值得到了充分的体现,项目的成功应用将填补国内的空 白。其高温烟气回收特点是:烟气经高温旋风除尘、换热、布袋(电)除尘, 将烟气含尘量由80〜150g/m3 —步净化到10mg/m3以下,与原来的一级文氏管、 二级文氏管除尘相比,流程得到简化,且除尘效率大大提高,同时高温除尘器去除大颗粒的尘粒火种,充分降低煤气爆炸的可能性;初除尘后的烟气经余热 锅炉,将烟气温度由80(Tl00(rC—步降至15(TC左右,水由预热、蒸发、过热 三个阶段,在余热锅炉得到实现。将烟气显热有效的转化为蒸汽进行发电,使 余热得到有效回收利用,合适的换热结构,极大的降低爆炸的可能性;同时在 非氧气吹炼期,通过在烟罩与汽化冷却烟道之间的燃烧室内通入适量的煤气和 空气混合燃烧,回收余热,保证转炉间隙生产蒸汽连续回收的实现,显著提高 了蒸汽的质量和设备的使用寿命,转炉蒸汽回收量几乎是原湿法除尘的四倍。 同时,在转炉吹炼前期,通过燃烧室通入适量的转炉煤气及时对高温烟道中的 氧气进行充分燃烧消耗,始终可确保烟气中的氧含量低于1%,余热得到充分回 收的同时还提高煤气的回收量。使整个系统远离爆炸区域;整个系统在密闭状 态下运行,加之可靠的防爆自动控制,使该流程更安全可靠。高温旋风除尘系 统选用耐磨高温元件,在IOO(TC烟气工况下,可长期稳定运行;由于烟道中烟气的连续产生,解决湿法除尘过程中烟道的急冷急热问题,使烟道的使用寿命 大大延长。除尘器收集的粉尘,全部为干粉尘,通过输送设备送到储粉仓集中储存,定期外运。这与湿法除下来的污泥处理比较,更节能,更环保;本设备 布置灵活,可根据场地灵活布置,占地面积小;由于干法除尘效率高,运行可 靠,使转炉整个炉后环境大大改善。本发明的优点是有效的利用燃烧降低转炉间隙生产过程中烟道内烟气的氧 含量,同时使余能回收连续化,大大提高安全性和余能回收效率,同时延长装 置的使用寿命,是有效降低炼钢能耗的有将效方法。 附图说明图1为本发明工艺流程及装置示意图。图中l为炼钢转炉,2高温快速阀门,3为燃烧装置,4为汽化冷却烟道,5 为l弁蒸汽回收装置,6为2弁蒸汽回收装置,7为高温旋风除尘器,8为一级蛇 型管过热器,9为列管换热器,IO为二级蛇型管过热器,ll为余热锅炉省煤器, 12为布袋除尘或电除尘器,13为流量测量装置,14为煤气风机,15为煤气放 散燃烧烟囱,16为1弁汽包给水入口, 17为2#汽包给水入口, 18为蒸汽出口, 19为煤气回收。 具体实施例下面通过实施例对本发明做进一歩描述,但不限于实施例。以昆钢三炼钢6号炼钢转炉烟气干法除尘及余能回收装置为例。 转炉技术参数:1、 转炉公称容积:50t2、 平均冶炼周期:33min '3、 吹氧时间:14〜17min4、 最大炉气量:35600mVh(标况)5、 炉气出口进入烟罩的温度:燃烧期:140(TC〜165(TC回收期:1200°C〜1400°C6、 初始烟尘浓度:80〜150g/Nm3 (标况)7、 烟尘分散度:径粒/um 〈0.5 0. 5-1 l-2 2-10 10-40 >40燃烧法/% 50 45 5 未燃法/% 30 53 178、烟尘主要成分:FeO Fe203 MFe CaO Si02 其它67.2% 16.2% 0.6% 9.0% 3.6% 3.4%9、 汽化冷却烟道:烟气入口温度:1400〜165(TC10、 高温旋风除尘器:除去10u以上颗粒,除尘效率为:90%,11、 一级蛇型管过热器烟气入口温度:80(TC〜100(rC12、 列管换热器烟气入口温度:80(TC13、 列管换热器烟气出口温度:45(TC14、 二级蛇型管过热器烟气入口温度:45(TC15、 余热锅炉省煤器烟气入口温度:30(TC16、 余热锅炉省煤器烟气出口温度:〈15(TC17、 转炉吹炼时的炉气的平均体积成分: CO (%) C02 (%) 02 (%) N2 (%) 其它(%) 86 10 0.4 3.3 0.318、转炉非煤气回收期通过助燃空气和转炉煤气的混合燃烧,控制进入汽 化冷却烟道内的燃烧烟气温度:1400°C〜1600°C。 方案应用前后余能回收及消耗对照表:^ 吨钢转炉余热余能回收<table>table see original document page 7</column></row> <table>吨钢转炉能源消耗<table>table see original document page 7</column></row> <table>从表中可知,通过适当的煤气消耗,50吨转炉可小时回收225°C 2.25Mpa 的蒸汽近44吨,此蒸汽经过热器过热后可小时发电8MVA以上,同时还可提高 煤气回收量,经济效益非常可观。主要工艺设备配置:1、 炼钢转炉:公称容量50t;2、 高温快速阀门:型号规格:GFM-2000-I (非标)3、 燃烧装置:由烧嘴和燃烧室组成,型号规格:GRSQ-30000/30000-1 (非标)4、 1#余热锅炉(汽化冷却换热装置+蒸汽回收装置),型号规格: GTQ25/2. 5-1-1 (非标);蒸汽压力:2. 5Mpa;换热蒸发流量:22t/h。5、 PV型高温高效旋风除尘器,型号规格:PV2X (DN2800X 16000X18咖)(非标)。6、 一级蛇型管过热器,型号规格:GRQ 50/2. 5-1 (非标).;蒸汽压力:2. 5Mpa; 过热蒸汽流量:44t/h。7、 2弁余热锅炉(列管换热器+蒸汽回收装置),型号规格:
GTQ25/2.5-1-2〈非标);蒸汽压力:2.5Mpa;换热蒸发流量:22t/h。
8、 二级蛇型管级过热器,型号规格:GRQ 50/2. 5-1 (非标);蒸汽压力:
2.5Mpa;过热蒸汽流量:44t/h。。
9、 余热锅炉省煤器,型号规格:GSQ 50/2. 5-1 (非标);给水压力:2.5Mpa;
给水流量:50t/h。。
10、 布袋除尘器,型号规格:LCM-D-1350。
11、 煤气风机,型号规格:GFJ-105000-25000 (非标)。 本装置的构成:高温快速阀门2装于活动烟罩下方,燃烧装置3装于活动
烟罩与汽化冷却烟道4之间,汽化冷却烟道4与高温旋风除尘器7相连,再依 次连接一级蛇型管过热器8、列管换热器9、 二级蛇型管过热器10、余热锅炉省 煤器11、布袋除尘器12、煤气风机14及煤气柜。
转炉冶炼产生的高温烟气或助燃空气与煤气混合燃烧的高温烟气先进入汽 化冷却烟道4,通过l弁余热锅炉回收80(TC〜K)(XrC以上的烟气显热,再经高 温旋风除尘器7进行初除尘,消除lOum以上的火种尘粒,再经一级蛇型管过 热器8对蒸汽进行过热,使烟气温度保证在约S0(TC,再经2#余热锅炉回收450 'C〜80(TC之间的烟气显热,再经二级蛇型管过热器10对蒸汽进行过热,使烟 气温度控制在约35(TC,再经余热锅炉省煤器11对锅炉给水加热,使烟气温度 降至15(TC以下,再经布袋除尘器12进行精除尘,使烟尘含量降至10mg/Nm3 (标 况)以下,合格的煤气通过煤气冷却降温至6(TC〜7(rC后,进入煤气柜,不合格 的煤气燃烧放散。

Claims (5)

1、一种炼钢转炉烟气余能回收工艺方法:它包括对炼钢转炉产生的高温烟气,进行调质、除尘,热交换降温回收蒸汽、收集煤气,其特征在于,在炼钢转炉非吹炼期,将收集的转炉煤气返回到烟罩与汽化冷却烟道之间的燃烧室与空气进行混合燃烧,在汽化冷却烟道内产生1500℃以上的高温烟气,保证蒸汽的足额连续回收,并控制燃烧后烟气中的氧含量≤1%。
2、 根据权利要求1所述的一种炼钢转炉烟气余能回收工艺方法,其特征在 于对转炉冶炼烟气进行调质是指用煤气、空气和氮气使烟气成分远离爆炸区域。
3、 根据权利要求1所述的一种炼钢转炉烟气余能回收工艺方法,其特征在 于转炉在非氧气吹炼期,关闭活动烟罩下的高温快速阀门,通过煤气与空气在 燃烧室混合燃烧产生的干净烟气进入汽化冷却烟道。
4、 根据权利要求1所述的一种炼钢转炉烟气余能回收工艺方法,其特征在 于除尘是采取二级干式除尘法。
5、 根据权利要求4所述的一种炼钢转炉烟气余能回收工艺方法,其特征在 于所述的二级除尘法是使1400-165(TC高温烟气经汽化冷却烟道换热降温至 800-1000。C后进行高温旋风除尘,再经二次换热使烟温低于15(TC后进行电除尘 或布袋除尘。
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