CN101671757A - 一种转炉煤气干法布袋除尘及余热回收的方法 - Google Patents

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陈凌
戴连鹏
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Abstract

本发明属于分离作业和加热工程技术领域，特别是针对一种转炉煤气干法布袋除尘及余热回收的方法。其特征在于：由转炉出来的含尘高温转炉煤气，经活动烟罩和汽化冷却烟道后，进入粗除尘设施，然后通过热管换热器和干法布袋除尘装置对煤气进行除尘和降温，除尘和降温后的煤气，经水喷淋装置降温和成分分析后，对不同成分的转炉煤气给以不同的回收处理。本发明可以对转炉煤气进行有效的回收利用，并充分利用其余热，在低投入、高效率(净化后的煤气含尘量＜5mg/Nm3)的同时，达到节能、环保的目的。

Description

一种转炉煤气干法布袋除尘及余热回收的方法
技术领域
本发明属于分离作业和加热工程技术领域，特别是针对一种转炉煤气干法布袋除尘及余热回收的方法。
背景技术
随着工业经济和人类文明的进步，环保问题和工业生产节能越来越受到关注，工业余热及余能的充分回收利用也已高于单纯经济性的考虑。
转炉炼钢过程中产生的转炉煤气中含有大量的热量，有较高的回收价值。目前国内外对转炉煤气净化及余热回收的方法主要有以下几类：1)传统OG法：此方法为日本新日铁与横山工业公司于20世纪60年代研制成功的一种转炉烟气净化及煤气回收的湿式净化系统。2)新OG法：此方法采用环缝洗涤装置进行转炉煤气的净化。3)LT法干式煤气净化系统：LT法为德国Lurgi公司与Thssen钢铁厂于1969年研制成功的一种转炉烟气净化及煤气回收的干式净化系统，其主要的除尘装置为静电除尘器。
上述三类方法各有特点。传统OG法虽然具有系统成熟可靠、投资低的优点，但是其系统阻力高，能耗高；耗水量大；净化效率较低，烟尘排放浓度偏高(～100mg/Nm3)。新OG法较之传统OG法比较，设备少，系统阻力低，能耗低，但是仍需耗用大量水，且除尘效率不够高(～50mg/Nm3)。LT法是干法除尘，没有浊环水系统，系统阻力低，净化效率较高(～10mg/Nm3)。但是烟尘排放浓度不稳定，设备维修工作量大。
发明内容
针对国内外转炉煤气净化及余热回收方法中存在的问题，本发明的目的提出了一种转炉煤气干法布袋除尘及余热回收利用的方法。
本发明目的通过这样的技术方案实现的：
一种转炉煤气干法布袋除尘及余热回收的方法：由转炉出来的含尘高温转炉煤气，经活动烟罩和汽化冷却烟道后，进入粗除尘设施，然后通过热管换热器换热和干法布袋除尘装置对煤气进行除尘和降温，除尘和降温后的煤气，经水喷淋和成分分析后，对不同成分的转炉煤气给以不同的回收处理。
本发明的转炉煤气干法布袋除尘及余热回收利用方法流程包括3个工艺系统，分别是：1)高温烟气汽化冷却系统：包括炼钢转炉、活动烟罩和汽化冷却烟道；2)转炉煤气除尘换热系统：包括粗除尘设施、I级换热器、干法布袋除尘设施和II级换热器；3)转炉煤气回收利用系统：包括喷淋降温装置、变频调速风机、煤气自动分析装置、三通阀、高炉煤气管道、燃烧放散塔和煤气柜。通过管道、切断装置和输送装置将上述3个工艺系统连接在一起，达到转炉煤气净化及余热回收利用的目的。
该方法的流程如下：
1)首先是从转炉排放的含尘高温转炉煤气(约1400℃～1700℃)由活动烟罩吸入管道，经过采用热管技术的汽化冷却烟道回收热量，并将烟气温度降到约900℃。汽化冷却烟道吸收的热量将水加热成高压蒸汽，用于动力场合(例如发电)。
2)经过汽化冷却烟道后的含尘转炉煤气，进入粗除尘设施，其设备是热旋风除尘器或重力除尘器。经过粗除尘设施的净化除尘，转炉煤气中的含尘量由80-150g/Nm3减少为约10g/Nm3左右，大于10μm的灰尘颗粒将被除去。
3)经粗除尘后的转炉煤气温度约900℃，含尘量约10g/Nm3，尘粒粒径＜10μm，进入采用热管技术的I级换热器，经过充分热交换，把液态水变成高压蒸汽或中压蒸汽，同时转炉煤气温度降到220℃左右。
4)经过I级换热器后的转炉煤气温度约在220℃左右，含尘量约在10g/Nm3，尘粒粒径＜10μm，进入干法布袋除尘设施，在约0.25m/min的过滤风速下，含尘煤气通过布袋，从而转炉煤气得到净化。收集的烟尘通过气力输送装置收集并回收利用。经过布袋除尘净化的转炉煤气其含尘量可达到＜5mg/Nm3。
5)经布袋除尘净化后的转炉煤气其温度约220℃，含尘量＜5mg/Nm3，将通过采用热管技术的II级换热器和设在管道上的喷淋降温装置降温，使温度降到40℃左右，之后由煤气风机将煤气送出。
6)经煤气风机后的转炉煤气温度约40℃，含尘量＜5mg/Nm3，通过煤气自动分析装置对煤气成分进行自动分析，并通过控制三通阀自动实现煤气的回收和处理：若达到设定的回收条件，则转炉煤气进入煤气柜回收；不符合要求的掺混入外部煤气管网或燃烧放散。
本发明具有如下的有益效果：
1)采用布袋对经过降温和粗除尘后的转炉煤气进行精除尘，除尘效果可以达到国家规定的煤气含尘排放与回收标准；利用布袋的高效除尘效率，可以使转炉煤气的含尘量＜5mg/Nm3，且除尘效果稳定，另外，采用布袋除尘可以省去循环水功耗和污水处理的投资和占地，能适应更加严格的环保和节能要求；
2)利用热管技术的高效汽化冷却烟道和两级换热器，除不可避免向环境中散失的热量外，基本能完全回收高温烟气的余热，利用汽化冷却烟道和多级热管换热器，产生高压、中压以及低压蒸汽，产生的高压蒸汽和中压蒸汽用于动力场合(例如发电)，并将低温端换热器产生的低压蒸汽用于制除氧水用，充分回收转炉煤气热能；具有经济节能的特点。
3)转炉煤气干法净化回收技术作为国际上公认的发展方向，已越来越受到重视。采用本发明的干法布袋除尘及余热回收方法，可以很大部分的补偿转炉炼钢过程的能耗，对于实现转炉无能耗炼钢具有重大的意义。
4)本发明的干法布袋净化回收技术完全克服湿式方法能耗高、二次污染的缺点，符合冶金工业可持续发展的要求。同时，相比于LT法，又具有投资低，除尘效果高且稳定的优点。
5)本发明的转炉煤气回收及处理方法中，对不符合回收要求的转炉煤气，区别于传统方法的全部放散，可根据需要掺混入高炉煤气管网，尽可能充分利用转炉煤气的热值。
从上述分析可知，利用本发明的流程，可以对转炉煤气进行有效的回收利用，并充分利用其余热，在低投入、高效率(净化后的煤气含尘量＜5mg/Nm3)的同时，达到节能、环保的目的。
附图说明
附图为本发明的流程图。
图中，件1为炼钢转炉，件2为活动烟罩，件3为汽化冷却烟道，件4为粗除尘设施，件5为I级换热器，件6为干法布袋除尘设施，件7为II级换热器，件8为喷淋降温装置，件9为件1为变频调速风机，件10为煤气自动分析装置，件11为三通阀，件12为高炉煤气管道，件13为燃烧放散塔，件14为煤气柜。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但并不因此将本发明限定在以下具体方式之中。
转炉1上部的活动烟罩2与汽化冷却烟道3连接，然后依次连接粗除尘设施4、I级换热器5、干法布袋除尘设施6、II级换热器7、喷淋降温装置8、变频调速风机9和煤气自动分析装置10，经三通阀11分别连接高炉煤气管道12、燃烧放散塔13和煤气柜14。
干法布袋除尘设施6收集的烟尘通过气力输送装置收集并回收利用。
转炉煤气干法布袋除尘及余热回收利用的方法如下：
1)从转炉1排放的含尘高温转炉煤气(约1400℃～1700℃)由活动烟罩2吸入管道，经过采用热管技术的汽化冷却烟道3回收热量，并将转炉煤气温度降到约900℃，转炉煤气状态点如附图所示的①点。汽化冷却烟道吸收的热量将水加热成高压蒸汽，可用于发电。
2)经过汽化冷却烟道后的含尘转炉煤气(状态点①)，烟气温度900℃、含尘量80-150g/Nm3进入热旋风除尘器或重力除尘器等粗除尘设施4，经过净化除尘，转炉煤气中的含尘量减少为约10g/Nm3左右，大于10μm的灰尘颗粒将被除去，其状态点如附图所示的②点。
3)经粗除尘后的转炉煤气温度约900℃，含尘量约10g/Nm3，尘粒粒径＜10μm，进入采用热管技术的I级换热器5，经过充分热交换，把液态水变成高压蒸汽或中压蒸汽，同时转炉煤气温度降到220℃左右，其状态点如附图所示的③点。
4)经过I级换热器后的转炉煤气温度约在220℃左右，含尘量约在10g/Nm3，尘粒粒径＜10μm(状态点③)，进入干法布袋除尘设施6，含尘煤气通过布袋，从而转炉煤气得到净化。收集的烟尘通过气力输送技术收集并回收利用。经过布袋除尘净化的转炉煤气其含尘量可达到＜5mg/Nm3，状态点如附图所示的④点。
5)经布袋除尘净化后的转炉煤气其温度约220℃，含尘量＜5mg/Nm3(状态点④)，将通过采用热管技术的II级换热器7和设在管道上的喷淋降温装置8降温，使温度降到40℃左右，状态点如附图所示的⑤点。在此过程中，换热器和喷淋降温装置是否投入运行，可视实际工况条件加以控制。之后由变频调速风机9将煤气送出。
6)经变频调速风机9后的转炉煤气温度约40℃，含尘量＜5mg/Nm3，通过煤气自动分析装置10对煤气成分进行自动分析，并通过控制三通阀11自动实现煤气的回收和处理：若达到设定的回收条件(一氧化碳含量大于35％(体积)且氧气含量小于2％(体积))，则转炉煤气进入煤气柜14回收；如不符合上述回收条件，但一氧化碳含量大于20％(体积)且氧气含量小于2％(体积))，则根据用户需要掺入高炉煤气管道12混合；否则，煤气进入放散塔13燃烧放散。

Claims (7)

1、一种转炉煤气干法布袋除尘及余热回收的方法，其特征在于：由转炉出来的含尘转炉煤气，经活动烟罩和汽化冷却烟道后，进入粗除尘设施，然后通过热管换热器和干法布袋除尘装置对煤气进行除尘和降温，除尘和降温后的煤气，经水喷淋装置降温和成分分析后，对不同成分的转炉煤气给以不同的回收处理。
2、根据权利要求1所述的转炉煤气干法布袋除尘及余热回收的方法，其特征在于：所述的粗除尘设施为热旋风除尘器或重力除尘器，转炉煤气中的含尘量由80-150g/Nm3减少为约10g/Nm3左右，大于10μm的灰尘颗粒将被除去。
3、权利要求1所述的转炉煤气干法布袋除尘及余热回收的方法，其特征在于：所述的粗除尘后的转炉煤气先经过I级热管换热器将温度降为200-220℃，并副产高压蒸汽或中压蒸汽，然后进入布袋进行除尘，在布袋后设有II级热管换热器，将煤气温度从200-220℃降到～150℃，并副产低压蒸汽。
4、权利要求1所述的转炉煤气干法布袋除尘及余热回收的方法，其特征在于：所述的粗除尘后的转炉煤气先经过I级热管换热器将温度降为200-220℃，并副产高压蒸汽或中压蒸汽，然后进入II级热管换热器，将煤气温度从200-220℃降到～150℃，并副产低压蒸汽，最后进入布袋进行除尘。
5、权利要求1、3和4所述的转炉煤气干法布袋除尘及余热回收的方法，其特征在于：所述的通过热管换热器和布袋除尘的煤气，经管道上的喷淋降温装置降温，将温度降到常温～40-50℃后，再通过煤气风机、煤气自动分析装置和三通阀，符合要求的转炉煤气回收送入煤气柜，不符合要求的掺混入外部煤气管网或燃烧放散。
6、根据权利要求1所述的转炉煤气干法布袋除尘及余热回收的方法，其特征在于：所述的干法布袋除尘设施收集的烟尘通过气力输送装置收集并回收利用。
7、根据权利要求1所述的转炉煤气干法布袋除尘及余热回收的方法，其特征在于：煤气风机为变频调速风机。
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