CN102312038A - 转炉煤气无水防爆除尘工艺及设备 - Google Patents

Abstract

一种转炉煤气“无水”防爆除尘工艺，其特征是：高温煤气经过汽化冷却烟道进入蓄热式防爆换热装置，蓄热式防爆换热装置通过两组换热单元A、B周期性的变换工作状态，来完成煤气回收和对流式余热锅炉的余热回收及余热循环利用；提供一种转炉煤气“无水”防爆除尘设备，它包括对流式余热锅炉、循环风机、布袋除尘器、调节阀、煤气温度控制装置、流量计、主引风机、放散烟筒、三通阀、旋转水封、U型水封、煤气柜，其特征是：在汽化冷却烟道出口安有蓄热式防爆换热装置，其换热单元主要由蜂窝陶瓷蓄热体组成；本发明的有益效果是：在回收从气化冷却烟道出来的高温转炉煤气和余热时，有效防止了可能发生的爆炸事故。

Description

转炉煤气无水防爆除尘工艺及设备

技术领域：

本发明涉及一种钢铁冶金技术领域，特别是涉及转炉煤气除尘工艺及设备技术领域。 

背景技术：

目前，国内外的转炉煤气除尘设备和工艺分为湿法和干法两种。对于湿法系统大部分采用“双文”或“喷淋塔+环缝文氏管”系统，该系统具有设备简单、稳定可靠等优点。但也存在以下缺点：1.需要配备污水污泥处理系统。2.由于从转炉汽化冷却烟道出来的高温煤气(900～1000℃)的降温采用水冷却方式降低到70℃左右，所以煤气中的大量热量被损失掉。3.由于煤气温度降低采用水冷方式，因此煤气中水蒸汽含量加大，降低了煤气的热值和使用价值。4.由于煤气中水蒸汽含量加大，煤气的体积流量加大，在相同条件下主引风机的功率加大，增加了能耗。对于少部分引进技术或国产技术建造的干法“LT系统”，从转炉汽化冷却烟道出来的高温煤气的降温采用蒸发冷却塔通过喷水的方式进行，煤气中的大量热量被损失掉；并且煤气中水蒸汽含量加大，降低了煤气的热值和使用价值；煤气的体积流量加大，在相同条件下使主引风机的功率加大，增加了能耗；也需要供水系统。存在能源利用不充分的缺点。近年来，为了回收从气化冷却烟道出来的高温转炉煤气(900～1000℃)的余热，大多采用余热锅炉的方法来实现，但是由于采用余热锅炉不可避免地会使高温转炉煤气在缓慢的降温过程中，经过它的着火温度阶段，当由于转炉操作等原因产生可燃混合气体时，就有可能发生爆炸。 目前，还没有一种在充分回收从气化冷却烟道出来的高温转炉煤气(900～1000℃)的余热同时，能够有效解决发生爆炸危险的工艺及设备。 

发明内容：

本发明的目的就是在充分回收从气化冷却烟道出来的高温转炉煤气和余热的同时，提供一种有效解决可能发生爆炸事故的转炉煤气除尘工艺及设备。 

本发明解决其技术问题所采用的方案是：提供一种转炉煤气无水防爆除尘工艺，其特征是：转炉出口的高温煤气经过汽化冷却烟道将温度降低到900～1000℃后进入蓄热式防爆换热装置，蓄热式防爆换热装置通过两组换热单元A、B周期性的变换工作状态，煤气在将热量传给惰性循环介质使温度降低到150℃以下后进入布袋除尘器进行精除尘，布袋除尘器出来的煤气在含尘量降低到10mg/nm³时依次进入调节阀、煤气温度控制装置、流量计、主引风机、三通阀、旋转水封、U型水封、最后进入煤气柜完成了煤气回收，当煤气不需回收时即通过放散烟筒放散；在蓄热式防爆换热装置内，被煤气加热的惰性循环介质温度达到800℃以上后进入对流式余热锅炉，将热量用于产生蒸汽回收余热，降温后的惰性循环介质在循环风机的作用下，再次进入蓄热式防爆换热装置进行余热回收；蓄热式防爆换热装置由两组换热单元A、B组成，它有A、B两种工作状态，当高温换向阀和低温换向阀分别左旋时，蓄热式防爆换热装置处于A工作状态，此时，转炉出口的高温煤气经气化冷却烟道进入高温换向阀并由换热单元A的下部进入蓄热式防爆换热装置中的蜂窝陶瓷蓄热体A，此时，换热单元A处于蓄热状态；从对流式余热锅炉来的低温惰性循环介质通过低温换向阀从换热单元B的上方进入蓄热式防爆换热装置，惰性循环介质将蜂窝陶瓷蓄热体B在上一循环内积蓄的热量吸收，变 为高温气体后进入对流式余热锅炉进行余热回收，此时，换热单元B处于放热状态；当高温换向阀和低温换向阀分别右旋时，蓄热式防爆换热装置处于B工作状态，转炉出口的高温煤气经气化冷却烟道进入高温换向阀并由换热单元B的下部进入蓄热式防爆换热装置中的蜂窝陶瓷蓄热体B，此时，换热单元B处于蓄热状态；而从对流式余热锅炉来的低温惰性循环介质通过低温换向阀，从换热单元A的上方进入蓄热式防爆换热装置，惰性循环介质将蜂窝陶瓷蓄热体A在上一循环内积蓄的热量吸收，变为高温气体后进入对流式余热锅炉回收余热，此时，换热单元A处于放热状态；高温煤气的余热就是通过蓄热式防爆换热装置的换热单元A、B的两种工作状态A、B(蓄热、放热)循环交替地变换而实现回收的。提供一种转炉煤气无水防爆除尘设备，它包括安置在转炉上方的汽化冷却烟道、安装在带排灰装置的对流式余热锅炉出口处的循环风机、安装在蓄热式防爆换热装置上的煤气出口的带氮气密封排灰装置的布袋除尘器；及布袋除尘器出口相互连接的调节阀、煤气温度控制装置、流量计、主引风机、放散烟筒、三通阀、旋转水封、U型水封、煤气柜，其特征是：在汽化冷却烟道的出口安装有蓄热式防爆换热装置，蓄热式防爆换热装置主要由换热单元A和换热单元B组成；换热单元A主要由蜂窝陶瓷蓄热体A、储灰斗A、排灰阀A组成；换热单元B主要由蜂窝陶瓷蓄热体B、储灰斗B、排灰阀B组成；当高温换向阀和低温换向阀分别左旋时，煤气入口与蓄热式防爆换热装置的换热单元A的下部接通，换热单元A的煤气出口与布袋除尘器联通；换热单元B上部的循环气体入口与循环风机联通，换热单元B的下部循环气体出口与对流式余热锅炉联通；当高温换向阀和低温换向阀分别右旋时，煤气入口与蓄热式防爆换热装置的换热单元B的下部接通，换热 单元B上部的煤气出口与布袋除尘器联通；换热单元A上部的循环气体入口与循环风机联通，换热单元A的下部循环气体出口与对流式余热锅炉联通；其特征还在于：蜂窝陶瓷蓄热体A和蜂窝陶瓷蓄热体B的蜂窝直径小于转炉煤气的火焰传播直径；蓄热式防爆换热装置采用垂直布置方式；蓄热式防爆换热装置的换热单元A和换热单元B可以分别由1组或多组蜂窝陶瓷蓄热体组成；排灰阀、换向阀、布袋除尘器排灰装置等都采用氮气密封；高温换向阀采用水冷结构；在布袋除尘器出口设置用于调节转炉炉口微差压的调节阀；在调节阀的出口外设有确保煤气进入煤气柜之前温度低于要求的70℃以下的高效水冷式煤气温度控制装置。 

本发明的有益效果是：在回收从气化冷却烟道出来的高温转炉煤气和余热同时，有效防止了可能发生的爆炸事故；煤气冷却实现无水冷却，提高了煤气热值，降低了主引风机的功率，节能效果显著；同时，由于无水冷却，煤气的CO含量在12～18％时即可点燃，而有水冷却的煤气的CO含量在22～30％时方可点燃，因此煤气的排放量大大减少，提高了煤气回收率；无水除尘系统比传统湿法、干法系统每吨钢多回收高温烟气余热95MJ/t钢；煤气热值(25℃时)提高5％；每吨钢多回收煤气约50％；除尘风机功率降低约20％；并且不需要污水污泥处理设备。 

附图说明：

图1是本发明实施例转炉煤气无水防爆除尘工艺及设备示意图； 

图2是本发明实施例中的蓄热式防爆换热装置工作模式A示意图； 

图3是本发明实施例中的蓄热式防爆换热装置工作模式B示意图。 

附图中：1.转炉；2.高温换向阀；3.排灰阀A；4.排灰阀B；5.汽 化冷却烟道；6.换热单元A；7.换热单元B；8.蓄热式防爆换热装置；9.低温换向阀；10.循环风机；11.煤气柜；12.U型水封；13.旋转水封；14.三通阀；15.放散烟筒；16.主引风机；17.流量计；18.煤气温度控制装置；19.对流式余热锅炉；20.排灰装置；21.调节阀；22.布袋除尘器；23.氮气密封排灰装置；24.煤气入口；25.储灰斗A；26.蜂窝陶瓷蓄热体A；27.循环气体入口；28.煤气出口；29.蜂窝陶瓷蓄热体B；30.储灰斗B；31.循环气体出口；附图中：实线为转炉烟气介质；虚线为循环空气介质。 

具体实施方式：

下面结合附图对本发明实施例作进一步详细说明： 

一种转炉煤气无水防爆除尘工艺，如附图1所示：转炉1产生的高温煤气，首先经过汽化冷却烟道5，将部分热量传给间接冷却水产生蒸汽，此时煤气温度降低到900～1000℃，然后进入蓄热式防爆换热装置8，该装置由两组换热单元A6、B7组成，通过周期性的变换工作状态，煤气将热量传给惰性循环介质后温度降低到150℃以下，然后煤气进入高效布袋除尘器22进行精除尘，确保从布袋除尘器22出来的煤气的含尘量降低到10mg/nm³以下，之后，煤气依次进入用于调节转炉炉口微差压的调节阀21、煤气温度控制装置18、煤气流量计17、主引风机16、三通(换向)阀14、旋转水封13、U型水封12等，最后进入煤气柜11；当煤气不需要回收时，煤气在主引风机的作用下经过三通(换向)阀从另一通道进入放散烟筒15放散掉了。在蓄热式防爆换热装置内8，被煤气加热的惰性循环介质温度达到800℃以上后进入对流式余热锅炉19，将热量用于产生蒸汽回收余热，降温后的惰性循环介质在循环风机10的作用下，再次进入蓄热式防爆换热装置8回收余热。 

蓄热式防爆换热装置8由两组换热单元A6、B7组成，它有两种工作状态，如附图2、附图3所示。在附图2中，当处于工作状态A时，来自气化冷却烟道5的高温煤气通过高温换向阀2，从换热单元A6的下部进入蓄热式防爆换热装置8，煤气将余热传递给蜂窝陶瓷蓄热体A，此时，换热单元A处于蓄热状态。而从对流式余热锅炉19来的低温惰性循环介质通过低温换向阀9，从蓄热单元B7的上方进入蓄热式防爆换热装置8，惰性循环介质将蜂窝陶瓷蓄热体B在上一循环内积蓄的热量吸收，变为高温气体后进入对流式余热锅炉19回收余热，此时，蓄热单元B7处于放热状态。在附图3中，当处于工作状态B时，通过高温换向阀2和低温换向阀9的换向，使来自气化冷却烟道的高温煤气，从换热单元B7的下部进入蓄热式防爆换热装置8，而从对流式余热锅炉19来的低温惰性循环介质则从换热单元A6的上方进入蓄热式防爆换热装置8，从而使换热单元A6、B7的工作状态(蓄热、放热)变换，高温煤气的余热就是通过蓄热式防爆换热装置8循环交替地变换工作状态实现回收的。 

蓄热式防爆换热装置8的核心组件是蜂窝陶瓷蓄热体A、B，为了实现防爆的目的，蜂窝陶瓷蓄热体A26、B29的蜂窝直径小于转炉煤气的火焰传播直径，因此即使转炉由于操作等原因，煤气达到了爆炸范围，由于在煤气着火温度范围内煤气是在小于火焰传播直径的蜂窝陶瓷蓄热体进行换热的，因此不会发生爆炸，等煤气从蓄热式防爆换热装置8出来后，煤气温度已经低于着火温度范围，也不会发生爆炸，这就是蓄热式防爆换热装置8的防爆机理。由于转炉煤气含有大量的10-20μm的细微粉尘，所以蓄热式防爆换热装置8采用垂直布置方式，这样由于惯性的原因，煤气在进入蜂窝陶瓷蓄热体A26、B29前，会有部分灰尘降落到下部，起到粗除尘的作用，因此在每个蓄热单 元的下方设有储灰斗A25、B30和排灰阀A3、B4。进入蓄热式防爆换热装置8的含粉尘煤气，不可避免地会在蜂窝陶瓷蓄热体A26、B29内积聚，但是由于采用循环工作模式，在蓄热式防爆换热装置8内，工作模式A时含粉尘的煤气气流的方向由下向上流动，工作模式B时干净的惰性循环气体气流的方向由上向下流动，不断变换方向，干净的惰性循环气体起到了对蓄热式防爆换热装置8的反清洗作用，因此蓄热式防爆换热装置8不会堵塞。对于蓄热式防爆换热装置8的两组换热单元A6、B7而言，每组换热单元可以由1组或多组蓄热体组成，组数越多在换向阀换向过程中引起的压力波动越小，由于是煤气介质，所以排灰阀A、B、换向阀、布袋除尘器排灰装置等都采用氮气密封，确保安全。由于高温换向阀2的工作温度在800-1000℃，所以高温换向阀2采用水冷结构。在布袋除尘器22后设有高效水冷式煤气温度控制装置18，确保煤气进入煤气柜11之前温度低于要求的70℃以下。 

一种转炉煤气无水防爆除尘设备，如附图1所示：它包括转炉1上方的汽化冷却烟道5、对流式余热锅炉19、循环风机10、煤气出口28、氮气密封排灰装置23、布袋除尘器22、调节阀21、煤气温度控制装置18、流量计17、主引风机16、放散烟筒15、三通阀14、旋转水封13、U型水封12、煤气柜11，其特征是：在汽化冷却烟道5的出口安装有蓄热式防爆换热装置8，蓄热式防爆换热装置8主要由换热单元A6和换热单元B7组成；换热单元A6主要由蜂窝陶瓷蓄热体A26、储灰斗A25、排灰阀A3组成；换热单元B7主要由蜂窝陶瓷蓄热体B29、储灰斗B、排灰阀B4组成；当高温换向阀2和低温换向阀9分别左旋时，煤气入口24与蓄热式防爆换热装置8的换热单元A6的下部接通，换热单元A的煤气出口28与布袋除尘器22联通；换热单元B7上部的循环气体入口27 与循环风机10联通，换热单元B7的下部循环气体出口31与对流式余热锅炉19联通；当高温换向阀2和低温换向阀9分别右旋时，煤气入口24与蓄热式防爆换热装置8的换热单元B7的下部接通，换热单元B7上部的煤气出口28与布袋除尘器22联通；换热单元A6上部的循环气体入口27与循环风机10联通，换热单元A6的下部循环气体出口31与对流式余热锅炉19联通；其特征还在于：蜂窝陶瓷蓄热体A26和蜂窝陶瓷蓄热体B29的蜂窝直径小于转炉煤气的火焰传播直径；蓄热式防爆换热装置8采用垂直布置方式；蓄热式防爆换热装置8的换热单元A6和换热单元B7可以分别由1组或多组蜂窝陶瓷蓄热体组成；排灰阀、换向阀、布袋除尘器排灰装置等都采用氮气密封；高温换向阀采用水冷结构；在布袋除尘器出口设置调节阀21；在调节阀21的出口外设有煤气温度控制装置。 

Claims (7)

1.提供一种转炉煤气无水防爆除尘工艺，其特征是：转炉(1)出口的高温煤气经过汽化冷却烟道(5)将温度降低到900～1000℃后进入蓄热式防爆换热装置(8)，蓄热式防爆换热装置(8)通过两组换热单元A、B(6、7)周期性的变换工作状态，煤气在将热量传给惰性循环介质使温度降低到150℃以下后进入布袋除尘器(22)进行精除尘，布袋除尘器(22)出来的煤气在含尘量降低到10mg/nm³时依次进入调节阀(21)、煤气温度控制装置(18)、流量计(17)、主引风机(16)、三通阀(14)、旋转水封(13)、U型水封(12)、最后进入煤气柜(11)完成了煤气回收，当煤气不需回收时即通过放散烟筒(15)放散；在蓄热式防爆换热装置(8)内，被煤气加热的惰性循环介质温度达到800℃以上后进入对流式余热锅炉(19)，将热量用于产生蒸汽回收余热，降温后的惰性循环介质在循环风机(10)的作用下，再次进入蓄热式防爆换热装置(8)进行余热回收；蓄热式防爆换热装置(8)由两组换热单元A、B(6、7)组成，它有A、B两种工作状态，当高温换向阀(2)和低温换向阀(9)分别左旋时，蓄热式防爆换热装置(8)处于A工作状态，此时，转炉(1)出口的高温煤气经气化冷却烟道(5)进入高温换向阀(2)并由换热单元A(6)的下部进入蓄热式防爆换热装置(8)中的蜂窝陶瓷蓄热体A(26)，此时，换热单元A(6)处于蓄热状态；从对流式余热锅炉(19)来的低温惰性循环介质通过低温换向阀(9)从换热单元B(7)的上方进入蓄热式防爆换热装置(8)，惰性循环介质将蜂窝陶瓷蓄热体B(29)在上一循环内积蓄的热量吸收，变为高温气体后进入对流式余热锅炉(19)进行余热回收，此时，换 热单元B处于放热状态；当高温换向阀(2)和低温换向阀(9)分别右旋时，蓄热式防爆换热装置(8)处于B工作状态，转炉(1)出口的高温煤气经气化冷却烟道(5)进入高温换向阀(2)并由换热单元B(7)的下部进入蓄热式防爆换热装置(8)中的蜂窝陶瓷蓄热体B(29)，此时，换热单元B(7)处于蓄热状态；而从对流式余热锅炉(19)来的低温惰性循环介质通过低温换向阀(9)，从换热单元A(6)的上方进入蓄热式防爆换热装置(8)，惰性循环介质将蜂窝陶瓷蓄热体A(26)在上一循环内积蓄的热量吸收，变为高温气体后进入对流式余热锅炉(19)回收余热，此时，换热单元A处于放热状态；高温煤气的余热就是通过蓄热式防爆换热装置(8)的换热单元A、B(6、7)的两种工作状态A、B(蓄热、放热)循环交替地变换而实现回收的。

2.提供一种转炉煤气无水防爆除尘设备，它包括安置在转炉上方的汽化冷却烟道(5)、安装在带排灰装置(20)的对流式余热锅炉(19)出口处的循环风机(10)、安装在蓄热式防爆换热装置(8)上的煤气出口(28)的带氮气密封排灰装置(23)的布袋除尘器(22)；及布袋除尘器(22)出口相互连接的调节阀(21)、煤气温度控制装置(18)、流量计(17)、主引风机(16)、放散烟筒(15)、三通阀(14)、旋转水封(13)、U型水封(12)、煤气柜(11)，其特征是：在汽化冷却烟道(5)的出口安装有蓄热式防爆换热装置(8)，蓄热式防爆换热装置(8)主要由换热单元A(6)和换热单元B(7)组成；换热单元A(6)主要由蜂窝陶瓷蓄热体A(26)、储灰斗A(25)、排灰阀A(3)组成；换热单元B(7)主要由蜂窝陶瓷蓄热体B(29)、储灰斗B(30)、排灰阀B(4)组成；当高温换向阀(2)和低温换向阀(9)分别左旋 时，煤气入口(24)与蓄热式防爆换热装置(8)的换热单元A(6)的下部接通，换热单元A(6)的煤气出口(28)与布袋除尘器(22)联通；换热单元B(7)上部的循环气体入口(27)与循环风机(10)联通，换热单元B(7)的下部循环气体出口(31)与对流式余热锅炉(19)联通；当高温换向阀(2)和低温换向阀(9)分别右旋时，煤气入口(24)与蓄热式防爆换热装置(8)的换热单元B(7)的下部接通，换热单元B(7)上部的煤气出口(28)与布袋除尘器(22)联通；换热单元A(6)上部的循环气体入口(27)与循环风机(10)联通，换热单元A(6)的下部循环气体出口(31)与对流式余热锅炉(19)联通。

3.如权利要求2所述的“转炉煤气无水防爆除尘设备”，其特征是：蜂窝陶瓷蓄热体A和蜂窝陶瓷蓄热体B(26、29)的蜂窝直径小于转炉煤气的火焰传播直径。

4.如权利要求2所述的“转炉煤气无水防爆除尘设备”，其特征是：蓄热式防爆换热装置(8)采用垂直布置方式。

5.如权利要求2所述的“转炉煤气无水防爆除尘设备”，其特征是：蓄热式防爆换热装置(8)的换热单元A(6)和换热单元B(7)可以分别由1组或多组蜂窝陶瓷蓄热体(26、29)组成。

6.如权利要求2所述的“转炉煤气无水防爆除尘设备”，其特征是：排灰阀、换向阀、布袋除尘器排灰装置等都采用氮气密封；高温换向阀采用水冷结构。

7.如权利要求2所述的“转炉煤气无水防爆除尘设备”，其特征是：在布袋除尘器(22)出口设置用于调节转炉炉口微差压的调节阀(21)；在调节阀(21)的出口外设有确保煤气进入煤气柜之前温度低于要求 的70℃以下的高效水冷式煤气温度控制装置(18)。 

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