CN102425953A - 钛渣电炉烟气余热利用系统 - Google Patents

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CN102425953A CN2011103763006A CN201110376300A CN102425953A CN 102425953 A CN102425953 A CN 102425953A CN 2011103763006 A CN2011103763006 A CN 2011103763006A CN 201110376300 A CN201110376300 A CN 201110376300A CN 102425953 A CN102425953 A CN 102425953A
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黄兴建
李昌辉
秦兴华
叶良军
吴相权
马勇
陈永明
王宝森
莫军
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Abstract

本发明公开了一种钛渣电炉烟气余热利用系统，所述系统包括：第一废气烟道，从钛渣电炉收集高温废气；第一空气烟道，从周围环境收集清洁冷空气；换热器，第一废气烟道和第一空气烟道均连接到所述换热器，使高温废气和清洁冷空气在换热器中换热；第二废气烟道，连接到换热器并通过换热器与第一废气烟道连通；第二空气烟道，连接到换热器并通过换热器与第一空气烟道连通，其中，第一废气烟道中设置有降温装置，在高温废气进入换热器之前使高温废气的温度降低至550℃至800℃。

Description

钛渣电炉烟气余热利用系统
技术领域
本发明涉及一种钛渣电炉烟气余热利用系统，具体地说，本发明涉及一种工艺简单且能够回收利用钛渣电炉的烟气余热的钛渣电炉烟气余热利用系统。
背景技术
钛渣冶炼，是一个用还原剂(无烟煤、焦炭等)将钛精矿中大部份铁氧化物还原成单质铁，从而使钛氧化物富集的过程。在其冶炼过程中，会连续产生大量的高温烟气(电炉炉盖出口烟气温度最高可达1300℃以上)。由于高温烟气含尘量高、成分复杂且含一氧化碳等有毒气体，利用较困难，目前，国内敞口钛渣电炉和半密闭式的钛渣电炉大都无烟气回收、利用装置，对烟气采用水冷管道直接冷却、降温再经除尘后排入大气。在烟气冷却过程中，循环水温度虽有所升高但由于热质较低，无法利用，大量的高温烟气余热没有进行再利用，造成能源的极大浪费。
目前，世界上许多著名的钛渣生产厂商如加拿大QIT、挪威TTI、南非RBM、南非Namakwa等均采用密闭电炉连续冶炼技术并且回收利用电炉烟气。回收方式是将电炉烟气中的煤气经净化后再次燃烧，用于原料干燥、预热工艺，但该技术只能用于直流密闭电炉上，同时该技术存在以下的缺点：
(1)工艺流程长、稳定性差和危险性高。
(2)经过冷却、洗涤，同样将烟气的显热进行了放散。
(3)煤气回收设备投入高。
将高温烟气余热直接利用是最有效和安全的一种方式，在半密闭钛渣冶炼领域目前该技术仍是空白。
图1示出了根据现有技术的钛渣电炉烟气处理系统的流程图，从图1中可以看出，钛渣电炉排放的高温含尘烟气在经过水冷烟道和风冷器两级冷却之后，经过布袋除尘器除尘后排放。在冷却过程中，烟气的余热没有得到利用，全部被循环水和风冷器吸收并浪费掉。另外，烟气中含有的一氧化碳等有毒气体也没有得到妥善处理，容易造成环境污染。
例如，CN101718502号中国专利申请公开了一种电炉烟气余热回收调温装置，然而这种装置仅能够应用于温度相对较低的炼钢转炉上，对于温度更高的钛渣电炉而言，这样的温度调节装置会在短时间内损坏而不能起到烟气回收利用的作用。因此，由于钛渣电炉具有温度远高于普通电炉的特点，导致了用于普通炼钢电炉的各种烟气余热回收系统均不能使用，从而使钛渣电炉的烟气余热利用问题成为一个亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够解决上述技术问题中的一个或多个技术问题的钛渣电炉烟气余热利用系统，所述系统包括：第一废气烟道，从钛渣电炉收集高温废气；第一空气烟道，从周围环境收集清洁冷空气；换热器，第一废气烟道和第一空气烟道均连接到所述换热器，使高温废气和清洁冷空气在换热器中换热；第二废气烟道，连接到换热器并通过换热器与第一废气烟道连通；第二空气烟道，连接到换热器并通过换热器与第一空气烟道连通，其中，第一废气烟道中设置有降温装置，在高温废气进入换热器之前使高温废气的温度降低至550℃至800℃。
根据本发明的一方面，所述降温装置为水冷装置。
根据本发明的一方面，所述第一废气烟道中还包括除尘装置。
根据本发明的一方面，所述除尘装置为重力沉降除尘装置。
根据本发明的一方面，所述除尘装置为惯性除尘装置。
根据本发明的一方面，所述第一废气烟道中还设置有二次燃烧器，高温废气中含有的可燃气体在二次燃烧器中燃烧去除。
本发明具有工艺简单、工艺流程短、安全性高、投资省的优点。另外，本发明具有废热利用率较高，可提高物料的入炉温度、钛渣冶炼能耗降低、自动化水平高、工人劳动强度低及安全环保等优点。此外，本发明的余热利用系统解决了含尘气体的高温烧结堵塞问题，保证了生产的连续性和长周期运行。此外，根据生产需要，可对被加热气体的温度进行调控。
附图说明
通过下面结合附图进行的对实施例的描述，本发明的上述和/或其他目的和优点将会变得更加清楚，其中：
图1是根据现有技术的钛渣电炉烟气处理系统的框图；
图2是根据本发明示例性实施例的钛渣电炉烟气余热利用系统的框图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述根据本发明的示例性实施例的钛渣电炉烟气余热利用系统。
图2是根据本发明示例性实施例的钛渣电炉烟气余热利用系统的框图。参照图2，根据本发明示例性实施例的钛渣电炉烟气余热利用系统包括：第一废气烟道10，从钛渣电炉(未示出)收集高温废气；第一空气烟道20，从周围环境收集清洁冷空气；换热器30，第一废气烟道10和第一空气烟道20均连接到换热器30，使高温废气和清洁冷空气在换热器30中换热；第二废气烟道40，连接到换热器30并通过换热器30与第一废气烟道10连通；第二空气烟道50，连接到换热器30并通过换热器30与第一空气烟道20连通。
从钛渣电炉排放的高温废气在换热器30中与来自第一空气烟道20的清洁冷空气进行换热，从而将高温废气的热量传递给清洁冷空气，温度升高后的清洁空气可通过第二空气烟道50引导至需要热空气的后续工艺。例如，可利用升温后的清洁空气进行原料干燥、预热等。
由于从钛渣电炉排放的高温废气的温度通常很高(可达1300℃以上)，所以烟气中的粉尘可能会由于在高温下被烧结而堵塞换热器30。因此，根据本发明的一个实施例，在第一废气烟道10中设置有降温装置11，在高温废气进入换热器30之前使高温废气的温度降低至550℃至800℃。通过使废气进行初步降温，能够有效地防止废气中的粉尘烧结，从而能够防止换热器30堵塞，保证系统正常运行。
降温装置11可以是本领域技术人员公知的各种烟气降温装置。优选地，根据本发明的一个实施例，降温装置11可以是在第一废气烟道10中设置的水冷装置。例如，水冷装置可通过循环的冷却水来与烟气进行间接换热，从而使烟气温度降低。
另外，还可在第一废气烟道10中设置除尘装置(未示出)，其中，除尘装置可以与第一废气烟道10一体地形成，例如，通过将第一废气烟道10的一部分设计成为重力沉降室，可以使废气中含有的一部分粉尘在重力作用下沉降，从而减少到达换热器的粉尘量，能够进一步地防止换热器30堵塞。
本发明的除尘装置不限于此，还可在第一废气烟道10中设置额外的除尘装置，本领域技术人员公知的各种除尘装置均可在第一废气烟道10中使用。例如，可在第一废气烟道10中设置惯性除尘装置或重力除尘装置。
根据本发明的一个实施例，还可在第一废气烟道10中设置二次燃烧器(未示出)。二次燃烧器能够使废气中所含的CO等可燃气体在二次燃烧器中燃烧去除。经过二次燃烧器之后，废气中所含的CO等可燃气体的浓度可降低至5％(体积百分比)以下，远低于其爆炸极限，从而防止废气中的可燃气体遇热爆炸而发生危险。
通过调节换热器30中的空气流量，可以控制被加热气体(即，清洁冷空气)的温度。根据本发明的一个实施例，将被加热气体的温度可被控制为350℃左右，然而本发明不限于此，可根据被加热气体的最终用途来实际控制被加热气体的温度。
根据本发明的一个实施例，被加热气体可被用于进炉原料的干燥、预热。具体地说，将加热至大约350℃的空气通入到进炉原料中，处理前原料含水量≤10％，经干燥处理后，含水量可降低至0.5％以下。并且原料经预热后，能够减少后续的预热过程，因而能够降低能耗。
从第二废气烟道40排放的废气以及经过干燥、预热工艺后的空气可经过除尘后排放。除尘以及引风排放的工艺对本领域技术人员来讲是公知的，因此在这里不再进行重复描述。
根据本发明的钛渣电炉烟气余热利用系统能够以简单的流程实现对钛渣电炉(尤其是大容积钛渣电炉)的烟气余热的回收利用，因此具有较大的经济效益和环境效益。另外，由于根据本发明的钛渣电炉烟气余热利用系统能够防止烟气烧结，因而防止了工艺事故的出现，避免了由于烟气烧结而对系统产生影响。
与密闭电炉煤气回收技术相比，本发明具有工艺简单、工艺流程短、安全性高、投资省的优点。另外，与敞口钛渣电炉和半密闭式的钛渣电炉相比，本发明具有废热利用率较高，可提高物料的入炉温度、钛渣能耗低、自动化水平高、工人劳动强度低及安全环保等优点。此外，本发明的余热利用系统解决了含尘气体的堵塞问题，保证了生产的连续性和长周期运行。此外，根据生产需要，可对被加热气体的温度进行调控。
虽然已经结合附图描述了本发明的示例性实施例，然而本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些实施例进行形式和细节上的各种改变，本发明的范围在权利要求书及其等同物中限定。

Claims (6)

1.一种钛渣电炉烟气余热利用系统，其特征在于所述系统包括：
第一废气烟道，从钛渣电炉收集高温废气；
第一空气烟道，从周围环境收集清洁冷空气；
换热器，第一废气烟道和第一空气烟道均连接到所述换热器，使高温废气和清洁冷空气在换热器中换热；
第二废气烟道，连接到换热器并通过换热器与第一废气烟道连通；
第二空气烟道，连接到换热器并通过换热器与第一空气烟道连通，
其中，第一废气烟道中设置有降温装置，在高温废气进入换热器之前使高温废气的温度降低至550℃至800℃。
2.如权利要求1所述的钛渣电炉烟气余热利用系统，其特征在于所述降温装置为水冷装置。
3.如权利要求1所述的钛渣电炉烟气余热利用系统，其特征在于所述第一废气烟道中还包括除尘装置。
4.如权利要求3所述的钛渣电炉烟气余热利用系统，其特征在于所述除尘装置为重力沉降除尘装置。
5.如权利要求3所述的钛渣电炉烟气余热利用系统，其特征在于所述除尘装置为惯性除尘装置。
6.如权利要求1所述的钛渣电炉烟气余热利用系统，其特征在于所述第一废气烟道中还设置有二次燃烧器，高温废气中含有的可燃气体在二次燃烧器中燃烧去除。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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