CN102827991B - 转炉煤气的回收方法 - Google Patents

Abstract

一种转炉煤气的回收方法，属于回收利用转炉烟气中的物理显热的技术领域。本发明要解决的主要技术问题在于：一方面要解决水的浪费问题，另一方面又要实现转炉烟气的物理显热的有效利用；还要解决由于取消了汽化冷却过程而引发的产生局部爆炸的敏感性增加的问题等等。本发明包括烟道换热装置、粗除尘装置和精除尘装置、引风机、管网和控制系统的配备，其特征在于：所述的方法中设置了燃烧室；所述的方法中还设置了换热装置，且该换热装置安装在所述的燃烧室之后。本发明适用于回收利用转炉烟气中的物理显热的技术领域，并具有既节水，又节能，还能够提高系统的安全性、提高转炉煤气的回收率等特点。

Description

转炉煤气的回收方法

技术领域

本发明涉及一种转炉煤气的回收方法，属于回收利用转炉烟气中的物理显热的技术领域。

背景技术

转炉煤气回收系统是当前冶金行业中广泛采用的能量回收的工艺环节之一。它的主要工艺系统包括烟道换热装置，冷却装置，粗、精除尘装置，引风机，切换站，管网的设置和控制系统的配备等。现有系统采用的冷却装置是一种汽化冷却塔，采用的精除尘装置是电除尘器等。

现有系统存在的主要问题在于：

1.转炉烟气中的物理显热在汽化冷却的过程中全部被浪费，由于转炉的烟气量很大，因此，此种浪费是惊人的。

2.由于在汽化冷却塔中，来自烟道换热装置的经过初步冷却的转炉烟气的降温速度很快，具有氧和煤气反应不充分的条件，存在剩余的氧和剩余的煤气共存的机会，成为一种重要的安全隐患；当氧和燃气的量，处于能够通过燃烧相互基本耗尽的过渡状态下，由于此时它们的浓度相对都较低，由于在汽化冷却塔内的降温速度很快，更容易存在剩余的氧和剩余的煤气共存的状态，使氧过剩和煤气过剩的气流段之间的、不可燃的隔离段不明显，也构成了一种重要的安全隐患。同时，当上述气流段进入切换站后，会导致在煤气浓度仍然较高，例如煤气浓度为35％左右，的情况下，因为氧的含量超标，例如≥2％，而放散，从而引发煤气的浪费。

3.汽化冷却不仅浪费了转炉烟气的大量显热，而且还要消耗大量的水，而且由于水分的进入，还降低了转炉煤气的品质，提高了系统的防腐要求。

4.由于进入系统的水分存在冷凝的倾向，使得在现有系统中不能应用袋式除尘器；而电除尘器的使用，不仅初次投资大，而且运行费用(包括维修费用和能耗等)高。

发明内容

本发明的目的，是要提供一种转炉煤气的回收方法，以克服现有技术存在的问题。

本发明要解决的主要技术问题在于：

1.将来自烟道换热装置的大约850℃的转炉烟气由汽化冷却改为利用换热装置进行换热，一方面要解决水的浪费问题，另一方面又要实现转炉烟气的物理显热的有效利用，以获取一箭双雕的效果。

2.使煤气回收系统中可能存在的煤气过量段和空气过量段之间的隔离更加可靠，以解决由于取消了汽化冷却过程、不再存在蒸汽的稀释作用而引发的产生局部爆炸的敏感性增加的问题。

3.采用火管式换热装置，也是为了解决由于取消了汽化冷却过程、不再存在蒸汽的稀释作用而引发的产生局部爆炸的敏感性增加的问题。

4.还要解决利用袋式除尘器替代电除尘器的问题，以解决初次投资和运行费用高的问题。

5.改善氧和煤气的反应条件，包括设置能够保持高温的足够空间和延长它们的反应时间等。

本发明的基本技术方案是：一种转炉煤气的回收方法，包括烟道换热装置、粗除尘装置和精除尘装置、引风机、管网和控制系统的配备，其特征在于：所述的方法中设置了燃烧室；所述的方法中还设置了换热装置，且该换热装置安装在所述的燃烧室之后。

由于转炉的产气量及其可燃成分的浓度变化幅度很大，为了使燃烧过程能够随时、自发地、充分地进行，建议使所述的燃烧室是蓄热式的燃烧室。所谓的“蓄热式的燃烧室”是指：在燃烧室内设置数量、形状和结构不限的蓄热体，通过它们的蓄热作用，使燃烧室内的温度保持在进入该燃烧室的燃气的燃点以上，只要出现氧和煤气共存的情况，就可以随时、自发地进行充分地燃烧，以保证不具备燃烧条件的气流段的稳定生成，使煤气回收系统中可能存在的煤气过量段和空气过量段之间的隔离更加可靠。

为了使系统更加紧凑和/或降低系统的成本，建议将所述的粗除尘装置和包括蓄热式燃烧室在内的燃烧室制作成共为一体的结构形式。所谓“共为一体的结构形式”，就是实现它们的“一体化”。例如，可以在蓄热式燃烧室的基础上增加其内部空间作为沉降空间；这时，就实现了燃烧、蓄热和沉降室式的粗除尘的三位一体。再例如，可以在蓄热式燃烧室的基础上，将其构造成旋风除尘器的形状，就实现了燃烧、蓄热和旋风式的粗除尘的三位一体。同理，如果仅是采用了粗除尘装置和燃烧室的组合，它就是两位一体，等等等等，不一而足。

为了防止转炉在非吹氧冶炼操作(例如出钢、加料、补炉、等待以及其它)时冷空气的进入，还可以在所述的方法中设置使系统中的气流流量为零的时段。要实现该系统中的气流流量为零的方法很多，可以在所述的燃烧室或蓄热式燃烧室和所述的烟道换热装置之间设置开关阀；也可以在所述的引风机处设置自循环系统；还可以在引风机与其驱动电机之间设置离合器，并通过该离合器在需要时停止引风机的转动，来使该系统中的气流流量为零等。

由于本发明取消了汽化冷却器，消除的大量的物理水的注入，极大幅度地降低了水分的冷凝风险，因此，可以使所述的精除尘装置选用袋式除尘器。

虽然火管式换热装置，例如火管式锅炉，被认为是一种被淘汰的产品，但是，在本发明中，由于它具有很高的抵抗局部爆炸的能力，因此，特别推荐所述的换热装置采用火管式换热装置。

为了尽量减少空气携带氧气进入系统，还建议在所述的在所述的蓄热式的燃烧室之前或者在所述的开关阀之前设置惰性气体的输入通道，通过引入惰性气体，扫除可能进入的空气。所述的惰性气体，可以是氮气，也可以是燃烧废气等。

为了便于调节进入精除尘器的烟气温度，还建议在所述的精除尘器之前设置水雾发生器。

本发明产生的主要有益效果在于：

1.由于取消了汽化冷却塔，真正实现了转炉煤气回收的干法工艺，既避免了水的消耗，又将高温转炉煤气转化为优质热能，能够做到一举两得。

2.由于设置了燃烧室，特别是设置了蓄热式燃烧室，可以保证隔离段(即煤气和氧几乎同时耗尽)的稳定生成，使煤气回收系统中可能存在的煤气过量段和空气过量段之间的隔离更加可靠，特别是在由于取消了汽化冷却过程、不再有蒸汽的稀释作用而引发的产生局部爆炸的敏感性增加的条件下，提高系统的安全性。

3.由于火管式换热装置的使用，又进一步提高了系统的安全性。

4.由于避免了物理水直接进入系统，大大提高了转炉煤气的露点，为袋式除尘器的使用铺平了道路，使初次投资和运行费用大大降低。

5.由于避免了物理水直接进入系统，可以大大降低转炉煤气的水分含量，改善转炉煤气的品质，且有助于降低煤气输送系统的防腐要求。

6.能够明显地减少冷空气进入系统，提高系统的热效率和安全性。

附图说明

本发明有附图2页，共2幅。

图1是本发明的实施例1的示意图。

图2是本发明的实施例2的示意图。

具体实施方式

本发明的具体实施方式将结合实施例及附图进行说明。

实施例1，如图1所示。

在图1中，1是转炉。2是转炉的烟道换热装置。3是共为一体的、具有粗除尘、蓄热和燃烧室功能的组合装置(为了出灰方便，必要时，它可以并列设置两个，一备一用，以免影响转炉生产)。4是换热装置，具体地，它采用了火管式的换热装置或火管式锅炉，并建议将其垂直安装，以避免或减少积灰。5是精除尘装置，具体来说，它是袋式除尘器。6是风机。7是转炉煤气的回收通道。8是转炉煤气的燃烧放散通道，以便于应急和/或将不具备回收价值的残气放散。9和10分别是设置在放散通道8和回收通道7上的控制阀。11是安装在组合装置3和烟道换热装置2之间的开关阀。12是惰性气体的输入通道，它设置在所述的开关阀11之前；当系统不采用设置开关阀11的方案时，它可以设置在组合装置3之前，因为在本实施例中，所述的燃烧室或蓄热式燃烧室是设置在组合装置3之中的。13是风机6的回流开关阀，在必要时用于形成风机的自循环通道。14是设置在袋式除尘器之前的水雾发生器，以便在必要时调控进入精除尘器的烟气温度等。

下面就结合着转炉的不同冶炼阶段，对本实施例工作过程分别说明如下：

1.在转炉进行吹氧冶炼的高峰阶段：

在这一阶段，富含煤气的高温(1200℃以上)转炉烟气首先进入转炉的烟道换热装置2；同时，从水冷烟罩处漏入的空气中的氧，也立即与煤气发生反应而耗尽。该烟气自烟道换热装置2排出时，温度大约降至850℃左右，且其中夹带着大量的尘和尘粒。

然后，这部分烟气便进入组合装置3。这时，组合装置3内的温度也将保持大约850℃的温度，且由于其具备蓄热功能，还可以使该温度能够保持较长的时间，以便于在烟道换热装置2内没有来得及反应的煤气和残氧进一步进行反应，以达到残留的氧被完全耗尽的程度。同时，在组合装置3内，还使较大颗粒的尘沉降下来，以便与后续的换热装置4和袋式除尘器的性能相匹配。

通过组合装置3的转炉烟气随即进入换热装置4，并通过换热，使其温度降低到150℃左右；然后进入袋式除尘器5；经由风机6和控制阀10进入回收通道8向外输出。此时，控制阀9是关闭的。在本实施例中，水雾发生器14是用于调节进入袋式除尘器的气体温度的，它是在需要时才启动。

在上述过程中，不允许风机6进行自循环运行，因此，风机6的回流开关阀13是处于关闭状态。同时，惰性气体的输入通道12也处于关闭状态；而开关阀11则处于打开状态。

2.在转炉进行吹氧冶炼的末期：

包括煤气在内的转炉烟气产出量逐渐减少；随着水冷烟罩的提升作业，进入系统的空气量增加。这时，就存在残留的氧和煤气同时存在的风险，因此，组合装置3的存在，为氧和煤气的继续反应提供了条件(包括温度、时间和空间)以及为其中之一的耗尽提供了保证，并促使煤气和氧几乎同时耗尽的气流段的稳定生成，使煤气回收系统中可能存在的煤气过量段和空气过量段之间的隔离更加可靠，以提高系统的安全性。

其余，可以参照第1部分的说明加以解读。

3.在转炉进行吹氧冶炼的休止期：

这里所述的休止期，是指由于冶炼工艺的需要或者是其它的原因造成的转炉停止吹氧的期间，例如在出钢、加料、补炉、等待以及其它情况下的停止吹氧的期间等。需要注意的是，在这一时段，即使是在现有技术的背景下，系统中的流量也是最小的。

在转炉进行吹氧冶炼的休止期，建议采用使该系统中的气流流量为零的作业模式：

具体的做法可以是：

①使风机6停止运转，并关闭控制阀9和10。

②使风机6进入自循环的工作状态，即在风机6低速运行的状态下，打开风机6的回流开关阀13，并关闭控制阀9和10。

③使风机6进入自循环的工作状态，即在风机6低速运行的状态下，打开风机6的回流开关阀13，并关闭控制阀9和10，同时还要关闭开关阀11。

在这一作业模式下，由于使系统中的气体流流量为零并使系统处于等待状态，可以避免具有危险隐患的冷空气(指其中的氧)进入后续部分，同时，还可以防止较冷的空气带走系统业已存在的热量。

4.在转炉进行吹氧冶炼的初期：

随着转炉吹氧冶炼的休止期的结束，即将开始进行吹氧作业。这时，建议首先通过惰性气体的输入通道12，向系统内吹入惰性气体，以清扫可能进入的空气。所述的惰性气体，可以是氮气等，也可以是燃烧废气。

接着，就可以打开开关阀11，关闭回流开关阀13，正常启动风机6以及对控制阀9和10进行正常的控制，系统便可以进行作业了。

其余未能进一步说明的问题，可以通过上面的说明以及现有技术加以解读，就不再在此赘述了。

至此，本实施例的几个主要的工艺环节的工作状态已经进行了明确，也实现了主要工艺过程的衔接。当冶炼系统处于其它不同的状态时，其实际的工况也可以从以上的介绍中加以解读，也不再赘述了。

实施例2，如图2所示。

本实施例是对实施例1进行的简化。

与实施例1相比，它取消了组合装置3、开关阀11、惰性气体的输入通道12、风机6的回流开关阀13和水雾发生器14；并利用新增的分立的粗除尘器15和分立的燃烧室16来代替组合装置3。所述的分立的粗除尘器15和分立的燃烧室16最好也附加上蓄热的功能，以便获得更好的使用效果。

本实施例的工作过程是：由烟道换热装置2排出的转炉烟气首先进入分立的粗除尘器15进行初步除尘，并使其保持了较高的温度，并可以在其中进行煤气和氧的继续反应；接着，该烟气进入分立的燃烧室16，继续延续着煤气和氧的反应的过程，其结果是：有一部分是氧的耗尽，还有一部分是煤气的耗尽，而在它们中间，必定稳定地存在它们几乎同时耗尽的区段，从而使氧的耗尽区段与煤气的耗尽区段有一个可靠的隔离，以提高系统的安全性。

从分立的燃烧室16排出的烟气随即进入换热装置4，换热后进入精除尘器、即袋式除尘器5，并由风机6输出。由风机6输出的烟气经过检测后，符合回收条件的部分，便通过控制阀10进入回收通道7实施回收；否则，便通过控制阀9进入(燃烧)放散通道8实施放散。

对本实施例说明的其它未尽部分，在参照了实施例1的有关说明以及现有技术之后，就足以进行解读了。

必须指出，如果使分立的粗除尘器15兼具燃烧室的功能，则从形式上看，分立的燃烧室16是可以取消的，但是，必须注意到：这不过是将分立的燃烧室16隐含在分立的粗除尘器15之中而已，而不应理解成分立的燃烧室16是冗余的。

另外需要注意的是：上述实施例是本发明的个案，它们的作用之一是对本发明起解释的作用，而不应理解为对本发明做出的任何限制。

Claims (2)

1.一种转炉煤气的回收方法，包括烟道换热装置、粗除尘装置和精除尘装置、引风机、管网和控制系统的配备，其特征在于：

1.1所述的方法中设置了燃烧室，

1.2所述的方法中还设置了换热装置，且该换热装置安装在所述的燃烧室之后，所述的换热装置是火管式换热装置；所述的粗除尘装置和燃烧室采用了共为一体的结构形式，所述的精除尘器是袋式除尘器，在所述的精除尘器之前设置了水雾发生器；在所述的燃烧室和所述的烟道换热装置之间设置了开关阀；在所述的燃烧室之前设置了惰性气体的输入通道；

具体方法如下：

1)在转炉进行吹氧冶炼的高峰阶段：

富含煤气的1200℃以上的转炉烟气首先进入转炉的烟道换热装置(2)；同时，从水冷烟罩处漏入的空气中的氧，也立即与煤气发生反应而耗尽；该烟气自烟道换热装置(2)排出时，温度降至850℃，且其中夹带着尘和尘粒；

然后，这部分烟气便进入组合装置(3)；组合装置(3)内的温度也保持850℃的温度；在烟道换热装置(2)内没有来得及反应的煤气和残氧进一步反应；在组合装置(3)内，较大颗粒的尘粒沉降下来，以便与后续的换热装置(4)和袋式除尘器的性能相匹配；

通过组合装置(3)的转炉烟气随即进入换热装置(4)，并通过换热，使其温度降低到150℃；

然后进入袋式除尘器(5)；经由风机(6)和第二控制阀(10)进入回收通道(8)向外输出，第一控制阀(9)是关闭的；

在上述过程中，风机(6)的回流开关阀(13)是处于关闭状态，惰性气体的输入通道(12)也处于关闭状态；而开关阀(11)则处于打开状态；

2)在转炉进行吹氧冶炼的末期：

包括煤气在内的转炉烟气产出量逐渐减少；随着水冷烟罩的提升作业，进入系统的空气量增加；组合装置(3)内煤气和氧继续反应；

3)在转炉进行吹氧冶炼的休止期：

采用使该系统中的气流流量为零的作业模式，采用下列方法之一：

①使风机(6)停止运转，并关闭第一控制阀(9)和第二控制阀(10)；

②使风机(6)进入自循环的工作状态，即在风机(6)低速运行的状态下，打开风机(6)的回流开关阀(13)，并关闭第一控制阀(9)和第二控制阀(10)；

③使风机(6)进入自循环的工作状态，即在风机(6)低速运行的状态下，打开风机(6)的回流开关阀(13)，并关闭第一控制阀(9)和第二控制阀(10)，同时还要关闭开关阀(11)；

4)在转炉进行吹氧冶炼的初期：

随着转炉吹氧冶炼的休止期的结束，即将开始进行吹氧作业；首先通过惰性气体的输入通道(12)，向系统内吹入惰性气体，以清扫可能进入的空气；接着，打开开关阀(11)，关闭回流开关阀(13)以及第一控制阀(9)和第二控制阀(10)进行正常控制，系统进行作业。

2.如权利要求1所述的转炉煤气的回收方法，其特征在于：

所述的燃烧室是蓄热式的燃烧室。