CN103333976B - 一种热风炉烟气余热利用系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热风炉烟气余热利用系统及方法，涉及钢铁行业高炉设备领域。其特征在于：设置有根据热风炉送风温度需要进行在线自动切换的热交换系统。所述的热交换系统包括：空气换热器、煤气换热器、第一烟气发生装置、第二烟气发生装置、高炉煤气管道、助燃空气管道和烟气管道；本发明方法的几种空气、煤气预热模式可完全进行自动化连锁切换，操作快捷方便，灵活多变，在单烧高炉煤气时，为满足热风炉的不同风温提供了不同的途径，本工艺流程没有额外设置风机等，能源动力消耗成本低，本工艺流程具有占地少、投资省、集成度高、运行能耗小等优点，在新建或改造项目中均可实施。
Description
技术领域
本发明属于钢铁行业高炉设备领域，涉及一种热风炉烟气余热利用系统。
背景技术
随着我国钢铁行业节能环保意识的日益加强，高炉炼铁生产中的热风炉烟气余热利用正在采用各种不同的方式加以应用，较为成熟的方式有：低温烟气预热方式（煤气、空气预热至180～200℃），低温预热煤气（预热至200℃）和高温预热空气（～420℃）方式，空气、煤气双预热（均预热至250℃）方式等，以上几种方式在生产中均能满足用户的生产需要。但是，由于炼铁生产过程多变，对风温的需求并不是一直维持不变的，如何在热风炉排放的烟气余热充分利用的前提下，既能维持热风炉系统的高效率生产，又能保证热风炉的不同送风温度需要，则是目前行业中的一大难点。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术的不足，提供一种能实现各种不同的空气、煤气预热温度需要的热风炉烟气余热利用系统。
本发明所采取的技术方案是：一种热风炉烟气余热利用系统，其特征在于，包括：空气换热器、煤气换热器、第一烟气发生装置、第二烟气发生装置、高炉煤气管道、助燃空气管道和烟气管道；从铁厂外网煤气管道进入的高炉煤气一部分通过所述的高炉煤气管道进入所述的煤气换热器预热后，通过所述的高炉煤气管道直接送入热风炉；另一部分通过所述的高炉煤气管道分别送入所述的第一烟气发生装置、第二烟气发生装置中作燃料；由助燃风机提供的助燃空气一部分通过所述的助燃空气管道进入所述的空气换热器预热后，通过所述的助燃空气管道直接送入热风炉；另一部分通过所述的助燃空气管道送入所述的第一烟气发生装置、第二烟气发生装置中作助燃空气；热风炉自身排放的低温烟气，通过合理的流量分配后，一部分通过所述的烟气管道与所述的第二烟气发生装置产生的高温烟气实现混合后，通过所述的烟气管道进入所述的煤气换热器中，另一部分通过所述的烟气管道与所述的第一烟气发生装置产生的高温烟气混合后，通过所述的烟气管道进入所述的空气换热器中；各自经过热交换后所述的烟气，通过所述的烟气管道经烟囱排放。
作为优选，所述的从铁厂外网煤气管道进入的高炉煤气，温度为80℃；所述的热风炉自身排放的低温烟气，温度为300℃。
作为优选，所述的从铁厂外网煤气管道进入的80℃高炉煤气一部分通过所述的高炉煤气管道进入所述的煤气换热器预热，其预热温度可调，调节范围为200℃～250℃。
作为优选，所述的由助燃风机提供的助燃空气一部分通过所述的助燃空气管道进入所述的空气换热器预热，其预热温度可调，调节范围为200℃～450℃。
作为优选，所述的一部分通过所述的烟气管道与所述的第二烟气发生装置产生的高温烟气实现混合，其混合后的烟气温度可调，调节范围为300℃～380℃。
作为优选，所述的另一部分通过所述的烟气管道与所述的第一烟气发生装置产生的高温烟气混合，其混合后的烟气温度可调，调节范围为300℃～620℃。
作为优选，所述的空气换热器、煤气换热器为耐高温烟气的换热器。
作为优选，所述的空气换热器、煤气换热器均为采用不锈钢件制作的板式换热器。
作为优选，所述的高炉煤气管道、助燃空气管道，均采用Q345B钢管。
本发明还公布了一种利用热风炉烟气余热利用系统的热风炉烟气余热利用方法，其特征在于：
当送风温度温度要求低于1150℃时，第一烟气发生装置3和第二烟气发生装置4自动切断，热风炉排出的低温烟气可分别直接通过空气换热器1和煤气换热器2预热空气、煤气，预热后的气体温度可达200℃，原燃料进入热风炉，在热风炉纯烧高炉煤气的情况下，满足1150℃的风温要求；
当送风温度要求高于1250℃、低于1300℃时，第二烟气发生装置４自动切断，第一烟气发生装置３自动开启，高炉煤气少部分进入第一烟气发生装置３作为燃料，其余部分进入煤气换热器２预热后，温度可达到200℃，进去热风炉作为燃料，同时热风炉排放的300℃低温烟气一部分进去煤气换热器2，换热至150℃后进入烟囱排放，另一方面，由助燃风机提供的助燃空气少部分进入第一烟气发生装置3，大部分进入空气换热器1预热后，温度达到400℃即可，然后进去热风炉，同时，热风炉排放的300℃低温烟气进入空气换热器1入口管道，在管道中与第一烟气发生装置3产生的高温烟气混合至600℃后，进入空气换热器1，换热至150℃进烟囱排放，以上预热后的纯高炉煤气和高温助燃空气进热风炉燃烧后满足热风炉1250℃的风温要求；
当送风温度要求高于1300℃时，第一烟气发生装置3和第二烟气发生装置4均自动开启，外网的高炉煤气部分进入第一烟气发生装置3和第二烟气发生装置4作为燃烧，大部分进入煤气换热器2预热后，温度升至250℃～280℃，然后进入热风炉，与此同时，热风炉排放的300℃低温烟气一部分进入煤气换热器2入口管道，与第二烟气发生装置4产生的高温烟气混合后，烟气温度可达到380℃~420℃，再进入煤气换热器2，出来后的150℃低温烟气经烟囱排放，另一方面，助燃风机提供的助燃空气，部分进入第一烟气发生装置3和第二烟气发生装置4，大部分进入空气换热器1预热后，温度可达到450℃，再进入热风炉，与此同时，热风炉排出的300℃低温烟气一部分进入空气换热器1的入口管道，与第二烟气发生装置4产生的高温烟气混合，混合后的烟气温度可达700℃，进入空气换热器1，满足预热要求后烟气温度降低至150℃排放，以上两种预热后的原燃料进去热风炉燃烧后，满足送风温度1300℃以上。
本发明相对于现有技术，从节能减排角度来看，本系统中没有动力设备消耗，能源介质消耗采用的是低热值的高炉煤气，也能余热利用完的烟气温度低至150℃排放，同时又能实现高风温，降低炼铁成本。综合来看，本系统具有占地少、投资省、生产维护简单、集成度和自动化程度高、适应生产需要能力强、功能灵活多变等特点，既适用于新建高炉工程，也适用于现有高炉热风炉预热系统改造。
附图说明
图1：为本发明的热风炉烟气余热利用系统工艺流程图。
具体实施方式
下面结合参考附图进一步描述本技术方案，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件，但该描述仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
请见图1，本发明所采用的技术方案为：一种热风炉烟气余热利用系统，设置有根据热风炉送风温度需要进行在线自动切换的热交换系统。热交换系统包括：空气换热器1、煤气换热器2、第一烟气发生装置3、第二烟气发生装置4、高炉煤气管道5、助燃空气管道6和烟气管道7；从铁厂外网煤气管道进入的80℃高炉煤气一部分通过高炉煤气管道5进入煤气换热器2预热后，通过高炉煤气管道5直接送入热风炉，其预热温度可调，调节范围为200℃～250℃；另一部分通过高炉煤气管道5分别送入第一烟气发生装置3、第二烟气发生装置4中作燃料；由助燃风机提供的助燃空气一部分通过助燃空气管道6进入空气换热器1预热后，通过助燃空气管道6直接送入热风炉，其预热温度可调，调节范围为200℃～450℃；另一部分通过助燃空气管道6送入第一烟气发生装置3、第二烟气发生装置4中作助燃空气；热风炉自身排放的300℃低温烟气，通过合理的流量分配后，一部分通过烟气管道7与第二烟气发生装置4产生的高温烟气实现混合后，通过烟气管道7进入煤气换热器2中，其混合后的烟气温度可调，调节范围为300℃～380℃；另一部分通过烟气管道7与第一烟气发生装置3产生的高温烟气混合后，通过烟气管道7进入空气换热器1中，其混合后的烟气温度可调，调节范围为300℃～620℃；各自经过热交换后烟气，通过烟气管道7经烟囱排放。空气换热器1、煤气换热器2为采用不锈钢件制作的耐高温烟气的板式换热器。高炉煤气管道5、助燃空气管道6，均采用Q345B钢管。
本发明还公布了一种利用热风炉烟气余热利用系统的热风炉烟气余热利用方法，本发明实现烟气余热利用的在线自动切换的方法如下，用户可根据热风炉送风温度需要采用不同的预热制度，当送风温度温度要求较低时，例如低于1150℃时，第一烟气发生装置3和第二烟气发生装置4自动切断，热风炉排出的低温烟气可分别直接通过空气换热器1和煤气换热器2预热空气、煤气，预热后的气体温度可达200℃，原燃料进入热风炉，在热风炉纯烧高炉煤气的情况下，完全能够满足1150℃的风温要求；当送风温度要求较高时，例如高于1250℃时，第二烟气发生装置４自动切断，第一烟气发生装置３自动开启，高炉煤气少部分进入第一烟气发生装置３作为燃料，其余部分进入煤气换热器２预热后，温度可达到200℃，进去热风炉作为燃料，同时热风炉排放的300℃低温烟气一部分进去煤气换热器2，换热至150℃后进入烟囱排放，另一方面，由助燃风机提供的助燃空气少部分进入第一烟气发生装置3，大部分进入空气换热器1预热后，温度达到400℃即可，然后进去热风炉，同时，热风炉排放的300℃低温烟气进入空气换热器1入口管道，在管道中与第一烟气发生装置3产生的高温烟气混合至600℃后，进入空气换热器1，换热至150℃进烟囱排放，以上预热后的纯高炉煤气和高温助燃空气进热风炉燃烧后完全能满足热风炉1250℃的风温要求；送风温度要求更高时，例如高于1300℃时，第一烟气发生装置3和第二烟气发生装置4均自动开启，外网的高炉煤气部分进入第一烟气发生装置3和第二烟气发生装置4作为燃烧，大部分进入煤气换热器2预热后，温度升至250℃～280℃，然后进入热风炉，与此同时，热风炉排放的300℃低温烟气一部分进入煤气换热器2入口管道，与第二烟气发生装置4产生的高温烟气混合后，烟气温度可达到380℃~420℃，再进入煤气换热器2，出来后的150℃低温烟气经烟囱排放，另一方面，助燃风机提供的助燃空气，部分进入第一烟气发生装置3和第二烟气发生装置4，大部分进入空气换热器1预热后，温度可达到450℃，再进入热风炉，与此同时，热风炉排出的300℃低温烟气一部分进入空气换热器1的入口管道，与第二烟气发生装置4产生的高温烟气混合，混合后的烟气温度可达700℃，进入空气换热器1，满足预热要求后烟气温度降低至150℃排放，以上两种预热后的原燃料进去热风炉燃烧后，完全能满足送风温度1300℃以上。
以上几种空气、煤气预热模式可完全进行自动化连锁切换，操作快捷方便，灵活多变，在单烧高炉煤气时，为满足热风炉的不同风温提供了不同的途径，本工艺流程没有额外设置风机等，能源动力消耗成本低，本工艺流程具有占地少、投资省、集成度高、运行能耗小等优点，在新建或改造项目中均可实施。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种热风炉烟气余热利用系统，其特征在于，包括：空气换热器（1）、煤气换热器（2）、第一烟气发生装置（3）、第二烟气发生装置（4）、高炉煤气管道（5）、助燃空气管道（6）和烟气管道（7）；
从铁厂外网煤气管道进入的高炉煤气一部分通过所述的高炉煤气管道（5）进入所述的煤气换热器（2）预热后，通过所述的高炉煤气管道（5）直接送入热风炉；另一部分通过所述的高炉煤气管道（5）分别送入所述的第一烟气发生装置（3）、第二烟气发生装置（4）中作燃料；
由助燃风机提供的助燃空气一部分通过所述的助燃空气管道（6）进入所述的空气换热器（1）预热后，通过所述的助燃空气管道（6）直接送入热风炉；另一部分通过所述的助燃空气管道（6）送入所述的第一烟气发生装置（3）、第二烟气发生装置（4）中作助燃空气；
热风炉自身排放的低温烟气，通过合理的流量分配后，一部分通过所述的烟气管道（7）与所述的第二烟气发生装置（4）产生的高温烟气实现混合后，通过所述的烟气管道（7）进入所述的煤气换热器（2）中，另一部分通过所述的烟气管道（7）与所述的第一烟气发生装置（3）产生的高温烟气混合后，通过所述的烟气管道（7）进入所述的空气换热器（1）中；各自经过热交换后所述的烟气，通过所述的烟气管道（7）经烟囱排放。
2.根据权利要求1所述的热风炉烟气余热利用系统，其特征在于：所述的从铁厂外网煤气管道进入的高炉煤气，温度为80℃；所述的热风炉自身排放的低温烟气，温度为300℃。
3.根据权利要求2所述的热风炉烟气余热利用系统，其特征在于：所述的从铁厂外网煤气管道进入的80℃高炉煤气一部分通过所述的高炉煤气管道（5）进入所述的煤气换热器（2）预热，其预热温度可调，调节范围为200℃～250℃。
4.根据权利要求1所述的热风炉烟气余热利用系统，其特征在于：所述的由助燃风机提供的助燃空气一部分通过所述的助燃空气管道（6）进入所述的空气换热器（1）预热，其预热温度可调，调节范围为200℃～450℃。
5.根据权利要求1所述的热风炉烟气余热利用系统，其特征在于：所述的一部分通过所述的烟气管道（7）与所述的第二烟气发生装置（4）产生的高温烟气实现混合，其混合后的烟气温度可调，调节范围为300℃～380℃。
6.根据权利要求1所述的热风炉烟气余热利用系统，其特征在于：所述的另一部分通过所述的烟气管道（7）与所述的第一烟气发生装置（3）产生的高温烟气混合，其混合后的烟气温度可调，调节范围为300℃～620℃。
7.根据权利要求1所述的热风炉烟气余热利用系统，其特征在于：所述的空气换热器（1）、煤气换热器（2）为耐高温烟气的换热器。
8.根据权利要求1所述的热风炉烟气余热利用系统，其特征在于：所述的空气换热器（1）、煤气换热器（2）均为采用不锈钢件制作的板式换热器。
9.根据权利要求1所述的热风炉烟气余热利用系统，其特征在于：所述的高炉煤气管道（5）、助燃空气管道（6），均采用Q345B钢管。
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