CN103528388A - 封闭铁合金炉煤气干法净化与回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种封闭铁合金炉煤气干法净化与回收系统，封闭铁合金电炉1依次通过金属管道联接水冷烟道3、火星捕集器4、表面蒸发冷却器5、袋滤器6、冷凝排水器7、煤气风机8、火炬燃烧器9、煤气水封10、煤气柜11，在铁合金电炉1和水冷烟道3的联接管道上、煤气风机8和火炬燃烧器9的联接管道上，火炬燃烧器9和煤气水封10的联接管道上分别安装切换阀2，在火星捕集器4和袋滤器6的下部分别依次安装上卸灰阀13、中间灰罐14、下卸灰阀15，在封闭铁合金电炉1的炉盖上安装炉压测量装置16，自动控制系统12通过信号线与以上设备和阀门联接。本发明提高了煤气净化效率和品质，避免了湿法净化工艺产生水污染和污泥问题，节省了污水处理投资和运行费用，避免了湿法工艺存在的腐蚀、堵塞、冻结等问题，减少了维护工作量。

Description

封闭铁合金炉煤气干法净化与回收系统

技术领域

本发明涉及一种封闭铁合金炉煤气干法净化与回收系统，适用于铁合金行业封闭电炉煤气干法净化与回收。

背景技术

铁合金作为炼钢脱氧剂和添加剂，是炼钢不可或缺的材料。封闭铁合金炉煤气温度波动很大，正常工况温度为150-400℃，特殊工况时高达800℃，且带有火星，煤气粉尘浓度40-150g/m³,其粉尘属于微细粒子，粒径小于2μm的占90%。煤气中气体组份主要是CO、O₂、H₂、H₂O、CO₂等，煤气中含有水蒸气和焦油，当煤气温度过低时，有水和焦油淅出。铁合金煤气净化属负压操作，密封不严密时，空气会渗入到设备和管道之中，存在安全隐患。按规范要求，煤气净化后温度要求小于60℃，方可进入煤气柜贮存。

目前，封闭铁合金炉煤气净化普遍采用湿法，即用水洗涤的方法，煤气通过一级洗涤塔、二级文氏管、三级脱水器净化。湿法净化主要存在以下问题：1、净化效率低，煤气含尘量高，达不到环保排放标准限值；2、水资源耗量大、污水处理投资高，运行能耗大，吨钢产品成本高，没有市场竞争优势；3、煤气含水量大、热值低、品质不高；4、洗涤水管路和设备经常堵塞、腐蚀或冻结，停炉检修频繁，影响正常生产。

有人曾提供过铁合金炉煤气干法净化与回收方法，专利CN86103986A公开说明书曾披露了专利实质内容，其工艺流程是：煤气经沉降室重力除尘、冷却、布袋除尘器净化、净化煤气再冷却、煤气脱水，最后送往煤气柜。因该工艺存在着缺陷，致使其没有在工程中得到应用推广。该工艺不足之处在于：1、当煤气突发性高温时（如800℃），碳钢管道材料不能承受如此高温（碳钢管道耐温一般小于400℃），系统缺乏管道冷却装置；2、系统中的高温煤气冷却采用的是空冷管，工程中这种冷却方式效果较差，体积和钢耗量大；3、系统中沉降室虽能去除大颗粒粉尘，但由于其除尘效率低下，不能有效去除火星颗粒，会造成袋式除尘器滤料灼伤或烧掉，工程中沉降室漏风严重；4、系统中采用的是反吹风型袋式除尘器，这种除尘器清灰能力弱，体积和钢耗量大，检修频繁。特别需要指出的是，它是利用净化后煤气作为反吹清灰气源，一旦除尘器破袋，含尘反吹煤气会污染所有滤袋，导致除尘器工作失效。5、按规范要求，不合格煤气不能入煤气柜，该工艺对不合格煤气没有处置手段和设施。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述二种净化方式所存在的缺陷和不足，提供一种封闭铁合金炉煤气干法净化与回收系统。

本发明的技术解决方案是：一种封闭铁合金炉煤气干法净化与回收系统，封闭铁合金电炉依次通过金属管道联接水冷烟道、火星捕集器、表面蒸发冷却器、袋滤器、冷凝排水器、煤气风机、火炬燃烧器、煤气水封、煤气柜，在铁合金电炉和水冷烟道的联接管道上、煤气风机和火炬燃烧器的联接管道上，火炬燃烧器和煤气水封的联接管道上分别安装切换阀，在火星捕集器和袋滤器的下部分别依次安装上卸灰阀、中间灰罐、下卸灰阀，在封闭铁合金电炉的炉盖上安装炉压测量装置；自动控制系统通过信号线与以上设备和阀门联接。

本发明提供的封闭铁合金炉煤气干法净化与回收系统工艺过程是：封闭铁合金电炉产生的700-800℃煤气，首先经过水冷烟道冷却至管道允许温度400℃，然后进入火星捕集器去除明火和炽热颗粒，再经表面蒸发冷却器降温到150℃，进入袋滤器高效过滤；净化后的干净煤气通过冷凝排水器进一步降温到60℃，以满足煤气风机和煤气柜使用温度要求，同时在此分离并排除煤气中淅出的水和焦油，60℃净煤气通过煤气风机加压，经煤气水封送至煤气柜贮存。对不合格煤气（CO、O₂指标不符合规范要求），采用切换阀转换到火炬燃烧器放散。当净化系统检修时，煤气水封可防止煤气柜中的煤气倒流。

袋滤器工作一定时间后，滤袋表面粉尘增加，当过滤阻力升高到一定值时，自动控制系统发出清灰信号，袋滤器脉冲喷吹清灰装置开始工作，将N₂喷吹到滤袋内进行反清洗，滤袋外表面粉饼脱落至灰斗。

当火星捕集器和袋滤器灰斗中的存灰达到一定量时应开始卸灰。为防止卸灰时空气漏入设备，卸灰采用间断方式，即自动控制系统发出程序指令，上球阀开启，先将灰斗中存灰卸至中间灰罐，再关闭上球阀，开启下球阀，完成卸灰过程。

电炉冶炼时，通过炉压测量装置获取压力信号，自动控制系统发出指令，采用变频器调节煤气风机电机转速，从而精确控制电炉的工作压力，实现安全生产。

本系统管路上设置的切换阀，用于系统检修、试压及N₂置换等。

本发明所述的水冷烟道是一种用工业冷却水进行冷却的烟道，烟道内通煤气，烟道壳体用水冷却。烟道可耐温400-1200℃高温，冷却水循环使用。

本发明所述的火星捕集器可采用旋风分离器、惯性分离器等中高效捕集器。

本发明所述的表面蒸发冷却器由煤气管束、喷淋水系统、循环水泵等组成。它是在煤气管束外表面喷淋冷却水，利用管外蒸发，使管内煤气降温的一种间接冷却装置。喷淋水用底部水箱收集，再用循环水泵循环使用。

本发明所述的袋滤器是一种脉冲喷吹型袋式除尘器。它由上箱体、中箱体、灰斗、脉冲喷吹清灰装置、滤袋及袋笼等组成。袋滤器为圆筒结构，清灰气源为N₂。

本发明所述的冷凝排水器，它是由冷凝器及水封排水器组成。冷凝器是用金属管束作为换热元件，用空气作为冷却介质，冷空气从管束下端进入，从上端排出；煤气在冷凝器中呈S路线流动，同时与管束对流换热；煤气冷却后淅出的水和焦油与管束碰撞，实现气水分离；水和焦油汇集在冷凝器底部，由设在下部的水封排水器排出。

本发明所述的煤气水封，不限于逆止水封，还包括V型水封、水封逆止阀等其它形式的水封。

本发明所述的炉压测量装置具有N₂清扫功能，以防止测压孔堵塞。

本发明所述的煤气风机，其转数采用变频器调节，与炉压测量装置配合，对炉压精确控制。

本发明所述的火星捕集器、表面蒸发冷却器、袋滤器、冷凝排水器、中间灰罐等装置经集成后形成一套整体设备，竖向布置，呈塔式结构。突破了传统设计一字排开的格局，显著减少了占地面积。

本发明的有益效果在于提高了煤气净化效率和品质，避免了湿法净化工艺产生水污染和污泥问题，节省了污水处理投资和运行费用，避免了湿法工艺存在的腐蚀、堵塞、冻结等问题，减少了维护工作量。与过去的干法工艺相比，增加了炉压精确控制、火星捕集器、强力清灰、煤气燃烧放散、变频调速等重要功能，提高了系统运行安全性，更加节能环保。

本发明提供的封闭铁合金炉煤气干法净化与回收系统的特点是：净化效率高，净化后煤气含尘浓度小于10mg/m³以下；投资和运行能耗低，比湿法节省运行费用30%以上，节省投资40%以上；回收的煤气含水量低，热值高；没有污水污泥问题，没有腐蚀、堵塞、冻结等运行故障；炉压精确控制，运行安全可靠到位；占地面积小，便于技术改造。

附图说明

图1是本发明提供的封闭铁合金炉煤气干法净化与回收系统的示意图。

 图中1、铁合金电炉，2、切换阀，3、水冷烟道，4、火星捕集器，5、表面蒸发冷却器，6、袋滤器，7、冷凝排水器，8、煤气风机，9、火炬燃烧器，10、煤气水封，11、煤气柜，12、自动控制系统，13、上卸灰阀，14、中间灰罐，15、下卸灰阀，16、炉压测量装置。

 具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明提供的封闭铁合金炉煤气干法净化与回收系统，封闭铁合金电炉1依次通过金属管道联接水冷烟道3、火星捕集器4、表面蒸发冷却器5、袋滤器6、冷凝排水器7、煤气风机8、火炬燃烧器9、煤气水封10、煤气柜11，在铁合金电炉1和水冷烟道3的联接管道上、煤气风机8和火炬燃烧器9的联接管道上，火炬燃烧器9和煤气水封10的联接管道上分别安装切换阀2，在火星捕集器4和袋滤器6的下部分别依次安装上卸灰阀13、中间灰罐14、下卸灰阀15，在封闭铁合金电炉1的炉盖上安装炉压测量装置16。自动控制系统12通过信号线与上述各设备和阀门相联接。

封闭铁合金电炉1在冶炼过程中产生700-800℃高温煤气，煤气经过水冷烟道3冷却至钢材允许温度400℃，进入火星捕集器4去除明火和炽热粉尘颗粒，再经过表面蒸发冷却器5降温到150℃，进入袋滤器6过滤净化；高效净化后的干净煤气通过冷凝排水器7将煤气进一步冷却到60℃，以满足煤气风机8和煤气柜11的使用温度要求，同时在冷凝排水器7中分离并排除煤气中淅出的水和焦油，60℃净煤气通过煤气风机8加压后，经煤气水封10送至煤气柜11贮存；对不合格煤气（CO、O₂指标不符合规范要求），采用切换阀2转换到火炬燃烧器9放散；当净化系统检修时，煤气水封10可防止煤气柜11中的煤气倒流。

袋滤器6工作一定时间后，滤袋表面粉尘增加，当过滤阻力升高到一定值时，自动控制系统12发出清灰信号，袋滤器6脉冲喷吹清灰装置开始工作，将N₂喷吹到滤袋内进行反清洗，滤袋外表面粉饼脱落至灰斗。

当火星捕集器4和袋滤器6灰斗中的贮灰达到一定量时应开始卸灰。为防止卸灰时空气漏入设备，卸灰采用间断方式，即自动控制系统12发出程序指令，上卸灰阀13开启，先将灰斗中贮灰卸至中间灰罐14，再关闭上卸灰阀13，开启下卸灰阀15，将中间灰罐14中的贮灰卸完，关闭下卸灰阀15。周而复始，完成整个卸灰过程。

封闭铁合金电炉1冶炼时，通过炉压测量装置16获取压力信号，自动控制系统12发出指令，采用变频器调节煤气风机8的电机转速，从而精确控制封闭铁合金电炉1的工作压力，实现安全生产。

本系统管路上设有切换阀2，用于系统检修、试压及N₂置换等。

按照上述实施方案，发明人首次在国内一台12500KVA封闭铁合金电炉上建成了煤气干法净化与回收系统，运行结果表明，该系统煤气净化效率高，运行稳定可靠，卸灰顺畅，炉压控制精确，整个系统没有污水污泥产生，由于将冷却设备、净化设备和卸灰部件集成后形成一套整体设备，竖向布置，呈塔式结构，占地面积甚少。该系统的成功投运，验证了本发明提供的封闭铁合金炉煤气干法净化与回收系统的正确性和可行性。

Claims (6)

1.一种封闭铁合金炉煤气干法净化与回收系统，其特征是封闭铁合金电炉（1）依次通过金属管道联接水冷烟道（3）、火星捕集器（4）、表面蒸发冷却器（5）、袋滤器（6）、冷凝排水器（7）、煤气风机（8）、火炬燃烧器（9）、煤气水封（10）、煤气柜（11），在铁合金电炉（1）和水冷烟道（3）的联接管道上、煤气风机（8）和火炬燃烧器（9）的联接管道上，火炬燃烧器（9）和煤气水封（10）的联接管道上分别安装切换阀（2），在火星捕集器（4）和袋滤器（6）的下部分别依次安装上卸灰阀（13）、中间灰罐（14）、下卸灰阀（15），在封闭铁合金电炉（1）的炉盖上安装炉压测量装置（16），自动控制系统（12）通过信号线与以上设备和阀门联接。

2.根据权利要求1所述的一种封闭铁合金炉煤气干法净化与回收系统，其特征是封闭铁合金电炉产生的700-800℃煤气，经过水冷烟道（3）冷却至管道允许温度400℃后，进入火星捕集器（4）去除明火和炽热颗粒，再经表面蒸发冷却器（5）降温到150℃，进入袋滤器（6）过滤；净化后的干净煤气通过冷凝排水器（7）进一步降温到60℃，以满足煤气风机（8）和煤气柜（11）使用温度要求，同时在冷凝排水器（7）中分离并排除煤气中析出的水和焦油，60℃净煤气通过煤气风机（8）加压，经煤气水封（10）送至煤气柜（11）贮存；对不合格煤气，采用切换阀（2）转换到火炬燃烧器（9）放散。

3.根据权利要求2所述的一种封闭铁合金炉煤气干法净化与回收系统，其特征是当火星捕集器（4）和袋滤器（6）灰斗中的贮灰达到一定量时应开始卸灰，卸灰采用间断方式，即自动控制系统（12）发出程序指令，上卸灰阀（13）开启，先将灰斗中贮灰卸至中间灰罐（14），再关闭上卸灰阀（13），开启下卸灰阀（15），将中间灰罐（14）中的贮灰卸完，关闭下卸灰阀（15），周而复始，完成整个卸灰过程。

4.根据权利要求1所述的一种封闭铁合金炉煤气干法净化与回收系统，其特征是火星捕集器（4）采用旋风分离器或惯性分离器。

5.根据权利要求1所述的所述的一种封闭铁合金炉煤气干法净化与回收系统，其特征是煤气水封（10），还可以是V型水封或水封逆止阀。

6.根据权利要求1所述的所述的一种封闭铁合金炉煤气干法净化与回收系统，其特征是煤气风机（8）的转数采用变频器调节。