CN103866070A - 一种热风炉烟气低品位余热回收利用系统和方法 - Google Patents

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闫云龙
刘元浩
张立臣
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Abstract

本发明提出了一种热风炉烟气低品位余热回收利用系统和方法。本发明将热风炉放散的低品位烟气通过管道引至烟气换热装置与经过洗涤塔或者布袋除尘后的高炉煤气进行换热，将经过洗涤塔除尘后的50℃～80℃的煤气升温至130℃～150℃，将经过布袋除尘后的110℃～150℃的煤气升温至180℃～210℃，升温后煤气进入煤气透平发电装置发电。由于煤气透平装置进口温度对发电量的影响很大，进口温度提高10℃，发电量提高约3%。所以本发明通过回收利用热风炉余热，提高煤气透平进口煤气温度，能显著提高煤气发电量，实现了热风炉余热的高效利用。

Description

一种热风炉烟气低品位余热回收利用系统和方法
技术领域
本发明涉及机械领域，尤其涉及一种热风炉烟气低品位余热回收利用系统和方法。
背景技术
冶金系统中，热风炉会产生大量低品位余热烟气，对热风炉烟气进行回收利用具有巨大潜力。目前热风炉烟气的回收利用主要有以下方式：一、将热风炉烟气引至热管式换热装置，用烟气余热来预热煤气和空气，提高热风炉燃烧温度和热风温度。具有操作方便、调节灵活、安全可靠的特点。二、将热风炉烟气和锅炉用热水进行换热，提高锅炉效率；三、将热风炉烟气引至尾气透平进行做功，提供动力或者发电；四、将热风炉烟气直接和生活用水进行热交换，回收利用热风炉烟气热能。
目前在冶金行业，通常采用煤气透平发电装置将经过除尘的高炉煤气通过煤气透平机（TRT）膨胀做功，带动发电机发电，实现高炉煤气热能、压力能的回收利用。进入TRT的煤气温度越高，发电量越大，所以TRT入口煤气温度提高将带来可观经济效益，将热风炉烟气和高炉煤气进行换热，提高TRT入口煤气温度，可有效提高发电量。
高炉煤气从炉顶到TRT入口需要经过两次除尘，主要有两种形式。一种是高炉煤气经过重力一次除尘，洗涤塔二次除尘（湿法除尘），煤气送至TRT入口；第二种是高炉煤气经过重力一次除尘，布袋二除尘（干法除尘），煤气送至TRT入口。经过湿法除尘的煤气温度约为50℃～80℃，经过干法除尘的煤气温度约110℃～150℃。
 
发明内容
发明的目的：为了提供一种功能强大的热风炉烟气低品位余热回收利用系统和方法，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。
为了达到如上目的，本发明采取如下技术方案：
一种热风炉烟气低品位余热回收利用系统，其特征在于，所述热风炉烟气和高炉煤气换热是在烟气换热装置中进行，烟气换热装置包括烟气换热装置筒体，烟气换热装置筒体包含包括多个烟气换热管束穿插而过，烟气换热装置筒体的两侧分别有一个单管连通多个烟气换热管束，所述多个烟气换热管束之间包含换热空间，所述换热空间分别连通着煤气进口和煤气出口，所述煤气进口管道连通高炉，高炉煤气能够进入煤气进口，高炉气进入煤气进口之前还依次通过重力除尘装置和洗涤塔或布袋除尘器，高炉煤气通过三通以及阀门可选择进入煤气进口或煤气透平发电装置，所述煤气出口通过管道连接煤气透平发电装置。
本发明进一步技术方案在于，所述烟气换热装置筒体的两侧分别有的一个单管分别连接热风炉的烟气管，另一侧连接排放管，所述热风炉一侧连接高炉鼓风机。
本发明进一步技术方案在于，所述烟气管还能够通过阀门直接连接排放管。
本发明进一步技术方案在于，所述烟气换热装置外壳为绝热材质，所述多个烟气换热管束为金属材质。
本发明进一步技术方案在于，所述烟气换热装置筒体的两侧分别有一个单管，单管为绝热材质，通过软连接连接多个烟气换热管束。
本发明进一步技术方案在于，所述煤气进口和煤气出口二者分别位于述烟气换热装置筒体的两端。
本发明进一步技术方案在于，所述多个烟气换热管束表面包含散热翅片。
本发明进一步技术方案在于，所述烟气换热装置的壳体上固定安装有震动装置，所述震动装置焊接在壳体上。
高炉热风炉烟气低品位余热回收利用的方法，其特征在于，利用如上所述的装置，将热风炉烟气通过烟气换热装置，与经过洗涤塔或布袋除尘装置处理的高炉煤气进行换热，提高高炉煤气温度，将换热后的高炉煤气引至煤气透平发电装置进行发电。
本发明进一步技术方案在于，包括：
所述高炉煤气是进过洗涤塔或布袋除尘装置除尘后的煤气；
所述热风炉烟气为低品位余热烟气，约280-350℃；
将热风炉烟气和高炉煤气换热的步骤；
换热后的高炉煤气进入煤气透平发电装置的步骤。
采用如上技术方案的本发明，相对于现有技术有如下有益效果：采用热风炉烟气低品位余热回收利用方法，其特征在于将热风炉低品位余热烟气与经过除尘的煤气进行热交换，提升煤气温度。将经过洗涤塔除尘后的50℃～80℃的煤气升温至130℃～150℃，将经过布袋除尘后的110℃～150℃的煤气升温至180℃～210℃，由于TRT进口煤气温度提高10℃，发电量提高约3%，从而实现烟气余热回收转化为电能。按照上述技术方案，热风炉烟气为低品位余热烟气，温度约为280～350℃。
附图说明
为了进一步说明本发明，下面结合附图进一步进行说明：
图1为发明结构示意图；
图2为烟气换热装置结构示意图；其中：1.高炉鼓风机；2、热风炉；3、高炉；4、重力除尘装置；5、烟气进口阀；6、烟气旁通阀；7、煤气出口阀；8、烟气换热装置；9、烟气出口阀；10、洗涤塔或布袋除尘器；11、煤气进口阀；12、煤气旁通阀；13、煤气透平发电装置；14、发电机；A.煤气进口；B.煤气出口；C.烟气进口部分；D.烟气出口部分。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行说明，实施例不构成对本发明的限制：
结合图1和图2；
一种热风炉烟气低品位余热回收利用系统，其特征在于，所述热风炉烟气和高炉煤气换热是在烟气换热装置8中进行，烟气换热装置8包括烟气换热装置筒体，烟气换热装置筒体包含包括多个烟气换热管束穿插而过，烟气换热装置筒体的两侧分别有一个单管连通多个烟气换热管束，所述多个烟气换热管束之间包含换热空间，所述换热空间分别连通着煤气进口A和煤气出口B，所述煤气进口A管道连通高炉，高炉煤气能够进入煤气进口A，高炉气进入煤气进口A之前还依次通过重力除尘装置4和洗涤塔或布袋除尘器10，高炉煤气通过三通以及阀门可选择进入煤气进口A或煤气透平发电装置13，所述煤气出口B通过管道连接煤气透平发电装置13。本处的技术方案所起到的实质的技术效果至少有如下：形成十字交叉的换热方式，使得操作更灵活，可以进行换热也可以不用换热，还可以将热量换给别的流体或者装置。重力除尘装置4内部是空腔，重量较大的积尘自己会沉降。
所述烟气换热装置筒体的两侧分别有的一个单管分别连接热风炉的烟气管，另一侧连接排放管，所述热风炉一侧连接高炉鼓风机1。所述烟气管还能够通过阀门直接连接排放管。本处的技术方案所起到的实质的技术效果是，热风炉2产生的烟气经过烟气进口阀5进入烟气换热装置8，然后对高炉煤气进行预热，然后经由烟气出口阀9进行放散；高炉3产生的高炉煤气经过重力除尘装置4一次除尘，然后经由洗涤塔或布袋10二次除尘，经过煤气进口阀11，进入烟气换热装置8，换热后经过煤气出口阀7，进入TRT即煤气透平发电装置13，做功带动发电机14发电后煤气进入后续工艺管道。
所述烟气换热装置8外壳为绝热材质，所述多个烟气换热管束为金属材质。本处的技术方案所起到的实质的技术效果是，能够将热量尽量集中进行换热，不会在外部有热损失。所述烟气换热装置筒体的两侧分别有一个单管，单管为绝热材质，通过软连接连接多个烟气换热管束。结合图2，还可以是通过空腔来连接多个烟气换热管束。
所述煤气进口A和煤气出口B二者分别位于述烟气换热装置筒体的两端。本处的技术方案所起到的实质的技术效果是，能够尽量增长换热时间，使得换热效果更好。所述多个烟气换热管束表面包含散热翅片。
所述烟气换热装置8的壳体上固定安装有震动装置，所述震动装置焊接在壳体上。本处的技术方案所起到的实质的技术效果是能够对可能阻塞的位置进行震动清渣。
高炉热风炉烟气低品位余热回收利用的方法，其特征在于，利用如上所述的装置，将热风炉烟气通过烟气换热装置，与经过洗涤塔或布袋除尘装置处理的高炉煤气进行换热，提高高炉煤气温度，将换热后的高炉煤气引至煤气透平发电装置进行发电。
本发明进一步技术方案在于，包括：
所述高炉煤气是进过洗涤塔或布袋除尘装置除尘后的煤气；
所述热风炉烟气为低品位余热烟气，约280-350℃；
将热风炉烟气和高炉煤气换热的步骤；
换热后的高炉煤气进入煤气透平发电装置的步骤。
在烟气进入烟气换热装置前后，布置有烟气进口阀，烟气旁通阀，烟气出口阀，烟气进出口阀可以控制进入烟气换热装置的流量及换热装置检修时关闭烟气进出阀门，烟气旁通阀保证在烟气换热装置出现故障时烟气能正常放散；在煤气进入烟气换热装置前后，布置有煤气进口阀，煤气旁通阀，煤气出口阀，煤气进出口阀门在换热装置检修时关闭，煤气旁通阀保证在烟气换热装置出现故障时煤气能正常进入TRT（煤气透平发电装置）（。
采用热风炉烟气低品位余热回收利用方法，将热风炉烟气与经过除尘的煤气进行热交换，提升煤气温度。将经过洗涤塔和布袋（除尘后的煤气温度分别由原来的50℃～80℃升温至130℃～150℃、110℃～150℃升温至180℃～210℃，由于TRT煤气透平发电装置）进口煤气温度每提高10℃，发电量提高约3%，从而实现烟气余热回收转化为电能。
热风炉产生的烟气为低品位余热烟气，温度约为280～350℃。
按照上述技术方案，在烟气进入烟气换热装置前后，布置有烟气进口阀，烟气旁通阀，烟气出口阀，烟气进出口阀可以控制进入烟气换热装置的流量及换热装置检修时关闭烟气进出阀门，烟气旁通阀保证在烟气换热装置出现故障时烟气能正常烟囱放散；在煤气进入烟气换热装置前后，布置有煤气进口阀，煤气旁通阀，煤气出口阀，煤气进出口阀门在换热装置检修时关闭，煤气旁通阀保证在烟气换热装置出现故障时煤气能正常进入TRT（煤气透平发电装置）。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。 

Claims (10)

1.一种热风炉烟气低品位余热回收利用系统，其特征在于，所述热风炉烟气和高炉煤气换热是在烟气换热装置（8）中进行，烟气换热装置（8）包括烟气换热装置筒体，烟气换热装置筒体包含包括多个烟气换热管束穿插而过，烟气换热装置筒体的两侧分别有一个单管连通多个烟气换热管束，所述多个烟气换热管束之间包含换热空间，所述换热空间分别连通着煤气进口（A）和煤气出口（B），所述煤气进口（A）管道连通高炉，高炉煤气能够进入煤气进口（A），高炉气进入煤气进口（A）之前还依次通过重力除尘装置（4）和洗涤塔或布袋除尘器（10），高炉煤气通过三通以及阀门可选择进入煤气进口（A）或煤气透平发电装置（13），所述煤气出口（B）通过管道连接煤气透平发电装置（13）。
2.如权利要求1所述的一种热风炉烟气低品位余热回收利用系统，其特征在于，所述烟气换热装置筒体的两侧分别有的一个单管分别连接热风炉的烟气管，另一侧连接排放管，所述热风炉一侧连接高炉鼓风机（1）。
3.如权利要求2所述的一种热风炉烟气低品位余热回收利用系统，其特征在于，所述烟气管还能够通过阀门直接连接排放管。
4.如权利要求1所述的一种热风炉烟气低品位余热回收利用系统，其特征在于，所述烟气换热装置（8）外壳为绝热材质，所述多个烟气换热管束为金属材质。
5.如权利要求1所述的一种热风炉烟气低品位余热回收利用系统，其特征在于，所述烟气换热装置筒体的两侧分别有一个单管，单管为绝热材质，通过软连接连接多个烟气换热管束。
6.如权利要求1所述的一种热风炉烟气低品位余热回收利用系统，其特征在于，所述煤气进口（A）和煤气出口（B）二者分别位于述烟气换热装置筒体的两端。
7.如权利要求1所述的一种热风炉烟气低品位余热回收利用系统，其特征在于，所述多个烟气换热管束表面包含散热翅片。
8.如权利要求1所述的一种热风炉烟气低品位余热回收利用系统，其特征在于，所述烟气换热装置（8）的壳体上固定安装有震动装置，所述震动装置焊接在壳体上。
9.高炉热风炉烟气低品位余热回收利用的方法，其特征在于，利用如上所述的装置，将热风炉烟气通过烟气换热装置，与经过洗涤塔或布袋除尘装置处理的高炉煤气进行换热，提高高炉煤气温度，将换热后的高炉煤气引至煤气透平发电装置进行发电。
10.如权利要求9所述的高炉热风炉烟气低品位余热回收利用的方法，其特征在于，包括：
所述高炉煤气是进过洗涤塔或布袋除尘装置除尘后的煤气；
所述热风炉烟气为低品位余热烟气，约280-350℃；
将热风炉烟气和高炉煤气换热的步骤；
换热后的高炉煤气进入煤气透平发电装置的步骤。
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