CN103868346B - 一种冲天炉用富氧、氮气的供给系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于冲天炉的富氧、氮气供给系统，包括富氧、氮气制备装置和富氧、氮气供应装置，其特征是：吸附塔塔顶连接着一端伸入吸附塔塔身内部，另一端连接着氮气罐的氮气输出管道，氮气输出管道靠近所述吸附塔塔顶的位置安装着电磁阀，氮气供应装置由一端与氮气罐连接，另一端与冲天炉除尘装置连接的氮气供给管道及靠近冲天炉除尘装置的氮气供给管道上依次安装的电磁阀和氮气储气包构成。本发明的有益效果是将原冲天炉富氧送风工艺中废弃的氮气送入冲天炉作为冲天炉除尘系统的动力气，避免了现有冲天炉除尘系统使用空气出现的烧袋子现象，实现了冲天炉除尘系统的连续工作，全年节约除尘袋子费用10余万元。
Description
技术领域
本发明属于冲天炉炼铁辅助系统，特别是属于一种将压缩空气直接制成可用于冲天炉用的富氧、氮气的供给系统。
背景技术
冲天炉的性能对铸件质量成本的影响至关重要，铸造行业传统冶炼设备冲天炉富氧送风技术，是指利用富氧助燃的方法使冲天炉焦炭充分燃烧，提高冶炼强度和炉缸风口带燃烧温度，从而提高高炉产量和降低焦比。冲天炉布袋除尘也是铸造行业比较先进的除尘系统，现有的除尘系统使用空气作为振动袋子的气体，空气中含有的氧气与粉尘时常会发生烧袋子的现象。目前，富氧制备及供给技术中主要是在高炉鼓风机前设置独立的PSA(变压吸附)、VPSA(真空变压吸附)和膜法分离空气制氧及供给装置，无论是PSA还是膜法分离空气制氧装置，仅能制备使用其中一种气体，用氧气就叫制氧机，用氮气就叫制氮机，白白地浪费了另外一种气体，造成了能源和资源的浪费。中国专利文献CN202849472U公开了一种用于高炉炼铁的富氧干气供给装置，也仅是能提供制取高炉冶炼所需富氧干气的供给装置，不能充分利用氮气不易燃烧的特点将制备富氧过程中废弃的氮气作为冲天炉布袋除尘的气体而实现氮气的充分利用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种冲天炉用富氧、氮气的供给系统，不但使其制取的主产品富氧(压力0.1MPa)用于冲天炉助燃，而且还能使副产品氮气(压力0.5MPa，可调)用于冲天炉布袋除尘或用作其它空气动力，使富氧、氮气都能被充分利用，实现节能减排，综合利用。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种冲天炉用富氧、氮气的供给系统，包括富氧、氮气制备装置和富氧、氮气供应装置，所述的富氧、氮气制备装置包括气密封管道依次连接的空压机、冷干机、活性炭罐、储压缩空气罐和制氧、制氮机组，所述的制氧、制氮机组由成对吸附塔构成，所述吸附塔塔内底部装有活性氧化铝，上装有沸石分子筛，其塔身下部气密封连接着安装着电磁阀控制的空气管道，其塔身上部气密封连接着安装着电磁阀控制的氧气输出管道，所述氧气输出管道的另一端气密封连接着氧气罐，其特征是：所述吸附塔塔顶气密封连接着一端伸入吸附塔塔身内部，另一端气密封连接着氮气罐的氮气输出管道，所述氮气输出管道靠近所述吸附塔塔顶的位置安装着电磁阀，所述的氮气供应装置由一端与氮气罐气密封连接，另一端与冲天炉除尘装置气密封连接的氮气供给管道及靠近冲天炉除尘装置的氮气供给管道上依次安装的电磁阀和氮气储气包构成。
所述成对吸附塔的数量为1-2对。
所述的氮气输出管道伸入吸附塔塔身内部的一端的端口为喇叭口状。
所述的富氧供应装置采用由大炉鼓风机等部件构成的现有技术本即可。
制备冲天炉用富氧、氮气的工作过程：加压吸附阶段：即经过纯化干燥的压缩空气在鼓风机的输送下从吸附塔下部进入，经活性氧化铝层去除压缩空气中的水分子和二氧化碳分子后，流经填满的沸石分子筛固定床，压缩空气中的氮气分子在压力范围为0.5-0.55MPa的压力和沸石分子筛吸附作用力作用下扩散到分子筛固体中去，氧气分子和氩气原子则通过床层经氧气输送管道输送到储氧气罐中，氮气分子经沸石分子筛一段时间的吸附，沸石分子筛颗粒中充满氮气分子，达到吸附饱和阶段；减压脱附阶段：即关闭压缩空气进口电磁阀对吸附塔内分子筛进行减压脱附，减压脱附的压力范围为0.25-0.45MPa，利用另一塔内的富氧气对吸附饱和的沸石分子筛冲洗，沸石分子筛脱附所吸附的氮气等杂质，实现再生，脱附的氮气沿氮气输送管道进入储氮气罐。减压脱附完成后，打开压缩空气进口电磁阀对吸附塔进行充入经过纯化干燥的压缩空气，进入下一次加压吸附、减压脱附循环过程。
系统中设置为成对吸附塔，一塔吸附产氧，另一塔脱附再生并产生氮气，由PLC程序控制器控制电磁阀的启闭，使两塔交替循环，以实现连续富氧、氮气生产供给。
冲天炉用氮气的工作过程：上述氮气制备装置制备的氮气由储氮气罐经氮气供给管道输送到靠近冲天炉除尘装置的氮气储气包，氮气储气包压力达到0.45-0.5MPa时，安装在氮气储气包与冲天炉除尘装置连接管道上的电磁阀打开，氮气进入冲天炉除尘装置进行布袋除尘。
本发明的有益效果是由于该冲天炉用富氧、氮气的供给系统设置了富氧、氮气制备装置和富氧、氮气供应装置，在利用富氧助燃的方法使冲天炉焦炭充分燃烧，提高冶炼强度和炉缸风口带燃烧温度，从而提高高炉产量和降低焦比利的同时，利用氮气不易燃烧的特点，将原冲天炉富氧送风制氧工艺中废弃的氮气通过氮气制备装置和氮气供应装置送入冲天炉，作为冲天炉除尘系统的动力气，避免了现有冲天炉除尘系统使用空气出现的烧袋子现象，实现了冲天炉除尘系统的连续正常工作，全年节约除尘袋子费用10余万元。实现了节能减排，综合利用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中，1.空压机、2.冷干机、3.活性炭罐、4.储压缩空气罐、5.制氧、制氮机组、6.吸附塔、7.佛石分子筛、8.活性氧化铝、9.空气管道、10.电磁阀、11.氧气输出管道、12.氧气罐、13.氮气输出管道、14.氮气罐、15氮气供给管道、16氮气储气包、17.冲天炉除尘装置、18.大炉鼓风机。
具体实施方式
本发明的具体实施方式是，如图所示：
实施例1，如图1所示的一种冲天炉用富氧、氮气的供给系统，包括富氧、氮气制备装置和富氧、氮气供应装置，所述的富氧、氮气制备装置包括气密封管道依次连接的空压机1、冷干机2、活性炭罐3、储压缩空气罐4和制氧、制氮机组5，所述的制氧、制氮机组5由成对吸附塔6构成，所述吸附塔6塔内底部装有活性氧化铝8，上装有沸石分子筛7，其塔身下部气密封连接着安装着电磁阀10控制的空气管道9，其塔身上部气密封连接着安装着电磁阀10控制的氧气输出管道11，所述氧气输出管道11的另一端气密封连接着氧气罐12，其特征是：所述吸附塔6塔顶气密封连接着一端伸入吸附塔6塔身内部，另一端气密封连接着氮气罐14的氮气输出管道13，所述氮气输出管道13靠近所述吸附塔6塔顶的位置安装着电磁阀10，所述的氮气供应装置由一端与氮气罐14气密封连接，另一端与冲天炉除尘装置17气密封连接的氮气供给管道15及靠近冲天炉除尘装置17的氮气供给管道15上依次安装的电磁阀10和氮气储气包16构成。
所述成对吸附塔6的数量为1-2对。
所述的氮气输出管道13伸入吸附塔6塔身内部的一端的端口为喇叭口状。
所述的富氧供应装置采用由大炉鼓风机18构成的现有技术本即可。
Claims (5)
1.一种冲天炉用富氧、氮气的供给系统，包括富氧、氮气制备装置和富氧、氮气供应装置，所述的富氧、氮气制备装置包括气密封管道依次连接的空压机、冷干机、活性炭罐、储压缩空气罐和制氧、制氮机组，所述的制氧、制氮机组由成对吸附塔构成，所述吸附塔塔内底部装有活性氧化铝，上装有沸石分子筛，其塔身下部气密封连接着安装着电磁阀控制的空气管道，其塔身上部气密封连接着安装着电磁阀控制的氧气输出管道，所述氧气输出管道的另一端气密封连接着氧气罐，其特征是：所述吸附塔塔顶气密封连接着一端伸入吸附塔塔身内部，另一端气密封连接着氮气罐的氮气输出管道，所述氮气输出管道靠近所述吸附塔塔顶的位置安装着电磁阀，所述的氮气供应装置由一端与氮气罐气密封连接，另一端与冲天炉除尘装置气密封连接的氮气供给管道及靠近冲天炉除尘装置的氮气供给管道上依次安装的电磁阀和氮气储气包构成。
2.根据权利要求1所述的一种冲天炉用富氧、氮气的供给系统，其特征是：所述成对吸附塔的数量为1-2对。
3.根据权利要求1所述的一种冲天炉用富氧、氮气的供给系统，其特征是：所述的氮气输出管道伸入吸附塔塔身内部的一端的端口为喇叭口状。
4.由权利要求1至3任一项所述的一种冲天炉用富氧、氮气的供给系统的富氧、氮气的制备方法：其特征是：该制备方法包括下述步骤：
A、加压吸附步骤：即经过纯化干燥的压缩空气在鼓风机的输送下从吸附塔下部进入，经活性氧化铝层去除压缩空气中的水分子和二氧化碳分子后，流经填满的沸石分子筛固定床，压缩空气中的氮气分子在压力范围为0.5-0.55MPa的压力和沸石分子筛吸附作用力作用下扩散到分子筛固体中去，氧气分子和氩气原子则通过床层经氧气输送管道输送到储氧气罐中，氮气分子经沸石分子筛一段时间的吸附，沸石分子筛颗粒中充满氮气分子，达到吸附饱和阶段；
B、减压脱附步骤：即关闭压缩空气进口电磁阀对吸附塔内分子筛进行减压脱附，减压脱附的压力范围为0.25-0.45MPa，利用另一塔内的富氧气对吸附饱和的沸石分子筛冲洗，沸石分子筛脱附所吸附的氮气等杂质，实现再生，脱附的氮气沿氮气输送管道进入储氮气罐；
C、减压脱附完成后，打开压缩空气进口电磁阀对吸附塔进行充入经过纯化干燥的压缩空气，进入下一次加压吸附、减压脱附循环过程。
5.由权利要求4所述的一种冲天炉用富氧、氮气制备方法制备的氮气的使用方法，其特征是：所述使用方法包括下述步骤：
A、氮气由氮气罐经氮气供给管道输送到靠近冲天炉除尘装置的氮气储气包；
B、当氮气储气包压力达到0.45-0.5MPa时，安装在氮气储气包与冲天炉除尘装置连接管道上的电磁阀打开，氮气进入冲天炉除尘装置进行布袋除尘。
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