CN104089492B - 封闭矿热炉煤气干法净化与回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种封闭矿热炉煤气干法净化与回收系统，系统包括：封闭矿热炉1、空气自然冷却器3、袋滤器4、水冷式冷凝排水器5、煤气风机6、煤气柜7、自动控制系统11；封闭矿热炉1、空气自然冷却器3、袋滤器4、水冷式冷凝排水器5、煤气风机6、煤气柜7依次通过碳钢钢管连接，在封闭矿热炉1和空气自然冷却器3，煤气风机6和煤气柜7的连接管道上设置切换阀2、在封闭矿热炉1的炉盖上安装炉压测量装置10；自动控制系统11通过信号线与上述设备和阀门联接。本系统净化后煤气含尘浓度小于10mg/m³，投资和运行能耗低；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。

Description

封闭矿热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矿热炉煤气干法净化与回收系统，属于环保领域新技术，特别适用于铁合金行业封闭电炉和化工行业电石炉的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；电石是重要的化工原料，主要用于产生乙炔气，也用于有机合成、氧炔焊接等。

铁合金电炉和电石炉统称矿热炉，炉子结构和冶炼工艺相似。封闭矿热炉煤气温度高，波动大，正常工况温度为150-450℃，特殊工况时高达700℃，且带有火星，煤气粉尘浓度40-100g/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。矿热炉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，存在爆炸危险性。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，封闭矿热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；②水资源耗量大、污水处理投资高，运行能耗大，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。

中国专利号为ZL200520045962.5的文献公开了一种电石炉煤气干法净化装置，其工艺过程是：500-700℃高温煤气首先经空气机力冷却器降温至300-400℃，再进入袋式过滤器净化，净化后的煤气再进入冷凝器第二次冷却，使净煤气的温度下降到焦油汽凝结温度以下，然后进入焦油分离器和焦油过滤器去除焦油和水，最后通过煤气风机送至用户。该工艺不足之处在于：①空气机力冷却器的冷却列管直径小(100-150mm)，运行时经常堵塞；要使用多个轴流风机强制冷却，消耗电能；②冷凝器二次冷却属于直接喷淋水的冷却方式，虽然能够降温析出焦油和水，但需要消耗水资源，并带来水处理问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服封闭矿热炉煤气湿法洗涤工艺和专利ZL200520045962.5所述方法存在的不足，提供一种封闭矿热炉煤气干法净化与回收系统。

本发明的技术解决方案是：一种封闭矿热炉煤气干法净化与回收系统，它包括封闭矿热炉、空气自然冷却器、袋滤器、水冷式冷凝排水器、煤气风机、煤气柜、自动控制系统；封闭矿热炉、空气自然冷却器、袋滤器、水冷式冷凝排水器、煤气风机、煤气柜依次通过碳钢钢管连接，在封闭矿热炉和空气自然冷却器，以及煤气风机和煤气柜的连接管道上设置切换阀、在封闭矿热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上述设备和阀门联接。

本发明所述的空气自然冷却器的上部是∩形散热管束，下部是沉降灰斗，沉降灰斗下部依次设置翻板阀、星形卸灰阀，它具有煤气冷却和去除火星二种功能。高温煤气在∩形散热管束中上下流动的同时自然散热，散热面积可根据∩形散热管束的数量和尺寸来调整，火星和大颗粒粉尘可在沉降灰斗中分离；散热管径一般大于300mm，不会发生堵塞。

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。

本发明所述的水冷式冷凝排水器，上部是冷凝器，底部是水封排水器。冷凝器具有冷却煤气、淅出焦油和水的功能，它是用带翅片的S金属管束作为换热部件，管内通水作为冷却介质，下进上出，冷却水循环使用；煤气在冷凝器中上进下出，与管束间接对流换热，煤气冷却时淅出的焦油和水与管束碰撞而分离。水封排水器设置在冷凝器底部，收集焦油和冷凝水，起到密封作用，并能自动排出焦油和水。

本发明所述的空气自然冷却器、袋滤器、水冷式冷凝排水器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。

发明所述的封闭矿热炉煤气干法净化与回收系统工艺过程是：封闭矿热炉产生的450℃高温煤气经过钢烟道进入空气自然冷却器，在此自然降温到150--200℃，并去除火星和炽热颗粒；降温后的煤气进入袋滤器高效过滤，去除煤气中的粉尘和微细粒子；净化后的干净煤气通过水冷式冷凝排水器二次降温到60℃（煤气风机和煤气柜使用温度要求），淅出并分离煤气中的水和焦油，自动排水；60℃干净煤气通过煤气风机加压，送至煤气用户，或通过切换阀送至煤气柜贮存。

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。

当空气自然冷却器和袋滤器灰斗中的存灰达到一定量时应开始卸灰。为防止运行时空气漏入设备，采用翻板阀和星形卸灰阀双级密封。卸灰时自动控制系统发出指令，翻板阀和星形卸灰阀同时开启，卸灰过程完成后，翻板阀和星形卸灰阀同时关闭。

矿热炉冶炼时，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。

净化系统管路上设有切换阀，用于系统检修、切换、试压及N₂置换等。

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，通过改变煤气风机的抽气量，实现对炉压精确控制。

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；与前述的干法工艺相比，避免了散热管道堵塞问题，节省了一级冷却轴流风机及其能耗，避免了二次冷却水资源消耗和水处理问题；增加了炉压精确控制、自动排水、煤气风机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。

本发明提供的封闭矿热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是封闭矿热炉煤气干法净化与回收系统的示意图。

图中：1.矿热炉；2.切换阀；3.空气自然冷却器；4.袋滤器；5.水冷式冷凝排水器；6.煤气风机；7.煤气柜；8.翻板阀；9.星形卸灰阀；10.炉压测量装置；11.自动控制系统。

具体实施方式

如附图所示，本发明提供的封闭矿热炉煤气干法净化与回收系统，包括：封闭矿热炉1、空气自然冷却器3、袋滤器4、水冷式冷凝排水器5、煤气风机6、煤气柜7、自动控制系统11；封闭矿热炉1、空气自然冷却器3、袋滤器4、水冷式冷凝排水器5、煤气风机6、煤气柜7依次通过碳钢钢管连接，在封闭矿热炉1和空气自然冷却器3，以及煤气风机6和煤气柜7的连接管道上设置切换阀2、在封闭矿热炉1的炉盖上安装炉压测量装置10；自动控制系统11通过信号线与上述设备和阀门联接。

封闭矿热炉1产生的450℃高温煤气经过钢烟道进入空气自然冷却器3，在此自然降温到150--200℃，并去除火星和炽热颗粒；降温后的煤气进入袋滤器4高效过滤，去除煤气中的粉尘和微细粒子；净化后的干净煤气通过水冷式冷凝排水器5二次降温到60℃（煤气风机和煤气柜使用温度要求），淅出并分离煤气中的水和焦油，自动排水；60℃干净煤气通过煤气风机6加压，送至煤气用户，或通过切换阀2送至煤气柜7贮存。

袋滤器4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11发出清灰信号，袋滤器4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。

当空气自然冷却器3和袋滤器4灰斗中的存灰达到一定量时应开始卸灰。为防止运行时空气漏入设备，采用翻板阀8和星形卸灰阀9双级密封。卸灰时自动控制系统11发出指令，翻板阀8和星形卸灰阀9同时开启，卸灰过程完成后，翻板阀8和星形卸灰阀9同时关闭。

矿热炉1冶炼时，通过炉压测量装置10获取压力信号，自动控制系统11发出指令，采用变频器调节煤气风机6电机转速，从而精确控制矿热炉1的工作压力，实现安全生产。

净化系统管路上设有切换阀2，用于系统检修、切换、试压及N₂置换等。

将以上所述的空气自然冷却器3、袋滤器4、水冷式冷凝排水器5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，可显著减少占地面积。

Claims (7)

1.一种封闭矿热炉煤气干法净化与回收系统，系统包括：封闭矿热炉（1）、空气自然冷却器（3）、袋滤器（4）、水冷式冷凝排水器（5）、煤气风机（6）、煤气柜（7）、自动控制系统（11），在封闭矿热炉（1）的炉盖上安装炉压测量装置（10），其特征是封闭矿热炉（1）、空气自然冷却器（3）、袋滤器（4）、水冷式冷凝排水器（5）、煤气风机（6）、煤气柜（7）依次通过碳钢钢管连接，在封闭矿热炉（1）和空气自然冷却器（3），以及煤气风机（6）和煤气柜（7）的连接管道上设置切换阀（2）；自动控制系统（11）通过信号线与上述设备和阀门联接；空气自然冷却器（3）的上部是∩形散热管束，下部是沉降灰斗，沉降灰斗下部依次设置翻板阀（8）、星形卸灰阀（9）。

2.根据权利要求1所述的一种封闭矿热炉煤气干法净化与回收系统，其特征是袋滤器（4）是一种脉冲喷吹型袋式除尘器，为圆筒结构，清灰气源为N₂。

3.根据权利要求1所述的一种封闭矿热炉煤气干法净化与回收系统，其特征是水冷式冷凝排水器（5）上部是冷凝器，下部是水封排水器，冷凝器内是带翅片的S金属管束。

4.根据权利要求1所述的一种封闭矿热炉煤气干法净化与回收系统，其特征是煤气风机（6）的转数采用风机电机变频器调节，通过改变煤气风机的抽气量对炉压进行控制。

5.根据权利要求1所述的一种封闭矿热炉煤气干法净化与回收系统，其特征是空气自然冷却器（3）、袋滤器（4）、水冷式冷凝排水器（5）竖向布置，呈塔式结构。

6.根据权利要求1所述的一种封闭矿热炉煤气干法净化与回收系统，其特征是炉压测量装置（10）设置N₂清扫。

7.根据权利要求1所述的一种封闭矿热炉煤气干法净化与回收系统，其特征是∩形散热管束的直径大于300mm。