CN105112602B - 一种全干法转炉烟气余热和煤气回收装置及其方法 - Google Patents

一种全干法转炉烟气余热和煤气回收装置及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种全干法转炉烟气余热和煤气回收装置及其方法,包括转炉、烟气均流余热锅炉、组合式圆柱形防爆余热锅炉、无水高温烟气静电除尘器、组合式圆柱形防爆换热器、PLC控制系统、余热锅炉供水系统,所述转炉通过汽化烟道与烟气均流余热锅炉相连,所述烟气均流余热锅炉设在组合式圆柱形防爆余热锅炉上部,所述组合式圆柱形防爆余热锅炉与无水高温烟气静电除尘器、组合式圆柱形防爆换热器、轴流风机、组合式圆柱形防爆换热器以及控制切换站顺序连接,本发明能充分回收转炉烟气中余热的同时回收干燥、净化的煤气,降低了转炉生产水耗,消除所回收煤气中的水分,延缓管道腐蚀,提高煤气燃烧热值。

Description

一种全干法转炉烟气余热和煤气回收装置及其方法
技术领域
[0001] 本发明涉及炼钢转炉领域,具体涉及一种全干法转炉烟气余热和煤气回收装置及其方法。
背景技术
[0002] 转炉高烟气中余热与煤气的回收,已有技术是通过汽化烟道将转炉烟气温度降到750°C〜950°C后,再采用喷淋雾化水,利用水汽化吸热对烟气进行降温、调质、除尘后,检验分析烟气成分,不合适放散燃烧,合适后进一步降温到70°C左右后回收煤气。当前转炉烟气余热与煤气回收基本都采用了上述方案,全过程伴随着水的存在,只是在在除尘方式上采用如下三种不同方式:
[0003] 1、湿法:对转炉烟气直接水洗降温除尘净化,然后检验分析烟气成分,符合要求回收煤气,不符合的放散。此法转炉烟气中余热未得到充分回收,所回收的煤气含水量较高,整过工艺耗水耗电最高,除尘效果不好难以达标;
[0004] 2、半干法:传统的半干法是使用蒸发冷却器先对转炉烟气喷淋雾化水,利用水汽化吸热对烟气进行降温、粗除尘后,再经水洗除尘净化,然后检验分析烟气成分,符合要求回收煤气,不符合的放散。此法转炉烟气中余热也未得到充分回收,所回收的煤气含水量同样较高,整过工艺耗水耗电相对湿法有所减少,除尘效果有所改善;
[0005] 3、干法:使用蒸发冷却器先对转炉烟气喷淋雾化水,利用水汽化吸热对烟气进行降温、粗除尘后,再进入静电除尘器进一步精除尘,然后检验分析烟气成分,不符合的放散,符合要求的金煤气冷却器喷水进一步冷却,降温到70°C左右后回收煤气。此法耗水少,除尘效果好。但全过程仍然耗水,所回收的煤气仍然含有较高水分,余热也为充分回收,不是最理想的回收工艺。
[0006]如上所述,现有的技术缺点是转炉烟气中的余热,未能充分回收,未能真正实现全干法煤气回收净化,仍然还需要喷水对烟气进行冷却、洗涤或者调质后除尘净化,不仅耗水费电,还使得所回收的煤气中含有大量水分,腐蚀输送管道,降低煤气燃烧热值。
发明内容
[0007] 为克服所述不足,本发明的目的在于提供一种全干法转炉烟气余热和煤气回收装置及其方法,能充分回收转炉烟气中余热的同时回收干燥、净化的煤气,降低了转炉生产的水耗,消除所回收煤气中的水分,延缓管道腐蚀,提高煤气燃烧热值。
[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种全干法转炉烟气余热和煤气回收装置,包括转炉、烟气均流余热锅炉、组合式圆柱形防爆余热锅炉、无水高温烟气静电除尘器、组合式圆柱形防爆换热器、PLC控制系统、余热锅炉供水系统,所述转炉通过汽化烟道与烟气均流余热锅炉相连,所述烟气均流余热锅炉设在组合式圆柱形防爆余热锅炉上部,所述组合式圆柱形防爆余热锅炉与无水高温烟气静电除尘器、组合式圆柱形防爆换热器、轴流风机、组合式圆柱形防爆换热器以及控制切换站顺序连接,所述控制切换站设有回收钟形阀、放散钟形阀,余热锅炉供水系统分别向烟气均流余热锅炉、组合式圆柱形防爆余热锅炉、无水高温烟气静电除尘器、组合式圆柱形防爆换热器提供循环水;
[0009] 所述转炉出口处设有炉口压差检测装置,所述转炉与烟气均流余热锅炉之间的汽化烟道上设有烟气快速分析充氮装置,所述烟气均流余热锅炉入口处设有入口温度检测装置,所述组合式圆柱形防爆余热锅炉的出口处设有出口温度检测装置,所述余热锅炉供水系统、轴流风机、炉口压差检测装置、烟气快速分析充氮装置、入口温度检测装置、出口温度检测装置分别连接PLC控制系统,所述轴流风机出口处设有烟气分析仪一,所述烟气分析仪一分别连接PLC控制系统、回收钟形阀以及放散钟形阀。
[0010] 进一步,所述烟气快速分析充氮装置包括烟气分析仪二、氮气切断阀,所述氮气切断阀设在氮气管道上,氮气管道连接汽化烟道。
[0011] 进一步,为了检修维护方便,所述组合式圆柱形防爆余热锅炉在段与段之间安装泄爆阀,有效消除煤气在组合式圆柱形防爆余热锅炉中爆炸对组合式圆柱形防爆余热锅炉产生冲击;组合式圆柱形防爆余热锅炉整体结构和换热管结构均为圆柱状,这种结构能使烟气保持柱塞状通过,同时还可以防止灰尘堆积,在使用过程不必清灰;组合式圆柱形防爆余热锅炉的换热管可以根据使用工况优化非均匀布置,以达到最佳效果;所述组合式圆柱形防爆余热锅炉下部设有灰斗,灰斗内设有链板刮灰机、氮封排灰阀,由于烟气通过有效截面积大于原有汽化烟道截面积,烟气流通速度变慢,在重力作用下粗颗粒烟尘会落在组合式圆柱形防爆余热锅炉下部灰斗内,通过链板刮灰机、氮封排灰阀排出。
[0012] 进一步,针对转炉烟气成分复杂,烟尘比电阻数值区间宽的特点,所述无水高温烟气静电除尘器设有四个串联的电场,四个电场采用差异设计,第一电场采用电压电流可调控电源,收集比电阻相对较低的粉尘,有效控制二次扬尘,防止大量积灰;第二电场、第三电场采用三相高频高压电源,收集比电阻处在中高值的粉尘,提高收尘功率;第四电场采用脉冲供电电源,强化对粒径小于2μπι的烟尘收集效率;四个电场均安装声波清灰装置,消除高比电阻产生的积灰,系统智能控制收尘极清灰,结合转炉生产工况,在生产间隙轮流交替对各电场采用适当降低功率或断电振打清灰技术进行清理;所述无水高温烟气静电除尘器采用非对称型弧形极板,提高灰尘扑捉效率。
[0013]利用所述全干法转炉烟气余热和煤气回收装置的方法,包括以下步骤:
[0014] &、1500°(:〜1600°(:转炉的烟气,经过汽化烟道回收部分热量降到750°(:〜950°(:,同时经过烟气快速分析充氮装置中的烟气分析仪二对转炉汽化烟道内的烟气进行实时快速分析,并将分析结果反馈到PLC控制系统,一旦烟气中煤气、氧气成分接近危险的爆炸区间时,PLC控制系统控制氮气切断阀打开,通过安装在汽化烟道末端的氮气管道快速向烟气中充氮,确保安全;
[0015] b、经过步骤a的烟气通过均流余热锅炉把烟气均匀分配到组合式圆柱形防爆余热锅炉入口断面,烟气均匀通过组合式圆柱形防爆余热锅炉进行热量交换,并依靠重力作用下进行粗颗粒除尘,在烟气通过组合式圆柱形防爆余热锅炉时,通过检测组合式圆柱形防爆余热锅炉的进口、出口烟气温度以及循环水温度,在PLC控制系统控制下,余热锅炉供水系统对组合式圆柱形防爆余热锅炉中循环水流速、流量不断进行调整控制,将烟气温度降至合适的温度范围内,使得烟气获得适合无水高温烟气静电除尘器的比电阻;
[0016] C、经过步骤b的烟气再经过无水高温烟气静电除尘器进行细颗粒除尘;
[0017] d、经过步骤c的烟气温度仍然高于煤气回收要求,烟气经过位于前面的组合式圆柱形防爆换热器进一步降温后,通过轴流风机,再经过后面的组合式圆柱形防爆换热器充分交换热量,达到煤气回收要求的温度,同时通过烟气分析仪一进行烟气成分分析,将分析结果反馈给PLC控制系统,PLC控制系统调节控制切换站的回收钟形阀、放散钟形阀,对符合煤气回收条件的烟气进行回收,经输送管道进入煤气柜,不符合回收条件的进入烟气放散塔,放散燃烧。
[0018] 本发明具有以下有益效果:设计了烟气快速分析充氮装置、烟气均流余热锅炉、组合式圆柱形防爆余热锅炉、无水高温烟气静电除尘器、组合式圆柱形防爆换热器,既能充分回收转炉烟气中的余热,又保证了转炉烟气净化、回收煤气需要保证烟气柱塞状通过系统管道,不留死角;同时根据转炉烟尘比电阻随温度变化曲线特性,使用组合式圆柱形防爆余热锅炉对转炉烟气进行降温、调温,通过PLC控制器实现全自动控温,对余热锅炉进出口烟气温度、冷却水流量、流速进行控制,使得转炉烟尘温度始终控制在合理区间,让烟尘比电阻随温度变化,达到被静电除尘器有效捕捉的区间,获得最佳的除尘效果。整个工艺过程不损耗水,实现了完全干法回收转炉余热与煤气。
附图说明
[0019]图1是发明的结构示意图。
[0020]图中,IPLC控制系统,2烟气快速分析充氮装置,21氮气切断阀,22氮气管道,3烟气均流余热锅炉,4组合式圆柱形防爆余热锅炉,5无水高温烟气静电除尘器,6烟气分析仪一,7控制切换站,71回收钟形阀,72放散钟形阀,8组合式圆柱形防爆换热器,9轴流风机,10余热锅炉供水系统,11灰斗,12转炉。
具体实施方式
[0021] 现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
[0022] 根据图1所示的一种全干法转炉烟气余热和煤气回收装置,包括转炉12、烟气均流余热锅炉3、组合式圆柱形防爆余热锅炉4、无水高温烟气静电除尘器5、组合式圆柱形防爆换热器8、PLC控制系统1、余热锅炉供水系统1,所述转炉12通过汽化烟道与烟气均流余热锅炉3相连,所述烟气均流余热锅炉3设在组合式圆柱形防爆余热锅炉4上部,所述组合式圆柱形防爆余热锅炉4与无水高温烟气静电除尘器5、组合式圆柱形防爆换热器8、轴流风机9、组合式圆柱形防爆换热器8以及控制切换站7顺序连接,所述控制切换站7设有回收钟形阀71、放散钟形阀72,余热锅炉供水系统10分别向烟气均流余热锅炉3、组合式圆柱形防爆余热锅炉4、无水高温烟气静电除尘器5、组合式圆柱形防爆换热器8提供循环水。
[0023] 所述转炉12出口处设有炉口压差检测装置,所述转炉12与烟气均流余热锅炉3之间的汽化烟道上设有烟气快速分析充氮装置2,所述烟气均流余热锅炉3入口处设有入口温度检测装置,所述组合式圆柱形防爆余热锅炉4的出口处设有出口温度检测装置,所述余热锅炉供水系统10、轴流风机9、炉口压差检测装置、烟气快速分析充氮装置2、入口温度检测装置、出口温度检测装置分别连接PLC控制系统I,所述轴流风机9出口处设有烟气分析仪一6,所述烟气分析仪一 6分别连接PLC控制系统1、回收钟形阀71以及放散钟形阀72。
[0024] 进一步,所述烟气快速分析充氮装置2包括烟气分析仪二、氮气切断阀21,所述氮气切断阀21设在氮气管道22上,氮气管道22连接汽化烟道。
[0025] 进一步,为了检修维护方便,所述组合式圆柱形防爆余热锅炉4在段与段之间安装泄爆阀,有效消除煤气在组合式圆柱形防爆余热锅炉4中爆炸对组合式圆柱形防爆余热锅炉4产生冲击;组合式圆柱形防爆余热锅炉4整体结构和换热管结构均为圆柱状,这种结构能使烟气保持柱塞状通过,同时还可以防止灰尘堆积,在使用过程不必清灰;组合式圆柱形防爆余热锅炉4的换热管可以根据使用工况优化非均匀布置,以达到最佳效果;所述组合式圆柱形防爆余热锅炉4下部设有灰斗11,灰斗11内设有链板刮灰机、氮封排灰阀,由于烟气通过有效截面积大于原有汽化烟道截面积,烟气流通速度变慢,在重力作用下粗颗粒烟尘会落在组合式圆柱形防爆余热锅炉下部灰斗11内,通过链板刮灰机、氮封排灰阀排出。
[0026] 进一步,针对转炉12烟气成分复杂,烟尘比电阻数值区间宽的特点,所述无水高温烟气静电除尘器5设有四个串联的电场,四个电场采用差异设计,第一电场采用电压电流可调控电源,收集比电阻相对较低的粉尘,有效控制二次扬尘,防止大量积灰;第二电场、第三电场采用三相高频高压电源,收集比电阻处在中高值的粉尘,提高收尘功率;第四电场采用脉冲供电电源,强化对粒径小于2μπι的烟尘收集效率;四个电场均安装声波清灰装置,消除高比电阻产生积灰,系统智能控制收尘极清灰,结合转炉生产工况,在生产间隙轮流交替对各电场采用适当降低功率或断电振打清灰技术进行清理;所述无水高温烟气静电除尘器5采用非对称型弧形极板,提高灰尘扑捉效率。
[0027]利用所述的全干法转炉烟气余热和煤气回收装置的方法,包括以下步骤:
[0028] &、1500°(:〜1600°(:转炉12的烟气,经过汽化烟道回收部分热量降到750°(:〜9500C,同时经过烟气快速分析充氮装置2中的烟气分析仪二对转炉汽化烟道内的烟气进行实时快速分析,并将分析结果反馈到PLC控制系统1,一旦烟气中煤气、氧气成分接近危险的爆炸区间时,PLC控制系统I控制氮气切断阀21打开,通过安装在汽化烟道末端的氮气管道22快速向烟气中充氮,确保安全;
[0029] b、经过步骤a的烟气通过均流余热锅炉3把烟气均匀分配到组合式圆柱形防爆余热锅炉4入口断面,烟气均匀通过组合式圆柱形防爆余热锅炉4进行热量交换,并依靠重力作用下进行粗颗粒除尘,在烟气通过组合式圆柱形防爆余热锅炉4时,通过检测组合式圆柱形防爆余热锅炉4的进口、出口烟气温度以及循环水温度,在PLC控制系统I控制下,余热锅炉供水系统10对组合式圆柱形防爆余热锅炉4中循环水流速、流量不断进行调整控制,将烟气温度降至合适的温度范围内,使得烟气获得适合无水高温烟气静电除尘器5的比电阻;
[0030] C、经过步骤b的烟气再经过无水高温烟气静电除尘器5进行细颗粒除尘;
[0031] d、经过步骤c的烟气温度仍然高于煤气回收要求,烟气经过位于前面的组合式圆柱形防爆换热器8进一步降温后,通过轴流风机9,再经过后面的组合式圆柱形防爆换热器8充分交换热量,达到煤气回收要求的温度,同时通过烟气分析仪一6进行烟气成分分析,将分析结果反馈给PLC控制系统I,PLC控制系统I调节控制切换站7的回收钟形阀71、放散钟形阀72,对符合煤气回收条件的烟气进行回收,经输送管道进入煤气柜,不符合回收条件的进入烟气放散塔,放散燃烧。
[0032] 本发明不局限于所述实施方式,任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化,凡是与本发明具有相同或相近的技术方案,均落入本发明的保护范围之内。
[0033] 本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (5)

1.一种全干法转炉烟气余热和煤气回收装置,包括转炉、PLC控制系统、余热锅炉供水系统,其特征在于:还包括烟气均流余热锅炉、组合式圆柱形防爆余热锅炉、无水高温烟气静电除尘器、组合式圆柱形防爆换热器,所述转炉通过汽化烟道与烟气均流余热锅炉相连,所述烟气均流余热锅炉设在组合式圆柱形防爆余热锅炉上部,所述组合式圆柱形防爆余热锅炉与无水高温烟气静电除尘器、前面的组合式圆柱形防爆换热器、轴流风机、后面的组合式圆柱形防爆换热器以及控制切换站顺序连接,所述控制切换站设有回收钟形阀、放散钟形阀,余热锅炉供水系统分别向烟气均流余热锅炉、组合式圆柱形防爆余热锅炉、无水高温烟气静电除尘器、组合式圆柱形防爆换热器提供循环水; 所述转炉出口处设有炉口压差检测装置,所述转炉与烟气均流余热锅炉之间的汽化烟道上设有烟气快速分析充氮装置,所述烟气均流余热锅炉入口处设有入口温度检测装置,所述组合式圆柱形防爆余热锅炉的出口处设有出口温度检测装置,所述余热锅炉供水系统、轴流风机、炉口压差检测装置、烟气快速分析充氮装置、入口温度检测装置、出口温度检测装置分别连接PLC控制系统,所述轴流风机出口处设有烟气分析仪一,所述烟气分析仪一分别连接PLC控制系统、回收钟形阀以及放散钟形阀。
2.根据权利要求1所述的一种全干法转炉烟气余热和煤气回收装置,其特征在于:所述烟气快速分析充氮装置包括烟气分析仪二、氮气切断阀,所述氮气切断阀设在氮气管道上,氮气管道连接汽化烟道。
3.根据权利要求1所述的一种全干法转炉烟气余热和煤气回收装置,其特征在于:所述组合式圆柱形防爆余热锅炉设为组合式,同时在段与段之间安装泄爆阀,组合式圆柱形防爆余热锅炉整体结构和换热管结构均为圆柱形状,所述组合式圆柱形防爆余热锅炉下部设有灰斗,灰斗内设有链板刮灰机、氮封排灰阀。
4.根据权利要求1所述的一种全干法转炉烟气余热和煤气回收装置,其特征在于:所述无水高温烟气静电除尘器设有四个串联的电场,四个电场采用差异设计,第一电场采用电压电流可调控电源,第二电场、第三电场采用三相高频高压电源,第四电场采用脉冲供电电源,四个电场均安装声波清灰装置,所述无水高温烟气静电除尘器采用非对称型弧形极板。
5.—种利用权利要求1至4中任意所述一种全干法转炉烟气余热和煤气回收装置的方法,其特征在于:包括以下步骤: a、1500 °C〜1600 °C转炉的烟气,经过汽化烟道回收部分热量降到750 °C〜950 °C,同时经过烟气快速分析充氮装置中的烟气分析仪二对转炉汽化烟道内的烟气进行实时快速分析,并将分析结果反馈到PLC控制系统,一旦烟气中煤气、氧气成分接近危险的爆炸区间时,PLC控制系统控制氮气切断阀打开,通过安装在汽化烟道末端的氮气管道快速向烟气中充氮; b、经过步骤a的烟气通过均流余热锅炉把烟气均匀分配到组合式圆柱形防爆余热锅炉入口断面,烟气均匀通过组合式圆柱形防爆余热锅炉进行热量交换,并依靠重力作用下进行粗颗粒除尘,在烟气通过组合式圆柱形防爆余热锅炉时,通过检测组合式圆柱形防爆余热锅炉的进口、出口烟气温度以及循环水温度,在PLC控制系统控制下,余热锅炉供水系统对组合式圆柱形防爆余热锅炉中循环水流速、流量不断进行调整控制,将烟气温度降至合适的温度范围内,使得烟气获得适合无水高温烟气静电除尘器的比电阻; C、经过步骤b的烟气再经过无水高温烟气静电除尘器进行细颗粒除尘; d、经过步骤C的烟气温度仍然高于煤气回收要求,烟气经过位于前面的组合式圆柱形防爆换热器进一步降温后,通过轴流风机,再经过后面的组合式圆柱形防爆换热器充分交换热量,达到煤气回收要求的温度,同时通过烟气分析仪一进行烟气成分分析,将分析结果反馈给PLC控制系统,PLC控制系统调节控制切换站的回收钟形阀、放散钟形阀,对符合煤气回收条件的烟气进行回收,经输送管道进入煤气柜,不符合回收条件的进入烟气放散塔,放散燃烧。
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