CN106086293B - 转炉煤气放散催化燃烧系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种转炉煤气放散催化燃烧系统。所述的系统至少包括一传感器、控制装置以及在转炉烟气管线连接的受控三通切换阀；其中，当所述的烟气管线内的CO含量大于预定值时，控制装置控制三通切换阀切换与回收管线连通；当所述的烟气管线内的CO含量小于预定值时，控制装置控制三通切换阀切换与放散管线连通，经催化燃烧系统进行热能回收。本发明通过对放散烟气中CO含量进行区分和控制不仅能够将放散阶段的煤气中的热量充分的燃烧加以利用，同时也避免了煤气排放对环境造成的污染。同时本发明投资少，短期内能够迅速回收成本。

Description

转炉煤气放散催化燃烧系统
技术领域
本发明涉及一种转炉煤气放散催化燃烧系统。
背景技术
目前钢铁企业在炼钢生产过程中，主要采用转炉冶炼。转炉在吹氧过程中产生大量的高温烟气，其中CO含量高达86％以上，其他为CO2、N2等，能源价值高；国内外基本采用未燃法湿法或干法净化系统对转炉烟气予以净化，并实现煤气自动回收。
转炉烟气净化除尘系统采取未燃法净化系统。高温烟气(1400～1600℃)经汽化冷却烟道冷却，烟气温度降为～900℃，先后进入蒸发洗涤塔、洗涤文氏管(干法卧式电除尘器)进行精除尘。当净化后煤气符合回收条件时，烟气由三通阀切换至水封逆止阀，经过水封逆止阀和气柜进口水封后被送往煤气柜，然后由煤气加压站的加压风机将煤气加压送往各用户；当烟气不符合回收条件时，烟气经旁通阀、三通阀切换至放散烟囱，然后通过排放烟囱点火放散。
回收煤气条件CO≧25％，O2<1.5％，在不满足该条件时，转炉煤气切换到放散状态，将转炉煤气点火燃烧放散。根据转炉炉容从50吨到300吨，冶炼周期从20分钟到60分钟不同，每个冶炼周期中，在转炉吹氧初期和末期的2-4分钟，CO浓度较低，此时都将低浓度的煤气点火放散。
传统的火焰燃烧一方面会以可见光的形式损失部分能量，另一方面部分CO未完全燃烧导致燃烧效率较低，同时生成毒性污染物NOx污染环境。催化燃烧是在催化剂表面进行的无焰燃烧，借助催化剂使CO在较低温度下进行氧化反应。催化燃烧对于改善燃烧过程，降低反应温度，促进完全燃烧，抑制有毒有害物质的形成等方面有着极为重要的作用。与传统的火焰燃烧相比，具有明显的优势：
(1)起燃温度低，无二次污染
转炉煤气进行热力燃烧，需加热至700℃以上高温，常规辅助点火装置均采用高热值燃料点火燃烧，成本过高，且易产生NOx，造成二次污染；而通过催化剂可以降低燃烧反应活化能，使反应可以在相对较低的温度下进行，反应温度可降至300-400℃。
(2)能源利用率高
在催化燃烧反应中，燃料完全氧化，通常没有燃料损失，而且燃料和空气之间的比例可以控制，能够降低空气或燃料过剩造成的能量损失。反应达到起燃温度后，可无需外界供热，降低能耗，后续根据具体运行情况调控供热。
目前，国内钢厂针对低浓度的煤气点火放散都设置了辅助点火器，点火燃料为高热值焦炉煤气，并且24小时燃烧，被称为长明灯，每年仅此点火需要的煤气就价值数十万元，点火装置投资也要几十万元。此外，直接燃烧排放会产生热力型NOx，对大气造成污染，燃烧产生的热量也造成周围环境热污染。一些小型钢企为节省该部分投资和运行费用，甚至放散煤气不点火燃烧，直接排放，严重污染周围环境，损害人们的身体健康。
有鉴于此，亟待提供一种更加合理有效的放散状态转炉烟气处理系统，减少环境污染和钢企的运行成本。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明目的在于提供一种回收放散期煤气中的热量、节约钢企成本、降低环境污染的转炉煤气放散催化燃烧系统。
为达到上述目的，本发明转炉煤气放散催化燃烧系统，所述的系统至少包括一传感器、控制装置以及在转炉烟气管线连接的受控三通切换阀；其中，当所述的烟气管线内的CO含量大于预定值时，控制装置控制三通切换阀切换与回收管线连通；当所述的烟气管线内的CO含量小于预定值时，控制装置控制三通切换阀切换与放散管线连通。
较佳的，在所述的放散管线设置有催化燃烧反应器。
较佳的，所述的催化燃烧反应器装有两层催化剂，所述的催化剂为贵金属催化剂和/或非贵金属催化剂。
较佳的，在所述的催化燃烧反应器与三通切换阀之间还依次串联有进风混合段和阻火器；所述进风混合段内部有均流板。
较佳的，在所述的催化燃烧反应器后的管线上还设置有出风段、余热回收系统、软化供水系统。
较佳的，所述余热回收系统至少包括热管式换热器。
本发明通过对放散烟气中CO含量进行区分和控制不仅能够将放散阶段的煤气中的热量充分的燃烧加以利用，同时也避免了煤气排放对环境造成的污染。同时本发明投资少，短期内能够迅速回收成本。
附图说明
图1是本发明中转炉烟气净化回收与利用系统工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
本发明的一种转炉煤气放散催化燃烧与余热资源回收利用集成系统，包括一传感器、控制装置以及在转炉烟气管线连接的受控三通切换阀；其中，当所述的烟气管线内的CO含量大于预定值时，控制装置控制三通切换阀切换与回收管线连通；当所述的烟气管线内的CO含量小于预定值时，控制装置控制三通切换阀切换与放散管线连通。所述的放散管线包括进风混合段、阻火器、催化燃烧反应器、出风段、余热回收系统、软化供水系统。
其中，上述进风混合段内部有均流板，可以充分混合放散煤气和空气。上述的阻火器防止回火，其耐火温度不低于1000℃。
上述催化燃烧反应器内装有催化剂，优选整体式催化剂，反应器结构可以为固定床或者流化床。其中，所述催化剂为贵金属催化剂(Pd/Cu/CeO2/陶瓷蜂窝载体、Pt/Cu/CeO2/金属蜂窝载体、Au/CeO2/陶瓷蜂窝载体等)、非贵金属催化剂(MnOx/YSZ/陶瓷蜂窝载体、LaMnO3/陶瓷蜂窝载体、LaCo1-xFexO3/金属蜂窝载体等)中的一种或几种。上述催化燃烧反应器的点火装置为燃料点火装置或电加热点火装置。上述催化燃烧反应器设置有温控装置，可稳定调控催化燃烧系统起燃温度范围为300-700℃。
上述余热回收系统优选热管式换热器，高效地将燃烧后烟气的热量将水转化为高温高压蒸汽，进入蒸汽管网。所述蒸汽管网内的水需经过软化供水系统进行处理。
下面根据具体运行流程，提供一个实施例对本发明的转炉煤气放散催化燃烧与余热资源回收利用集成系统装置进行说明。
实施例1
请参见图1，本发明为一种转炉煤气放散催化燃烧与余热资源回收利用集成系统。
转炉炉内烟气经过干法电除尘器净化后，烟气中CO含量大于25％时，三通切换阀将合格的煤气切换到回收侧，煤气进入煤气柜储存利用。
转炉在冶炼吹氧初期3分钟和末期3分钟，净化后CO含量在25％以下的煤气(约72℃)，通过三通切换阀转到放散侧，进入催化燃烧热能回收系统。放散煤气和一定量空气混合后通过均流板进入催化反应器。其中，催化反应器装有两层催化剂，所装催化剂分别为贵金属催化剂(Pd/Cu/CeO2/陶瓷蜂窝载体、Pt/Cu/CeO2/金属蜂窝载体、Au/CeO2/陶瓷蜂窝载体等)、非贵金属催化剂(MnOx/YSZ/陶瓷蜂窝载体、LaMnO3/陶瓷蜂窝载体、LaCo1-xFexO3/金属蜂窝载体等)中的一种或几种。催化反应器启动时，燃料点火装置首先点火，直至催化剂床层温度达到400℃。通入放散煤气和空气混合气，在此催化反应器内，煤气中的CO在催化剂的催化作用下进行催化燃烧反应，CO被氧化生成CO2，并释放出大量的热量，调控放散煤气与空气比例，控制催化燃烧速率，使出口烟气温度维持在800～900℃。
高温烟气通过热管式余热回收系统，热量经过软化的水转化成高温高压蒸汽，并储存在蓄热器中，送到钢厂的蒸汽管网加以高效合理利用。
以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种转炉煤气放散催化燃烧系统，其特征在于，所述的系统至少包括一传感器、控制装置以及在转炉烟气管线连接的受控三通切换阀；其中，当所述的烟气管线内的CO含量大于预定值时，控制装置控制三通切换阀切换与回收管线连通；当所述的烟气管线内的CO含量小于预定值时，控制装置控制三通切换阀切换与放散管线连通，在所述的放散管线设置有催化燃烧反应器；
其中，催化反应器启动时，燃料点火装置首先点火，直至催化剂床层温度达到400℃；通入放散煤气和空气混合气，在此催化反应器内，煤气中的CO在催化剂的催化作用下进行催化燃烧反应，CO被氧化生成CO2，并释放出大量的热量，调控放散煤气与空气比例，控制催化燃烧速率，使出口烟气温度维持在800～900℃。
2.如权利要求1所述的转炉煤气放散催化燃烧系统，其特征在于，所述的催化燃烧反应器装有两层催化剂，所述的装催化剂为贵金属催化剂和/或非贵金属催化剂。
3.如权利要求1所述的转炉煤气放散催化燃烧系统，其特征在于，在所述的催化燃烧反应器与三通切换阀之间还依次串联有进风混合段和阻火器；所述进风混合段内部有均流板。
4.如权利要求1所述的转炉煤气放散催化燃烧系统，其特征在于，在所述的催化燃烧反应器后的管线上还设置有出风段、余热回收系统、软化供水系统。
5.如权利要求1所述的转炉煤气放散催化燃烧系统，其特征在于，所述余热回收系统至少包括热管式换热器。
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