CN107166977A - 一种密闭式炉炉气回收和净化处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种密闭式炉炉气回收和净化处理系统，包括焚烧炉、余热锅炉和烟气除尘系统，从密闭收集罩来的炉气通过绝热烟道进入到焚烧炉的燃烧室中，与来自空气预热器预热后的热空气进行混合后送入到焚烧炉完全燃烧，燃烧后的产生的高温烟气进入到余热锅炉进行换热降温后进入到烟气除尘系统中。本发明的一种密闭式炉炉气回收和净化处理系统，热能回收率大大提高，除尘效率提高，同时节约了大量的电能和冷却水，避免了二次污染。

Description

一种密闭式炉炉气回收和净化处理系统

技术领域

本发明涉及密闭式炉炉气回收和净化处理系统，属于工业炉余热回收和烟气净化领域。

背景技术

目前电石行业主要生产装置是电石炉，分为内燃式电石炉和密闭式电石炉，内燃式电石炉与密闭式电石炉相比，单位产品能耗较高，废弃物排放量较大。随着国内具有自主知识产权的密闭式电石炉生产技术已经成熟并投入应用，在倡导节能减排的原则下，大中型密闭式电石炉已成为未来电石行业的必然发展趋势。由于密闭式电石炉尾气中含有大量的可燃气体，对于其尾气如何进行净化处理和回收的问题也成为了目前制约其发展的因素之一。

在电石炉内生成电石的同时，会伴随有大量的炉气产生，炉气为高温有毒气体，含有大量的CO、H₂气体，所以对于密闭式电石炉的炉气必须在净化的同时进行降温处理。最早的绝大多数密闭式电石炉炉气回收是采用湿法冷却炉气后再利用，即采用湿法除尘技术净化炉气，炉气中的焦油等有机物被有效捕集，净化后的炉气进行排空或利用。这种方式不仅使大量的电石炉显热被白白浪费，而且消耗大量的动力和水资源，造成水资源的二次污染，净化落下的灰尘容易结块很难清洗，同时湿法除尘工艺系统较复杂，系统的气密性要求高，不安全隐患比较多。

后来在引进国外干法除尘技术的基础上，将干法除尘工艺成功应用到了密闭电石炉炉气处理上。电石炉炉气干法冷却净化方式通常采用二次冷却，即从电石炉出来的炉气进入一级空气旋风冷却器，再进入二级空冷却器，将温度降到布袋除尘器的要求后进入布袋除尘过滤器，过滤后的CO排空或利用，目前国内绝大多数密闭电石炉采用此种工艺。这种方式同样浪费了大量的炉气热量，并消耗大量的电能进行炉气冷却，虽然避免了水资源的二次污染，但对控制和设备要求比较高，炉气经干法冷却后须降至240℃～280℃之间，以避免超过280℃以保护滤袋、低于240℃焦油析出的可能，故除尘器的滤袋应该选用能够承受240℃以上的高温进口滤袋，造价和运行费用较高。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种密闭式炉炉气回收和净化处理系统，热能回收率大大提高，除尘效率提高，同时节约了大量的电能和冷却水，避免了二次污染。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种密闭式炉炉气回收和净化处理系统，包括焚烧炉、余热锅炉和烟气除尘系统，密闭收集罩产生的炉气通过绝热烟道进入到焚烧炉的燃烧室中，通过鼓风机将室外的空气送入到空气预热器进行预热后进入焚烧炉蓄热风室蓄热，与燃烧室的炉气充分混合燃烧，燃烧后产生高温烟气进入到余热锅炉中，炉气在余热锅炉中换热后进入到烟气除尘系统中。

作为优选，所述焚烧炉系统包括鼓风机、焚烧炉本体、燃烧控制系统等。所述焚烧炉本体包括燃烧器、风室及炉膛。

作为优选，所述余热锅炉包含从入口依次布置的前置蒸发器、屏式过热器、对流过热器、对流蒸发器、第一级省煤器和第二级省煤器，空气预热器位于第一级省煤器和第二级省煤器之间。

作为优选，所述第二级省煤器通过水泵与除氧器连接，除盐水进入除氧器除氧后，通过水泵送入到第二级省煤器中，然后进入第一级省煤器中加热，加热后送入到汽包中，汽包分别与前置蒸发器和对流蒸发器连接，汽包与前置蒸发器和对流蒸发器进行汽水自然循环，经汽包汽水分离装置分离出的饱和蒸汽再送入到对流过热器进行过热后送入到蒸汽管网。

作为优选，所述烟气除尘系统包含除尘器、引风机和烟囱，所述除尘器包含保温与过滤装置、脉冲喷吹装置、输灰装置、贮灰仓以及连接管路，烟气进入到除尘器中，通过保温与过滤装置将烟气中的粉尘过滤，然后通过脉冲喷吹装置讲粉尘吹入到输灰装置上，通过连接管路将输灰装置中的粉尘送入到贮灰仓中；除尘器的顶部通过引风机与烟囱连接，将烟气从烟囱排出。

作为优选，所述引风机采用液力耦合器或变频控制风机转速，烟囱采用钢筋混凝土结构或钢制结构。鼓风机进气口设置调节风门和过滤网，以保证焚烧炉燃烧充分。

作为优选，所述空气预热器的出口上设置有混风管，以保护布袋。

在本发明中，其主要流程是将密闭式炉收集罩来的炉气通过绝热烟道送入到焚烧炉烧嘴内与来自鼓风机经空气预热器加热的热空气混合后进行燃烧放热产生高温烟气，通过余热锅炉和空气预热器降温至180℃以下，再经袋式除尘器除尘后通过引风机送入烟囱后排空。同时可根据现场情况可设置一路旁通管，当锅炉检修时炉气经调节阀直接去烟囱放空燃烧。锅炉各蒸发面与水进行热交换，产生中压过热蒸汽后送往用户。

在本发明中，所述焚烧炉系统包括一鼓风机、一焚烧炉(含燃烧器、风室及炉膛)、一调节控制系统等。本焚烧炉采用蓄热燃烧技术，来自鼓风机的冷空气经空气预热器加热后送入焚烧炉风室，密闭式炉炉气送入到燃烧室，燃烧室内四周布置有多个煤气烧嘴，采用四角燃烧方式。其中密闭式炉气即作为主燃料又可作为点火热源。所述鼓风机进气口设置调节风门和过滤网，出气口与空气预热器进口相连。焚烧炉通过燃烧控制系统从而保证燃烧充分。

在本发明中，所述余热锅炉系统包括一余热锅炉(含汽包)、一给水泵、一除氧器、一清灰装置、一加药装置、一疏水装置、一取样装置等。所述余热锅炉由前置蒸发器、屏式过热器、对流过热器、两级蒸发器、两级省煤器、两级空气预热器、汽包及相应的上升下降管组成。焚烧炉、余热锅炉和空气预热器采用一体化布置，采用倒U型结构，锅炉支架采用悬挂结构。从外部过来的除盐水经加压后送入到除氧器进行除氧，除氧后的除氧水通过给水泵加压后送入到省煤器进行加热，再送入到汽包。汽包与蒸发器进行汽水自然循环，经汽包汽水分离装置分离出的饱和蒸汽再送入到过热器进行过热后送入到蒸汽管网。本余热锅炉系统考虑到炉气中的粉尘经高温燃烧后其粒度相对小，比表面积大，含水量较大且具有很强的吸附性能，本发明采用了落丸清灰技术和激波吹灰技术相结合的方式可解决锅炉受热面的清灰难题，实现了系统的稳定运行。当锅炉的炉水水质不合格时通过加药装置进行加药处理直至水质满足要求为止。余热锅炉和汽包的排污水送入到疏水装置后部分可回收再利用或降温排放。

在本发明中，所述清灰系统包括落丸清灰装置和激波吹灰装置相结合的方式，落丸清灰装置中的落丸采用提升机将钢珠提到设备顶端的布料器中，按照分布方向由设备顶部落下，在管间弹跳碰撞将灰尘除下，并在设备底部清灰口设有钢珠除灰系统，将钢珠收集起来。此种除灰系统可以有效的除去吸附在换热管束上的灰分。同时为了保证除灰效果，在积灰较严重的区域设置激波吹灰装置，其激波吹灰装置采用气体燃料(如乙炔)与空气按照一定比例在被高能点火器点燃产生爆燃，在爆燃气体瞬间会升至高压并形成稳定的激波，将其扩散到锅炉受热面冲击灰垢使其脱落从而达到清灰的目的。通过这两种清灰方式的结合从而保证余热锅炉运行稳定。

在本发明中，所述空气预热器系统包括一空气预热器、一开关阀等。来自鼓风机出口的空气与余热锅炉尾部烟气余热进行热交换，将其空气加热后再送入到焚烧炉风室内，从而使焚烧炉的燃烧效率得到提高，燃烧时间缩短。一开关阀设置在空气预热器空气进、出口管路上。

在本发明中，所述除尘系统包括一袋式除尘器、一输灰装置、一贮灰仓等。密闭式炉炉气经焚烧炉焚烧产生的高温烟气经余热锅炉装置降温后，再通过空气预热器交换降至180℃以下后送入到袋式除尘器进行除尘处理。为了保护除尘器可在其进气口设置一混风阀，当空气预热器出口烟温高于180℃时打开混风阀进行降温。经袋式除尘器处理后的灰尘进入到输灰装置后输送至灰仓或贮灰场所。

在本发明中，所述旁通管包括旁通调节阀及旁通烟道。旁通管设置在锅炉与烟囱进口之间，当锅炉出现异常或检修时炉气经调节阀直接去烟囱放空燃烧。所述引风机设置在除尘器出口与烟囱进口之间，引风机可采用液力耦合器或变频控制以节能目的，引风机的风压满足锅炉运行及烟气排放的要求。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

⑴本发明采取“先燃烧后除尘”的工艺，将全密闭炉炉气不经冷却直接作为燃料燃烧，分解气体和灰尘中的氯化物，从而使除尘难度大大降低，并解决了氰化物的污染问题；

⑵本发明采取直接燃烧方式，使其炉气显热及可燃气体的燃烧热都得到了充分利用，避免了干、湿法除尘装置需对炉气冷却后造成热量的白白浪费；

⑶本发明较现有技术相比省去了一级空气旋风冷却器和二级空冷却等冷却设备，不仅节省了多次冷却的设备投资和风机叶轮的磨损维护费用，而且节约了大量的电能和冷却水；

⑷本发明较之现有技术相比减少了袋式除尘器采用高温进口滤袋的要求，仅需采用国产优质滤袋即可，减少了袋式除尘器设备投资和运行费用，提高了滤袋使用寿命；

⑸本发明焚烧炉采用了蓄热式燃烧技术，冷空气经空气预热器加热后变成热空气再送入焚烧炉参与燃烧，提高了锅炉的燃烧效率；

⑹本发明焚烧炉采用了四角燃烧方式，使其密闭式炉炉气得到了充分的燃烧，避免了余热锅炉内的二次燃烧；

⑺本发明余热锅炉在焚烧炉炉膛出口设置了前置蒸发器及屏式过热器的结构，避免了焚烧炉产生的高温烟气过高造成受热面管束变形；

⑻本发明余热锅炉采用了落丸清灰技术和激波清灰方式相结合的清灰方式保证了系统的稳定运行；

⑼本发明给水泵采用变频控制，风机采用液力耦合器或变频控制，并且在其烟风管路及汽水管路上设置了相应的调节阀，保证了系统运行随密闭式炉波动而能稳定运行，并达到节能目的；

⑽本发明设置旁通管，可适应密闭式炉工况变化以及设备维护不影响环保和生产的需要；

⑾本发明可适用于各种密闭式炉炉气回收，对于炉气流量波动很大或炉气温度波动很大的密闭式炉的炉气回收，为保证产蒸汽压力稳定，可通过在其焚烧炉内喷入一定量的煤粉以实现运行可靠。

采用本发明的密闭式炉炉气回收和烟气净化系统，与现有技术相比，回收的蒸汽产量较之增加了30～40％，所消耗的电能和冷却水量减少了60％以上，整个系统投资费用较之减少30％以上，每年运行费用减少50％以上。故本发明在工程上具有非常好的经济及实用价值。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为余热锅炉的结构示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明的一种密闭式炉炉气回收和净化处理系统，包括密闭式炉回收系统和烟气除尘系统，电石炉炉体1内产生的炉气通过密闭收集罩2通过绝热烟道3进入到焚烧炉5的燃烧室中，鼓风机4将室外的空气通过空气预热器9预热后送入到蓄热风室6进行蓄热，可然炉气与热空气充分混合燃烧，燃烧后的产生的高温烟气进入到余热锅炉8中，烟气在余热锅炉8中换热后进入到烟气除尘系统中。

在本发明中，所述余热锅炉8包含从入口依次布置的前置蒸发器、屏式过热器、对流过热器、对流蒸发器、第一级省煤器和第二级省煤器，空气预热器9位于第一级省煤器和第二级省煤器之间，所述余热锅炉8的入口处设有调节烟气流场的挡板，所述空气预热器9的出口上设置有混风管。所述第二级省煤器通过水泵16与除氧器15连接，除盐水进入除氧器15除氧后，通过水泵16送入到第二级省煤器中，然后进入第一级省煤器中加热，加热后送入到汽包17中，汽包17分别与前置蒸发器和对流蒸发器连接，汽包17与前置蒸发器和对流蒸发器进行汽水自然循环，经汽包17汽水分离装置分离出的饱和蒸汽再送入到对流过热器进行过热后送入到蒸汽管网。

在本发明中，所述烟气除尘系统包含除尘器10、引风机11和烟囱12，所述除尘器10包含保温与过滤装置、脉冲喷吹装置、输灰装置13、贮灰仓14以及连接管路，烟气进入到除尘器10中，通过保温与过滤装置将烟气中的粉尘过滤，然后通过脉冲喷吹装置发生指令对滤袋自动清灰，收集的粉尘通过输灰装置13送入到贮灰仓14中；除尘器10的顶部通过引风机11与烟囱12连接，将烟气从烟囱12排出。所述引风机11采用液力耦合器或变频控制风机转速，烟囱12采用钢筋混凝土结构或钢制结构。

该发明采取“先燃烧后除尘”的工艺，将全密闭炉炉气不经冷却直接作为燃料和来自鼓风机4的空气混合后在锅炉炉膛7内燃烧，分解气体和灰尘中的氯化物，从而使除尘难度大大降低，并解决了氰化物的污染问题；同时其炉气显热及可燃气体的燃烧热都得到了充分利用，避免了干、湿法除尘装置需对炉气冷却后造成热量的浪费。

本发明中的密闭式炉炉气回收系统通过绝热烟道与密闭式炉密闭收集罩2相连，所述密闭式炉炉气回收系统主要由一绝热烟道3、一鼓风机4、一焚烧炉5、一余热锅炉8，一空气预热器9等组成。其中，焚烧炉燃烧炉5入口炉气通过绝热烟道3连接密闭式炉炉罩2，鼓风机4入口与大气相通，并在其入口处设置调节风门，鼓风机4出口接往空气预热器9的入口管道，经过尾部高温烟气加热后的热空气即空气预热器9出口管道接往焚烧炉风室6，高温可燃炉气与来自空气预热器9出口的热空气进行混合燃烧后产生的高温烟气送入到余热锅炉8入口烟道。余热锅炉8入口处可根据烟气流场情况设置挡板保证烟气流量均匀，余热锅炉8依次布置有前置蒸发器、屏式过热器、对流过热器、蒸发器、两级省煤器及两级空气预热器等，经余热锅炉降温后送入除尘系统。在其空气预热器出口烟道上设置了一路混风管，可以保证进入袋式除尘器的烟气温度低于180℃，从而增加布袋的使用寿命。为了适应密闭式炉工况的变化以及焚烧炉或余热锅炉设备维护不影响环保和密闭式炉生产的需要，可根据情况设置旁通管。

烟气净化系统主要由袋式除尘器10、引风机11和烟囱12组成。袋式除尘器由一保温与过滤装置、一脉冲喷吹装置、一输灰装置13、一贮灰仓14以及连接管路组成。过滤装置均匀地过滤由滤袋外面向滤袋内部穿过的烟气中的粉尘，然后通过脉冲喷吹装置对滤袋进行自动清灰，输灰装置13连通除尘器底部以收集经袋式除尘器处理的粉尘。收集的粉尘经输灰装置输送到贮灰仓14用来存储粉尘。引风机11设置在袋式除尘器与烟囱之间，引风机采用液力耦合器或变频控制风机转速。烟囱12采用钢筋混凝土结构或钢制结构。

本发明的密闭式炉炉气回收和烟气净化系统的操作流程如下：

密闭式炉在熔炼时期产生的大于500℃高温可燃炉气由密闭收集罩2排烟孔通过绝热烟道3送入到焚烧炉燃烧室，与来自鼓风机站来的冷空气经空气预热器9加热后产生的热空气送入到焚烧炉风室进行混合加热后燃烧，并通过控制控制鼓风机站进口风门调节空气过剩系数，保证可燃气体在焚烧炉炉膛内完全燃烧。其中密闭式炉炉气作为燃烧主燃料和点火热源，燃烧后产生的大于800℃高温烟气经前置蒸发器、屏式过热器预降温后送入高温过热器、低温过热器两级对流过热器，喷水减温器18设在两级过热器中间，中部布置对流蒸发器，尾部交错布置两级省煤器和两级空气预热器。经余热锅炉降温后的烟气出口温度在180℃左右，经袋式除尘器10除尘后经引风机11送入烟囱12达标排放。

余热锅炉出口的含尘烟气通过袋式除尘器除尘，含尘烟气均匀地由滤袋外面向滤袋内部穿过时，粉尘被滤袋截留在外表面而干净气体通过滤袋，当滤袋外表面粉尘层厚度增厚，阻力上升时可通过控制启动脉冲喷吹装置采用压缩空气自动清灰，粉尘随之落入底部灰斗卸灰后排入输灰装置13，然后再送入贮灰仓14，然后通过卡车运走。

在实施本发明的密闭式炉炉气回收和烟气净化系统，其除尘效率高，一般在99.5％以上，出口气体含尘浓度稳定在20mg/Nm³以下；蒸汽回收量高，整个锅炉的热量回收利用率可达到80％以上；由于采用了先燃烧后除尘的工艺，提高了除尘效率，增加了袋式除尘器滤袋的使用寿命，同时也省去了一次冷却和二次冷却等设备，节省了多次冷却的设备投资和节约了大量的电能和冷却水，避免了二次污染，保护了环境。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种密闭式炉炉气回收和净化处理系统，其特征在于：包括焚烧炉、余热锅炉和烟气除尘系统，从密闭收集罩来的炉气通过绝热烟道进入到焚烧炉的燃烧室中，与来自空气预热器预热后的热空气充分混合燃烧，燃烧后产生的高温烟气进入到余热锅炉中进行换热降温后进入到烟气除尘系统中。

2.根据权利要求1所述的密闭式炉炉气回收和净化处理系统，其特征在于：所述余热锅炉包含从入口依次布置的前置蒸发器、屏式过热器、对流过热器、对流蒸发器、第一级省煤器和第二级省煤器，空气预热器位于第一级省煤器和第二级省煤器之间。

3.根据权利要求2所述的密闭式炉炉气回收和净化处理系统，其特征在于：所述第二级省煤器通过水泵与除氧器连接，除盐水进入除氧器除氧后，通过水泵送入到第二级省煤器中，然后进入第一级省煤器中加热，加热后送入到汽包中，汽包分别与前置蒸发器和对流蒸发器连接，汽包与前置蒸发器和对流蒸发器进行汽水自然循环，经汽包汽水分离装置分离出的饱和蒸汽再送入到对流过热器进行过热后送入到蒸汽管网。

4.根据权利要求1所述的密闭式炉炉气回收和净化处理系统，其特征在于：所述烟气除尘系统包含除尘器、引风机和烟囱，所述除尘器包含保温与过滤装置、脉冲喷吹装置、输灰装置、贮灰仓以及连接管路，烟气进入到除尘器中，通过保温与过滤装置将烟气中的粉尘过滤，然后通过脉冲喷吹装置对除尘器进行自动清灰，所述输灰装置通过连接管路将除尘器底部的粉尘送入到贮灰仓中；除尘器的顶部通过引风机与烟囱连接，将烟气从烟囱排出。

5.根据权利要求1所述的密闭式炉炉气回收和净化处理系统，其特征在于：所述引风机采用液力耦合器或变频控制风机转速，烟囱采用钢筋混凝土结构或钢制结构。

6.根据权利要求1所述的密闭式炉炉气回收和净化处理系统，其特征在于：所述焚烧炉包括燃烧室、风室和炉膛，焚烧炉采用蓄热式燃烧技术；所述空气预热器与鼓风机连接，鼓风机进气口设置调节风门和过滤网。

7.根据权利要求1所述的密闭式炉炉气回收和净化处理系统，其特征在于：所述余热锅炉上设有落丸清灰装置和激波吹灰装置。

8.根据权利要求1所述的密闭式炉炉气回收和净化处理系统，其特征在于：所述余热锅炉的入口处设有调节烟气流场的挡板。

9.根据权利要求1所述的密闭式炉炉气回收和净化处理系统，其特征在于：所述空气预热器的出口上设置有混风管。