CN107699648A - 一种高炉炉顶均压放散煤气全回收系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高炉炉顶均压放散煤气全回收系统，包括高炉的炉顶料罐、旋风除尘器、引射器和布袋除尘器，所述炉顶料罐通过第一管路与旋风除尘器连通，第一管路的出口与一个三通接头的入口连通，三通接头的第一出口与第二管路连通，在第二管路上安设有引射器和强制回收阀，引射器的出口与布袋除尘器的入口连通，布袋除尘器的出口与净煤气管网连通；第三管路上配置有自然回收阀，第三管路的出口与布袋除尘器入口阀连通；所述三通接头的出口与第四管路连通。本发明还公开了一种高炉炉顶均压放散煤气全回收方法。本发明的有益效果为：根据炉顶料罐内的压力变化，对应采取两种回收措施，避免了均压煤气直接放散至大气造成的环境污染和资源浪费，满足节能减排及环保要求。

Description

一种高炉炉顶均压放散煤气全回收系统及方法

技术领域

本发明属于煤气净化回收技术领域，特别涉及一种高炉炉顶均压放散煤气全回收系统及方法。

背景技术

高炉无料钟炉顶料罐均压放散的煤气是含有大量的粉尘、CO以及少量的H2、CH4等有毒、可燃的混合气体，每次装料前均需将其直接放散到大气中，这将对大气环境尤其会对高炉生产区域造成严重污染，同时也浪费了部分煤气能源。

高炉在正常生产过程中，炉顶装料设备周期性地进行受料、均压、排料、均压煤气放散，因此，在高炉正常生产过程中，均压煤气是间断、周期性地进行放散。高炉炉顶料罐每小时约放散15次，即每天约放散360次。按吨铁放散煤气量7～9Nm³计算，目前，我国年煤气放散量达50亿立方米左右，经济损失高达5.5亿元人民币（高炉煤气单价按0.11元/Nm³计算）。

目前已知的均压放散煤气回收工艺，或回收成本过高，或不能实现完全回收和除尘，无法同时实现经济效益与环保效益二者兼顾。以日本IHI公司为代表的旋风除尘器-喷射回收流程，由于回收煤气的含尘量高，压力波动大，因而未能获得推广应用；法国敦克尔高炉采用的小文氏管，只能应用于采用湿法除尘系统高炉的炉顶均压放散煤气回收；湿法除尘水耗量大，电耗高，煤气温度大幅下降，大量的煤气显热被浪费。

申请号为90106036.4的专利中公开了一种“高炉炉顶排压煤气强制回收装置”，该装置由引射器、文氏管除尘器和脱水器组成，在文氏管喉口处内腔安装介质喷嘴及喷水器，以低压蒸气为引射介质，以使排压煤气快速回收，并净化除尘及减小对净煤气管网的冲击。该公知技术采用的是湿法除尘，并需要通过脱水器对煤气进行降压处理；然而该设备复杂，且处理后的煤气同样存在上述温度大幅度下降、水电消耗大等浪费能源的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种节能环保的高炉炉顶均压放散煤气全回收系统及方法。

本发明采用的技术方案为：一种高炉炉顶均压放散煤气全回收系统，主要包括高炉的炉顶料罐、旋风除尘器、引射器和布袋除尘器，所述炉顶料罐通过第一管路与旋风除尘器连通，旋风除尘器的底部安设有旋风卸灰阀；第一管路的出口与一个三通接头的入口连通，三通接头的第一出口与第二管路连通，在第二管路上安设有引射器和强制回收阀，引射器包括两个进气口，引射器的一个进气口通过动力气体阀连通有均压煤气总管，引射器的另一个进气口与强制回收阀的出口连通，引射器的出口经布袋除尘器入口阀与布袋除尘器的入口连通，布袋除尘器的出口经布袋除尘器出口阀与净煤气管网连通；所述第二管路与第三管路的入口连通，第三管路上配置有自然回收阀，第三管路的出口与布袋除尘器入口阀连通；所述三通接头的出口与第四管路连通，第四管路上依次安设有均压放散阀A和消音器。

按上述方案，所述均压煤气总管通过一次均压阀与旋风除尘器连通。

按上述方案，第四管路与第五管路连通，第五管路上安设有均压放散阀B。

按上述方案，炉顶料罐通过第六管路依次与二次均压阀和氮气罐连通。

按上述方案，所述净煤气管网为TRT余压发电机组或减压阀组后序的净煤气管道，净煤气管网内的压力为8-10kPa。

按上述方案，所述炉顶料罐内设有压力检测点；布袋除尘器的入口管道安设有压力检测点。

本发明还提供了一种高炉炉顶均压放散煤气全回收方法，具体包括以下步骤：

步骤一、提供如上所述的高炉炉顶均压放散煤气全回收系统，所述系统内各阀均处于初始的闭合状态；

步骤二、对高炉炉顶料罐均压处理，均压完成后将炉顶料罐内的原燃料按生产工艺要求布到高炉内；

步骤三、自然回收：开启自然回收阀，炉顶料罐内的荒煤气进入旋风除尘器初步除尘，再流入布袋除尘器精除尘后形成净煤气，最后进入净煤气管网；

步骤三、强制回收：当炉顶料罐内的压力降低至规定压力值A时，关闭自然回收阀进入强制回收步骤：开启强制回收阀及动力气体阀，高压净煤气通过均压煤气总管进入引射器，炉顶料罐内剩余的煤气在高压净煤气的引射下，进入布袋除尘器除尘，最终进入净煤气管网；

步骤四、自然放散：当炉顶料罐内压力降低至规定压力值B时，关闭动力气体阀和强制回收阀，并开启均压放散阀A，使炉顶料罐内压力与环境压力一致，为后序的炉顶料罐装料工序做准备。

按上述方案，在步骤二中，高炉炉顶料罐的具体均压过程为：开启一次均压阀，高压净煤气经过均压煤气总管及一次均压阀进入炉顶料罐，并将旋风除尘器中的粉尘回吹入炉顶料罐；若一次均压后，炉顶料罐内压力不能满足要求，再开启二次均压阀，用氮气对炉顶料罐进行二次均压，待炉顶料罐内压力达到要求，关闭相关阀门，均压过程结束。

按上述方案，在步骤三中，所述规定压力值A小于炉顶料罐放散煤气时的初始压力，且大于所述净煤气管网内压力；所述规定压力值A为50-100kPa。

按上述方案，在步骤四中，所述规定压力值B为5-10kPa。

本发明的有益效果为：

1）本发明设置布袋除尘器和引射器等，根据炉顶料罐内的压力变化，对应采取两种回收措施，将料罐内均压煤气完全回收至净煤气管网，避免均压煤气直接放散至大气造成的环境污染和资源浪费，满足节能减排及环保要求；

2)本发明的引射器以高炉生产的副产品-高压净煤气为气源，而且高压净煤气不会污染回收的均压放散煤气；

3）本发明采用两条管路，可充分保证炉顶料罐的均压；

4）本发明所述系统结构设计合理，本发明所述方法操作简单，可靠性好，可行性高，固定投资低，运行维护成本低廉。

附图说明

图1是本发明一个具体实施例的流程示意图。

其中：1、炉顶料罐；2、旋风卸灰阀；3、旋风除尘器；4、一次均压阀；5、二次均压阀；6、均压放散阀A；7、均压放散阀B；8、放散消音器；9、均压煤气总管；10、自然回收阀；11、动力气体阀；12、引射器；13、强制回收阀；14、布袋除尘器入口阀；15、布袋除尘器；16、布袋除尘器出口阀；17、净煤气管网；18、氮气罐；19、第一管路；20、第二管路；21、第三管路；22、第四管路；23、第五管路；24、第六管路。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步地描述。

如图1所示的一种高炉炉顶均压放散煤气全回收系统，主要包括高炉的炉顶料罐1、旋风除尘器3、引射器12和布袋除尘器15，所述炉顶料罐1通过第一管路19与旋风除尘器3连通，旋风除尘器3的底部安设有旋风卸灰阀2；第一管路19的出口与一个三通接头的入口连通，三通接头的第一出口与第二管路20连通，在第二管路20上安设有引射器12和强制回收阀13，引射器12包括两个进气口，引射器12的一个进气口通过动力气体阀11连通有均压煤气总管9，引射器12的另一个进气口与强制回收阀13的出口连通，引射器12的出口经布袋除尘器入口阀14与布袋除尘器15的入口连通，布袋除尘器15的出口经布袋除尘器出口阀16与净煤气管网17连通；所述第二管路20与第三管路21的入口连通，第三管路21上配置有自然回收阀10，第三管路21的出口与布袋除尘器入口阀14连通；所述三通接头的出口与第四管路22连通，第四管路22上依次安设有均压放散阀A6和消音器8；所述均压煤气总管9通过一次均压阀4与旋风除尘器3连通；第四管路22与第五管路23连通，第五管路23上安设有均压放散阀B7。炉顶料罐1通过第六管路24依次与二次均压阀5和氮气罐18连通。

本发明中，净煤气管网17为TRT余压发电机组或减压阀组后序的净煤气管道，净煤气管网17内的压力为8-10Kpa；高压净煤气未经TRT余压发电机组或减压阀组，仍处于高压状态；所述炉顶料罐1内设有压力检测点；布袋除尘器15的入口管道安设有压力检测点；引射器12采用的动力气体为高压净煤气，该高压净煤气取自炉顶料罐一次均压净煤气总管；布袋除尘器15的筒体数量≥1。

一种高炉炉顶均压放散煤气全回收方法，具体包括以下步骤：

步骤一、提供如上所述的高炉炉顶均压放散煤气全回收系统，所述系统内各阀均处于初始的闭合状态；

步骤二、对高炉炉顶料罐1均压处理，均压完成后将炉顶料罐1内的原燃料按生产工艺要求布到高炉内；

步骤三、自然回收：开启自然回收阀10，高炉炉顶料罐1内的荒煤气经均压放散管道（也即第一管道19）进入旋风除尘器3初步除尘后，流入布袋除尘器15精除尘后形成净煤气，最后进入净煤气管网17；

步骤三、强制回收：随着荒煤气的不断流出，炉顶料罐1内的压力逐渐降低；当炉顶料罐1内的压力降低至规定压力值A时，炉顶料罐1内的荒煤气进入布袋除尘器15的气体流速显著降低。关闭自然回收阀10进入强制回收步骤：开启强制回收阀13及动力气体阀11，高压净煤气通过均压煤气总管9进入引射器12，炉顶料罐1内剩余的煤气在高压净煤气的引射下，进入布袋除尘器15除尘，最终进入净煤气管网17；

步骤四、自然放散：随着荒煤气的进一步流出，炉顶料罐1内的压力越来越小；当炉顶料罐1内压力降低至规定压力值B时，关闭所述动力气体阀11和强制回收阀13，并开启均压放散阀A6，使炉顶料罐1内压力与环境压力一致，为后序的炉顶料罐1装料工序做准备。

在步骤二中，炉顶料罐1采用常规方法均压，即开启一次均压阀4，高压净煤气经过均压煤气总管9及一次均压阀4进入炉顶料罐1，并将旋风除尘器3中的粉尘回吹入炉顶料罐1；若一次均压完成后，炉顶料罐1内压力与高炉炉内顶部压力之差大于10kPa，再开启二次均压阀5，用氮气对炉顶料罐1进行二次均压，待炉顶料罐1内压力与高炉炉内顶部压力之差小于10kPa或炉顶料罐1内压力大于高炉炉内顶部压力时，关闭相关阀门，均压过程结束。

在步骤三中，所述规定压力值A小于炉顶料罐1放散煤气时的初始压力，且大于所述净煤气管网17内压力；所述规定压力值A为50-100kPa。

在步骤四中，所述规定压力值B为5-10kPa。

当引射器12强制回收管路（也即第二管路20）出现故障时，可通过PLC自动控制将系统切换至自然回收工作模式和自然放散工作模式。对于不同类型的高炉，只需根据炉顶料罐1几何容积的大小，即每次放散的煤气量，选择合适规格型号的布袋除尘器15及引射器12即可。

为了相关阀门及设备的检修更换方便，相关阀门前后可以设置检修更换需要的切断阀。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高炉炉顶均压放散煤气全回收系统，其特征在于，主要包括高炉的炉顶料罐、旋风除尘器、引射器和布袋除尘器，所述炉顶料罐通过第一管路与旋风除尘器连通，旋风除尘器的底部安设有旋风卸灰阀；第一管路的出口与一个三通接头的入口连通，三通接头的第一出口与第二管路连通，在第二管路上安设有引射器和强制回收阀，引射器包括两个进气口，引射器的一个进气口通过动力气体阀连通有均压煤气总管，引射器的另一个进气口与强制回收阀的出口连通，引射器的出口经布袋除尘器入口阀与布袋除尘器的入口连通，布袋除尘器的出口经布袋除尘器出口阀与净煤气管网连通；所述第二管路与第三管路的入口连通，第三管路上配置有自然回收阀，第三管路的出口与布袋除尘器入口阀连通；所述三通接头的出口与第四管路连通，第四管路上依次安设有均压放散阀A和消音器。

2.如权利要求1所述的高炉炉顶均压放散煤气全回收系统，其特征在于，所述均压煤气总管通过一次均压阀与旋风除尘器连通。

3.如权利要求1所述的高炉炉顶均压放散煤气全回收系统，其特征在于，第四管路与第五管路连通，第五管路上安设有均压放散阀B。

4.如权利要求1或2所述的高炉炉顶均压放散煤气全回收系统，其特征在于，炉顶料罐通过第六管路依次与二次均压阀和氮气罐连通。

5.如权利要求1或2所述的高炉炉顶均压放散煤气全回收系统，其特征在于，所述净煤气管网为TRT余压发电机组或减压阀组后序的净煤气管道，净煤气管网内的压力为8-10Kpa。

6.如权利要求1所述的高炉炉顶均压放散煤气全回收系统，其特征在于，所述炉顶料罐内设有压力检测点；布袋除尘器的入口管道安设有压力检测点。

7.一种高炉炉顶均压放散煤气全回收方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤一、提供权利要求1所述的高炉炉顶均压放散煤气全回收系统，所述系统内各阀均处于初始的闭合状态；

步骤二、对高炉炉顶料罐均压处理，均压完成后将炉顶料罐内的原燃料按生产工艺要求布到高炉内；

步骤三、自然回收：开启自然回收阀，炉顶料罐内的荒煤气进入旋风除尘器初步除尘，再流入布袋除尘器精除尘后形成净煤气，最后进入净煤气管网；

步骤三、强制回收：当炉顶料罐内的压力降低至规定压力值A时，关闭自然回收阀进入强制回收步骤：开启强制回收阀及动力气体阀，高压净煤气通过均压煤气总管进入引射器，炉顶料罐内剩余的煤气在高压净煤气的引射下，进入布袋除尘器除尘，最终进入净煤气管网；

步骤四、自然放散：当炉顶料罐内压力降低至规定压力值B时，关闭动力气体阀和强制回收阀，并开启均压放散阀A，使炉顶料罐内压力与环境压力一致，为后序的炉顶料罐装料工序做准备。

8.如权利要求7所述的高炉炉顶均压放散煤气全回收方法，其特征在于，在步骤二中，高炉炉顶料罐的具体均压过程为：开启一次均压阀，高压净煤气经过均压煤气总管及一次均压阀进入炉顶料罐，并将旋风除尘器中的粉尘回吹入炉顶料罐；若一次均压完成后，炉顶料罐1内压力与高炉炉内顶部压力之差大于10kPa，再开启二次均压阀，用氮气对炉顶料罐进行二次均压，待炉顶料罐内压力与高炉炉内顶部压力之差小于10kPa或炉顶料罐内压力大于高炉炉顶压力时，关闭相关阀门，均压过程结束。

9.如权利要求7所述的高炉炉顶均压放散煤气全回收方法，其特征在于，在步骤三中，所述规定压力值A小于炉顶料罐放散煤气时的初始压力，且大于所述净煤气管网内压力；所述规定压力值A为50-100kPa。

10.如权利要求7所述的高炉炉顶均压放散煤气全回收方法，其特征在于，在步骤四中，所述规定压力值B为5-10kPa。