CN108485723B - 一种易燃易爆无组织放散煤气回收利用系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气基竖炉煤气排放回收利用技术领域，尤其涉及一种易燃易爆无组织放散煤气回收与利用技术。本发明的易燃易爆无组织放散煤气回收利用系统包括煤气净化装置、引风装置和煤气利用装置。本发明中气基竖炉系统产生的无组织放散煤气，经煤气净化装置除尘后产生的净煤气输送到煤气利用装置中的余热锅炉进行燃烧，从而产生蒸汽；同时，在除尘装置以及净煤气管道上均设置有泄爆装置。当装置或管道压力大于预设值时自动泄爆。本发明有效利用了气基竖炉系统无组织放散的高热值煤气，低碳减排，整个系统结构简单，安全高效，具有良好的经济和社会效益。

Description

一种易燃易爆无组织放散煤气回收利用系统及工艺

技术领域

本发明涉及煤气排放回收利用技术领域，尤其涉及一种易燃易爆无组织放散煤气回收与利用技术。

背景技术

在钢铁冶炼过程中的煤气排放回收是当前国内钢铁企业工作的重点，冶炼过程中排放的煤气热值较高，是钢铁企业煤气资源的重要组成部分，冶炼过程中排放煤气的有效利用既可以节能增效，又低碳环保。

目前，高炉炼铁是炼铁工艺的主体，且技术成熟。但由于其流程长、能耗高、污染重的特点，该技术不仅面临越来越大的环境压力，而且盈利空间越来越小。气基竖炉直接还原炼铁工艺由于还原速度快、产品质量稳定、自动化程度高、单机产能大等优势，是世界非高炉炼铁技术发展的主要方向，也是最有可能取代高炉的炼铁工艺。气基竖炉直接还原铁的产量占世界直接还原铁产量的70％。气基竖炉直接还原炼铁工艺需要的还原气可采取多种方法制备，如天然气重整、劣质煤炭气化、或是煤炭经焦化副产的焦炉煤气重整等。国外均由天然气重整制备还原气，而我国的国情是天然气资源稀缺、煤炭资源较丰富，特别是褐煤等劣质煤炭资源，因此，我国适合发展煤气化-气基竖炉工艺或焦炉煤气-气基竖炉工艺。

气基竖炉直接还原系统在停炉、休风以及复风过程中产生的放散煤气，其主要可燃成分为CO、H₂和少量CH₄等碳氢化合物，同时还混有大量的N₂和空气，这类煤气的热值较高，瞬间排放量大，每小时达1万-30万m³，是钢铁企业中重要的二次能源。但由于竖炉煤气产生的放散煤气不连续性和煤气管网回收利用工艺对煤气质量要求高等特点，会有大量不符合回收利用条件或非正常回收状态下的煤气，被迫不得不放散到大气环境中，严重浪费了资源。

同时，气基竖炉直接还原系统产生的这类煤气热值为2400-2600Kcal/m³左右，一般对于这些高热值煤气，传统做法是在各个放散塔顶部保留长明火，直接点燃排放。这些长明火不仅消耗了大量的高热值燃气，还导致了钢铁企业生产成本的增加，同时也对环境造成较大的污染。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种能够用于回收利用长时间大量排放但又不能连续持久排放的易燃易爆无组织放散煤气回收利用系统及工艺，该系统能够高效利用低品质煤气，安全节能，具有良好的经济效益和社会效益。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供一种易燃易爆无组织放散煤气回收利用系统，包括煤气净化装置、引风装置和煤气利用装置。

具体地，所述煤气净化装置的入口通过煤气放散管与气基竖炉本体相连接，所述煤气净化装置的出口通过二次净煤气管道与所述引风装置相连，所述引风装置用于将净煤气通过净煤气回收总管道引入专用低压净煤气管道，所述专用低压净煤气管道将所述净煤气导入所述煤气利用装置，所述煤气利用装置包括余热锅炉和蒸汽包，所述余热锅炉的出口与所述蒸汽包的入口通过管道连接，所述煤气净化装置和所述二次净煤气管道上均设置有泄爆装置，用于在所述煤气净化装置或所述二次净煤气管道的内部气压大于预设值时释放气体。

根据本发明，所述余热锅炉内设有煤气点燃装置，所述煤气点燃装置为明火点燃装置。

根据本发明，所述气基竖炉本体上方安装有锁斗，所述锁斗与锁斗煤气放散阀串联，竖炉煤气放散阀与所述锁斗和锁斗煤气放散阀并联于煤气放散管的一端，竖炉炉顶煤气阀与所述竖炉煤气放散阀并联于所述竖炉煤气放散阀与所述气基竖炉本体相连的管道上。

根据本发明，所述煤气放散管上装有总煤气放散阀，所述一次净煤气管道和二次净煤气管道上装有第一煤气回收切断阀和第二煤气回收切断阀，所述净煤气回收总管道上安装有净煤气回收切断阀。

根据本发明，所述净煤气装置包括旋风除尘器和布袋除尘器，所述旋风除尘器的出口通过一次净煤气管道与所述布袋除尘器的入口相连接，所述布袋除尘器的出口与二次净煤气管道相连，所述净煤气配送管道包括所述二次净煤气管道。

根据本发明，所述泄爆装置包括泄爆管和泄爆膜，所述泄爆膜密封覆盖所述泄爆管的出口，所述泄爆管与所述旋风除尘器、布袋除尘器和二次净煤气管道内部气体连通。

根据本发明，所述旋风除尘器和所述布袋除尘器底部设有排灰口，所述排灰口上安装有排灰阀，所述布袋除尘器的排灰阀与排灰管道的一端连接，所述排灰管道的另一端连接有负压抽灰装置。

根据本发明，包括一种气基竖炉内无组织放散煤气回收利用方法如下：

步骤1：放散煤气经所述煤气放散管从所述旋风除尘器上方进入，经初次除尘后产生一次净煤气从所述旋风除尘器顶部排出；步骤2：一次净煤气经所述一次净煤气管道从所述布袋除尘器上方进入，除尘后产生二次净煤气从所述布袋除尘器顶部排出；步骤3：二次净煤气经所述二次净煤气管道和净煤气回收管道，被强力引风机引至所述专用低压净煤气管道；步骤4：所述专用低压净煤气管道回收的净煤气经所述净煤气输送管道进入所述余热锅炉燃烧产生蒸汽。

根据本发明，所述步骤1之前包括步骤：关闭竖炉炉顶煤气阀29，打开竖炉煤气放散阀4；所述步骤1包括：打开所述煤气放散管道上的总煤气放散阀，使放散煤气经所述煤气放散管进入所述旋风除尘器，然后关闭所述总煤气放散阀；所述步骤2包括：打开所述一次净煤气管道上的第一煤气回收切断阀，使一次净煤气经所述一次净煤气管道进入所述布袋除尘器，然后关闭所述第一煤气回收切断阀；所述步骤3包括：打开所述二次净煤气管道上的第二煤气回收切断阀和净煤气回收管道上的净煤气回收切断阀，使二次净煤气进入所述专用低压净煤气管道，然后关闭所述第二煤气回收切断阀和所述净煤气回收切断阀。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

1.本发明的易燃易爆无组织放散煤气回收利用系统及工艺，煤气利用效果好，能瞬间回收大量无组织放散的易燃易爆煤气，能够实现间断性给气，无需限流，经除尘后可全部返回锅炉利用。

2.本发明的易燃易爆无组织放散煤气回收利用系统及工艺，通过安装的泄爆装置能够自动泄爆，自动及时地释放系统中管道的压力，安全高效。

3.本发明的易燃易爆无组织放散煤气回收利用系统及工艺节约煤气能源，气基竖炉系统内产生的煤气不直接对外排放，而是通过对放散煤气净化后回收利用，节约了煤气能源。

4.本发明的易燃易爆无组织放散煤气回收利用系统及工艺避免环境污染，整个装置无明火点燃放散，通过对回收利用的煤气在余热锅炉内点燃转化成蒸汽，减少了污染，低碳减排，有利于环境保护。

附图说明

图1为本发明的易燃易爆无组织放散煤气回收利用系统的整体结构图。

【附图标记说明】

1：气基竖炉本体； 2：锁斗；

3：锁斗煤气放散阀； 4：竖炉煤气放散阀；

5：煤气放散管； 6：总煤气放散阀；

7：排灰阀； 8：排灰口；

9：旋风除尘器； 10：第一煤气回收切断阀；

11：一次净煤气管道； 12：布袋除尘器；

13：第二煤气回收切断阀； 14：二次净煤气管道；

15：强力引风机； 16：净煤气回收总管道；

17：净煤气回收切断阀； 18：专用低压净煤气管道；

19：净煤气输送管道； 20：余热锅炉；

21：明火点燃装置； 22：蒸汽包；

23：泄爆管； 24：泄爆膜；

25：排灰口； 26：排灰阀；

27：排灰管道； 28：负压抽灰装置；

29:竖炉炉顶煤气阀。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

本发明提供一种易燃易爆无组织放散煤气回收利用系统，包括煤气净化装置、引风装置、煤气利用装置。

附图1示出了与气基竖炉本体1相连接的本发明的一个实施例，其中，气基竖炉本体1通过管道与所述煤气净化装置连接，所述煤气净化装置与引风装置入口相连，引风装置出口与煤气利用装置的入口相连。

所述气基竖炉本体1上方安装有锁斗2，所述锁斗2与锁斗煤气放散阀3串联，竖炉煤气放散阀4与所述锁斗2和锁斗煤气放散阀3并联于煤气放散管5的一端，竖炉炉顶煤气阀29与所述竖炉煤气放散阀4并联于竖炉煤气放散阀4与所述气基竖炉本体1相连的管道上，所述煤气放散管5的另一端与所述煤气净化装置相连，在所述煤气放散管5上安装有所述总煤气放散阀6，用于控制所述煤气放散管5的通闭。

所述煤气净化装置包括一次除尘装置和二次除尘装置，所述一次除尘装置包括旋风除尘器9，所述二次除尘装置包括布袋除尘器12，所述旋风除尘器9入口与煤气放散管5相连，所述旋风除尘器9出口通过一次净煤气管道11与布袋除尘器12相连。所述一次净煤气管道11上安装有第一煤气回收切断阀10，所述第一煤气回收切断阀10用来控制所述一次净煤气管道11的通闭。所述布袋除尘器12出口与所述二次净煤气管道14的一端相连，所述二次净煤气管道14用于将净化的净煤气配送给后续的引风装置，也称为净煤气配送管道，其上安装有所述第二煤气回收切断阀13，用于控制所述二次净煤气管道14的通闭，所述二次净煤气管道14的另一端与所述引风装置的入口相连。

所述引风装置为强力引风机15，强力引风机15的入口与所述二次净煤气管道14相连，所述强力引风机15的出口与所述净煤气回收总管道16一端相连，在所述净煤气回收总管道16上安装有所述净煤气回收切断阀17，用于控制所述净煤气回收总管道16的通闭，所述净煤气回收总管道16的另一端与所述专用低压净煤气管道18的一端相连，所述专用低压净煤气管道18的另一端与所述净煤气输送管道19一端相连，所述净煤气输送管道19的另一端与所述煤气利用装置的入口相连。

所述煤气利用装置包括余热锅炉20和蒸汽包22，所述余热锅炉20的出口通过管道与所述蒸汽包22相连，所述净煤气输送管道19与所述余热锅炉20的入口相连，二次净煤气通过净煤气输送管道19输送到所述余热锅炉20，所述余热锅炉20内还设置有明火点燃装置21，通过所述明火点燃装置21来燃烧净煤气产生蒸汽，再将蒸汽通过管道输送到所述蒸汽包22。

为了保障系统安全，还包括泄爆装置，安装连接于所述旋风除尘器9、布袋除尘器12、及二次净煤气管道14上方。所述泄爆装置包含泄爆管23和泄爆膜24，所述泄爆膜24密封覆盖所述泄爆管23的出口，所述泄爆管23与所述旋风除尘器9、布袋除尘器12和二次净煤气管道14内部气体连通。当装置或管道压力大于预定值时，泄爆膜24自动破裂释放气体压力，保证系统安全工作。

优选地，旋风除尘器9和布袋除尘器12，可以为旋风分离器、脉冲布袋除尘器等起到相同作用的装置仪器。

优选地，所述旋风除尘器9和布袋除尘器12底部设置有排灰口(8，25)，并设置有排灰阀(7，26)控制打开和关闭。当除尘器中的灰尘积攒到一定程度时，可打开安装的排灰阀(7，26)，可直接将灰从所述旋风除尘器9中排出。

优选地，在布袋除尘器12的排灰口还连接有排灰管27，所述排灰管上设置负压抽灰装置28，在排灰时利用负压作用将灰从所述布袋除尘器12中抽出，方便高效地清理除尘器中的灰尘。

优选地，蒸汽包22可以替换为蒸汽联合发电装置等起到对将煤气转化而成的高压蒸汽进行利用的相同作用的装置仪器。

优选地，强力引风机15可以为变频风机、鼓风机等起到相同作用的装置仪器。

工作原理

在气基竖炉正常工作的情况下，关闭竖炉煤气放散阀4，打开竖炉炉顶煤气阀29，炉顶煤气从竖炉炉顶煤气阀29通过直接进入到气基竖炉煤气系统中，参与正常循环。在所述气基竖炉本体1上安装的锁斗2主要作用是使气化炉与锁斗的压力平衡，或在打开锁斗煤气放散阀3时，使锁斗2中的高热值煤气可以由此进入后续的煤气净化回收利用装置中。

但是在气基竖炉直接还原系统停炉、休风以及复风过程中会产生放散煤气以及正常情况下产生的均压煤气，此时关闭竖炉炉顶煤气阀29，打开竖炉煤气放散阀4，煤气通过竖炉煤气放散阀4进入煤气放散管5进行净化回收。

放散煤气进入煤气放散管5进行净化回收时，打开总煤气放散阀6让煤气放散管道5畅通，气基竖炉系统排放的易燃易爆无组织放散煤气，经过煤气放散管道5进入旋风除尘器9。

关闭总煤气放散阀6，并保持第一煤气回收切断阀10关闭，使含尘煤气流在旋风除尘器9中作旋转运动，借助于离心力将尘粒从煤气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使尘粒落入灰斗，除尘后产生一次净煤气。

接下来打开第一煤气回收切断阀10，并保持第二煤气回收切换阀13关闭，一次净煤气通过一次净煤气管道11输送至布袋除尘器12，经布袋除尘器12中的滤布过滤精除尘后产生二次净煤气。

进一步地，打开第二煤气回收切断阀13和净煤气回收切断阀17，分别让二次净煤气管道14和二次净煤气总管道16连开通，产生的二次净煤气在通过强力引风机15的抽吸作用下从二次净煤气管道14中被引入到所述二次净煤气总管道16之中，进而输送至专用低压净煤气管道18。

关闭净煤气回收切断阀17，二次净煤气通过专用低压净煤气管道18和净煤气输送管道19进入到余热锅炉20中，被设置在余热锅炉20中的明火点燃装置21燃烧转化为蒸汽，所形成的蒸汽通过管道输送至蒸汽包22，所述蒸汽包22主要起到一个缓冲和汽液分离的作用，蒸汽在炉子内产生时并不能完全以蒸汽的形式出来，主要是饱合的气液两相混合物形式，并且压力也有波动，当汽液混合物进入所述蒸汽包时，蒸汽和水就可以分离开来，蒸汽输送出去，饱合水返回到炉内继续产生蒸汽。

需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种气基竖炉内无组织放散煤气回收利用系统，其特征在于：

包括煤气净化装置、引风装置和煤气利用装置；

所述煤气净化装置的入口通过煤气放散管(5)与气基竖炉本体(1)相连接，所述煤气净化装置的出口通过净煤气配送管道与所述引风装置相连；

所述引风装置用于将净煤气通过净煤气回收总管道(16)引入专用低压净煤气管道(18)，所述专用低压净煤气管道(18)将所述净煤气导入所述煤气利用装置；

所述煤气利用装置包括余热锅炉(20)和蒸汽包(22)，所述余热锅炉(20)的出口与所述蒸汽包(22)的入口通过管道连接；

所述余热锅炉(20)内设有煤气点燃装置，所述煤气点燃装置为明火点燃装置(21)；

所述煤气净化装置和二次净煤气管道(14)上均设置有泄爆装置，用于在所述煤气净化装置或所述二次净煤气管道(14)的内部气压大于预设值时释放气体。

2.根据权利要求1所述的无组织放散煤气回收利用系统，其特征在于：

所述气基竖炉本体(1)上方安装有锁斗(2)，所述锁斗(2)与锁斗煤气放散阀(3)串联，竖炉煤气放散阀(4)与所述锁斗(2)和锁斗煤气放散阀(3)并联于煤气放散管(5)的一端，竖炉炉顶煤气阀(29)与所述竖炉煤气放散阀(4)并联于所述竖炉煤气放散阀(4)与所述气基竖炉本体(1)相连的管道上。

3.根据权利要求2所述的无组织放散煤气回收利用系统，其特征在于：

所述煤气放散管(5)上装有总煤气放散阀(6)；

一次净煤气管道(11)和二次净煤气管道(14)上装有第一煤气回收切断阀(10)和第二煤气回收切断阀(13)，所述净煤气回收总管道(16)上安装有净煤气回收切断阀(17)。

4.根据权利要求3所述的无组织放散煤气回收利用系统，其特征在于：

所述净煤气装置包括旋风除尘器(9)和布袋除尘器(12)；

所述旋风除尘器(9)的出口通过一次净煤气管道(11)与所述布袋除尘器(12)的入口相连接，所述布袋除尘器(12)的出口与二次净煤气管道(14)相连；

所述净煤气配送管道包括所述二次净煤气管道(14)。

5.根据权利要求4所述的无组织放散煤气回收利用系统，其特征在于：

所述泄爆装置包括泄爆管(23)和泄爆膜(24)，所述泄爆膜(24)密封覆盖所述泄爆管(23)的出口，所述泄爆管(23)与所述旋风除尘器(9)、布袋除尘器(12)和二次净煤气管道(14)内部气体连通。

6.根据权利要求5所述的无组织放散煤气回收利用系统，其特征在于：

所述旋风除尘器(9)和所述布袋除尘器(12)底部设有排灰口(8,25)，所述排灰口(8，25)上安装有排灰阀(7，26)；

所述布袋除尘器的排灰阀(26)与排灰管道(27)的一端连接，所述排灰管道(27)的另一端连接有负压抽灰装置(28)。

7.一种气基竖炉内无组织放散煤气回收利用方法，其特征在于：采用上述权利要求1-6任一项所述的无组织放散煤气回收利用系统，步骤为；

步骤1：放散煤气经煤气放散管(5)从旋风除尘器(9)上方进入，经初次除尘后产生一次净煤气从所述旋风除尘器(9)顶部排出；

步骤2：一次净煤气经一次净煤气管道(11)从布袋除尘器(12)上方进入，除尘后产生二次净煤气从所述布袋除尘器(12)顶部排出；

步骤3：二次净煤气经二次净煤气管道(14)和净煤气回收管道(16)，被强力引风机(15)引至专用低压净煤气管道(18)；

步骤4：所述专用低压净煤气管道(18)回收的净煤气经净煤气输送管道(19)进入余热锅炉(20)燃烧产生蒸汽。

8.根据权利要求7所述的无组织放散煤气回收利用方法，其特征在于：

所述步骤1之前包括步骤：关闭竖炉炉顶煤气阀29，打开竖炉煤气放散阀4；

所述步骤1包括：打开所述煤气放散管(5)上的总煤气放散阀(6)，使放散煤气经所述煤气放散管(5)进入所述旋风除尘器(9)，然后关闭所述总煤气放散阀(6)；

所述步骤2包括：打开所述一次净煤气管道(11)上的第一煤气回收切断阀(10)，使一次净煤气经所述一次净煤气管道(11)进入所述布袋除尘器(12)，然后关闭所述第一煤气回收切断阀(10)；

所述步骤3包括：打开所述二次净煤气管道(14)上的第二煤气回收切断阀(13)和所述净煤气回收管道(16)上的净煤气回收切断阀(17)，使二次净煤气进入所述专用低压净煤气管道(18)，然后关闭所述第二煤气回收切断阀(13)和所述净煤气回收切断阀(17)。

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