CN110184408B - 一种转炉煤气回收装置及回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及转炉煤气处理技术领域，具体公开一种转炉煤气回收装置及回收方法，所述转炉煤气回收装置包括冷却烟道，为弯曲管道，一端用于与转炉煤气罐的排气口连通；粗除尘器，所述粗除尘器的进气口与所述冷却烟道的另一端连通；余热锅炉，进气口与所述粗除尘器的排气口连通；精细除尘器，所述精细除尘器的进气口与所述余热锅炉的排气口连通；排气管，与所述精细除尘器的排气口连通；收集管，所述精细除尘器的排气口连通并用于与煤气柜连通。本发明的转炉煤气回收装置结构简单、操作方便，除尘和热量回收效率高，节能无杂质，安全性能好。

Description

一种转炉煤气回收装置及回收方法
技术领域
本发明涉及转炉煤气处理技术领域，尤其涉及一种转炉煤气回收装置及回收方法。
背景技术
目前炼钢煤气降温使用的工艺主要有：1)采用蒸汽或氮气将水雾化，喷入蒸发冷却器中，由于雾滴极为细小，因此可以瞬间蒸发，快速地将1000℃左右的气体温度，降低到200℃以下；2)湿法工艺，首先在汽化冷却器的上部转弯管道内喷入雾化水，进行降温，然后再进行喷水降温兼收尘；3)在汽化冷却器之后直接设计洗涤塔，喷雾降温洗涤于一塔之内。上述煤气降温除尘工艺的主要缺点是：浪费大量热能和水资源、产生大量污泥需进一步处理、收尘效果差、回收到的煤气中含有大量蒸汽和氮气等杂质气体、设备爆炸危险性高等。
发明内容
针对现有转炉煤气回收过程中，热能回收率低、能源和水资源消耗大、除尘效果差、煤气中湿气和杂质气体含量高、合格煤气回收量少的问题，本发明提供一种转炉煤气回收装置及回收方法。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
一种转炉煤气回收装置，包括：
冷却烟道，为弯曲管道，一端与转炉煤气罐的排气口连通；
粗除尘器，所述粗除尘器的进气口与所述冷却烟道的另一端连通；
余热锅炉，进气口与所述粗除尘器的排气口连通；
精细除尘器，所述精细除尘器的进气口与所述余热锅炉的排气口连通；
排气管，与所述精细除尘器的排气口连通；
收集管，与所述精细除尘器的排气口连通并用于与煤气柜连通。
优选的，所述冷却烟道为倒“U形”管道，长度为18-22米。
优选的，所述粗除尘器为多管离心除尘器；所述粗除尘器与所述余热锅炉之间的连通管上设有煤气探测头和煤气补充机构。
优选的，所述精细除尘器为金属袋式除尘器。
优选的，所述精细除尘器包括干式静电除尘器和进气口与所述干式静电除尘器的排气口连通的湿式静电除尘器；所述干式静电除尘器的进气口与所述余热锅炉的排气口连通，所述湿式静电除尘器的排气口与所述排气管和所述收集管连通。
优选的，所述余热锅炉内部底端设有用于点燃煤气的助燃空气补充机构和点火器，内部顶端设有余热回收管道。
优选的，所述助燃空气补充机构为位于所述余热回收管道和所述余热锅炉的进气口之间的助燃管道；所述管助燃道在所述余热锅炉内部的部分的管壁上沿管壁轴向均匀设有通气孔；所述点火器的点火端设置在所述助燃空气补充机构的下方。
优选的，所述余热回收管道为椭圆形翅片管道，所述椭圆形翅片管道包括中部设有加强筋的椭圆形管道主体及分别设于所述椭圆形管道主体两侧的翅片，所述椭圆形翅片管道的横断面为梭形，且所述横断面的长轴与所述椭圆形管道主体的长轴重合。
优选的，所述精细除尘器中的煤气出口处设有煤气探测器；所述排气管和所述收集管上分别设有阀门。
相对于现有技术，本发明转炉煤气回收装置的技术效果有：
设置弯曲加长的冷却烟道，使转炉煤气罐中的煤气经过冷却烟道后可降温到700℃以下，降温后的煤气可直接进入初步除尘器中进行除尘，避免了传统煤气冷却器中采用水蒸气或氮气降水雾化后对煤气进行瞬间冷却造成的热量和水资源的严重浪费以及产生的大量污泥，同时避免了后续煤气中湿气重、杂质气体含量高、合格煤气回收量少的缺陷；
经过冷却烟道冷却后的煤气温度降到700℃以下、没有氮气和水蒸气进入煤气，提高了燃气的热值，可直接进入初步除尘器中将煤气中的大颗粒杂质除去，经过初步除尘的煤气直接进入余热锅炉内，实现了大量的热能回收，可产生大量高品质蒸汽；初步除尘得到了干爽的灰尘，不产生大量的污泥；
初级除尘器与所述余热锅炉之间的连通管上设有煤气探测头和煤气补充装置，有效避开了煤气含量在爆炸极限范围内，不存在爆炸性危险；进入余热锅炉内的煤气在补充助燃空气后，进行点火，可释放大量热能，提高余热锅炉内的热交换效率和热能回收率。
余热回收管道为椭圆形翅片管道，在热交换过程中不会附着任何灰尘，干灰尘经过表面后会瞬间流走。
该装置结构简单，煤气收尘效果可达到99.9％以上，热量回收效率高，动力消耗大小，经济性能好，安全性能高。
本发明还提供所述转炉煤气回收装置的回收煤气的方法，至少包括以下步骤：
a、所述转炉煤气罐中的煤气通过所述冷却烟道进入所述粗除尘器中进行初步除尘，通过所述煤气探测头检测经过初步除尘后的煤气中的煤气含量，若煤气含量在爆炸极限范围内，则打开所述煤气补充机构补充煤气，直至煤气含量高于爆炸极限范围；若煤气含量低于或高于爆炸极限范围，则直接进入所述余热锅炉内；
b、经过初步除尘的煤气进入所述余热锅炉后，若煤气中氧气含量≥1％，则打开所述助燃空气补充机构使空气进入所述余热锅炉，同时打开所述点火器，使煤气燃烧，并通过所述余热回收管道进行热量交换；若煤气中氧气含量＜ 1％，则直接通过所述余热回收管道进行热量交换；
c、经过热量交换的煤气从所述余热锅炉出来后进入所述精细除尘器中除尘，当经过精细除尘后的煤气中氧含量＜1％时，通过所述收集管进入所述煤气柜中，当氧含量≥1％时，通过所述排气管排放。
相对于现有技术，本发明的转炉煤气回收装置回收煤气的方法，操作简单、安全性高、动力消耗小，除尘效果和热量回收效果好。
附图说明
图1是本发明实施例的转炉煤气回收装置中精细除尘器为干式静电收尘器和湿式静电收尘器的结构示意图；
图2是本发明实施例的转炉煤气回收装置中精细除尘器为金属袋式收尘器的结构示意图；
图3是本发明实施例中余热回收管道横断面的结构示意图；
图4是本发明实施例中余热回收管道在余热锅炉内的分布结构示意图；
其中，1、转炉煤气罐，2、冷却烟道，3、粗除尘器，4、余热锅炉，5、干式静电除尘器，6、湿式静电除尘器，7排气管，8、收集管，9、煤气柜， 10、煤气探测头，11、煤气补充机构，12、点火器，13、助燃空气补充机构， 14、余热回收管道，15、加强筋。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
如图1所示，一种转炉煤气回收装置，包括冷却烟道2、粗除尘器3、余热锅炉4、精细除尘器、排气管7、收集管8和煤气柜9；
其中，冷却烟道2，为弯曲管道，一端用于与转炉煤气罐1的排气口连通；
粗除尘器3，所述粗除尘器3的进气口与所述冷却烟道2的另一端连通；
余热锅炉4，进气口与所述粗除尘器3的排气口连通；
精细除尘器，所述精细除尘器的进气口与所述余热锅炉4的排气口连通；
排气管7，与所述精细除尘器的排气口连通；
收集管8，与所述精细除尘器的排气口连通并用于与煤气柜9连通。
转炉煤气通过冷却烟道2进行降温后，进入到粗除尘器3中进行粗除尘，经过粗除尘的煤气从粗除尘器3出来后进入余热锅炉4内，进行热交换，得到进一步降温，从余热锅炉4内排出的煤气直接进入精细除尘器中，并从精细除尘器的排气口排出，所述精细除尘器可对0.25mm以下的细小颗粒物进行去除，若经过精细除尘后的煤气中氧气含量≥1％，则为不合格煤气，通过排气管7 排放；若氧气含量＜1％，则为合格煤气，通过收集管8收集进入煤气柜9中。
其中，转炉煤气回收装置设置弯曲的冷却烟道2，可增加转炉煤气罐1中的煤气经过冷却烟道2后的降温速度，降温后的煤气可直接进入粗除尘器3中进行除尘，避免了传统煤气冷却器中采用水蒸气或氮气降水雾化后对煤气进行瞬间冷却造成的热量和水资源的严重浪费以及产生的大量污泥，同时避免了后续煤气中湿气重、杂质气体含量高、合格煤气回收量少的缺陷；从余热锅炉4 出来的低温煤气经过精细除尘器除尘后，除尘率可达99.9％以上，除尘效果好。
如图1所示，作为本发明提供的转炉煤气回收装置的一种具体实施方式，所述冷却烟道2为倒“U形”管道，长度为18-22米；“U形”管道可有效降低煤气直接进入初步除尘器后带来的冲击力，降低初步除尘器的损坏率；经过长度为18-22米的冷却烟道2后，可保证煤气温度降低到700℃以下，不超过初步除尘器要求的温度上限，但不会过低而导致余热锅炉4的热交换效率降低。
如图1所示，作为本发明提供的转炉煤气回收装置的一种具体实施方式，所述粗除尘器3为多管离心除尘器；所述粗除尘器3与所述余热锅炉4之间的连通管上设有煤气探测头10和煤气补充机构11。多管离心除尘器在煤气为干燥煤气时，可将煤气中0.2mm以上的颗粒物全部除去；粗除尘器3与所述余热锅炉4之间的连通管上设有的煤气探测头10可以实时监测粗除尘器3排出的气体中的煤气含量，当煤气含量在爆炸极限范围内时，通过煤气补充机构 11补充煤气，直至煤气含量高于爆炸极限，避开在爆炸极限范围内的煤气进入余热锅炉4，有效避免了爆炸性事故的发生。
如图1所示，作为本发明提供的转炉煤气回收装置的一种具体实施方式，所述精细除尘器包括干式静电除尘器5和进气口与所述干式静电除尘器5的排气口连通的湿式静电除尘器6；所述干式静电除尘器5的进气口与所述余热锅炉4的排气口连通，所述湿式静电除尘器6的排气口与所述排气管7和所述收集管8连通；静电收尘器结实耐用，且依次经过干式静电除尘器5和湿式静电除尘器6除尘后的煤气温度可降低到80℃以下。
如图2所示，作为本发明提供的转炉煤气回收装置的一种具体实施方式，所述精细除尘器为金属袋式除尘器，金属袋式除尘器除尘后的煤气的杂质气体和湿度含量低，温度降到200℃以下。
如图1所示，作为本发明提供的转炉煤气回收装置的一种具体实施方式，所述余热锅炉4内部底端设有用于点燃煤气的助燃空气补充机构13和点火器 12，内部顶端设有余热回收管道14。进入余热锅炉4内的煤气在补充助燃空气后，进行点火，可释放大量热能，提高余热锅炉4内的热交换效率和热能回收率。
如图1所示，作为本发明提供的转炉煤气回收装置的一种具体实施方式，所述助燃空气补充装置为设置在所述余热回收管道14和所述余热锅炉4的进气口之间的助燃管道；所述助燃管道在所述余热锅炉4内部的部分为管壁上均匀设置通气孔的多孔管道，可快速为余热锅炉4内部补充氧气进行助燃，使点燃的煤气与余热管道进行高效率热交换，在余热管道内部产生高质量水蒸气。所述点火器12的点火端设置在所述余热锅炉4内部的所述助燃空气补充装置的下方。
如图3所示，作为本发明提供的转炉煤气回收装置的一种具体实施方式，所述余热回收管道14为椭圆形翅片管道，所述椭圆形翅片管道包括中部设有加强筋15的椭圆形管道主体及分别设于所述椭圆形管道主体两侧的翅片，所述椭圆形翅片管道的横断面为梭形，且所述横断面的长轴与所述椭圆形管道主体的长轴重合。椭圆形翅片管道在余热锅炉4内部水平平铺成多层结构，多层结构中一层横排椭圆形翅片管道与一层竖排椭圆形翅片管道交替分布，如图4 所示，该结构的余热回收管道14热交换效率高，且在热交换过程中不会附着任何灰尘，干灰尘经过表面后会瞬间流走，避免煤气中的氧化亚铁在管壁上聚积遇空气产生大量热量而发生爆炸的危险；椭圆形管道主体中部的加强筋15，可有效避免其承受较大的气体冲击压力而发生变形。
如图1所示，作为本发明提供的转炉煤气回收装置的一种具体实施方式，所述精细除尘器中的煤气出口处设有煤气探测器；所述排气管7和所述收集管 8上分别设有阀门，通过煤气探测器检测经过精细除尘器除尘后的煤气中氧气含量是否达到要求，来控制煤气是否进入煤气柜9。
转炉煤气回收装置回收煤气的方法，包括以下步骤：
a、所述转炉煤气罐1中的煤气通过所述冷却烟道2进入所述粗除尘器3 中进行初步除尘，通过所述煤气探测头10检测经过初步除尘后的煤气中的煤气含量，若煤气含量在爆炸极限范围内，则打开所述煤气补充机构11补充煤气，直至煤气含量高于爆炸极限范围；若煤气含量低于或高于爆炸极限范围，则直接进入所述余热锅炉4内；
b、经过初步除尘的煤气进入所述余热锅炉4后，若煤气中氧气含量≥1％，则打开所述助燃空气补充机构13使空气进入所述余热锅炉4，同时打开所述点火器12，通过所述余热回收管道14进行热量交换；若煤气中氧气含量＜1％，则直接通过所述余热回收管道14进行热量交换；
c、经过热量交换的煤气从所述余热锅炉4出来后进入所述精细除尘器中除尘，当经过精细除尘后的煤气中氧含量＜1％时，通过所述收集管8进入所述煤气柜9中，当氧含量≥1％时，通过所述排气管7排放。
本发明的转炉煤气回收装置回收煤气的方法，将粗除尘后的不合格煤气在余热锅炉4内点燃，燃烧产生的热量与余热回收管道14进行热量交换，提高了热量回收效率，降低不合格煤气直接排放造成的资源浪费；将粗除尘后的合格煤气直接在余热锅炉4内进行热量交换，大大提高合格煤气的回收效率；其结构简单、操作方便、安全性高、动力消耗小，除尘效果和热量回收效果好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于转炉煤气回收装置的回收煤气的方法，其特征在于：所述转炉煤气回收装置包括：
冷却烟道，为弯曲管道，一端用于与转炉煤气罐的排气口连通；
粗除尘器，所述粗除尘器的进气口与所述冷却烟道的另一端连通；所述粗除尘器为多管离心除尘器；
余热锅炉，进气口与所述粗除尘器的排气口连通；所述余热锅炉内部底端设有用于点燃煤气的助燃空气补充机构和点火器，内部顶端设有余热回收管道；所述余热回收管道为椭圆形翅片管道，所述椭圆形翅片管道包括中部设有加强筋的椭圆形管道主体及分别设于所述椭圆形管道主体两侧的翅片，所述椭圆形翅片管道的横断面为梭形，且所述横断面的长轴与所述椭圆形管道主体的长轴重合；
精细除尘器，所述精细除尘器的进气口与所述余热锅炉的排气口连通；
排气管，与所述精细除尘器的排气口连通；
收集管，与所述精细除尘器的排气口连通并用于与煤气柜连通；
所述精细除尘器包括干式静电除尘器和进气口与所述干式静电除尘器的排气口连通的湿式静电除尘器；所述干式静电除尘器的进气口与所述余热锅炉的排气口连通，所述湿式静电除尘器的排气口与所述排气管和所述收集管连通；
所述回收煤气的方法包括以下步骤：
a、所述转炉煤气罐中的煤气通过所述冷却烟道进入所述粗除尘器中进行初步除尘，通过煤气探测头检测经过初步除尘后的煤气中的煤气含量，若煤气含量在爆炸极限范围内，则打开煤气补充机构补充煤气，直至煤气含量高于爆炸极限范围；若煤气含量低于或高于爆炸极限范围，则直接进入所述余热锅炉内；
b、经过初步除尘的煤气进入所述余热锅炉后，若煤气中氧气含量≥1％，则打开所述助燃空气补充机构使空气进入所述余热锅炉，同时打开所述点火器，使煤气燃烧，并通过所述余热回收管道进行热量交换；若煤气中氧气含量＜1％，则直接通过所述余热回收管道进行热量交换；
c、经过热量交换的煤气从所述余热锅炉出来后进入所述精细除尘器中除尘，当经过精细除尘后的煤气中氧含量＜1％时，通过所述收集管进入所述煤气柜中，当氧含量≥1％时，通过所述排气管排放。
2.如权利要求1所述的基于转炉煤气回收装置的回收煤气的方法，其特征在于：所述冷却烟道为倒“U形”管道，长度为18-22米。
3.如权利要求1所述的基于转炉煤气回收装置的回收煤气的方法，其特征在于：所述粗除尘器与所述余热锅炉之间的连通管上设有煤气探测头和煤气补充机构。
4.如权利要求1所述的基于转炉煤气回收装置的回收煤气的方法，其特征在于：所述助燃空气补充机构为位于所述余热回收管道和所述余热锅炉的进气口之间的助燃管道；所述助燃管道在所述余热锅炉内部的部分的管壁上沿管壁轴向均匀设有通气孔；所述点火器的点火端设置在所述助燃空气补充机构的下方。
5.如权利要求1所述的基于转炉煤气回收装置的回收煤气的方法，其特征在于：所述精细除尘器中的煤气出口处设有煤气探测器；所述排气管和所述收集管上分别设有阀门。
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