CN111440640A - 一种可利用余热的煤气高温净化系统及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可利用余热的煤气高温净化系统及使用方法，包括冷却器、预除尘装置、陶瓷纤维除尘器、风机，冷却器与预除尘装置连接，预除尘装置与回收管路相连，回收管路通过进入管、排出管与陶瓷纤维除尘器连接，风机设置在回收管路上，回收管路通过风机与放散管、回热管相连；回收管路上设置有第一气动阀，放散管上设置有第二气动阀，回热管上设置有第三气动阀，进入管设置有第四气动阀，排出管设置有第五气动阀；本发明通过设置耐高温的陶瓷纤维除尘器，使净化后烟气的温度保持为400℃，通过回热管到达烘干炉前，温度始终保持在露点以上，避免烟气管道的腐蚀；同时相对袋式除尘器，高出200℃的烟气直接燃烧时，可节约这部分高温的热能。

Description

一种可利用余热的煤气高温净化系统及使用方法

技术领域

本发明涉及煤气净化装置技术领域，具体涉及一种可利用余热的煤气高温净化系统及使用方法。

背景技术

镍铁的生产主要采用镍矿通过火冶法熔炼，在高温条件下经还原、熔化和精炼得到金属镍。镍铁矿热炉在冶炼过程中，会产生600℃～1000℃的高温烟气，烟气中含有大量可一再利用的煤气以及大量的悬浮颗粒，如果不经过处理直接向环境中排放会造成环境污染，现有的烟气处理技术主要为袋式除尘技术，由于滤袋不耐高温，因此常规袋式除尘器必须要将烟气降温到260℃以下进行处理。

降温设备的使用，增加了设备投资和占地面积。同时袋式除尘器的滤袋过滤精度对于直径较小的污染物净化效果差，容易造成烟气排放不达标或堵塞滤袋现象，同时滤袋不耐高温冲击，需要经常更换造成维护成本高。镍铁电炉的尾气，目前再利用途径主要作为烘干炉和回转窑的热源，袋式除尘的降温处理，直接损失了很大一部分热能，同时，降温后的烟气，由于除尘器和烘干炉之间一般距离较远，烟气输送到烘干炉前，温度降到100℃以下时，烟气中的腐蚀成分在酸露点以下，会造成烟气管道的严重腐蚀。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种可利用余热的煤气高温净化系统，包括冷却器、预除尘装置、陶瓷纤维除尘器、风机，所述冷却器与所述预除尘装置连接，所述预除尘装置与回收管路相连，所述回收管路通过进入管、排出管与所述陶瓷纤维除尘器连接，所述风机设置在所述回收管路上，所述回收管路通过所述风机与放散管、回热管相连；所述回收管路上设置有第一气动阀，所述放散管上设置有第二气动阀，所述回热管上设置有第三气动阀，所述进入管设置有第四气动阀，所述排出管设置有第五气动阀。

较佳的，所述陶瓷纤维除尘器内设置有花板和若干陶瓷纤维滤管，所述陶瓷纤维滤管固定设置在所述花板上，所述陶瓷纤维除尘器内通过所述花板分隔形成上腔体和下腔体，所述进入管与所述下腔体连通，所述排出管和所述上腔体连通，所述排出管与所述回收管路连通。

较佳的，所述陶瓷纤维除尘器还设置有清洁组件，所述清洁组件包括脉冲阀、氮气脉冲喷吹管路、氮气吹扫管路，通过所述脉冲阀向所述氮气脉冲喷吹管路和所述氮气吹扫管路分别供气，所述氮气脉冲喷吹管路设置在所述陶瓷纤维除尘器内所述花板以上并对应所述陶瓷纤维滤管的上端口设置；所述的氮气吹扫管路设置在所述陶瓷纤维除尘器内所述花板以下。

较佳的，所述清洁组件还设置有加热器，通过所述加热器对进入所述氮气脉冲喷吹管路和所述氮气吹扫管路内的氮气进行加热。

较佳的，所述冷却器、所述预除尘装置、所述陶瓷纤维除尘器的下出口均设置有清灰阀，且通过所述清灰阀和输灰装置连通，所述输灰装置和灰仓连通。

较佳的，所述陶瓷纤维除尘器设置为多个，且多个所述陶瓷纤维除尘器并联，各所述陶瓷纤维除尘器的所述进入管和所述排出管均分别设置有所述第四气动阀和所述第五气动阀。

较佳的，所述进入管设置有进口温度检测器，所述排出管设置有出口温度检测器。

较佳的，所述风机位置处设置有烟道温度感应器和烟道成分检测器。

较佳的，所述陶瓷纤维滤管的材质为硅酸铝纤维、氧化铝纤维、氧化锆纤维中的一种。

较佳的，所述陶瓷纤维滤管滤层孔径为5μm～20μm。

较佳的，所述可利用余热的煤气高温净化系统的使用方法，包括步骤：

S1，将烟气与所述冷却器连通，打开所述第一气动阀、所述第二气动阀，关闭所述第三气动阀、所述第四气动阀、所述第五气动阀，使所述预除尘装置与所述放散管连通，通过所述烟道温度感应器和所述烟道成分检测器实时监控烟气的温度和成分；

S2，关闭所述第一气动阀和所述第二气动阀，打开所述第三气动阀、所述第四气动阀、所述第五气动阀，使所述预除尘装置通过所述陶瓷纤维除尘器与所述回热管连通；

S3，通过所述出口温度检测器和所述进口温度检测器实时检测所述陶瓷纤维除尘器进出口之间的温度差，通过所述温度差控制所述第四气动阀限制的气体流量，直至所述陶瓷纤维除尘器处于正常工作状态。

较佳的，所述第四气动阀限制的气体流量A的计算公式为：

其中，A为所述第四气动阀限制的气体流量；a为所述第四气动阀限制的初始气体流量；T₁为所述进口温度检测器的检测温度；T₂为所述出口温度检测器的检测温度；T_Δ为允许限定温差。

较佳的，所述进口温度检测器检测到烟气温度为400℃～450℃。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明通过设置耐高温的陶瓷纤维除尘器，使净化后烟气的温度保持为400℃，通过回热管到达烘干炉前，温度始终保持在露点以上，避免了烟气管道的腐蚀；同时相对袋式除尘器，高出200℃的烟气直接燃烧时，可节约这部分高温的热能。

附图说明

图1为所述可利用余热的煤气高温净化系统的结构视图。

图中数字表示：

1-冷却器；2-预除尘装置；3-第一陶瓷纤维除尘器；4-第二陶瓷纤维除尘器；5-脉冲阀；6-气动阀；7-第三陶瓷纤维除尘器；8-加热器；9-风机；10-氮气脉冲喷吹管路；11-氮气吹扫管路；12-清灰阀；13-输灰装置；14-灰仓；61-第一气动阀；62-第二气动阀；63-第三气动阀；64-第四气动阀；65-第五气动阀。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例一

如图1所示，图1为所述可利用余热的煤气高温净化系统的结构视图；本发明所述可利用余热的煤气高温净化系统包括冷却器1、预除尘装置2、陶瓷纤维除尘器、气动阀6、风机9、清灰阀12、输灰装置13、灰仓14。

所述冷却器1与所述预除尘装置2连接，所述预除尘装置2与回收管路相连，所述回收管路通过进入管、排出管与所述陶瓷纤维除尘器连接，所述风机9设置在所述回收管路上，所述回收管路通过所述风机9与放散管、回热管相连。较佳的，所述进入管、所述排出管、所述放散管和所述回热管上均设置有所述气动阀6，所述气动阀6用于控制各管路的启闭。

具体的，所述回收管路上设置有第一气动阀61，所述放散管上设置有第二气动阀62，所述回热管上设置有第三气动阀63，所述进入管设置有第四气动阀64，所述排出管设置有第五气动阀65。

所述陶瓷纤维除尘器内设置有花板和若干陶瓷纤维滤管，所述陶瓷纤维滤管固定设置在所述花板上，所述陶瓷纤维除尘器内通过所述花板形成上腔体和下腔体，所述进入管与所述下腔体连通，所述排出管和所述上腔体连通。所述排出管与所述回收管路连通。

所述陶瓷纤维除尘器还设置有清洁组件，所述清洁组件包括脉冲阀5、氮气脉冲喷吹管路10、氮气吹扫管路11，通过所述脉冲阀5向所述氮气脉冲喷吹管路10和所述氮气吹扫管路11内脉冲供气，从而实现对所述陶瓷纤维除尘器内陶瓷纤维滤管的反吹除尘。

较佳的，所述清洁组件还设置有加热器8，通过所述加热器8对进入所述氮气脉冲喷吹管路10和所述氮气吹扫管路11内的氮气进行加热升温后才可进入喷吹清灰，避免温度急剧升降对陶瓷纤维除尘器滤管的热震。

具体的，所述氮气脉冲喷吹管路10设置在所述陶瓷纤维除尘器内花板以上并对应陶瓷纤维滤管的上端口设置，通过脉冲喷吹的方式对所述陶瓷纤维滤管外表面过滤的灰尘进行清灰；所述的氮气吹扫管路11设置在所述陶瓷纤维除尘器内花板以下，在所述可利用余热的镍铁冶炼电炉煤气高温净化系统停车时，吹扫花板以下所述陶瓷纤维滤管表面的粉尘，防止停车时粉尘在滤管表面吸湿结块堵塞过滤表面。

所述冷却器1、所述预除尘装置2、所述陶瓷纤维除尘器的下出口均设置有所述清灰阀12，且通过所述清灰阀12和所述输灰装置13连通，所述输灰装置13和所述灰仓14连通。系统工作时产生灰尘，通过所述清灰阀12，进入所述输灰装置13，然后进入所述灰仓14，所述输灰装置13为螺旋输灰，所有清灰机构均设有氮气保护装置。

所述陶瓷纤维除尘器设置为3个，具体包括第一陶瓷纤维除尘器3、第二陶瓷纤维除尘器4、第三陶瓷纤维除尘器7，通过所述陶瓷纤维除尘器的三并联结构，每个所述陶瓷纤维除尘器进出口均装有气动阀门，除尘器工作时，2台所述陶瓷纤维除尘器过滤，1台所述陶瓷纤维除尘器反吹清灰，交替进行过滤和清灰，系统采用PLC系统，运行稳定可靠。

所述冷却器1采用风冷或水冷降温，所述冷却器1与所述陶瓷纤维除尘器前入口温度连锁，确保入口温度稳定在400℃～450℃；较佳的，所述进入管和所述排出管分别设置有进口温度检测器和出口温度检测器，所述进口温度检测器用于检测烟气进入所述陶瓷纤维除尘器前温度，保证温度稳定在400℃～450℃，所述出口温度检测器用于检测经所述陶瓷纤维除尘器除尘后烟气温度，用于控制所述第四气动阀64的流量。

所述预除尘装置2采用高效旋风除尘器，除去烟气中大粒径的粉尘，为后续的所述陶瓷纤维除尘器减轻负荷。

一般的，所述风机9位置处设置有烟道温度感应器和烟道成分检测器，通过所述温度感应器和所述成分检测器可检测位于所述风机9位置处烟气的成分和温度，便于实现烟气流通状态的控制。

所述陶瓷纤维除尘器采用耐高温的陶瓷纤维滤管，陶瓷纤维滤管的材质为硅酸铝纤维、氧化铝纤维、氧化锆纤维及硅溶胶、铝溶胶、锆溶胶的一种或几种的组合物，可耐900℃～1200℃的高温，所述陶瓷纤维滤管具有高孔隙率，滤层孔径5μm～20μm，气阻小，过滤精度高。

所述陶瓷纤维除尘器净化后烟气温度约400℃，通过所述回热管到达烘干炉前，温度始终保持在露点以上，避免了烟气管道的腐蚀。同时相对袋式除尘器，高出200℃的烟气直接燃烧时，可节约这部分高温的热能。

实施例二

本发明所述镍铁冶炼电炉煤气高温净化系统的使用方法包括步骤：

S1，将烟气与所述冷却器1连通，打开所述第一气动阀61、所述第二气动阀62，关闭所述第三气动阀63、所述第四气动阀64、所述第五气动阀65，使所述预除尘装置2与所述放散管连通，通过所述烟道温度感应器和所述烟道成分检测器实时监控烟气的温度和成分；

S2，关闭所述第一气动阀61和所述第二气动阀62，打开所述第三气动阀63、所述第四气动阀64、所述第五气动阀65，使所述预除尘装置2通过所述陶瓷纤维除尘器与所述回热管连通；

S3，通过所述出口温度检测器和所述进口温度检测器实时检测所述陶瓷纤维除尘器进出口之间的温度差，通过所述温度差控制所述第四气动阀64限制的气体流量，直至所述陶瓷纤维除尘器处于正常工作状态。

在步骤S1中，所述镍铁冶炼电炉烟气在电炉开始工作初期，出气温度和出气量不稳定，初期的烟气不适宜进入所述陶瓷纤维除尘器，烟气从所述回收管路直接去烟囱点火后放散。

在步骤S3中，为保护烟气温度急剧升降对所述陶瓷纤维除尘器滤管的热震，所述陶瓷纤维除尘器在进烟气时，需要缓慢打开所述第四气动阀64以进行进气升温程序，当所述陶瓷纤维除尘器内温度达到400℃～450℃时，才能开始正常工作状态。

一般的，在所述进气升温程序的过程中，所述第四气动阀64对进入所述陶瓷纤维除尘器内的气体流量进行限制，具体的，所述第四气动阀64限制的气体流量A的计算公式为：

其中，A为所述第四气动阀限制的气体流量；a为所述第四气动阀限制的初始气体流量；T₁为所述进口温度检测器的检测温度；T₂为所述出口温度检测器的检测温度；T_Δ为允许限定温差。

其中，初始气体流量a为刚进行通气时的状态下，所述第四气动阀限制的气体流量，一般设置为所述陶瓷纤维除尘器正常工作状态时所述第四气动阀气体流量的一半；允许温差T_Δ一般设置为50℃，表示在所述温度差在0℃～50℃的范围之内时，所述陶瓷纤维除尘器进行正常工作状态。

通过上述计算公式，在起始状态时，所述第四气动阀64限制的气体流量A为a，随所述进口温度检测器的检测温度和所述出口温度检测器的检测温度之间温度差值的不断减小，所述第四气动阀限制的气体流量逐渐增大，在达到合理的范围区间时，所述第四气动阀达到正常工作时的气体流量状态。

一般的，所述进口温度检测器检测到烟气温度为400℃～450℃时，才向所述陶瓷纤维除尘器内导入。

值得指出的是，由于所述陶瓷纤维除尘器进行交替式清灰工作，故通过上式对所述第四气动阀64限制的气体流量进行控制，从而可保证所述陶瓷纤维除尘器在工作状态切换前后通过气流调节一直处于较为稳定的温度环境下。

本发明通过所述出口温度检测器和所述进口温度检测器的温度检测、以及所述第四气动阀64、所述第五气动阀65的协同配合，可控制所述陶瓷纤维除尘器进出气体温度，在保证经除尘后烟气具有较高利用温度的同时，避免所述陶瓷纤维除尘器处于温度变化幅度较大的环境下，一定程度上提高了所述陶瓷纤维除尘器的使用寿命。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种可利用余热的煤气高温净化系统，其特征在于，包括冷却器、预除尘装置、陶瓷纤维除尘器、风机，所述冷却器与所述预除尘装置连接，所述预除尘装置与回收管路相连，所述回收管路通过进入管、排出管与所述陶瓷纤维除尘器连接，所述风机设置在所述回收管路上，所述回收管路通过所述风机与放散管、回热管相连；所述回收管路上设置有第一气动阀，所述放散管上设置有第二气动阀，所述回热管上设置有第三气动阀，所述进入管设置有第四气动阀，所述排出管设置有第五气动阀。

2.如权利要求1所述的可利用余热的煤气高温净化系统，其特征在于，所述陶瓷纤维除尘器内设置有花板和若干陶瓷纤维滤管，所述陶瓷纤维滤管固定设置在所述花板上，所述陶瓷纤维除尘器内通过所述花板分隔形成上腔体和下腔体，所述进入管与所述下腔体连通，所述排出管和所述上腔体连通，所述排出管与所述回收管路连通。

3.如权利要求2所述的可利用余热的煤气高温净化系统，其特征在于，所述陶瓷纤维除尘器还设置有清洁组件，所述清洁组件包括脉冲阀、氮气脉冲喷吹管路、氮气吹扫管路，通过所述脉冲阀向所述氮气脉冲喷吹管路和所述氮气吹扫管路分别供气，所述氮气脉冲喷吹管路设置在所述陶瓷纤维除尘器内所述花板以上并对应所述陶瓷纤维滤管的上端口设置；所述的氮气吹扫管路设置在所述陶瓷纤维除尘器内所述花板以下。

4.如权利要求3所述的可利用余热的煤气高温净化系统，其特征在于，所述清洁组件还设置有加热器，通过所述加热器对进入所述氮气脉冲喷吹管路和所述氮气吹扫管路内的氮气进行加热。

5.如权利要求1所述的可利用余热的煤气高温净化系统，其特征在于，所述冷却器、所述预除尘装置、所述陶瓷纤维除尘器的下出口均设置有清灰阀，且通过所述清灰阀和输灰装置连通，所述输灰装置和灰仓连通。

6.如权利要求1所述的可利用余热的煤气高温净化系统，其特征在于，所述陶瓷纤维除尘器设置为多个，且多个所述陶瓷纤维除尘器并联，各所述陶瓷纤维除尘器的所述进入管和所述排出管均分别设置有所述第四气动阀和所述第五气动阀。

7.如权利要求1所述的可利用余热的煤气高温净化系统，其特征在于，所述进入管设置有进口温度检测器，所述排出管设置有出口温度检测器。

8.如权利要求7所述的可利用余热的煤气高温净化系统，其特征在于，所述风机位置处设置有烟道温度感应器和烟道成分检测器。

9.一种如权利要求8所述的可利用余热的煤气高温净化系统的使用方法，其特征在于，包括步骤：

S1，将烟气与所述冷却器连通，打开所述第一气动阀、所述第二气动阀，关闭所述第三气动阀、所述第四气动阀、所述第五气动阀，使所述预除尘装置与所述放散管连通，通过所述烟道温度感应器和所述烟道成分检测器实时监控烟气的温度和成分；

S2，关闭所述第一气动阀和所述第二气动阀，打开所述第三气动阀、所述第四气动阀、所述第五气动阀，使所述预除尘装置通过所述陶瓷纤维除尘器与所述回热管连通；

S3，通过所述出口温度检测器和所述进口温度检测器实时检测所述陶瓷纤维除尘器进出口之间的温度差，通过所述温度差控制所述第四气动阀限制的气体流量，直至所述陶瓷纤维除尘器处于正常工作状态。

10.如权利要求9所述的使用方法，其特征在于，所述第四气动阀限制的气体流量A的计算公式为：

其中，A为所述第四气动阀限制的气体流量；a为所述第四气动阀限制的初始气体流量；T₁为所述进口温度检测器的检测温度；T₂为所述出口温度检测器的检测温度；T_Δ为允许限定温差。

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