CN112695149B - 一种回收低热值转炉煤气的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种回收低热值转炉煤气的装置和方法，属于钢铁企业煤气环保、节能技术领域。本发明的技术方案是：电动蝶阀（11）前连接精制焦炉煤气管道，电动蝶阀（11）阀后管道上依次连接氮气吹扫头一、眼睛阀（12）、氮气吹扫头二、压力表一（18）、减压阀组（13）、压力表二（19）、止逆阀（14）和流量计（2）,各设备之间用管道连接；多支支管在精制焦炉煤气主管上流量计（2）的后方并联连接。本发明的有益效果是：解决了转炉吹炼前期、后期部分低热值烟气放散造成的能源浪费和大气污染问题，同时也提升了转炉吹炼前、后期转炉煤气热值，具有占地小、见效快、改造实施简单、运行成本低、操作简单等优点。

Description

一种回收低热值转炉煤气的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种回收低热值转炉煤气的装置和方法，属于钢铁企业煤气环保、节能技术领域。

背景技术

转炉吹炼过程中产生大量含CO的烟气称为转炉煤气，在转炉吹炼过程中CO含量和炉气量是一个不断变化的过程。在现有的转炉煤气回收模式中，仅回收热值较高的转炉煤气，即在一炉钢吹炼过程中，在氧含量合格的前提下（小于1.5%），CO含量≥35%时开始回收转炉煤气，≤25%时拒收转炉煤气，因吹炼前期和后期CO含量较低，热值不能满足生产需要而通过放散烟筒放散，此种方法不仅浪费能源且导致严重的大气污染。

因此，本领域亟需一种回收利用低热值转炉煤气的方法，既能回收利用CO含量较低的转炉煤气，又能减轻大气污染程度。

发明内容

本发明目的是提供一种回收低热值转炉煤气的装置和方法，通过在进煤气柜前的转炉煤气管道上增加掺烧精制焦炉煤气的装置，在回收转炉吹炼前、后期低CO含量的转炉煤气时，根据转炉煤气中的CO含量不同，通过控制各个喷头开关来掺烧不同量的高热值的精制焦炉煤气来提升转炉煤气热值，使其满足煤气用户生产的热值需求；解决了转炉吹炼前期、后期部分低热值烟气放散造成的能源浪费和大气污染问题， 同时也提升了转炉吹炼前、后期转炉煤气热值，具有显著的经济效益和社会效益，具有占地小、见效快、改造实施简单、运行成本低、操作简单等优点，在钢铁行业中有很大的推广应用价值，有效地解决了背景技术中存在的上述问题。

本发明的技术方案是：一种回收低热值转炉煤气的装置，包含电动蝶阀（11）、氮气吹扫头、眼睛阀、压力表一、减压阀组、压力表二、止逆阀、流量计、喷头控制箱、喷头控制闸阀、喷头和PLC控制柜，所述氮气吹扫头有两个，分别为氮气吹扫头一和氮气吹扫头二，电动蝶阀前连接精制焦炉煤气管道，电动蝶阀阀后管道上依次连接氮气吹扫头一、眼睛阀、氮气吹扫头二、压力表一、减压阀组、压力表二、止逆阀和流量计，各设备之间用管道连接；喷头控制箱、喷头控制闸阀和喷头的数量为一个以上，与支管数量相匹配，多支支管在精制焦炉煤气主管上流量计的后方并联连接，每支支管按介质流向装有喷头控制箱、喷头控制闸阀和喷头，喷头与进煤气柜前转炉煤气管道上短接法兰相连，喷头控制闸阀通过管道与喷头控制箱相连，喷头控制箱通过管道与精制焦炉煤气主管相连，喷头控制闸阀前装有放散管，用于精制焦炉煤气管道置换时放散使用，喷头控制箱内设有电磁阀，与PLC控制柜的输出端连接，用于控制喷头开关；PLC控制柜的输入端连接煤气分析仪和三通阀。

所述氮气吹扫头设有与氮气管道连接的结构，用于精制焦炉煤气管道置换时通入氮气使用，不用时断开。

所述减压阀组由并列的两支减压管道组成，每支减压管道上由减压阀及减压阀前连接的闸阀和阀后连接的闸阀组成。

所述喷头控制箱、喷头控制闸阀和喷头各有三个，分别为1#喷头控制箱、2#喷头控制箱、3#喷头控制箱、1#喷头、2#喷头、3#喷头、喷头控制闸阀一、喷头控制闸阀二和喷头控制闸阀三，分别对应三支支管匹配连接。

一种回收低热值转炉煤气的方法，包含以下步骤：

（1）将精制焦炉煤气主管的电动蝶阀、眼睛阀、减压阀和各支管喷头前的喷头控制闸阀打开，通过减压阀将精制焦炉煤气减压到高于转炉煤气0.01-0.05MPa；

（2）将转炉吹炼回收时CO含量和O2含量的设置修改为CO≥8%且O2＜1.5%开始回收转炉煤气，CO＜8%或O2＞1.5%时终止回收转炉煤气；

（3）一炉钢吹炼过程中，当转炉煤气在CO≥8%且O2＜1.5%时，三通阀回收侧打开，放散侧关闭，开始回收，PLC控制柜使喷头控制箱内的电磁阀打开，多支喷头开始对回收的低热值转炉煤气开始掺入较大量的高热值的精制焦炉煤气，并且随着CO含量的上升，精制焦炉煤气掺入量逐步降低即开启喷头数量逐步关闭，当CO含量到达35%时全部关闭；当一炉钢吹炼到后期，CO含量＜35%时，开始掺入精制焦炉煤气，此时一支喷头开启，并随着CO含量的下降，需要掺入的精制焦炉煤气逐渐增多即开启喷头数量逐步增加，当CO＜8%，三通阀放散侧打开，回收侧关闭时，喷头全部关闭；

（4）喷头开关数量的多少主要体现精制焦炉煤气掺入量的多少，跟回收的转炉煤气流量和CO含量有关：转炉煤气流量越小，需要掺烧的精制焦炉煤气少，即喷头需要打开的少；CO含量越低需要掺烧的精制焦炉煤气越多，即喷头需要打开的数量多。反之亦然；其主要目的是通过掺烧精制焦炉煤气提高不同CO含量阶段的转炉煤气的热值，确保在每个CO阶段掺烧后的煤气热值控制在1100 -1500 Kcal/m3即可满足生产需要。

本发明的有益效果是：通过在进煤气柜前的转炉煤气管道上增加掺烧精制焦炉煤气的装置，在回收转炉吹炼前、后期低CO含量的转炉煤气时，根据转炉煤气中的CO含量不同，通过控制各个喷头开关来掺烧不同量的高热值的精制焦炉煤气来提升转炉煤气热值，使其满足煤气用户生产的热值需求；解决了转炉吹炼前期、后期部分低热值烟气放散造成的能源浪费和大气污染问题，同时也提升了转炉吹炼前、后期转炉煤气热值，具有显著的经济效益和社会效益，具有占地小、见效快、改造实施简单、运行成本低、操作简单等优点，在钢铁行业中有很大的推广应用价值。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明喷头的安装示意图；

图中：氮气吹扫头1、流量计2、1#喷头控制箱3、2#喷头控制箱4、3#喷头控制箱5、1#喷头6、2#喷头7、3#喷头8、放散管9、PLC控制柜10、电动蝶阀11、眼睛阀12、减压阀组13、止逆阀14、喷头控制闸阀一15、喷头控制闸阀二16、喷头控制闸阀三17、压力表一18、压力表二19、煤气柜20、煤气分析仪21、三通阀22、煤气冷却塔23、精制焦炉煤气24、转炉烟气25、风机26、放散烟筒27、水封28。

具体实施方式

为了使发明实施案例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施案例中的附图，对本发明实施案例中的技术方案进行清晰的、完整的描述，显然，所表述的实施案例是本发明一小部分实施案例，而不是全部的实施案例，基于本发明中的实施案例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施案例，都属于本发明保护范围。

一种回收低热值转炉煤气的装置，包含电动蝶阀11、氮气吹扫头1、眼睛阀12、压力表一18、减压阀组13、压力表二19、止逆阀14、流量计2、喷头控制箱、喷头控制闸阀、喷头和PLC控制柜10，所述氮气吹扫头1有两个，分别为氮气吹扫头一和氮气吹扫头二，电动蝶阀11前连接精制焦炉煤气管道，电动蝶阀11阀后管道上依次连接氮气吹扫头一、眼睛阀12、氮气吹扫头二、压力表一18、减压阀组13、压力表二19、止逆阀14和流量计2,各设备之间用管道连接；喷头控制箱、喷头控制闸阀和喷头的数量为一个以上，与支管数量相匹配，多支支管在精制焦炉煤气主管上流量计2的后方并联连接，每支支管按介质流向装有喷头控制箱、喷头控制闸阀和喷头，喷头与进煤气柜20前转炉煤气管道上短接法兰相连，喷头控制闸阀通过管道与喷头控制箱相连，喷头控制箱通过管道与精制焦炉煤气主管相连，喷头控制闸阀前装有放散管9，用于精制焦炉煤气管道置换时放散使用，喷头控制箱内设有电磁阀，与PLC控制柜10的输出端连接，用于控制喷头开关；PLC控制柜10的输入端连接煤气分析仪21和三通阀22。

所述氮气吹扫头1设有与氮气管道连接的结构，用于精制焦炉煤气管道置换时通入氮气使用，不用时断开。

所述减压阀组13由并列的两支减压管道组成，每支减压管道上由减压阀及减压阀前连接的闸阀和阀后连接的闸阀组成。

所述喷头控制箱、喷头控制闸阀和喷头各有三个，分别为1#喷头控制箱3、2#喷头控制箱4、3#喷头控制箱5、1#喷头6、2#喷头7、3#喷头8、喷头控制闸阀一15、喷头控制闸阀二16和喷头控制闸阀三17，分别对应三支支管匹配连接。

一种回收低热值转炉煤气的方法，包含以下步骤：

（1）将精制焦炉煤气主管的电动蝶阀、眼睛阀、减压阀和各支管喷头前的喷头控制闸阀打开，通过减压阀将精制焦炉煤气减压到高于转炉煤气0.01-0.05MPa；

（2）将转炉吹炼回收时CO含量和O2含量的设置修改为CO≥8%且O2＜1.5%开始回收转炉煤气，CO＜8%或O2＞1.5%时终止回收转炉煤气；

（3）一炉钢吹炼过程中，当转炉煤气在CO≥8%且O2＜1.5%时，三通阀回收侧打开，放散侧关闭，开始回收，PLC控制柜使喷头控制箱内的电磁阀打开，多支喷头开始对回收的低热值转炉煤气开始掺入较大量的高热值的精制焦炉煤气，并且随着CO含量的上升，精制焦炉煤气掺入量逐步降低即开启喷头数量逐步关闭，当CO含量到达35%时全部关闭；当一炉钢吹炼到后期，CO含量＜35%时，开始掺入精制焦炉煤气，此时一支喷头开启，并随着CO含量的下降，需要掺入的精制焦炉煤气逐渐增多即开启喷头数量逐步增加，当CO＜8%，三通阀放散侧打开，回收侧关闭时，喷头全部关闭；

（4）喷头开关数量的多少主要体现精制焦炉煤气掺入量的多少，跟回收的转炉煤气流量和CO含量有关：转炉煤气流量越小，需要掺烧的精制焦炉煤气少，即喷头需要打开的少；CO含量越低需要掺烧的精制焦炉煤气越多，即喷头需要打开的数量多。反之亦然；其主要目的是通过掺烧精制焦炉煤气提高不同CO含量阶段的转炉煤气的热值，确保在每个CO阶段掺烧后的煤气热值控制在1100 -1500 Kcal/m3即可满足生产需要。

在实际应用中，将精制焦炉煤气主管的电动蝶阀11、眼睛阀12、减压阀组13和各支管喷头前的喷头控制闸阀一15、喷头控制闸阀二16和喷头控制闸阀三17打开。通过减压阀组13将精制焦炉煤气减压到高于转炉煤气0.01-0.05MPa。

将转炉吹炼回收时CO含量和O2含量的设置修改为CO≥8%且O2＜1.5%开始回收转炉煤气；CO＜8%或O2＞1.5%时终止回收转炉煤气。

一炉钢吹炼过程中，刚开始，转炉烟气通过风机外送至三通阀22，此时三通阀22的放散侧打开、回收侧关闭，转炉烟气通过放散烟筒放散，当转炉煤气在CO≥8%且O2＜1.5%时，三通阀回收侧打开，放散侧关闭，开始回收，PLC控制柜10接受到信号后，将信号传输给1#喷头控制箱3、2#喷头控制箱4和3#喷头控制箱5，三个喷头控制箱内的电磁阀均打开，1#喷头6、2#喷头7和3#喷头8这三支喷头开始对回收的低热值转炉煤气掺入较大量的高热值的精制焦炉煤气，对掺烧精制焦炉煤气的转炉煤气测热值，热值在1100-1500 Kcal/m3即可。随着CO含量的增加，掺烧精制焦炉煤气的转炉煤气热值逐步上升，当CO含量升到A%时，热值接近1500 Kcal/m3且关闭1#喷头6，热值仍大于1100 Kcal/m3；当CO含量升到B%时，热值接近1500 Kcal/m3且关闭2#喷头7，热值仍大于1100 Kcal/m3；当CO含量升到35%时，3#喷头8关闭。当吹炼后期，回收的转炉煤气中持续下降，当CO含量＜35%时，3#喷头8打开运行，继续降到B%以下时，2#喷头7也打开运行，降至A%以下时，1#喷头6也打开运行，当CO＜8%，三通阀放散侧打开，回收侧关闭时，三个喷头也全部关闭。

也就是说，当转炉煤气正常回收时，煤气分析仪21测量的CO含量信号传输给PLC控制柜10，PLC控制柜10根据设定的转炉煤气CO含量在A%＞CO≥8%时三支喷头打开运行；B%＞CO≥A%时，2#喷头7和3#喷头8两支喷头打开运行；35%＞CO≥B%时，3#喷头8打开运行的程序传输给喷头控制箱，控制1#喷头6、2#喷头7和3#喷头8的开关。

如果在回收过程中，出现当掺烧精制焦炉煤气后的转炉煤气热值升到1500Kcal/m3而关闭一支喷头，热值小于1100 Kcal/m3的情况，说明喷头选型较大，单支喷头掺烧的精制焦炉煤气量太大，需要安装流量小的喷头，为了保证最大掺烧量不变，所以喷头数量也要相应增加，每个喷头对应的CO含量区间范围也要缩小才能满足热值在1100 Kcal/m3-1500Kcal/m3之间的要求。

各钢铁企业因为设备、工艺的不同，对转炉煤气热值的使用要求也有微小差别，但均可以应用上述发明回收利用部分低热值转炉煤气。并且本发明包含但不限于仅回收利用转炉煤气CO含量在8%至35%之间的低热值转炉煤气，可以回收利用转炉吹炼过程中更低 CO含量的转炉煤气。

实施例：

某钢铁企业一转炉吹炼时转炉煤气回收平均流量为30000m3/h，回收时的转炉煤气压力为2-3Kpa。

1、从压力0.3MPa的精制焦炉煤气管道上引管道至转炉煤气柜前转炉煤气管道附近与喷头相连，在精制焦炉煤气管道上按介质流向依次安装电动蝶阀、氮气吹扫头一、眼睛阀、氮气吹扫头二、压力表一、减压阀组、压力表二、止逆阀和流量计，流量计后主管连接四个支管。四个支管并联连接，每个支管按介质流向安装喷头控制箱、喷头控制闸阀和喷头。将精制焦炉煤气压力通过减压阀组减为0.02-0.05MPa供喷头。每个喷头控制箱内装有电磁阀，在转炉煤气回收时（即三通阀回收侧阀打开，放散侧关闭时）由转炉煤气CO含量连锁控制开关。

2、精制焦炉煤气的热值为4000Kcal/Nm3,一氧化碳热值为3018 Kcal/Nm3，因此，在进转炉煤气柜前管道上安装了四支喷头（1-4#），每支喷头的流量为2500Nm3/h。

3、转炉吹炼时CO≥8%且O2＜1.5%开始回收转炉煤气即三通阀回收侧开，放散侧关闭；CO＜8%或O2＞1.5%时终止回收转炉煤气即三通阀回收侧关闭，放散侧打开。

4、当转炉开始吹炼时，CO＜8%或O2＞1.5%的烟气通过放散烟筒放散，当烟气中CO≥8%且O2＜1.5%时，三通阀回收侧打开，放散侧关闭，烟气开始开始回收，此时四支喷头打开，精制焦炉煤气掺烧流量10000m3/h；当CO含量升到16%时，1#喷头关闭，精制焦炉煤气掺烧流量75000m3/h；当CO含量升到24%时，2#喷头也关闭，精制焦炉煤气掺烧流量5000m3/h；当CO含量升到32%时，3#喷头也同样关闭，精制焦炉煤气掺烧流量2500m3/h；当CO含量升到35%时，四支喷头全部关闭，精制焦炉煤气不再掺烧；

当转炉吹炼后期，回收烟气中的CO含量逐渐降低，当CO含量小于35%时，4#喷头打开，精制焦炉煤气掺烧流量2500m3/h；当CO含量小于32%时，3#喷头也打开，精制焦炉煤气掺烧流量5000m3/h；当CO含量小于24%时，2#喷头也打开，精制焦炉煤气掺烧流量7500m3/h；当CO含量小于16%时，1#喷头打开，精制焦炉煤气掺烧流量10000m3/h；当CO含量小于8%时，烟气停止回收，同时四支喷头全部关闭。

对上述各CO含量阶段回收的煤气进行检测，热值均在1100-1500 Kcal/m3范围内，满足煤气用户热值需求。

Claims (1)

1.一种回收低热值转炉煤气的方法，其特征在于：氮气吹扫头（1）有两个，分别为氮气吹扫头一和氮气吹扫头二，电动蝶阀（11）前连接精制焦炉煤气管道，电动蝶阀（11）阀后管道上依次连接氮气吹扫头一、眼睛阀（12）、氮气吹扫头二、压力表一（18）、减压阀组（13）、压力表二（19）、止逆阀（14）和流量计（2），各设备之间用管道连接；喷头控制箱、喷头控制闸阀和喷头的数量为一个以上，与支管数量相匹配，多支支管在精制焦炉煤气主管上流量计（2）的后方并联连接，每支支管按介质流向装有喷头控制箱、喷头控制闸阀和喷头，喷头与进煤气柜（20）前转炉煤气管道上短接法兰相连，喷头控制闸阀通过管道与喷头控制箱相连，喷头控制箱通过管道与精制焦炉煤气主管相连，喷头控制闸阀前装有放散管（9），用于精制焦炉煤气管道置换时放散使用，喷头控制箱内设有电磁阀，与PLC控制柜（10）的输出端连接，用于控制喷头开关；PLC控制柜（10）的输入端连接煤气分析仪（21）和三通阀（22）；所述氮气吹扫头（1）设有与氮气管道连接的结构，用于精制焦炉煤气管道置换时通入氮气使用，不用时断开；所述减压阀组（13）由并列的两支减压管道组成，每支减压管道上由减压阀及减压阀前连接的闸阀和阀后连接的闸阀组成；所述喷头控制箱、喷头控制闸阀和喷头各有三个，分别为1#喷头控制箱（3）、2#喷头控制箱（4）、3#喷头控制箱（5）、1#喷头（6）、2#喷头（7）、3#喷头（8）、喷头控制闸阀一（15）、喷头控制闸阀二（16）和喷头控制闸阀三（17），分别对应三支支管匹配连接；

（1）将精制焦炉煤气主管的电动蝶阀、眼睛阀、减压阀和各支管喷头前的喷头控制闸阀打开，通过减压阀将精制焦炉煤气减压到高于转炉煤气0.01-0.05MPa；

（2）将转炉吹炼回收时CO含量和O2含量的设置修改为CO≥8%且O2＜1.5%开始回收转炉煤气，CO＜8%或O2＞1.5%时终止回收转炉煤气；

（3）吹炼过程中，当转炉煤气在CO≥8%且O2＜1.5%时，三通阀回收侧打开，放散侧关闭，开始回收，PLC控制柜使喷头控制箱内的电磁阀打开，多支喷头开始对回收的低热值转炉煤气开始掺入高热值的精制焦炉煤气，并且随着CO含量的上升，精制焦炉煤气掺入量逐步降低即开启喷头数量逐步关闭，当CO含量到达35%时全部关闭；当一炉钢吹炼到后期，CO含量＜35%时，开始掺入精制焦炉煤气，此时一支喷头开启，并随着CO含量的下降，需要掺入的精制焦炉煤气逐渐增多即开启喷头数量逐步增加，当CO＜8%，三通阀放散侧打开，回收侧关闭时，喷头全部关闭；

（4）喷头开关数量的多少主要体现精制焦炉煤气掺入量的多少，跟回收的转炉煤气流量和CO含量有关：转炉煤气流量越小，需要掺烧的精制焦炉煤气少，即喷头需要打开的少；CO含量越低需要掺烧的精制焦炉煤气越多，即喷头需要打开的数量多；反之亦然；其目的是通过掺烧精制焦炉煤气提高不同CO含量阶段的转炉煤气的热值，确保在每个CO阶段掺烧后的煤气热值控制在1100 -1500 Kcal/m3即可满足生产需要。

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