CN113310322A - 熔炼热能回收及碳中和综合循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供熔炼热能回收及碳中和综合循环系统，涉及烟气回收技术领域。该熔炼热能回收及碳中和综合循环系统，包括耗氧装置、锅炉换热系统、除尘装置、SCR脱硝装置、脱硫装置和熔炼炉，所述锅炉换热系统包括有余热锅炉和热交换系统，所述耗氧装置包括有燃气燃烧炉、温度传感器和氧含量传感器。通过锅炉换热系统将高温烟气分离成烟气和蒸汽分别进行处理，分离出来的热能转化为饱和蒸汽，并用于企业生产；或者将蒸汽通过驱动发电机组，转化为电能，用于企业用电设备，提升企业资源利用率，减少能源消耗量，通过余热锅炉将烟气温度控制在除尘器需要的安全温度，并保证烟气温度的平稳性，值得大力推广。

Description

熔炼热能回收及碳中和综合循环系统

技术领域

本发明涉及烟气回收技术领域，具体为熔炼热能回收及碳中和综合循环系统。

背景技术

熔炼炉是指熔化金属锭和一些废旧金属并加入必要的合金成分，经过扒渣、精炼等操作将它们熔炼成所需要的合金的设备，金属冶炼行业一直被冠以粗放型行业，主要原因是能源消耗严重，环境污染大，随着我国环境治理政策的深入推进，规模以上企业以实现环保达标，综合也日趋治理完善，但是，固有的基本生产工艺路线造成的能源二次浪费还未能得到应有的改善。

我国95%以上的金属冶炼行业中，热能利用率不超过5%，很大一部分二次热能随着烟气直接排放至大气当中，间接或直接造成一次能源的浪费，给社会造成了巨大经济损失，并提高了环境污染指数，由于排放温度的提高，造成下游环保治理设备及工艺利用率低下，系统维护率高，设备使用周期短等不良后果。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了熔炼热能回收及碳中和综合循环系统，解决了现有熔炼过程中产生的二次热能无法合理利用的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：熔炼热能回收及碳中和综合循环系统，包括耗氧装置、锅炉换热系统、除尘装置、SCR脱硝装置、脱硫装置和熔炼炉，所述熔炼炉与耗氧装置之间通过耐高温烟道互相连接，所述耗氧装置与锅炉换热系统之间通过耐高温烟道互相连接，所述锅炉换热系统与除尘装置之间通过管道互相连接，所述除尘装置与SCR脱硝装置之间通过管道连接，所述SCR装置与脱硫装置之间通过管道连接，所述脱硫装置与烟囱之间通过管道互相连接；

所述锅炉换热系统包括有余热锅炉和热交换系统；

所述耗氧装置包括有燃气燃烧炉、温度传感器和氧含量传感器。

优选的，所述耗氧装置主要目的是将高温烟气中超过12%以上的氧气通过燃气燃烧方式，将氧气含量降低至9-12%。

优选的，所述余热锅炉将烟气中的热能高效回收，并有效分离，将烟气温度控制在除尘装置需要的安全温度，所述热交换系统用于将热源进行分配，所述除尘装置为常温袋式除尘器。

优选的，所述熔炼热能回收及碳中和综合循环系统的工作流程，包括以下步骤：

S1.耗氧

熔炼炉工作产生的高温烟气通过耐高温烟道进入耗氧装置内的燃气燃烧炉内，通过燃气燃烧方式，将高温烟气内的氧气含量降低至9-12%，满足国家环保政策要求的烟气氧含量基准排放指标，通过氧含量传感器可对高温烟气中的氧含量实现在线监测；

S2.锅炉换热

通过余热锅炉将烟气与蒸汽进行分离，将烟气温度控制在除尘器需要的安全温度，并保证烟气温度的平稳性，为除尘设施提供稳定可靠的净化环境，通过温度传感器可对换热后的烟气温度实现在线监测，分离出来的热能根据冶炼原有工艺的需要可转化为饱和蒸汽或者生产所需的额定值蒸汽，并用于企业生产，或者将蒸汽通过驱动发电机组，转化为电能，用于企业用电设备；

S4.烟气除尘和蒸汽再利用

常温烟气通过管道进入除尘器内进行烟气除尘处理，通过热交换装置可以将蒸汽热源分配给发电机组或提供热能给SCR脱硝装置补充热量，脱硝处理用的催化剂在稀释后投入反应釜内进行热解时，通过热交换装置还可将蒸汽热源分配给反应釜提供热源，降低反应釜用热的能耗；

S5.脱硫、脱硝处理和排放

除尘后的烟气通过管道进入SCR脱硝装置内进行脱硝处理，去除烟气中的氮氧化物，脱硝处理后的烟气再通过管道进入脱硫装置内，去除烟气中的硫氧化物，经过脱硝和脱硫处理后的烟气从烟囱进行排放。

（三）有益效果

本发明提供了熔炼热能回收及碳中和综合循环系统。具备以下有益效果：

1、本发明通过锅炉换热系统将高温烟气分离成烟气和蒸汽分别进行处理，分离出来的热能根据冶炼原有工艺的需要可转化为饱和蒸汽或者生产所需的额定值蒸汽，并用于企业生产；或者将蒸汽通过驱动发电机组，转化为电能，用于企业用电设备，在有需要的可能下，可以将热蒸汽直接出售给第三方用户，提升企业资源利用率，减少能源消耗量，有效利用现有冶炼企业浪费热能，并充分利用，转换为可以利用能源。

2、本发明通过余热锅炉将烟气温度控制在除尘器需要的安全温度，并保证烟气温度的平稳性，为除尘设施提供稳定可靠的净化环境，将温度控制在除尘器的合理温度段，且烟气波动小，因此通过该系统可以将原有的高温袋式除尘器改造为常温袋式除尘器，或者其它常温除尘器系统，大幅度节约除尘器的维护难度和维护成本，并整体提高设备使用寿命，从而为企业降低生产成本，将熔炼过程中产生的二次热能合理利用，降低烟气排放温度，提供环保设备利用率，值得大力推广。

附图说明

图1为本发明的系统结构框图；

图2为本发明的锅炉换热系统结构框图；

图3为本发明的耗氧装置结构框图；

图4为本发明的系统工作流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1-3所示，本发明实施例提供熔炼热能回收及碳中和综合循环系统，包括耗氧装置、锅炉换热系统、除尘装置、SCR脱硝装置、脱硫装置和熔炼炉，熔炼炉与耗氧装置之间通过耐高温烟道互相连接，耗氧装置与锅炉换热系统之间通过耐高温烟道互相连接，锅炉换热系统与除尘装置之间通过管道互相连接，除尘装置与SCR脱硝装置之间通过管道连接，SCR装置与脱硫装置之间通过管道连接，脱硫装置与烟囱之间通过管道互相连接，通过利用并回收废弃热源，转化为可利用能源，从而降低企业直接能源的使用量，使企业碳排放从根源上降低，达到最优碳中和指标；

锅炉换热系统包括有余热锅炉和热交换系统；

耗氧装置包括有燃气燃烧炉、温度传感器和氧含量传感器。

耗氧装置主要目的是将高温烟气中超过12%以上的氧气通过燃气燃烧方式，将氧气含量降低至9-12%。

余热锅炉将烟气中的热能高效回收，并有效分离，将烟气温度控制在除尘装置需要的安全温度，热交换系统用于将热源进行分配，除尘装置为常温袋式除尘器。

实施例二：

如图4所示，本发明实施例提供熔炼热能回收及碳中和综合循环系统，熔炼热能回收及碳中和综合循环系统的工作流程，包括以下步骤：

S1.耗氧

熔炼炉工作产生的高温烟气通过耐高温烟道进入耗氧装置内的燃气燃烧炉内，通过燃气燃烧方式，将高温烟气内的氧气含量降低至9-12%，满足国家环保政策要求的烟气氧含量基准排放指标，从而解决该类企业烟气含氧量普遍较高且不能有效解决的难题，通过氧含量传感器可对高温烟气中的氧含量实现在线监测，调控烟气中的含氧量，使企业能够完全有序达标排放，解决了冶炼企业现有烟气不稳定，粉尘不稳定，温度不稳定等多项不稳定因素；

S2.锅炉换热

通过余热锅炉将烟气与蒸汽进行分离，将烟气温度控制在除尘器需要的安全温度，并保证烟气温度的平稳性，为除尘设施提供稳定可靠的净化环境，通过温度传感器可对换热后的烟气温度实现在线监测，分离出来的热能根据冶炼原有工艺的需要可转化为饱和蒸汽或者生产所需的额定值蒸汽，并用于企业生产，或者将蒸汽通过驱动发电机组，转化为电能，用于企业用电设备，熔炼炉在生产过程中，烟气从炉门或炉顶经过除尘罩收集后向烟囱排放，由于该区域温度在高温时可达到1000℃左右，通过该工艺可以将烟气降低至环保设施可接受最低温度限度值后然后排放；

S4.烟气除尘和蒸汽再利用

常温烟气通过管道进入除尘器内进行烟气除尘处理，通过热交换装置可以将蒸汽热源分配给发电机组或提供热能给SCR脱硝装置补充热量，脱硝处理用的催化剂在稀释后投入反应釜内进行热解时，通过热交换装置还可将蒸汽热源分配给反应釜提供热源，降低反应釜用热的能耗，分离出来的热能根据冶炼原有工艺的需要可转化为饱和蒸汽或者生产所需的额定值蒸汽，并用于企业生产；或者将蒸汽通过驱动发电机组，转化为电能，用于企业用电设备，在有需要的可能下，可以将热蒸汽直接出售给第三方用户，提升企业资源利用率，减少能源消耗量，有效利用现有冶炼企业浪费热能，并充分利用，转换为可以利用能源；

S5.脱硫、脱硝处理和排放

除尘后的烟气通过管道进入SCR脱硝装置内进行脱硝处理，去除烟气中的氮氧化物，脱硝处理后的烟气再通过管道进入脱硫装置内，去除烟气中的硫氧化物，经过脱硝和脱硫处理后的烟气从烟囱进行排放，将烟气通过除尘装置净化后进入脱硫脱硝装置，由于烟气中的粉尘含量已经达到排放标准，因此脱硫脱硝装置受到粉尘污染的可能性大幅度降低，从而保证脱硫脱硝系统的稳定运行，通过余热锅炉将烟气温度控制在除尘器需要的安全温度，并保证烟气温度的平稳性，为除尘设施提供稳定可靠的净化环境，将温度控制在除尘器的合理温度段，且烟气波动小，因此通过该系统可以将原有的高温袋式除尘器改造为常温袋式除尘器，或者其它常温除尘器系统，大幅度节约除尘器的维护难度和维护成本，并整体提高设备使用寿命，从而为企业降低生产成本，将熔炼过程中产生的二次热能合理利用，降低烟气排放温度，提供环保设备利用率。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.熔炼热能回收及碳中和综合循环系统，包括耗氧装置、锅炉换热系统、除尘装置、SCR脱硝装置、脱硫装置和熔炼炉，其特征在于：所述熔炼炉与耗氧装置之间通过耐高温烟道互相连接，所述耗氧装置与锅炉换热系统之间通过耐高温烟道互相连接，所述锅炉换热系统与除尘装置之间通过管道互相连接，所述除尘装置与SCR脱硝装置之间通过管道连接，所述SCR装置与脱硫装置之间通过管道连接，所述脱硫装置与烟囱之间通过管道互相连接；

所述锅炉换热系统包括有余热锅炉和热交换系统；

所述耗氧装置包括有燃气燃烧炉、温度传感器和氧含量传感器。

2.根据权利要求1所述的熔炼热能回收及碳中和综合循环系统，其特征在于：所述耗氧装置主要目的是将高温烟气中超过12%以上的氧气通过燃气燃烧方式，将氧气含量降低至9-12%。

3.根据权利要求1所述的熔炼热能回收及碳中和综合循环系统，其特征在于：所述余热锅炉将烟气中的热能高效回收，并有效分离，将烟气温度控制在除尘装置需要的安全温度，所述热交换系统用于将热源进行分配，所述除尘装置为常温袋式除尘器。

4.根据权利要求1所述的熔炼热能回收及碳中和综合循环系统，其特征在于：所述熔炼热能回收及碳中和综合循环系统的工作流程，包括以下步骤：

S1.耗氧

熔炼炉工作产生的高温烟气通过耐高温烟道进入耗氧装置内的燃气燃烧炉内，通过燃气燃烧方式，将高温烟气内的氧气含量降低至9-12%，满足国家环保政策要求的烟气氧含量基准排放指标，通过氧含量传感器可对高温烟气中的氧含量实现在线监测；

S2.锅炉换热

通过余热锅炉将烟气与蒸汽进行分离，将烟气温度控制在除尘器需要的安全温度，并保证烟气温度的平稳性，为除尘设施提供稳定可靠的净化环境，通过温度传感器可对换热后的烟气温度实现在线监测，分离出来的热能根据冶炼原有工艺的需要可转化为饱和蒸汽或者生产所需的额定值蒸汽，并用于企业生产，或者将蒸汽通过驱动发电机组，转化为电能，用于企业用电设备；

S4.烟气除尘和蒸汽再利用

常温烟气通过管道进入除尘器内进行烟气除尘处理，通过热交换装置可以将蒸汽热源分配给发电机组或提供热能给SCR脱硝装置补充热量，脱硝处理用的催化剂在稀释后投入反应釜内进行热解时，通过热交换装置还可将蒸汽热源分配给反应釜提供热源，降低反应釜用热的能耗；

S5.脱硫、脱硝处理和排放

除尘后的烟气通过管道进入SCR脱硝装置内进行脱硝处理，去除烟气中的氮氧化物，脱硝处理后的烟气再通过管道进入脱硫装置内，去除烟气中的硫氧化物，经过脱硝和脱硫处理后的烟气从烟囱进行排放。

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