CN113718077A - 可实现热风炉微排放的烟气循环利用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及可实现热风炉微排放的烟气循环利用系统，第一热风炉的燃烧器煤气进口和助燃风进口分别与余热回收站的煤气预热器、助燃风预热器相连通，煤气预热器的进口与煤气站的出口相连通，助燃风预热器的进口与助燃空气站的出口相连，第一热风炉下部的烟气出口与余热回收站的预热器的进口相连，预热器的废气出口与净化器的进口相连，净化器的出口与高炉鼓风机的废气进口相连通，高炉鼓风机的纯氧气进口与制氧机相连，高炉鼓风机的废气与氧气的混合出口连通冷风室，第二热风炉热风出口与高炉风口相连，第一热风炉独立燃烧系统和第二热风炉独立送风系统经余热回收站和高炉鼓风机连通为一体成一体化结构。结构简单，易建造，防止对大气环境造成污染。

Description

可实现热风炉微排放的烟气循环利用系统
技术领域
本发明涉及热风炉，特别是可实现热风炉二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等有毒气体微排放的烟气循环利用节能环保烧炉送风一体系统化的一种可实现热风炉微排放的烟气循环利用系统。
背景技术
热风炉是工业生产中铁冶炼常用的设备，传统的热风炉采用的是两烧一送或两烧两送的热风炉燃烧和送风模式，热风炉在工作状态下即形成燃烧系统和送风系统两体独立不关联。一套燃烧系统状态时A号热风炉燃烧系统，使用煤气和空气混合燃烧，对蓄热体进行加热蓄热，蓄热体加热后的烟气进入冷风室，顺序进入烟道，在通过设置在烟道上的换热器进行余热回收利用后，末端废气进入烟囱排入大气；而一套送风系统状态时的B号热风炉则是使用鼓风机将空气吸入鼓风机，将鼓入的风通过冷风管道连接进储存好热量的B号热风炉蓄热体，将储存在蓄热体格子砖中的热量置换出来，由冷风置换为热风，而热风通过设置在B号热风炉燃烧室部位的热风出口将热风通过热风出口、热风管道、鼓入高炉炉腹风口进行冶炼。采用这样的诸如A号热风炉燃烧系统和B号热风炉鼓风送风系统有序配合来完成铁矿石冶炼的。在燃烧系统依据风温的高低燃烧形成50-500毫克的氮氧化物、50-300毫克的二氧化硫、25-30%的二氧化碳等有害气体直接由排烟烟囱排入大气而严重污染环境。送风则是消耗区域环境中大量的空气。燃烧和送风两个系统对环境造成了很大的危害。传统的生产工艺消耗燃料比波动在480-550公斤范围；焦比300-400公斤范围；煤比在120-200公斤范围；在这样的背景下，急需要解决消耗空气、氧气、污染环境的有毒气体再排出造成重污染，因此，对现有热风炉系统在技术上进行改进和创新，以降低焦比，降低燃料，低碳低氮环保节能炼铁是亟待解决的技术问题。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种可实现热风炉微排放的烟气循环利用系统，有效解决降低污染物排放、提高产能，用废气中的二氧化碳代替煤粉喷吹进高炉实施还原反应，节约能源，降低能耗、提高热利用率，防止对大气污染的问题。
本发明解决的技术方案是，一种可实现热风炉微排放的烟气循环利用系统，包括第一热风炉（即原A号热风炉）、第二热风炉（即原B号热风炉）和高炉鼓风机，第一热风炉的燃烧器煤气进口和助燃风进口分别经管道与余热回收站的煤气预热器、助燃风预热器的出口相连通，煤气预热器的进口与煤气站的出口相连通，助燃风预热器的进口与助燃空气站的出口相连通，第一热风炉下部的烟气出口经烟气管道与余热回收站的预热器的进口相连通，预热器的废气出口经管道与设置在废气管道上的净化器的进口相连通，净化器（站）的出口与高炉鼓风机的废气进口相连通，高炉鼓风机的纯氧气进口经管道与制氧机的氧气出口相连通，高炉鼓风机的废气与氧气的混合出口经管道与第二热风炉下部的冷风室的进口相连通，第二热风炉上部的热风出口经管道与高炉下部的高炉风口相连通，第一热风炉构成燃烧状态系统，第二热风炉构成送风状态系统，第一热风炉独立燃烧系统和第二热风炉独立送风系统经余热回收站和高炉鼓风机连通为一体，在正常运行过程中的热风炉烟囱与排烟管道之间的第一阀门完全关闭或去除烟囱，形成燃烧、送风联接为一体的烟气回收利用循环系统一体化的结构；第一热风炉燃烧状态系统是将煤气站和助燃空气站的煤气和空气设置管道，管道通过设置在排烟管道与废气净化器之间的余热回收站，对煤气和空气实施余热预热，然后引入第一热风炉燃烧器，通过燃烧器将煤气和空气分配进燃烧器喷嘴实施混合燃烧，燃烧产生的高温烟气均匀对蓄热体进行蓄热加热，经过第一热风炉下部烟气管道，烟气管道连接余热回收站，经过换热回收站余热换热后的末端废气，经过净化器净化，然后引入第二热风炉构成的送风状态系统前的高炉鼓风机，高炉鼓风机同一侧设置有末端废气进口、纯氧气进口，而另一端则为末端烟气、氧气混合后气体的混合出口，混合出口通过管道与第二热风炉下部冷风室相连接，混合气体将储存在送风炉中的高温热量置换出来经过热风出口、通过管道送入高炉风口，从而构成第一热风炉独立燃烧系统和第二热风炉独立送风系统联接为一体的烟气回收利用循环系统一体化的结构。
本发明结构简单，新颖独特，易建造，成本低，使用效果好，降低污染物排放、提高产能，用废气中的二氧化碳代替煤粉喷吹进高炉实施还原反应，节约了大量的原煤，可大大节约了能源，降低了能耗、提高热利用率，防止对大气环境造成污染，有巨大的经济和社会效益。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
由图1所示，本发明一种可实现热风炉微排放的烟气循环利用系统，包括第一热风炉（即原A号热风炉）、第二热风炉（即原B号热风炉）和高炉鼓风机，第一热风炉1的燃烧器6煤气进口和助燃风进口分别经管道与余热回收站5的煤气预热器5-1、助燃风预热器5-2的出口相连通，煤气预热器5-1的进口与煤气站3的出口相连通，助燃风预热器5-2的进口与助燃空气站4的出口相连通，第一热风炉1下部的烟气出口经烟气管道7与余热回收站5的预热器5-3的进口相连通，预热器5-3的废气出口经管道与设置在废气管道上的净化器8的进口相连通，净化器（站）8的出口与高炉鼓风机9的废气进口11相连通，高炉鼓风机9的纯氧气进口13经管道与制氧机20的氧气出口相连通，高炉鼓风机的废气与氧气的混合出口14经管道与第二热风炉2下部的冷风室15的进口相连通，第二热风炉2上部的热风出口16经管道17与高炉12下部的高炉风口10相连通，第一热风炉1构成燃烧状态系统，第二热风炉2构成送风状态系统，第一热风炉1独立燃烧系统和第二热风炉2独立送风系统经余热回收站5和高炉鼓风机9连通为一体，在正常运行过程中的热风炉烟囱18与排烟管道之间的第一阀门19-1完全关闭或去除烟囱18，形成燃烧、送风联接为一体的烟气回收利用循环系统一体化的结构；第一热风炉燃烧状态系统是将煤气站3和助燃空气站4的煤气和空气设置管道，管道通过设置在排烟管道与废气净化器之间的余热回收站5，对煤气和空气实施余热预热，然后引入第一热风炉1燃烧器6，通过燃烧器6将煤气和空气分配进燃烧器喷嘴实施混合燃烧，燃烧产生的高温烟气均匀对蓄热体进行蓄热加热，经过第一热风炉1下部烟气管道7，烟气管道7连接余热回收站5，经过换热回收站5余热换热后的末端废气，经过净化器8净化，然后引入第二热风炉2构成的送风状态系统前的高炉鼓风机9，高炉鼓风机9同一侧设置有末端废气进口11、纯氧气进口13，而另一端则为末端烟气、氧气混合后气体的混合出口14，混合出口14通过管道与第二热风炉2下部冷风室15相连接，混合气体将储存在送风炉中的高温热量置换出来经过热风出口16、通过管道17送入高炉风口10，从而构成第一热风炉1独立燃烧系统和第二热风炉2独立送风系统联接为一体的烟气回收利用循环系统一体化的结构。
为了保证使用效果和使用方便，所述的余热回收站5的预热器5-3的出口与烟囱18连接的管道上靠近烟囱装有第一阀门19-1，在正常热风炉循环系统工作状态下，第一阀门19-1彻底关闭或者拆除堵死停止使用，同时不再使用高炉鼓风机9吸入冷风空气，预热器5-3的出口与净化器8进口连接的管道上装有第二阀门19-2；
所述的高炉鼓风机9的纯氧进口与制氧机20的纯氧出口相连通的管道上装有第三阀门19-3；
所述的余热回收站5是由煤气预热器5-1、助燃风预热器5-2、预热器5-3构成的一体结构。
本发明在使用时，通过燃烧炉的煤气和空气混合燃烧产生的高温烟气对热风炉蓄热体实施蓄热，经过蓄热后排进烟道中的余热高达350-450度，在排烟通道上设置有余热回收站5，余热回收站5内设置有煤气预热器5-1和助燃风预热器5-2，将煤气和空气管道通过回收利用在对煤气和空气实施预热至150-220度（煤气余热预热煤气100度可以提高理论燃烧温度50度，空气提高100度可以提高理论燃烧温度35度），预热后的煤气和空气送入第一热风炉1燃烧器实施混合燃烧，经过余热回收站5预热后的，末端废气温度仍高达150度左右，将含有150左右的末端废气再经过净化器8除尘净化后引入送风热风炉的高炉鼓风机9处，与引入的氧气形成混合气体通过高炉鼓风机9将混合气体吸入输送到送风热风炉的冷风室，进入格子砖蓄热体将格子砖中蓄存的热量置换出来，通过送风热风炉热风出口联接进高炉的管道把混合风送入高炉风口10，由于废气中的二氧化碳含量高达27.6%，进入高炉风口处与风口区域炽热的碳发生还原吸热反应再形成新的一氧化碳，会导致风口区域温度降低，这就是前面所述的要喷入一定比例的氧气助燃作用，是充分形成的一氧化碳再燃烧，提高风口区域温度保持在2000-2300度之间正常的炼铁工况。整个热风炉燃烧工序中产生的废气由原来全部进入烟囱排入大气的程序改为末端废气和余热循环利用的通过送风程序的热风炉冷风室蓄热室热风出口热风管道进入高炉冶炼工序。 全过程的燃烧所产生的余热进行预热处理后形成的末端废气直接通过引入送风期的高炉鼓风机，将废气和氧气混合后吸入鼓风机直接送入高炉全过程，没有废气排入大气层，故烟气中的二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫以及有害气体全部随废气进入高炉高温风口与风口处炽热的碳发生还原反应分解，实现了氮氧化物、二氧化碳、二氧化硫微排放几乎接近零。本发明则是将A号热风炉燃烧系统和B号热风炉送风状态系统的两个各自独立的系统通过将末端废气净化除尘和氧气引入高压鼓机入口技术手段联为一个整体的新的热风炉循环烟气余热回收和二氧化碳回收利用设置联接起来，是燃烧系统的热风炉自煤气空气进入始端到燃烧结束排出烟囱末端这一燃烧系统和冷风吸入始端到换热后进入高炉风口末端送风系统这两套系统设置为由煤气和空气进入燃烧室燃烧通过烟道引入送风热风炉将送风热风炉高温置换送入高炉风口为末端的循环一体的一套系统。由于采用了废气中的二氧化碳回收利用和高富氧，由喷吹废气中的二氧化碳替代煤粉喷吹，因此，高炉仅仅消耗起到骨架作用的焦炭，且焦炭在喷吹废气和富氧后降低至300-350公斤范围，炼铁的燃料比由原来的480-550公斤降低到300-350公斤左右，燃料比降低了180-200公斤，不污染环境，不消耗空气，实施烟气全部回收循环再利用，彻底降低了有毒气体的排放，并使废气中的二氧化碳与高炉风口部位的碳发生还原反应生成一氧化碳可燃气体，大大节约了能源，降低了能耗，环保、节能效果好，同时，由于末端废气尚有150度左右的温度是消耗了一定能源后排入大气也实施了回收利用，使热风炉系统的热效率提高95%以上（炉壳散热和管道可散热损失预估5%），这种重大技术手段是行业一般人所想不到的重大创新发明。
与现有技术相比，具有以下突出的有益技术效果：
1、将排放进入大气中的含有二氧化碳烟道废气回收利用，输送至高炉风口区域与炽热的碳发生还原吸热反应重新生成一氧化碳可燃气体，在高压氧助燃下实施燃烧，变废为宝，节约了大量能源。二氧化碳被全部回收利用，减少了温室效应，最终达到二氧化碳零排放；二氧化硫、氮氧化物在高炉风口区域的2000多度高温环境下分解，达到了二氧化硫、氮氧化物等有毒有害污染环境气体微量排放，社会效益巨大；
2、不需要增添脱硫脱硝设备和二氧化碳处理设备和高额的运营成本，节约巨大投资费用和成本，可节约费用40%以上。
3、废气中高达27.6%的二氧化碳中的碳和高炉风口区域的碳发生还原吸热反应形成一氧化碳可燃气体，并消耗大量的热量，因此实施富氧助燃，确保风口区域炼铁工况，依据富氧量是产能成百分比提高。并降低燃料比幅度在150-200公斤范围之内，仅这一项就实现吨铁增效150-200元/吨，经济效益巨大。
4、对废气中的150度左右的热能实施循环回收利用，减少了热损失，热风炉系统热效率由原来的80%-83.5%提高到95%（5%最为管道、炉壳散热损失）。提高效率的经济效益是无法用数字估算出来的。
5、仅需要一些管道，引风设备、净化除尘设备，调整压力处理技术、联通对接、电控制优化程序设置，制氧站等就能实现，非常易于建造、升级改造、操作、使用，是冶炼热风炉上的一大创新，经济和社会效益巨大。

Claims (4)

1.一种可实现热风炉微排放的烟气循环利用系统，包括第一热风炉、第二热风炉和高炉鼓风机，其特征在于，第一热风炉（1）的燃烧器（6）煤气进口和助燃风进口分别经管道与余热回收站（5）的煤气预热器（5-1）、助燃风预热器（5-2）的出口相连通，煤气预热器（5-1）的进口与煤气站（3）的出口相连通，助燃风预热器（5-2）的进口与助燃空气站（4）的出口相连通，第一热风炉（1）下部的烟气出口经烟气管道（7）与余热回收站（5）的预热器（5-3）的进口相连通，预热器（5-3）的废气出口经管道与设置在废气管道上的净化器（8）的进口相连通，净化器（8）的出口与高炉鼓风机（9）的废气进口（11）相连通，高炉鼓风机（9）的纯氧气进口（13）经管道与制氧机（20）的氧气出口相连通，高炉鼓风机的废气与氧气的混合出口（14）经管道与第二热风炉（2）下部的冷风室（15）的进口相连通，第二热风炉（2）上部的热风出口（16）经管道（17）与高炉（12）下部的高炉风口（10）相连通，第一热风炉（1）构成燃烧状态系统，第二热风炉（2）构成送风状态系统，第一热风炉（1）独立燃烧系统和第二热风炉（2）独立送风系统经余热回收站（5）和高炉鼓风机（9）连通为一体，在正常运行过程中的热风炉烟囱（18）与排烟管道之间的第一阀门（19-1）完全关闭或去除烟囱（18），形成燃烧、送风联接为一体的烟气回收利用循环系统一体化的结构；第一热风炉燃烧状态系统是将煤气站（3）和助燃空气站（4）的煤气和空气设置管道，管道通过设置在排烟管道与废气净化器之间的余热回收站（5），对煤气和空气实施余热预热，然后引入第一热风炉（1）燃烧器（6），通过燃烧器（6）将煤气和空气分配进燃烧器喷嘴实施混合燃烧，燃烧产生的高温烟气均匀对蓄热体进行蓄热加热，经过第一热风炉（1）下部烟气管道（7），烟气管道（7）连接余热回收站（5），经过换热回收站（5）余热换热后的末端废气，经过净化器（8）净化，然后引入第二热风炉（2）构成的送风状态系统前的高炉鼓风机（9），高炉鼓风机（9）同一侧设置有末端废气进口（11）、纯氧气进口（13），而另一端则为末端烟气、氧气混合后气体的混合出口（14），混合出口（14）通过管道与第二热风炉（2）下部冷风室（15）相连接，混合气体将储存在送风炉中的高温热量置换出来经过热风出口（16）、通过管道（17）送入高炉风口（10），从而构成第一热风炉（1）独立燃烧系统和第二热风炉（2）独立送风系统联接为一体的烟气回收利用循环系统一体化的结构。
2.根据权利要求1所述的可实现热风炉微排放的烟气循环利用系统，其特征在于，所述的余热回收站（5）的预热器（5-3）的出口与烟囱（18）连接的管道上靠近烟囱装有第一阀门（19-1），在正常热风炉循环系统工作状态下，第一阀门（19-1）彻底关闭或者拆除堵死停止使用，同时不再使用高炉鼓风机（9）吸入冷风空气，预热器（5-3）的出口与净化器（8）进口连接的管道上装有第二阀门（19-2）。
3.根据权利要求1所述的可实现热风炉微排放的烟气循环利用系统，其特征在于，所述的高炉鼓风机（9）的纯氧进口与制氧机（20）的纯氧出口相连通的管道上装有第三阀门（19-3）。
4.根据权利要求1所述的可实现热风炉微排放的烟气循环利用系统，其特征在于，所述的余热回收站（5）是由煤气预热器（5-1）、助燃风预热器（5-2）、预热器（5-3）构成的一体结构。
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