CN114277206A - 一种热风炉烟气余热回收利用系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热风炉烟气余热回收利用系统及工艺，主要涉及热能回收利用技术领域，包括换热单元、制备单元和控制单元。本发明通过所述换热单元回收利用热风炉烟气余热，节约高炉煤气燃气量；通过所述烟气发生器产生高温烟气后与热风炉烟气混合，利用截止阀和分流调节阀调节气体流量，控制煤气和助燃空气的预热温度，提高热风炉燃烧效率，同时满足热风炉送风温度要求，实现高风温送风，降低炼铁成本；热风炉烟气余热回收后，进入制备单元，分离出纯净CO2和氮气，既降低了烟气中污染物排放量，又充分利用烟气制备出可以用气体。

Description

一种热风炉烟气余热回收利用系统及工艺

技术领域

本发明涉及热能回收利用技术领域，尤其涉及一种热风炉烟气余热回收利用系统及工艺。

背景技术

热风炉是高炉主要配套的设备之一，热风炉的作用是为高炉持续不断的提供1000℃以上的高温热风。在热风炉系统中，热风炉一般采用高炉煤气作燃料，热风炉排出的废烟气平均温度约250℃～350℃，如果将烟气直接排放至大气，不但会导致气温升高，污染环境，而且还造成极大的能源浪费。因此，在工程中通常会采用余热回收利用技术进行余热利用。然而，由于炼铁生产过程多变，高炉设备对热风炉产生的热风温度要求也随之变化，简单的利用热风炉低温烟气预热煤气和助燃空气的余热利用技术不能满足实际需求，因此，在余热利用系统中，如何调节控制煤气和助燃空气的预热温度，同时既能提高热风炉的燃烧效率，又能保证热风炉送风温度的需要是现有技术中没有解决的技术问题。

发明内容

为此，本发明提供一种热风炉烟气余热回收利用系统及工艺，用以克服现有技术中如何调节控制煤气和助燃空气的预热温度，同时既能提高热风炉的燃烧效效率，又能保证热风炉的不同送风温度需要的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种热风炉烟气余热回收利用系统及工艺，包括热风炉，其包括一并联设置的排烟管道；

换热单元，其与所述热风炉相连，用以与热风炉输出的烟气进行换热，包括分别设置所述排烟管道中各支路、用以与热风炉输出的烟气进行换热的煤气预热器和空气预热器，煤气预热器包括煤气进管和煤气出管，煤气出管另一端与所述热风炉相连，用以将换热完成的高炉煤气输送至热风炉，空气预热器包括空气进管和空气出管，空气出管另一端与所述热风炉相连，用以将换热完成的助燃空气输送至热风炉；所述换热单元中还包括用以使煤气与助燃空气混合燃烧以产生高温烟气的烟气发生器，烟气发生器分别与所述煤气进管、空气进管以及排烟管道中干路相连，在烟气发生器与煤气进管之间的管道中设有用以调节流入所述烟气发生器的高炉煤气流量的第一截止阀且在烟气发生器与空气进管之间的管道中设有用以调节流入所述烟气发生器的助燃空气流量的第二截止阀；

制备单元，其与所述排烟管道相连，用以对所述换热单元排出的烟气进行脱硫脱硝，同时将所述烟气中的氮气和二氧化碳分离并回收利用；

控制单元，包括中控模块和温度传感器，其中，中控模块与所述换热单元中的部件相连，用以调节各部件的工作状态以将换热单元中对应节点的温度调节至对应值；所述温度传感器包括设置在所述煤气预热器的煤气温度传感器和设置在所述空气预热器的空气温度传感器；

中控模块在系统运行时通过温度传感器实时检测煤气预热器出口高炉煤气的温度和空气预热器的助燃空气出口温度并根据检测结果将所述第一截止阀和所述第二截止阀的开度调节至对应值，在调节第一截止阀和第二截止阀时，中控模块根据通入热风炉的高炉煤气与助燃空气的流量比对第一截止阀和第二截止阀进行二次调节；

当热风炉排烟温度不足时，所述高温烟气与热风炉低温烟气混合，用以提高进入所述煤气预热器和所述空气预热器的烟气温度。

进一步地，所述中控模块中设有预设最佳流量比D0，当系统运行时，所述中控模块检测所述煤气出管中高炉煤气的流量Qm以及所述空气出管中助燃空气的流量Qc，检测完成后，中控模块计算高炉煤气与助燃空气的流量比D并将D与D0进行比对，设定D＝Qm/Qc；

若0＜D＜D0，中控模块判定高炉煤气流量不足，中控模块调节所述高炉煤气管路入口前的增压装置的运行功率以增加所述煤气出管中高炉煤气的流量；

若D＝D0，所述中控模块判定高炉煤气与助燃空气流量比例最佳；

若D＞D0，中控模块判定助燃空气流量不足，中控模块调节所述助燃空气管路入口前的增压装置的运行功率以增加所述空气出管中助燃空气的流量。

进一步地，所述热风炉排出的低温烟气温度为Ty0，低温烟气通过煤气预热器与高炉煤气换热后，煤气预热器出口烟气温度为Tym；所述高炉煤气在所述煤气预热器入口处温度为Tm0，高炉煤气在煤气预热器出口处温度为Tm1，高炉煤气从煤气预热器排出后直接送入热风炉作燃料；低温烟气通过空气预热器与助燃空气换热后，空气预热器出口烟气温度为Tyc；所述助燃空气在所述煤气预热器入口处温度为Tc0，助燃空气在空气预热器出口处温度为Tc1，助燃空气从空气预热器排出后直接送入热风炉作助燃空气；

所述煤气预热器入口烟气和出口烟气温差为△Tm＝Ty0-Tym，所述中控模块内设置所述煤气预热器入口烟气和出口烟气标准温差为△Tm0，

当△Tm＜△Tm0时，所述中控模块判定所述烟气在煤气预热器中换热存在热量浪费，调节高炉煤气入口前增压装置，增加高炉煤气流量；

当△Tm＝△Tm0，所述中控模块判定所述烟气在煤气预热器中换热充分，无需调节所述高炉煤气流量；

当△Tm＞△Tm0，所述中控模块判定所述烟气在煤气预热器中换热效率低，调节高炉煤气入口前增压装置，减少高炉煤气流量。

所述空气预热器入口烟气和出口烟气温差为△Tc＝Ty0-Tyc，所述中控模块内设置所述空气预热器入口烟气和出口烟气标准温差为△Tc0，

当△Tc＜△Tc0时，所述中控模块判定所述烟气在空气预热器中换热存在热量浪费，调节助燃空气入口前增压装置，增加助燃空气流量；

当△Tc＝△Tc0，所述中控模块判定所述烟气在空气预热器中换热充分，无需调节所述助燃空气流量；

当△Tc＞△Tc0，所述中控模块判定所述烟气在空气预热器中换热效率低，调节助燃空气入口前增压装置，减少助燃空气流量。

进一步地，所述中控模块内设置第一预设高炉煤气流量调节系数α1和第二预设高炉煤气流量调节系数α2，设置第一预设助燃空气流量调节系数β1和第二预设助燃空气流量调节系数β2，其中，1＜α1＜2，0＜α2＜1，1＜β1＜2，0＜β2＜1；

当△Tm＜△Tm0时，所述中控模块判定需要增加所述高炉煤气流量，中控模块使用第一预设高炉煤气流量调节系数α1调节所述高炉煤气流量并将调节后的高炉煤气流量记为Qm1，设定Qm1＝Qm×α1；

当△Tm＞△Tm0时，所述中控模块判定需要减少所述高炉煤气流量，中控模块使用第二预设高炉煤气流量调节系数α2调节所述高炉煤气流量并将调节后的高炉煤气流量记为Qm2，设定Qm2＝Qm×α2；

当△Tc＜△Tc0时，所述中控模块判定需要增加所述助燃空气流量，中控模块使用第一预设助燃空气流量调节系数β1调节所述助燃空气流量并将调节后的助燃空气流量记为Qc1，设定Qc1＝Qc×β1；

当△Tc＞△Tc0时，所述中控模块判定需要减少所述助燃空气流量，中控模块使用第二预设助燃空气流量调节系数β2调节所述助燃空气流量并将调节后的助燃空气流量记为Qc2，设定Qc2＝Qc×β2。

进一步地，所述中控模块内设置有煤气预热器的高炉煤气出口最低温度Tmd，当温度传感器检测出的煤气预热器的高炉煤气出口温度值Tm1＜Tmd时，中控模块判断所述高炉煤气在所述煤气预热器内预热不足，将所述第一截止阀的开度调节至Ym以使部分高炉煤气通过第一截止阀流入烟气发生器；

所述中控模块内设置有空气预热器的助燃空气出口最低温度Tcd，当温度传感器检测出的空气预热器的助燃空气出口温度值Tc1＜Tcd时，中控模块判断所述助燃空气在所述空气预热器内预热不足，将所述第二截止阀的开度调节至Yc以使部分助燃空气通过第二截止阀流入烟气发生器；

所述中控模块中设有烟气发生器中高炉煤气与助燃空气混合燃烧最佳流量比D0’，当所述烟气发生器启动时，烟气发生器使流入的高炉煤气与助燃空气充分燃烧以产生高温烟气；此时经过所述第一截止阀的高炉煤气流量为Qm’,经过所述第二截止阀的助燃空气流量为Qc’，所述中控模块中计算烟气发生器中高炉煤气与助燃空气的实际流量比D’，设定D’＝Qm’/Qc’；

所述中控模块内设置第一截止阀开度预设调节系数γ1和第二截止阀开度预设调节系数γ2，其中0＜γ1＜1，0＜γ2＜1；

当0＜D’＜D0’时，所述中控模块判断流入烟气发生器的高炉煤气流量不足，中控模块调节第一截止阀开度Ym并将调节后的第一截止阀开度记为Ym’，设定Ym’＝Ym×(1+γ1)；

当D’＝D0’时，所述中控模块判断流入烟气发生器的高炉煤气流量和助燃空气流量合适；

当D’＞D0’时，所述中控模块判断流入烟气发生器的助燃空气流量不足，中控模块调节第二截止阀开度Yc并将调节后的第二截止阀开度记为Yc’，设定Yc’＝Yc×(1+γ2)。

进一步地，所述烟气发生器产生的高温烟气经分流后与所述热风炉排出的低温烟气混合，经分流调节阀分流后分别进入所述煤气预热器和所述空气预热器；所述分流调节阀开度Yf＝Dm/(Dm+Dc)，其中Dm为中控模块获取的所述高炉煤气进口流量，Dc为中控模块获取的所述助燃空气进口流量。

进一步地，所述煤气预热器和所述空气预热器为耐高温烟气的不锈钢板式换热器。

进一步地，在所述煤气预热器的高炉煤气入口前端设置第一增压装置，用以调节所述高炉煤气流量；在所述空气预热器的阻燃空气的入口前端设置第二增压装置，用以调节所述助燃空气流量。

进一步地，所述系统还包括制备单元，所述烟气自所述换热单元排出后进入所述制备单元；所述制备单元包括烟气增压装置、碳酸氢钠脱硫脱硝装置、加氢除氧装置、烟气干燥装置和气体分离装置。

进一步地，包括：

步骤s01，高炉煤气通过煤气管道，经分流，一部分进入煤气预热器预热，经预热后的高炉煤气自煤气预热器流出，通过煤气管道直接送入热风炉；另一部分高炉煤气通过煤气管道进入烟气发生器中作燃料；

步骤s02，助燃空气通过空气管道，经分流，一部分进入空气预热器预热，经预热后的助燃空气自空气预热器流出，通过空气管道直接送入热风炉；另一部分助燃空气通过空气管道进入烟气发生器中作助燃空气；

步骤s03，热风炉产生的低温烟气进入烟气管道，经分流，一部分通过烟气管道与烟气发生器产生的高温烟气混合后进入煤气预热器；另一部分通过烟气管道与烟气发生器产生的高温烟气混合后进入空气预热器；各自经过换热后的烟气分别从空气预热器和煤气预热器流出并进入烟气管道中排出；

步骤s04，经换热后的烟气从换热单元排出后进入制备单元，依次通过制备单元的碳酸氢钠脱硫脱硝装置、加氢除氧装置和烟气干燥装置脱除烟气中的SO2、Nox、氧气、水份和其他杂质，经脱除后的烟气进入气体分离装置，经分离后，氮气通过氮气分离出口排出，二氧化碳气体通过二氧化碳分离出口排出。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于节能减排，提高效率，节约成本，主要体现在以下几个方面：

系统充分回收利用热风炉烟气余热，节约高炉煤气燃气量；

通过调节控制煤气和助燃空气的预热温度，提高热风炉燃烧效率，同时满足热风炉送风温度要求，可以实现高风温，降低炼铁成本；

进一步地，热风炉烟气余热回收后，进入制备单元，经过脱硫脱硝、除湿除氧除杂质后，分离出纯净CO2和氮气，既降低了烟气中污染物排放量，又充分利用烟气制备出可以用气体。

附图说明

图1为本发明所述热风炉烟气余热回收利用系统结构示意图。

图2为本发明所述热风炉烟气余热回收利用工艺流程图；

图中：1、热风炉；2、煤气预热器；3、空气预热器；4、第一截止阀；5、第二截止阀；6、烟气发生器；7、分流调节阀；8、鼓风机；9、碳酸氢钠湿法脱硫脱硝装置；10、加氢除氧装置；11、烟气干燥装置；12、气体分离装置。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供一种热风炉烟气余热回收利用系统，请参阅图1所示，可以按照如下方式予以实施：本系统包括热风炉1，其包括一并联设置的排烟管道；

换热单元，其与所述热风炉1相连，用以与热风炉输出的烟气进行换热，包括分别设置所述排烟管道中各支路、用以与热风炉输出的烟气进行换热的煤气预热器2和空气预热器3，煤气预热器2包括煤气进管和煤气出管，煤气出管另一端与所述热风炉1相连，用以将换热完成的高炉煤气输送至热风炉1，空气预热器3包括空气进管和空气出管，空气出管另一端与所述热风炉1相连，用以将换热完成的助燃空气输送至热风炉1；所述换热单元中还包括用以使煤气与助燃空气混合燃烧以产生高温烟气的烟气发生器，烟气发生器分别与所述煤气进管、空气进管以及排烟管道中干路相连，在烟气发生器与煤气进管之间的管道中设有用以调节流入所述烟气发生器的高炉煤气流量的第一截止阀4且在烟气发生器6与空气进管之间的管道中设有用以调节流入所述烟气发生器的助燃空气流量的第二截止阀5；

制备单元，其与所述排烟管道相连，用以对所述换热单元排出的烟气进行脱硫脱硝，同时将所述烟气中的氮气和二氧化碳分离并回收利用；

控制单元，包括中控模块和温度传感器，其中，中控模块与所述换热单元中的部件相连，用以调节各部件的工作状态以将换热单元中对应节点的温度调节至对应值；所述温度传感器包括设置在所述煤气预热器2的煤气温度传感器和设置在所述空气预热器3的空气温度传感器；

中控模块在系统运行时通过温度传感器实时检测煤气预热器2出口高炉煤气的温度和空气预热器的助燃空气出口温度并根据检测结果将所述第一截止阀4和所述第二截止阀5的开度调节至对应值，在调节第一截止阀4和第二截止阀5时，中控模块根据通入热风炉1的高炉煤气与助燃空气的流量比对第一截止阀4和第二截止阀5进行二次调节；

当热风炉排烟温度不足时，所述高温烟气与热风炉1低温烟气混合，用以提高进入所述煤气预热器2和所述空气预热器3的烟气温度。

具体而言，所述中控模块中设有预设最佳流量比D0，当系统运行时，所述中控模块检测所述煤气出管中高炉煤气的流量Qm以及所述空气出管中助燃空气的流量Qc，检测完成后，中控模块计算高炉煤气与助燃空气的流量比D并将D与D0进行比对，设定D＝Qm/Qc；

若0＜D＜D0，中控模块判定高炉煤气流量不足，中控模块调节所述高炉煤气管路入口前的增压装置的运行功率以增加所述煤气出管中高炉煤气的流量；

若D＝D0，所述中控模块判定高炉煤气与助燃空气流量比例最佳；

若D＞D0，中控模块判定助燃空气流量不足，中控模块调节所述助燃空气管路入口前的增压装置的运行功率以增加所述空气出管中助燃空气的流量。

具体而言，所述热风炉1排出的低温烟气温度为Ty0，低温烟气通过煤气预热器2与高炉煤气换热后，煤气预热器2出口烟气温度为Tym；所述高炉煤气在所述煤气预热器2入口处温度为Tm0，高炉煤气在煤气预热器2出口处温度为Tm1，高炉煤气从煤气预热器2排出后直接送入热风炉作燃料；低温烟气通过空气预热器3与助燃空气换热后，空气预热器3出口烟气温度为Tyc；所述助燃空气在所述煤气预热器2入口处温度为Tc0，助燃空气在空气预热器3出口处温度为Tc1，助燃空气从空气预热器3排出后直接送入热风炉1作助燃空气；

所述煤气预热器2入口烟气和出口烟气温差为△Tm＝Ty0-Tym，所述中控模块内设置所述煤气预热器2入口烟气和出口烟气标准温差为△Tm0，

当△Tm＜△Tm0时，所述中控模块判定所述烟气在煤气预热器2中换热存在热量浪费，调节高炉煤气入口前增压装置，增加高炉煤气流量；

当△Tm＝△Tm0，所述中控模块判定所述烟气在煤气预热器2中换热充分，无需调节所述高炉煤气流量；

当△Tm＞△Tm0，所述中控模块判定所述烟气在煤气预热器中3换热效率低，调节高炉煤气入口前增压装置，减少高炉煤气流量。

所述空气预热器3入口烟气和出口烟气温差为△Tc＝Ty0-Tyc，所述中控模块内设置所述空气预热器3入口烟气和出口烟气标准温差为△Tc0，

当△Tc＜△Tc0时，所述中控模块判定所述烟气在空气预热器3中换热存在热量浪费，调节助燃空气入口前增压装置，增加助燃空气流量；

当△Tc＝△Tc0，所述中控模块判定所述烟气在空气预热器3中换热充分，无需调节所述助燃空气流量；

当△Tc＞△Tc0，所述中控模块判定所述烟气在空气预热器3中换热效率低，调节助燃空气入口前增压装置，减少助燃空气流量。

具体而言，所述中控模块内设置第一预设高炉煤气流量调节系数α1和第二预设高炉煤气流量调节系数α2，设置第一预设助燃空气流量调节系数β1和第二预设助燃空气流量调节系数β2，其中，1＜α1＜2，0＜α2＜1，1＜β1＜2，0＜β2＜1；

当△Tm＜△Tm0时，所述中控模块判定需要增加所述高炉煤气流量，中控模块使用第一预设高炉煤气流量调节系数α1调节所述高炉煤气流量并将调节后的高炉煤气流量记为Qm1，设定Qm1＝Qm×α1；

当△Tm＞△Tm0时，所述中控模块判定需要减少所述高炉煤气流量，中控模块使用第二预设高炉煤气流量调节系数α2调节所述高炉煤气流量并将调节后的高炉煤气流量记为Qm2，设定Qm2＝Qm×α2；

当△Tc＜△Tc0时，所述中控模块判定需要增加所述助燃空气流量，中控模块使用第一预设助燃空气流量调节系数β1调节所述助燃空气流量并将调节后的助燃空气流量记为Qc1，设定Qc1＝Qc×β1；

当△Tc＞△Tc0时，所述中控模块判定需要减少所述助燃空气流量，中控模块使用第二预设助燃空气流量调节系数β2调节所述助燃空气流量并将调节后的助燃空气流量记为Qc2，设定Qc2＝Qc×β2。

具体而言，所述中控模块内设置有煤气预热器2的高炉煤气出口最低温度Tmd，当温度传感器检测出的煤气预热器2的高炉煤气出口温度值Tm1＜Tmd时，中控模块判断所述高炉煤气在所述煤气预热器2内预热不足，将所述第一截止阀4的开度调节至Ym以使部分高炉煤气通过第一截止阀4流入烟气发生器；

所述中控模块内设置有空气预热器3的助燃空气出口最低温度Tcd，当温度传感器检测出的空气预热器3的助燃空气出口温度值Tc1＜Tcd时，中控模块判断所述助燃空气在所述空气预热器3内预热不足，将所述第二截止阀5的开度调节至Yc以使部分助燃空气通过第二截止阀5流入烟气发生器；

所述中控模块中设有烟气发生器6中高炉煤气与助燃空气混合燃烧最佳流量比D0’，当所述烟气发生器6启动时，烟气发生器6使流入的高炉煤气与助燃空气充分燃烧以产生高温烟气；此时经过所述第一截止阀4的高炉煤气流量为Qm’,经过所述第二截止阀5的助燃空气流量为Qc’，所述中控模块中计算烟气发生器6中高炉煤气与助燃空气的实际流量比D’，设定D’＝Qm’/Qc’；

所述中控模块内设置第一截止阀4开度预设调节系数γ1和第二截止阀5开度预设调节系数γ2，其中0＜γ1＜1，0＜γ2＜1；

当0＜D’＜D0’时，所述中控模块判断流入烟气发生器6的高炉煤气流量不足，中控模块调节第一截止阀4开度Ym并将调节后的第一截止阀4开度记为Ym’，设定Ym’＝Ym×(1+γ1)；

当D’＝D0’时，所述中控模块判断流入烟气发生器6的高炉煤气流量和助燃空气流量合适；

当D’＞D0’时，所述中控模块判断流入烟气发生器6的助燃空气流量不足，中控模块调节第二截止阀5开度Yc并将调节后的第二截止阀5开度记为Yc’，设定Yc’＝Yc×(1+γ2)。

具体而言，所述烟气发生器6产生的高温烟气经分流后与所述热风炉1排出的低温烟气混合，经分流调节阀分流后分别进入所述煤气预热器2和所述空气预热器3；所述分流调节阀7开度Yf＝Dm/(Dm+Dc)，其中Dm为中控模块获取的所述高炉煤气进口流量，Dc为中控模块获取的所述助燃空气进口流量。

具体而言，所述煤气预热器2和所述空气预热器3为耐高温烟气的不锈钢板式换热器。

具体而言，在所述煤气预热器2的高炉煤气入口前端设置第一增压装置，用以调节所述高炉煤气流量；在所述空气预热器3的阻燃空气的入口前端设置第二增压装置，用以调节所述助燃空气流量。

具体而言，所述系统还包括制备单元，所述烟气自所述换热单元排出后进入所述制备单元；所述制备单元包括烟气增压装置鼓风机8、碳酸氢钠脱硫脱硝装置9、加氢除氧装置10、烟气干燥装置11和气体分离装置12。

具体而言，请参阅图2所示，包括：

步骤s01，高炉煤气通过煤气管道，经分流，一部分进入煤气预热器2预热，经预热后的高炉煤气自煤气预热器流出，通过煤气管道直接送入热风炉；另一部分高炉煤气通过煤气管道进入烟气发生器中作燃料；

步骤s02，助燃空气通过空气管道，经分流，一部分进入空气预热器预热3，经预热后的助燃空气自空气预热器流出，通过空气管道直接送入热风炉；另一部分助燃空气通过空气管道进入烟气发生器中作助燃空气；

步骤s03，热风炉1产生的低温烟气进入烟气管道，经分流，一部分通过烟气管道与烟气发生器6产生的高温烟气混合后进入煤气预热器2；另一部分通过烟气管道与烟气发生器6产生的高温烟气混合后进入空气预热器3；各自经过换热后的烟气分别从空气预热器3和煤气预热器2流出并进入烟气管道中排出；

步骤s04，经换热后的烟气从换热单元排出后进入制备单元，依次通过制备单元的碳酸氢钠脱硫脱硝装置9、加氢除氧装置10和烟气干燥装置11脱除烟气中的SO2、Nox、氧气、水份和其他杂质，经脱除后的烟气进入气体分离装置12，经分离后，氮气通过氮气分离出口排出，二氧化碳气体通过二氧化碳分离出口排出。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热风炉烟气余热回收利用系统，其特征在于，包括：

热风炉，其包括一并联设置的排烟管道；

换热单元，其与所述热风炉相连，用以与热风炉输出的烟气进行换热，包括分别设置所述排烟管道中各支路、用以与热风炉输出的烟气进行换热的煤气预热器和空气预热器，煤气预热器包括煤气进管和煤气出管，煤气出管另一端与所述热风炉相连，用以将换热完成的高炉煤气输送至热风炉，空气预热器包括空气进管和空气出管，空气出管另一端与所述热风炉相连，用以将换热完成的助燃空气输送至热风炉；所述换热单元中还包括用以使煤气与助燃空气混合燃烧以产生高温烟气的烟气发生器，烟气发生器分别与所述煤气进管、空气进管以及排烟管道中干路相连，在烟气发生器与煤气进管之间的管道中设有用以调节流入所述烟气发生器的高炉煤气流量的第一截止阀且在烟气发生器与空气进管之间的管道中设有用以调节流入所述烟气发生器的助燃空气流量的第二截止阀；

制备单元，其与所述排烟管道相连，用以对所述换热单元排出的烟气进行脱硫脱硝，同时将所述烟气中的氮气和二氧化碳分离并回收利用；

控制单元，包括中控模块和温度传感器，其中，中控模块与所述换热单元中的部件相连，用以调节各部件的工作状态以将换热单元中对应节点的温度调节至对应值；所述温度传感器包括设置在所述煤气预热器的煤气温度传感器和设置在所述空气预热器的空气温度传感器；

中控模块在系统运行时通过温度传感器实时检测煤气预热器出口高炉煤气的温度和空气预热器的助燃空气出口温度并根据检测结果将所述第一截止阀和所述第二截止阀的开度调节至对应值，在调节第一截止阀和第二截止阀时，中控模块根据通入热风炉的高炉煤气与助燃空气的流量比对第一截止阀和第二截止阀进行二次调节。

2.根据权利要求1所述的热风炉烟气余热回收利用系统，其特征在于，所述中控模块中设有预设最佳流量比D0，当系统运行时，所述中控模块检测所述煤气出管中高炉煤气的流量Qm以及所述空气出管中助燃空气的流量Qc，检测完成后，中控模块计算高炉煤气与助燃空气的流量比D并将D与D0进行比对，设定D＝Qm/Qc；

若0＜D＜D0，中控模块判定高炉煤气流量不足，中控模块调节所述高炉煤气管路入口前的增压装置的运行功率以增加所述煤气出管中高炉煤气的流量；

若D＝D0，所述中控模块判定高炉煤气与助燃空气流量比例最佳；

若D＞D0，中控模块判定助燃空气流量不足，中控模块调节所述助燃空气管路入口前的增压装置的运行功率以增加所述空气出管中助燃空气的流量。

3.根据权利要求1所述的热风炉烟气余热回收利用系统，其特征在于，所述热风炉排出的低温烟气温度为Ty0，低温烟气通过煤气预热器与高炉煤气换热后，煤气预热器出口烟气温度为Tym；所述高炉煤气在所述煤气预热器入口处温度为Tm0，高炉煤气在煤气预热器出口处温度为Tm1，高炉煤气从煤气预热器排出后直接送入热风炉作燃料；低温烟气通过空气预热器与助燃空气换热后，空气预热器出口烟气温度为Tyc；所述助燃空气在所述煤气预热器入口处温度为Tc0，助燃空气在空气预热器出口处温度为Tc1，助燃空气从空气预热器排出后直接送入热风炉作助燃空气；

所述煤气预热器入口烟气和出口烟气温差为△Tm＝Ty0-Tym，所述中控模块内设置所述煤气预热器入口烟气和出口烟气标准温差为△Tm0，

当△Tm＜△Tm0时，所述中控模块判定所述烟气在煤气预热器中换热存在热量浪费，调节高炉煤气入口前增压装置，增加高炉煤气流量；

当△Tm＝△Tm0，所述中控模块判定所述烟气在煤气预热器中换热充分，无需调节所述高炉煤气流量；

当△Tm＞△Tm0，所述中控模块判定所述烟气在煤气预热器中换热效率低，调节高炉煤气入口前增压装置，减少高炉煤气流量。

所述空气预热器入口烟气和出口烟气温差为△Tc＝Ty0-Tyc，所述中控模块内设置所述空气预热器入口烟气和出口烟气标准温差为△Tc0，

当△Tc＜△Tc0时，所述中控模块判定所述烟气在空气预热器中换热存在热量浪费，调节助燃空气入口前增压装置，增加助燃空气流量；

当△Tc＝△Tc0，所述中控模块判定所述烟气在空气预热器中换热充分，无需调节所述助燃空气流量；

当△Tc＞△Tc0，所述中控模块判定所述烟气在空气预热器中换热效率低，调节助燃空气入口前增压装置，减少助燃空气流量。

4.根据权利要求1所述的热风炉烟气余热回收利用系统，其特征在于，所述中控模块内设置第一预设高炉煤气流量调节系数α1和第二预设高炉煤气流量调节系数α2，设置第一预设助燃空气流量调节系数β1和第二预设助燃空气流量调节系数β2，其中，1＜α1＜2，0＜α2＜1，1＜β1＜2，0＜β2＜1；

当△Tm＜△Tm0时，所述中控模块判定需要增加所述高炉煤气流量，中控模块使用第一预设高炉煤气流量调节系数α1调节所述高炉煤气流量并将调节后的高炉煤气流量记为Qm1，设定Qm1＝Qm×α1；

当△Tm＞△Tm0时，所述中控模块判定需要减少所述高炉煤气流量，中控模块使用第二预设高炉煤气流量调节系数α2调节所述高炉煤气流量并将调节后的高炉煤气流量记为Qm2，设定Qm2＝Qm×α2；

当△Tc＜△Tc0时，所述中控模块判定需要增加所述助燃空气流量，中控模块使用第一预设助燃空气流量调节系数β1调节所述助燃空气流量并将调节后的助燃空气流量记为Qc1，设定Qc1＝Qc×β1；

当△Tc＞△Tc0时，所述中控模块判定需要减少所述助燃空气流量，中控模块使用第二预设助燃空气流量调节系数β2调节所述助燃空气流量并将调节后的助燃空气流量记为Qc2，设定Qc2＝Qc×β2。

5.根据权利要求1所述的热风炉烟气余热回收利用系统，其特征在于，所述中控模块内设置有煤气预热器的高炉煤气出口最低温度Tmd，当温度传感器检测出的煤气预热器的高炉煤气出口温度值Tm1＜Tmd时，中控模块判断所述高炉煤气在所述煤气预热器内预热不足，将所述第一截止阀的开度调节至Ym以使部分高炉煤气通过第一截止阀流入烟气发生器；

所述中控模块内设置有空气预热器的助燃空气出口最低温度Tcd，当温度传感器检测出的空气预热器的助燃空气出口温度值Tc1＜Tcd时，中控模块判断所述助燃空气在所述空气预热器内预热不足，将所述第二截止阀的开度调节至Yc以使部分助燃空气通过第二截止阀流入烟气发生器；

所述中控模块中设有烟气发生器中高炉煤气与助燃空气混合燃烧最佳流量比D0’，当所述烟气发生器启动时，烟气发生器使流入的高炉煤气与助燃空气充分燃烧以产生高温烟气；此时经过所述第一截止阀的高炉煤气流量为Qm’,经过所述第二截止阀的助燃空气流量为Qc’，所述中控模块中计算烟气发生器中高炉煤气与助燃空气的实际流量比D’，设定D’＝Qm’/Qc’；

所述中控模块内设置第一截止阀开度预设调节系数γ1和第二截止阀开度预设调节系数γ2，其中0＜γ1＜1，0＜γ2＜1；

当0＜D’＜D0’时，所述中控模块判断流入烟气发生器的高炉煤气流量不足，中控模块调节第一截止阀开度Ym并将调节后的第一截止阀开度记为Ym’，设定Ym’＝Ym×(1+γ1)；

当D’＝D0’时，所述中控模块判断流入烟气发生器的高炉煤气流量和助燃空气流量合适；

当D’＞D0’时，所述中控模块判断流入烟气发生器的助燃空气流量不足，中控模块调节第二截止阀开度Yc并将调节后的第二截止阀开度记为Yc’，设定Yc’＝Yc×(1+γ2)。

6.根据权利要求1所述的热风炉烟气余热回收利用系统，其特征在于，所述烟气发生器产生的高温烟气经分流后与所述热风炉排出的低温烟气混合，经分流调节阀分流后分别进入所述煤气预热器和所述空气预热器；所述分流调节阀开度Yf＝Qm/(Qm+Qc)，其中Qm为中控模块获取的所述煤气出管中高炉煤气的流量，Qc为中控模块获取的所述空气出管中助燃空气的流量。

7.根据权利要求1所述的热风炉烟气余热回收利用系统，其特征在于，所述煤气预热器和所述空气预热器为耐高温烟气的不锈钢板式换热器。

8.根据权利要求1所述的热风炉烟气余热回收利用系统，其特征在于，在所述煤气预热器的高炉煤气入口前端设置第一增压装置，用以调节所述高炉煤气流量；在所述空气预热器的阻燃空气的入口前端设置第二增压装置，用以调节所述助燃空气流量。

9.根据权利要求1所述的热风炉烟气余热回收利用系统，其特征在于，所述系统还包括制备单元，所述烟气自所述换热单元排出后进入所述制备单元；所述制备单元包括烟气增压装置、碳酸氢钠脱硫脱硝装置、加氢除氧装置、烟气干燥装置和气体分离装置。

10.一种热风炉烟气余热回收利用工艺，其特征在于，包括：

步骤s01，高炉煤气通过煤气管道，经分流，一部分进入煤气预热器预热，经预热后的高炉煤气自煤气预热器流出，通过煤气管道直接送入热风炉；另一部分高炉煤气通过煤气管道进入烟气发生器中作燃料；

步骤s02，助燃空气通过空气管道，经分流，一部分进入空气预热器预热，经预热后的助燃空气自空气预热器流出，通过空气管道直接送入热风炉；另一部分助燃空气通过空气管道进入烟气发生器中作助燃空气；

步骤s03，热风炉产生的低温烟气进入烟气管道，经分流，一部分通过烟气管道与烟气发生器产生的高温烟气混合后进入煤气预热器；另一部分通过烟气管道与烟气发生器产生的高温烟气混合后进入空气预热器；各自经过换热后的烟气分别从空气预热器和煤气预热器流出并进入烟气管道中排出；

步骤s04，经换热后的烟气从换热单元排出后进入制备单元，依次通过制备单元的碳酸氢钠脱硫脱硝装置、加氢除氧装置和烟气干燥装置脱除烟气中的SO2、Nox、氧气、水份和其他杂质，经脱除后的烟气进入气体分离装置，经分离后，氮气通过氮气分离出口排出，二氧化碳气体通过二氧化碳分离出口排出。

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