CN115094173B - 一种富氢碳循环高炉加热煤气的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种富氢碳循环高炉加热煤气的方法，包括蓄热式顶燃式煤气加热炉、燃烧煤气系统、助燃空气系统、冷煤气系统、热煤气系统、烟气系统，废煤气系统，所述蓄热式顶燃式煤气加热炉中设有蓄热物质，所述蓄热式顶燃式煤气加热炉至少有3个，且呈一字形并联设置，所述燃烧煤气系统、助燃空气系统、冷煤气系统、热煤气系统、烟气系统，废煤气系统通过各自的管道均与所述蓄热式顶燃式煤气加热炉互相连通；本发明通过氮气在操作技术的各个阶段的吹扫置换，杜绝了和避开煤气易燃易爆的要素条件，实现了在安全可靠的前提下，将煤气加热至900℃以上，通过3座加热炉的安全切换，使煤气加热炉具备连续加热煤气的能力。
Description
技术领域
本发明属于低碳高炉炼铁技术领域，具体涉及一种富氢碳循环高炉加热煤气的方法。
背景技术
钢铁工业是碳排放大户，在全球范围内，钢铁工业的碳排放占总排放的5%～6%，在中国15%的CO2排放是钢铁工业中产生的。高炉炼铁是一个相对成熟的冶金工艺，工业规模、设备水平及自动化程度已经发展到较高的水平，尽管高炉炼铁行业不断探索诸如蓄热燃烧技术、高炉喷吹煤粉技术、高炉煤气余压发电技术、高炉煤气联合循环发电技术等以促进整体高炉工序的节能减排，但其实际应用及减排能力有限。
为降低高炉固体燃料焦炭煤粉的消耗，八一钢铁富氢碳循环高炉通过生产实践，研究发明了碳循环冶金技术从高炉风口喷吹未加热的常温冷煤气技术，对于富氢碳循环高炉喷吹冷煤气，虽然降低了固体燃料消耗，但是降低的幅度较小，通过生产实践只能降低到6-10%左右，为了进一步利用好煤气碳循环循环技术，需要将冷煤气加热成热煤气，使常温冷煤气，约40℃，加热至900-1250℃，通过风口喷入高炉内部，增加高炉内部的炉料加热的物理温度，同时满足炉内氧化还原反应的热力学条件进一步降低富氢碳循环高炉的固体化石燃料消耗，降低碳排放以及生铁成本。
因富氢碳循环高炉喷吹煤气在900Nm3/t，现有的煤气加热炉大多为管式加热炉，其加热温度受限，加热煤气量不能满足富氢碳循环高炉所需碳循环冶金的煤气温度及流量要求。现有煤气加热炉的列管材质主要是各种钢材，受钢材本身耐热温度的限制，为了尽可能提高煤气温度，就需要使用耐温等级较高的耐热不锈钢，极大的增加了加热炉的成本，即便如此，加热煤气温度也很难超过800℃，难以满足工艺的使用要求。管式加热炉回弯头由于它的特殊性极易发生煤气泄漏造成安全风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种富氢碳循环高炉加热煤气的方法，用以解决富氢碳循环高炉碳循环冶金煤气温度及流量的问题，同时本发明通过控制阀门的氮气密封及氮气置换吹扫，改善了传统加热炉的技术和安全弊端。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种富氢碳循环高炉加热煤气的方法，包括蓄热式顶燃式煤气加热炉、燃烧煤气系统、助燃空气系统、冷煤气系统、热煤气系统、烟气系统，废煤气系统，所述蓄热式顶燃式煤气加热炉中设有蓄热物质，所述蓄热式顶燃式煤气加热炉至少有3个，且呈一字形并联设置，所述燃烧煤气系统、助燃空气系统、冷煤气系统、热煤气系统、烟气系统，废煤气系统通过各自的管道均与所述蓄热式顶燃式煤气加热炉互相连通；
所述助燃空气系统，由双密封液动燃烧闸板阀、助燃空气阀间放散阀、液动助燃空气切断阀、气动助燃空气流量调节阀组成；所述燃烧煤气系统，由双密封液动煤气燃烧闸板阀、煤气阀阀间放散阀、液动煤气快速切断阀、气动煤气流量调节阀组成；所述烟气系统，助燃空气系统助燃风机提供的氧气和燃烧煤气系统燃烧煤气管网提供的煤气燃烧产生的高温烟气，由拱顶高温区、炉身中温区、炉底低温区，对蓄热式顶燃式煤气加热炉的蓄热耐材进行热交换，最终经过换热的烟气经过烟气密封液动双闸板阀由烟道、烟囱排放；所述冷煤气系统，由富氢碳循环高炉煤气煤气脱碳装置脱除CO2的还原性煤气，温度40℃的冷煤气，通过冷煤气管道输送至蓄热式顶燃式煤气加热炉冷煤气系统，经过冷煤气密封液动双闸板阀、液动冷煤气切断阀进入加热炉，从加热炉底部的低温区、中温区、高温区，由蓄热式顶燃式煤气加热炉的蓄热耐材将冷煤气加热至900-1250℃；所述热煤气系统，富氢碳循环高炉煤气脱碳系统脱除CO2的还原性煤气从冷煤气系统进入富氢碳循环高炉顶燃式煤气加热炉，由蓄热式顶燃式煤气加热炉的蓄热耐材对脱除CO2的还原性煤气进行热传递，传热至温度达到900-1250℃，经过热煤气阀、热煤气阀开启，通过热煤气管道输送至富氢碳循环高炉风口系统；所述废煤气系统，其中一座蓄热式顶燃式煤气加热炉在热煤气输送至富氢碳循环高炉风口终了期，在送煤气转燃烧状态过程中，关闭冷煤气密封液动双闸板阀、冷煤气切断阀和热煤气阀、热煤气阀将炉内高压煤气泄压，排空；助燃空气系统、燃烧煤气系统、冷煤气系统、烟气系统的管道上均设有放散装置,分别为助燃空气放散阀、燃烧煤气放散阀、冷煤气放散阀、烟气放散阀；所述放散阀均设有控制操作系统。
进一步，所述蓄热式顶燃式煤气加热炉蓄热体采用37孔格子砖、内衬均采用非金属耐火材料。
进一步，所述蓄热式顶燃式煤气加热炉的拱顶设置至少2支热电偶测温装置，格子砖上部至少设置3支热电偶测温装置，拱顶测温点，格子砖测温点，能够精确检测加热炉在燃烧期和加热期的炉内温度状态监控，以及根据炉内温度进行加热期与燃烧期的切换。在烟气支管上设置CO、O2监测，在助燃空气系统支管道上设置CO监测，在燃烧煤气系统支管道上设置O2监测，烟道CO，O2检测，助燃空气系统CO检测，燃烧煤气系统O2检测。
采用上述加热炉系统对富氢碳循环脱碳冷煤气进行加热，所述蓄热式顶燃式煤气加热炉的工作过程包括蓄热期、加热期，换炉期，三种工作状态在3座加热炉之间交替循环进行，其中换炉期包括蓄热期转加热期换炉，加热期转蓄热期换炉；并控制在交替循环过程中所述蓄热式顶燃式煤气加热炉中至少有1个加热炉处于加热期，从而对风口喷吹的冷煤气进行连续加热；
所述蓄热期：开启助燃风机为燃烧提供氧气，打开烟气系统阀门、助燃空气系统、燃烧煤气系统的阀门，助燃空气系统、燃烧煤气系统的燃烧煤气由燃烧煤气管网输入与助燃空气通过管道进入蓄热式加热炉的燃烧器内进行燃烧，生成的高温烟气对格子砖及其他耐材进行加热，加热后的烟气由烟气系统烟囱排出。当拱顶设置至少2支热电偶测温中的一支热电偶达到1300℃左右时，关闭所述的助燃空气系统、燃烧煤气系统的阀门、烟气系统阀门，蓄热期结束，拱顶设置至少2支热电偶测温中的一支热电偶不低于900℃；同时检查其他系统阀门的关闭状态处于关状态。
所述的蓄热期转加热期换炉：蓄热期结束，关闭助燃空气系统、燃烧煤气系统的阀门，打开助燃空气阀间氮气吹扫阀、环道氮气吹扫阀、烧炉煤气阀间氮气吹扫阀，用氮气对炉内的气体进行氮气惰化，确保炉内充满氮气，此操作为本方法的核心技术，即为氮气置换炉内煤气、空气或烟气，确保加热期的送冷煤气加热阶段安全。烟道CO，O2检测，助燃空气系统CO检测，燃烧煤气系统O2检测，检测CO＜3%，O2浓度低于1%，关闭烟气系统阀门。
所述加热期：开烟道氮气均压阀，5min后检测冷煤气支管与炉内压差<10 kPa，开热煤气系统氮气均压阀向两个热煤气阀之间充氮，与炉内压差<10 kPa，开热煤气阀，关氮气均压阀，开冷煤气系统阀门，将煤气脱碳装置产生的冷煤气输入加热炉内，将冷煤气被加热到900-1200℃后，从热煤气管道输出，喷入富氢碳循环高炉风口；加热期结束条件，设定的加热时间到或拱顶设置至少2支热电偶测温中的一支热电偶低于900℃。
所述的加热期转蓄热期换炉：加热期结束，所有系统阀门处于关状态，打开所述废煤气系统，炉内高压煤气泄压，排空，炉内的煤气排放至烧炉燃烧煤气系统的煤气总管中，供煤气加热炉燃烧使用，煤气加热炉内高压煤气经废煤气管道排至燃烧煤气系统的煤气总管中，实现炉内高压煤气的回收利用此技术减少了煤气对空排放的风险，同时节约了能源，炉内降低压力＜4kPa。打开烟气密封液动双闸板阀，利用助燃空气阀间氮气吹扫阀、环道氮气吹扫阀、烧炉煤气阀间氮气吹扫阀，用氮气对炉内的气体进行氮气惰化，确保炉内充满氮气，此操作为本方法的核心技术，即为氮气置换炉内煤气、空气或烟气，氮气置换完毕之后，首先开启助燃空气系统双密封液动燃烧闸板阀1、助燃空气阀间放散阀、液动助燃空气切断阀、气动助燃空气流量调节阀，再使用助燃空气置换氮气，确保蓄热期的初始点火阶段安全点炉。
进一步，在加热期和蓄热期结束时，均通过氮气吹扫管道向蓄热式顶燃式煤气加热炉内通入氮气进行吹扫，排出炉内的煤气、空气或烟气；当蓄热式顶燃式煤气加热炉从蓄热期转换到加热期的过程中，打开吹扫管道，用氮气将蓄热式加热炉内气体进行置换，然后再用冷煤气置换炉内氮气。同样当蓄热式顶燃式煤气加热炉从加热期转换到蓄热期的过程中，打开吹扫管道，用氮气将蓄热式加热炉内热煤气用氮气进行置换，置换完毕后再用助燃空气置换氮气，使炉内充满空气，确保点火安全安全。总之在加热期切换蓄热期，或蓄热期切换加热期的过程中，在换炉的过程中均使用氮气进行置换。
进一步，所述的氮气均由氮气源提供。
本发明的有益效果在于：
1、本发明采用耐火材料作为蓄热和放热的中间过度蓄热体，通过蓄热体对煤气进行传热，采用耐火材料制成的蓄热体可加热到的温度更高，与传统的管式加热炉相比，加热面积大，加热负荷及温度高，维护及投资成本更低。
2、本发明采用蓄热体对煤气进行加热，在加热煤气过程中不改变煤气成分，有利于后续工艺的利用。
3、本发明通过氮气在操作技术的各个阶段的吹扫置换，杜绝了和避开煤气易燃易爆的要素条件，实现了在安全可靠的前提下，将煤气加热至900℃以上，通过3座加热炉的安全切换，使煤气加热炉具备连续加热煤气的能力。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的实施例详细描述，其中：
图1为本发明的连接结构示意图；
图2为本发明燃烧转为换炉的操作程序流程图；
图3为本发明换炉转送风的操作程序流程图；
图4为本发明送风转为换炉的操作程序流程图；
图5为本发明换炉转为燃烧的操作程序流程图。
附图记号说明：
蓄热式顶燃式煤气加热炉及其内部蓄热耐材24，氮气源装置23，助燃风机31，煤气脱碳装置32，燃烧煤气管网33，烟气系统烟囱34；双密封液动燃烧闸板阀1、助燃空气阀间放散阀2、液动助燃空气切断阀3、气动助燃空气流量调节阀4，助燃空气氮气吹扫阀5 ；双密封液动煤气燃烧闸板阀6、煤气阀阀间放散阀7、液动煤气快速切断阀8、气动煤气流量调节阀9，煤气系统氮气吹扫阀10；热煤气阀11、热煤气阀12，热煤气系统氮气均压阀13；液动双闸板阀14，烟气系统氮气吹扫均压阀15；废煤气调节阀16，废煤气阀17。废煤气氮气吹扫阀18；冷煤气密封液动双闸板阀19、液动冷煤气切断阀20，冷煤气系统氮气吹扫阀21；助燃空气放散阀2、燃烧煤气放散阀7、冷煤气放散阀23、烟气放散阀22，氮气拱顶环道吹扫30，拱顶测温点25，格子砖测温点26，烟道CO、O2检测27，助燃空气系统CO检测28，燃烧煤气系统O2检测29，烟道温度检测31。
具体实施方式
请参阅图1，一种富氢碳循环高炉加热煤气的方法，包括蓄热式顶燃式煤气加热炉、燃烧煤气系统、助燃空气系统、冷煤气系统、热煤气系统、烟气系统，废煤气系统，所述蓄热式顶燃式煤气加热炉中设有蓄热物质，所述蓄热式顶燃式煤气加热炉至少有3个，且呈一字形并联设置，所述燃烧煤气系统、助燃空气系统、冷煤气系统、热煤气系统、烟气系统，废煤气系统通过各自的管道均与所述蓄热式顶燃式煤气加热炉互相连通；
所述助燃空气系统，由双密封液动燃烧闸板阀1、助燃空气阀间放散阀2、液动助燃空气切断阀3、气动助燃空气流量调节阀4，由于加热的介质是富氢碳循环高炉煤气，在顶燃式煤气加热炉送高温煤气阶段，双密封液动燃烧闸板阀1、液动助燃空气切断阀3具有严密的密封性，做到零泄露，以上阀门关闭状态，利用助燃空气氮气吹扫阀5向双密封液动燃烧闸板阀1和液动助燃空气切断阀3之间充氮，同时向双密封液动燃烧闸板阀1阀内充氮，此处充氮具有氮气密封及提高气体对阀板压强，使阀板的硬密封在气体压强的作用下更加紧密。
进一步，所述燃烧煤气系统，由双密封液动煤气燃烧闸板阀6、煤气阀阀间放散阀7、液动煤气快速切断阀8、气动煤气流量调节阀9组成，由于加热的介质是富氢碳循环高炉煤气，在顶燃式煤气加热炉送高温煤气阶段，双密封液动煤气燃烧闸板阀6、液动煤气快速切断阀8处于关闭状态，具有严密的密封性，做到零泄露，以上阀门关闭状态，利用燃烧煤气系统氮气吹扫阀10向双密封液动煤气燃烧闸板阀6和液动煤气切断阀8之间充氮，同时向双密封液动煤气燃烧闸板阀6阀内充氮，此处充氮具有氮气密封及提高气体对阀板压强，使阀板的硬密封在氮气压强的作用下更加紧密。所述液动煤气快速切断阀8在系统停电、助燃空气风机跳电跳停等紧急情况下具有快速切断煤气来源，确保蓄热式顶燃式煤气加热炉烧炉过程安全可靠的功能。
进一步，所述烟气系统，助燃空气系统助燃风机31提供的氧气和燃烧煤气系统燃烧煤气管网33提供的煤气燃烧产生的高温烟气，由拱顶高温区、炉身中温区、炉底低温区，对蓄热式顶燃式煤气加热炉的蓄热耐材进行热交换，此法热交换强度均匀，包含了传导、对流、辐射的3种传热方式，传热效果极佳，高温烟气最终的最高温度设置≤400℃。最终经过换热的烟气经过烟气密封液动双闸板阀14由烟道、烟囱34排放。在顶燃式煤气加热炉加热燃烧阶段，烟气密封液动双闸板阀14处于开启状态，在顶燃式煤气加热炉换炉、送热煤气阶段烟气密封液动双闸板阀14处于关闭状态，应具有严密的密封性，做到零泄露，此阀门关闭时，利用烟气系统氮气吹扫阀15向烟气密封液动双闸板阀14内充氮，烟气密封液动双闸板阀14为双闸板，充氮具有氮气密封及提高气体对双阀板压强，使阀板的硬密封在氮气压强的作用下更加紧密。烟气系统氮气吹扫阀15还具有向烟气密封液动双闸板阀14与加热炉之间充氮，具有换炉过程的氮气均压功能。
进一步，所述冷煤气系统，由富氢碳循环高炉煤气煤气脱碳装置32脱除CO2的还原性煤气，温度40℃的冷煤气，通过冷煤气管道输送至蓄热式顶燃式煤气加热炉冷煤气系统，经过冷煤气密封液动双闸板阀19、液动冷煤气切断阀20进入加热炉，从加热炉底部的低温区、中温区、高温区，由蓄热式顶燃式煤气加热炉的蓄热耐材将冷煤气加热至900-1250℃，在顶燃式煤气加热炉加热燃烧阶段，冷煤气密封液动双闸板阀19、冷煤气切断阀20处于关闭状态，具有严密的密封性，做到零泄露，以上阀门关闭状态，利用冷煤气系统氮气吹扫阀21向冷煤气密封液动双闸板阀19和冷煤气切断阀20之间充氮，同时向冷煤气密封液动双闸板阀19阀内充氮，冷煤气密封液动双闸板阀19阀为双闸板，充氮具有氮气密封及提高气体对双阀板压强，使阀板的硬密封在氮气压强的作用下更加紧密。
进一步，所述热煤气系统，富氢碳循环高炉煤气脱碳系统脱除CO2的还原性煤气从冷煤气系统进入富氢碳循环高炉顶燃式煤气加热炉，由蓄热式顶燃式煤气加热炉的蓄热耐材对脱除CO2的还原性煤气进行热传递，传热至温度达到900-1250℃，经过热煤气阀11、热煤气阀12开启，通过热煤气管道输送至富氢碳循环高炉风口系统。在顶燃式煤气加热炉加热燃烧阶段，热煤气阀11、热煤气阀12处于关闭状态，具有严密的密封性，做到零泄露，以上阀门关闭状态，利用热煤气系统氮气均压阀13向热煤气阀11、热煤气阀12之间充氮，充氮具有利用1.0 MPa的氮气压力，对热煤气阀11、热煤气阀12的阀板密封面进行压紧，提高气体对阀板的压强，同时具备氮气密封，此时的氮气压力大于煤气压力0.5MPa，具有气封及使阀板的硬密封在氮气压强的作用下更加紧密。
进一步，所述废煤气系统，其中一座蓄热式顶燃式煤气加热炉在热煤气输送至富氢碳循环高炉风口终了期，在送煤气转燃烧状态过程中，需要关闭冷煤气密封液动双闸板阀19、冷煤气切断阀20和热煤气阀11、热煤气阀12将炉内高压煤气泄压，排空，此时需要开启废煤气调节阀16及废煤气阀17，将炉内的煤气排放至烧炉燃烧煤气系统的煤气总管中，供另一座燃烧的煤气加热炉燃烧使用，打开废煤气调节阀16的开度15%，煤气加热炉内高压煤气经废煤气管道排至燃烧煤气系统的煤气总管中，实现炉内高压煤气的回收利用此技术减少了煤气对空排放的风险，同时节约了能源。废煤气氮气吹扫阀18具有煤气吹扫安保功能。
进一步，助燃空气系统、燃烧煤气系统、冷煤气系统、烟气系统的管道上均设有放散装置,分别为助燃空气放散阀2、燃烧煤气放散阀7、冷煤气放散阀23、烟气放散阀22；所述放散阀均设有控制操作系统。
进一步，所述助燃空气系统阀门主要功能特征：双密封液动燃烧闸板阀1为液动双闸板闸阀，失电，失压自动关闭，介质为空气，耐温300℃，耐压1.6MPa，控制流量20000Nm3/h，阀腔采用氮气密封。液动助燃空气切断阀3失电，失压自动关闭，介质为空气，耐温300℃，耐压1.6MPa，控制流量20000Nm3/h。气动助燃空气流量调节阀4为调节阀，失电，失压自动关。助燃空气氮气吹扫阀5在失电，失压自动开氮气，压力控制1.6MPa，流量连续控制～1Nm3/min。
进一步，所述的燃烧煤气系统阀门主要功能特征：双密封液动煤气燃烧闸板阀6为双闸板闸阀，失电，失压自动关闭。液动煤气快速切断阀8为碟阀：失电，失压自动关闭。气动煤气流量调节阀9，调节阀，失电，失压自动关。氮气吹扫阀10：失电，失压自动开氮气，压力控制1.6MPa，流量连续控制～1 Nm3/min。
进一步，所述烟气系统阀门主要功能特征：烟气密封液动双闸板阀14为双闸板闸阀(化工阀)，失电，失压自动关闭，烟气系统氮气吹扫均压阀15向烟气密封液动双闸板阀14内充氮，失电，失压自动开氮气，压力控制1.6MPa，流量连续控制～1 Nm3/min。
进一步，所述冷煤气系统阀门主要功能特征：冷煤气密封液动双闸板阀19液动，双闸板闸阀、介质：冷煤气；温度：300℃；压力：1.6MPa；流量：65000Nm3/h；阀腔采用氮气密封。失电，失压自动关闭。液动冷煤气切断阀20碟阀：失电，失压自动关闭。冷煤气系统氮气吹扫阀21失电，失压自动开氮气，压力控制1.6MPa，流量连续控制～1 Nm3/min。
进一步，所述热煤气系统阀门主要功能特征：热煤气阀11、热煤气阀12介质：热混合煤气；温度：1300℃；压力：1.6MPa；流量：65000Nm3/h；阀腔、阀杆采用氮气密封；失电，失压自动关闭；内泄漏小于1%，外泄漏0%。
进一步，所述废煤气系统主要功能特征：废煤气调节阀16及废煤气阀17液动蝶阀。
进一步，助燃空气系统、燃烧煤气系统、冷煤气系统、烟气系统的管道上均设有均还设有吹扫管道。
进一步，所述蓄热式顶燃式煤气加热炉蓄热体采用37孔格子砖、内衬均采用非金属耐火材料。
进一步，所述蓄热式顶燃式煤气加热炉的拱顶设置至少2支热电偶测温装置，格子砖上部至少设置3支热电偶测温装置，拱顶测温点25（2支），格子砖测温点26（3支圆周均布），能够精确检测加热炉在燃烧期和加热期的炉内温度状态监控，以及根据炉内温度进行加热期与燃烧期的切换。在烟气支管上设置CO、O2监测，在助燃空气系统支管道上设置CO监测，在燃烧煤气系统支管道上设置O2监测，烟道CO，O2检测27，助燃空气系统CO检测28，燃烧煤气系统O2检测29。
一种蓄热式顶燃式煤气加热炉加热富氢碳循环煤气的方法，采用上述加热炉系统对富氢碳循环脱碳冷煤气进行加热，所述蓄热式顶燃式煤气加热炉的工作过程包括蓄热期、加热期，换炉期，三种工作状态在3座加热炉之间交替循环进行，其中换炉期包括蓄热期转加热期换炉，加热期转蓄热期换炉；并控制在交替循环过程中所述蓄热式顶燃式煤气加热炉中至少有1个加热炉处于加热期，从而对风口喷吹的冷煤气进行连续加热；
所述蓄热期：开启助燃风机31为燃烧提供氧气，打开烟气系统阀门、助燃空气系统、燃烧煤气系统的阀门，助燃空气系统、燃烧煤气系统的燃烧煤气由燃烧煤气管网33输入与助燃空气通过管道进入蓄热式加热炉的燃烧器内进行燃烧，生成的高温烟气对格子砖及其他耐材进行加热，加热后的烟气由烟气系统烟囱34排出。当拱顶设置至少2支热电偶测温中的一支热电偶达到1300℃左右时，关闭所述的助燃空气系统、燃烧煤气系统的阀门、烟气系统阀门，蓄热期结束，拱顶设置至少2支热电偶测温中的一支热电偶不低于900℃；同时检查其他系统阀门的关闭状态处于关状态。
所述的蓄热期转加热期换炉：蓄热期结束，关闭助燃空气系统、燃烧煤气系统的阀门，打开助燃空气阀间氮气吹扫阀、环道氮气吹扫阀、烧炉煤气阀间氮气吹扫阀，用氮气对炉内的气体进行氮气惰化，确保炉内充满氮气，此操作为本方法的核心技术，即为氮气置换炉内煤气、空气或烟气，确保加热期的送冷煤气加热阶段安全。烟道CO，O2检测27，助燃空气系统CO检测28，燃烧煤气系统O2检测29，检测CO＜3%，O2浓度低于1%，关闭烟气系统阀门。
所述加热期：开烟道氮气均压阀，5min后检测冷煤气支管与炉内压差<10 kPa，开热煤气系统氮气均压阀向两个热煤气阀之间充氮，与炉内压差<10 kPa，开热煤气阀，关氮气均压阀，开冷煤气系统阀门，将煤气脱碳装置32产生的冷煤气输入加热炉内，将冷煤气被加热到900-1200℃后，从热煤气管道输出，喷入富氢碳循环高炉风口；加热期结束条件，设定的加热时间到或拱顶设置至少2支热电偶测温中的一支热电偶低于900℃。
所述的加热期转蓄热期换炉：加热期结束，所有系统阀门处于关状态，打开所述废煤气系统，炉内高压煤气泄压，排空，炉内的煤气排放至烧炉燃烧煤气系统的煤气总管中，供煤气加热炉燃烧使用，煤气加热炉内高压煤气经废煤气管道排至燃烧煤气系统的煤气总管中，实现炉内高压煤气的回收利用此技术减少了煤气对空排放的风险，同时节约了能源，炉内降低压力＜4kPa。打开烟气密封液动双闸板阀，利用助燃空气阀间氮气吹扫阀、环道氮气吹扫阀30、烧炉煤气阀间氮气吹扫阀，用氮气对炉内的气体进行氮气惰化，确保炉内充满氮气，此操作为本方法的核心技术，即为氮气置换炉内煤气、空气或烟气，氮气置换完毕之后，首先开启助燃空气系统双密封液动燃烧闸板阀1、助燃空气阀间放散阀2、液动助燃空气切断阀3、气动助燃空气流量调节阀4，再使用助燃空气置换氮气，确保蓄热期的初始点火阶段安全点炉
进一步，在加热期和蓄热期结束时，均通过氮气吹扫管道向蓄热式顶燃式煤气加热炉内通入氮气进行吹扫，排出炉内的煤气、空气或烟气；当蓄热式顶燃式煤气加热炉从蓄热期转换到加热期的过程中，打开吹扫管道，用氮气将蓄热式加热炉内气体进行置换，然后再用冷煤气置换炉内氮气。同样当蓄热式顶燃式煤气加热炉从加热期转换到蓄热期的过程中，打开吹扫管道，用氮气将蓄热式加热炉内热煤气用氮气进行置换，置换完毕后再用助燃空气置换氮气，使炉内充满空气，确保点火安全安全。总之在加热期切换蓄热期，或蓄热期切换加热期的过程中，在换炉的过程中均使用氮气进行置换。
实施例：
1、顶燃式煤气加热炉主要工艺参数控制范围：
热煤气温度波动≤±15℃
拱顶温度 1200-1300℃
燃烧煤气压力≥5kPa
冷煤气压力波动≤15kPa
烟道温度:300-400℃
煤气加热炉送风操作制度包括：两烧一送、一烧一送一焖、交叉并联送风三种。
2、燃烧操作制度：
a定煤气量调空气量；
b定空气量调煤气量；
c煤气、空气量都不固定。
燃烧时的各种调整方法:
3 、换炉程序：烧炉、换炉、送风、换炉、烧炉，如此循环。
4、实施例中：包含换炉程序中的具体操作模式请见图2-图5。
Claims (1)
1.一种富氢碳循环高炉加热煤气的方法，包括蓄热式顶燃式煤气加热炉、燃烧煤气系统、助燃空气系统、冷煤气系统、热煤气系统、烟气系统，废煤气系统，其特征在于所述蓄热式顶燃式煤气加热炉中设有蓄热物质，所述蓄热式顶燃式煤气加热炉至少有3个，且呈一字形并联设置，所述燃烧煤气系统、助燃空气系统、冷煤气系统、热煤气系统、烟气系统，废煤气系统通过各自的管道均与所述蓄热式顶燃式煤气加热炉互相连通；
所述助燃空气系统，由双密封液动燃烧闸板阀、助燃空气阀间放散阀、液动助燃空气切断阀、气动助燃空气流量调节阀组成；所述燃烧煤气系统，由双密封液动煤气燃烧闸板阀、煤气阀阀间放散阀、液动煤气快速切断阀、气动煤气流量调节阀组成；所述烟气系统，助燃空气系统助燃风机提供的氧气和燃烧煤气系统燃烧煤气管网提供的煤气燃烧产生的高温烟气，由拱顶高温区、炉身中温区、炉底低温区，对蓄热式顶燃式煤气加热炉的蓄热耐材进行热交换，最终经过换热的烟气经过烟气密封液动双闸板阀由烟道、烟囱排放；所述冷煤气系统，由富氢碳循环高炉煤气脱碳装置脱除CO2的还原性煤气，温度40℃的冷煤气，通过冷煤气管道输送至蓄热式顶燃式煤气加热炉冷煤气系统，经过冷煤气密封液动双闸板阀、液动冷煤气切断阀进入加热炉，从加热炉底部的低温区、中温区、高温区，由蓄热式顶燃式煤气加热炉的蓄热耐材将冷煤气加热至900-1250℃；所述热煤气系统，富氢碳循环高炉煤气脱碳系统脱除CO2的还原性煤气从冷煤气系统进入富氢碳循环高炉顶燃式煤气加热炉，由蓄热式顶燃式煤气加热炉的蓄热耐材对脱除CO2的还原性煤气进行热传递，传热至温度达到900-1250℃，经过热煤气阀、热煤气阀开启，通过热煤气管道输送至富氢碳循环高炉风口系统；所述废煤气系统，其中一座蓄热式顶燃式煤气加热炉在热煤气输送至富氢碳循环高炉风口终了期，在送煤气转燃烧状态过程中，关闭冷煤气密封液动双闸板阀、冷煤气切断阀和热煤气阀、热煤气阀将炉内高压煤气泄压，排空；助燃空气系统、燃烧煤气系统、冷煤气系统、烟气系统的管道上均设有放散装置,分别为助燃空气放散阀、燃烧煤气放散阀、冷煤气放散阀、烟气放散阀；所述放散阀均设有控制操作系统。
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