CN115094179A - 一种热风炉换炉废气回收利用系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种热风炉换炉废气回收利用系统及方法，用于回收多座热风炉的换炉废气，涉及冶金技术领域，该热风炉换炉废气回收利用系统包括空气总管和废气回收总管，各热风炉分别设有烧炉装置，空气总管分别与各烧炉装置相连接并向烧炉装置供应空气，废气回收总管分别与空气总管和各热风炉相连通，废气回收总管收集各热风炉的换炉废气并将其输送至空气总管内。本发明提出的热风炉换炉废气回收利用系统及方法能够充分回收利用热风炉的转炉废气，节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，特别涉及一种热风炉换炉废气回收利用系统及方法。
背景技术
在冶金行业中，常用热风炉为高炉提供富氧热风，现有的热风炉是一种蓄热式的炉窑结构。单座热风炉工艺流程是：首先在燃烧期，煤气和助燃空气燃烧产生的高温烟气将蓄热室内的格子砖(或耐火球)加热；然后换炉至送风期，由高温格子砖将冷风加热，送至高炉。由上述工艺流程可知，由于燃烧和送风是断续、交替工作的，为保证向高炉连续供风，每座高炉至少配备两座热风炉，一般配置3～4座。当采用三座热风炉时，一般使用“两烧一送”工作制度；当采用四座热风炉时，一般使用“两烧两送”工作制度。
目前，热风炉燃烧和送风两种状态的切换是通过相关阀门的开关操作实现的。热风炉处于送风期时，炉内压力～450kPa(表压)，而燃烧期炉内压力～1kPa(表压)。由于两种工作状态下热风炉内压力的巨大差距，较大通径的阀门因自身驱动力不足不能直接打开或关闭。所以，在燃烧状态转变为送风状态或送风状态转变为燃烧状态时，炉内需要充压或排压以达到阀门开闭所能达到的最大压差。
热风炉在冲压和排牙过程中，热风炉其炉内大量带压且富氧的换气废气排入大气，依然浪费了一定的风量和热量。
现有技术中，尝试利用上述换气废气的技术，例如申请公布号CN 105002322 A的高炉热风炉换炉的压力补充装置及压力补偿方法，其在热风炉外部设置一个外接压缩空气源的储气罐，并通过送压总阀与各热风炉连通。当一个处于送风状态的热风炉需要转变为燃烧状态时，通过原有热均压管道将炉内剩余的热风转移至即将转入送风状态的热风炉内；当即将转入送风状态的热风炉内压力升高至热风压力1/2后，余下1/2压力通过储气罐内高压压缩空气补充。该方法避免了热风炉换炉对高炉风压波动的影响，提高了热风炉的热效率。但是上述技术也有不可克服的缺陷：
首先，由于该方法需要将送风状态热风炉炉内气体转移至即将送风的热风炉炉内，即在换炉区间无新增送风热风炉；为保证向高炉提供连续送风，此时还有另外1座热风炉处于送风状态，即此方法仅适用于4座热风炉的情况。
其次，转入燃烧状态的热风炉炉内大于1/2的带压废气排入大气，依然浪费了一定的风量和热量。
有鉴于此，本发明人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，经过反复试验设计出一种热风炉换炉废气回收利用系统及方法，以期解决现有技术存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热风炉换炉废气回收利用系统及方法，能够充分回收利用热风炉的转炉废气，节能环保。
为达到上述目的，本发明提出一种热风炉换炉废气回收利用系统，用于回收多座热风炉的换炉废气，其中，所述热风炉换炉废气回收利用系统包括空气总管和废气回收总管，各所述热风炉分别设有烧炉装置，所述空气总管分别与各所述烧炉装置相连接并向所述烧炉装置供应空气，所述废气回收总管分别与所述空气总管和各所述热风炉相连通，所述废气回收总管收集各所述热风炉的换炉废气并将其输送至所述空气总管内。
如上所述的热风炉换炉废气回收利用系统，其中，所述热风炉换炉废气回收利用系统还包括储气罐，所述储气罐设于所述废气回收总管和所述空气总管之间并用于暂存所述换炉废气。
如上所述的热风炉换炉废气回收利用系统，其中，所述储气罐通过第一连通管与所述废气回收总管相连接，所述储气罐通过第二连通管与所述空气总管相连通，所述第一连通管上设有第一切断阀。
如上所述的热风炉换炉废气回收利用系统，其中，所述第一连通管上设有压缩机。
如上所述的热风炉换炉废气回收利用系统，其中，所述第二连通管上设有废气流量计、废气调节阀和第二切断阀。
如上所述的热风炉换炉废气回收利用系统，其中，所述废气回收总管通过第一连通管与所述空气总管相连接，所述第一连通管上设有废气流量计、废气调节阀和第二切断阀。
如上所述的热风炉换炉废气回收利用系统，其中，所述热风炉换炉废气回收利用系统还包括烟囱，所述废气回收总管与所述烟囱相连接，且所述烟囱与所述废气回收总管之间设有第三切断阀。
如上所述的热风炉换炉废气回收利用系统，其中，所述热风炉换炉废气回收利用系统还包括烟道总管，所述烟道总管的一端分别与各所述热风炉相连通，所述烟道总管的另一端与所述烟囱相连通。
本发明提出一种热风炉换炉废气回收利用方法，其中，收集各热风炉的换热废气，并将收集到的所述换热废气输送至正在运行的烧炉装置中以作为热风炉烧炉用的氧化剂。
如上所述的热风炉换炉废气回收利用方法，其中，所述换炉废气先与空气混合以形成富氧气，所述富氧气再进入所述烧炉装置中与煤气燃烧。
与现有技术相比，本发明具有以下特点和优点：
本发明还提出一种热风炉换炉废气回收利用系统及方法，用于回收多座热风炉的换炉废气，该热风炉换炉废气回收利用系统包括空气总管和废气回收总管，各热风炉分别设有烧炉装置，空气总管分别与各烧炉装置相连接并向烧炉装置供应空气，废气回收总管分别与空气总管和各热风炉相连通，废气回收总管收集各热风炉的换炉废气并将其输送至空气总管内。
本发明提出的热风炉换炉废气回收利用系统及方法，通过废气回收总管将热风炉换炉产生的换炉废气进行回收，再将换炉废气输送至正在燃烧的烧炉装置内作为热风炉烧炉用的氧化剂，减少了热风炉废气的排放，更加环保。
本发明提出的热风炉换炉废气回收利用系统及方法，将换炉废气用于烧炉，由于换炉废气中富集有氧气，因此，在不增加介质能源消耗的前提下，实现热风炉富氧烧炉；另外，换炉废气还具有一定温度，换炉废气回收至空气总管后对空气具有加热作用，充分利用吸收了这部分热量，提高了热风炉系统热效率。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。
图1为本发明提出的热风炉换炉废气回收利用系统一实施例的示意图；
图2为本发明提出的热风炉换炉废气回收利用系统另一实施例的示意图；
图3为本发明提出的热风炉换炉废气回收利用系统再一实施例的示意图。
附图标记说明：
1、煤气总管；2、风机；3、空气总管；4、煤气支管；5、煤气流量计；6、煤气调节阀；7、煤气切断阀；8、煤气燃烧阀；9、空气支管；10、空气流量计；11、空气调节阀；12、空气燃烧阀；13、热风炉；14、烟道支管；15、烟道阀；16、烟道支管压力表；17、废气支管；18、废气阀；19、烟道总管；20、废气回收总管；21、烟囱；22、第三切断阀；23、第一连通管；24、废气流量计；25、废气调节阀；26、第二切断阀；27、第一切断阀；28、储气罐；29、储气罐压力表；30、储气罐安全阀；31、储气罐排污阀；32、压缩机；100、热风炉换炉废气回收利用系统。
具体实施方式
结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。
如图1至图3所示，本发明提出一种热风炉换炉废气回收利用系统100，用于回收多座热风炉13的换炉废气，该热风炉换炉废气回收利用系统100包括空气总管3和废气回收总管20，各热风炉13分别设有烧炉装置，空气总管3分别与各烧炉装置相连接并向烧炉装置供应空气，废气回收总管20分别与空气总管3和各热风炉相连通，废气回收总管20收集各热风炉13的换炉废气并将其输送至空气总管3内。
本发明提出一种热风炉换炉废气回收利用方法，收集各热风炉的换热废气，并将收集到的所述换热废气输送至正在运行的烧炉装置中以作为热风炉烧炉用的氧化剂。
具体的，设置一废气回收总管20，使废气回收总管20分别与多座热风炉13相连接以收集各热风炉的换炉废气，各热风炉13还分别设有烧炉装置(图中未示出)，将废气回收总管20内的换炉废气输送至正在运行的烧炉装置中。
本发明还提出的热风炉换炉废气回收利用系统及方法，通过废气回收总管20将热风炉换炉产生的换炉废气进行回收，再将换炉废气输送至正在燃烧的烧炉装置内作为热风炉烧炉用的氧化剂，减少了热风炉废气的排放，更加环保。
本发明提出的热风炉换炉废气回收利用系统及方法，将换炉废气用于烧炉，由于换炉废气中富集有氧气，因此，在不增加介质能源消耗的前提下，实现热风炉富氧烧炉；另外，换炉废气还具有一定温度，换炉废气回收至空气总管3后对空气具有加热作用，充分利用吸收了这部分热量，提高了热风炉系统热效率。
本发明提出的热风炉换炉废气回收利用系统及方法，其换炉废气通过废气回收总管20和空气总管3回收至烧炉装置中，某一热风炉换炉时不会对其他热风炉产生影响，方便、灵活，可以使用于2座(包含)以上的热风炉系统。
在本发明一个可选的实施方式中，换炉废气先与空气混合以形成富氧气，富氧气再进入烧炉装置中与煤气燃烧，进而产生热量对热风炉进行加热。
在该实施方式一个可选的例子中，设置煤气总管1向各烧炉装置供应煤气，由煤气总管1供应的煤气和由空气总管3供应的空气在烧炉装置内燃烧以对热风炉进行加热。
在本发明一个可选的例子中，各热风炉13分别通过煤气支管4与煤气总管1相连接，各煤气支管4上还设有煤气流量计5、煤气调节阀6、煤气切断阀7和煤气燃烧阀8；各热风炉13分别通过空气支管9与空气总管3相连接，各空气支管9上还有空气流量计10、空气调节阀11和空气燃烧阀12。
在本发明一个可选的例子中，各热风炉13分别通过废气支管17与废气回收总管20相连接，各废气支管17上设置有废气阀18。
在本发明一个可选的实施方式中，如图1、图2所示，热风炉换炉废气回收利用系统100还包括储气罐28，储气罐28设于废气回收总管20和空气总管3之间并用于暂存换炉废气。利用储气罐28对换炉废气进行暂存，可以有效对换炉废气进行调控，使换炉废气能够在更加合适的时间进入烧炉装置，提高换炉废气的利用率。
在该实施方式一个可选的例子中，储气罐28上设置有储气罐压力表29、储气罐安全阀30和储气罐排污阀31，以进一步提高储气罐28的安全性及利用效率。
在该实施方式一个可选的例子中，储气罐28通过第一连通管23与废气回收总管20相连接，储气罐28通过第二连通管与空气总管3相连通，第一连通管23上设有第一切断阀27，第二连通管上设有第二切断阀26。
在一个可选的例子中，第一连通管23上设有压缩机32，利用压缩机32可以提高储气罐28内换炉废气的压力，进一步提高换炉废气的利用率。
在一个可选的例子中，第二连通管上设有废气流量计24和废气调节阀25，以进一步调节换炉废气进入空气总管3时的流速及流量。
在本发明另一个可选的实施方式中，废气回收总管20直接通过第一连通管23与空气总管3相连接，第一连通管23上设有第二切断阀26、废气流量计24和废气调节阀25。
在本发明一个可选的实施方式中，热风炉换炉废气回收利用系统100还包括烟囱21，废气回收总管20与烟囱21相连接，且烟囱21与废气回收总管20之间设有第三切断阀22。在特殊情况下，换炉废气可由烟囱21排出，避免热风炉发生故障。
在本发明一个可选的实施方式中，热风炉换炉废气回收利用系统100还包括烟道总管19，烟道总管19的一端分别与各热风炉13相连通，烟道总管19的另一端与烟囱相连通。烟气由烧炉装置产生并用于对热风炉进行加热，烟道总管19用于收集和排放烟气。在一个可选的例子中，各热风炉13通过烟道支管14与烟道总管19相连接，各烟道支管14上设有烟道阀15和烟道支管压力表16。
现结合实施例，详细说明本发明提出的热风炉换炉废气回收利用方法及系统的具体实施过程。
实施例1，在本实施例中，如图1所示，热风炉系统包括有3座热风炉13，热风炉换炉废气回收利用系统100包括有废气回收总管20、第一连通管23、储气罐28和第二连通管，在第一连通管23上还设有压缩机32。
使用时，以1号热风炉13为例，当1号热风炉13发出送风转燃烧信号时，关闭第三切断阀22，依次打开废气支管17上的废气阀18、压缩机32与废气回收总管20第一连通管23的第一切断阀27，启动压缩机32，1号热风炉13换炉废气经压缩机32充入储气罐28，待烟道支管压力表16低于设定值时，1号热风炉13排压操作完成，打开1号热风炉相关设备，转入燃烧状态。最后关闭1号热风炉13其废气支管17上的废气阀18、第一切断阀27和压缩机32。
当1号热风炉13发出送风转燃烧信号的同时，打开储气罐28与第二连通管上的废气调节阀25和第二切断阀26。根据流量设定值，调节废气调节阀25开度，控制储气罐28中废气充入热风炉烧炉系统的流量。待储气罐压力表29显示低于设定值时，关闭废气调节阀25和第二切断阀26，停止向烧炉系统供应废气。
在本实施例中，热风炉换炉产生的换炉废气可回收100％。
实施例2，在本实施例中，如图2所示，热风炉系统包括有3座热风炉13，热风炉换炉废气回收利用系统100包括有废气回收总管20、第一连通管23、储气罐28和第二连通管。
使用时，以1号热风炉13为例，当1号热风炉13发出送风转燃烧信号时，关闭第三切断阀22，依次打开废气阀18、第一切断阀27，1号热风炉13换炉废气直接充入储气罐28，待烟道支管压力表16所示压力接近储气罐压力表29时，关闭第一切断阀27，并打开第三切断阀22，1号热风炉13炉内剩余废气排入烟囱21。
当1号热风炉13发出送风转燃烧信号的同时，打开废气调节阀25和第二切断阀26。根据流量设定值，调节份废气调节阀25开度，控制储气罐28中废气充入热风炉烧炉用空气总管3的流量。待储气罐压力表29低于设定值时，关闭第二切断阀26，停止向空气总管3供应废气。
在实施例2中，热风炉换炉产生的换炉废气可回收约50％。
实施例3，在本实施例中，如图3所示，热风炉系统包括有3座热风炉13，热风炉换炉废气回收利用系统100包括有废气回收总管20和第一连通管23。
使用时，以1号热风炉13为例，当1号热风炉13发出送风转燃烧信号时，关闭第三切断阀22，依次打开废气阀18、废气调节阀25、第二切断阀26，1号热风炉换炉废气直接充入热风炉烧炉用空气总管3。待烟道支管压力表16所示压力低于设定值时，关闭第二切断阀26，打开第三切断阀22，1号热风炉炉内剩余废气排入烟囱21。
在实施例3中，热风炉换炉产生的换炉废气可回收95％以上。
针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本发明进行解释，以便于能够更好地理解本发明，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。
Claims (10)
1.一种热风炉换炉废气回收利用系统，用于回收多座热风炉的换炉废气，其特征在于，所述热风炉换炉废气回收利用系统包括空气总管和废气回收总管，各所述热风炉分别设有烧炉装置，所述空气总管分别与各所述烧炉装置相连接并向所述烧炉装置供应空气，所述废气回收总管分别与所述空气总管和各所述热风炉相连通，所述废气回收总管收集各所述热风炉的换炉废气并将其输送至所述空气总管内。
2.如权利要求1所述的热风炉换炉废气回收利用系统，其特征在于，所述热风炉换炉废气回收利用系统还包括储气罐，所述储气罐设于所述废气回收总管和所述空气总管之间并用于暂存所述换炉废气。
3.如权利要求2所述的热风炉换炉废气回收利用系统，其特征在于，所述储气罐通过第一连通管与所述废气回收总管相连接，所述储气罐通过第二连通管与所述空气总管相连通，所述第一连通管上设有第一切断阀。
4.如权利要求3所述的热风炉换炉废气回收利用系统，其特征在于，所述第一连通管上设有压缩机。
5.如权利要求3所述的热风炉换炉废气回收利用系统，其特征在于，所述第二连通管上设有废气流量计、废气调节阀和第二切断阀。
6.如权利要求1所述的热风炉换炉废气回收利用系统，其特征在于，所述废气回收总管通过第一连通管与所述空气总管相连接，所述第一连通管上设有废气流量计、废气调节阀和第二切断阀。
7.如权利要求1所述的热风炉换炉废气回收利用系统，其特征在于，所述热风炉换炉废气回收利用系统还包括烟囱，所述废气回收总管与所述烟囱相连接，且所述烟囱与所述废气回收总管之间设有第三切断阀。
8.如权利要求7所述的热风炉换炉废气回收利用系统，其特征在于，所述热风炉换炉废气回收利用系统还包括烟道总管，所述烟道总管的一端分别与各所述热风炉相连通，所述烟道总管的另一端与所述烟囱相连通。
9.一种热风炉换炉废气回收利用方法，其特征在于，收集各热风炉的换热废气，并将收集到的所述换热废气输送至正在运行的烧炉装置中以作为热风炉烧炉用的氧化剂。
10.如权利要求9所述的热风炉换炉废气回收利用方法，其特征在于，所述换炉废气先与空气混合以形成富氧气，所述富氧气再进入所述烧炉装置中与煤气燃烧。
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