CN115371448A - 钛渣冶炼过程中的烟气处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钛渣冶炼过程中的烟气处理系统及方法。所述系统包括：烟道，与钛渣冶炼电炉的烟气排出口连接；检测装置，配置为检测一氧化碳浓度，检测装置与烟道连接；分配装置，所述分配装置的进口与烟道连接；第一分支烟道，所述第一分支烟道分别与所述分配装置的第一出口和所述钛渣冶炼电炉的进口连接；第二分支烟道、净化装置、气体储存装置，所述第二分支烟道的进口与所述分配装置的第二出口连接，所述第二分支烟道的出口经由所述净化装置与所述气体储存装置连接；第三分支烟道，所述第三分支烟道分别与所述分配装置的第三出口和钛渣冶炼原料的干燥系统或预热系统连接。本发明能够对钛渣冶炼过程中的烟气进行综合利用。
Description
技术领域
本发明涉及烟气处理技术领域，具体涉及一种钛渣冶炼过程中的烟气处理系统及方法。
背景技术
钛渣冶炼主要原理为：以钛精矿为原料，固体还原剂无烟煤或焦炭为还原剂，在1600～1800℃的高温条件下进行熔炼，产物为钛渣和副产品生铁。其冶炼主要反应为：
FeTiO3+C＝TiO2+Fe+CO↑
冶炼过程产生大量烟气，烟气中含有大量CO。通常，钛渣冶炼过程中的烟气绝大多数被燃烧放散或“点天灯”，不仅浪费能源还污染环境。即使回收煤气也多用来干燥原料，用途单一，未能利用高浓度CO还原性的价值。另外，钛渣电炉产生烟气温度在800～1200℃，瞬间可达1400℃，而实际生产过程大量的高温烟气余热没有进行再利用，造成能源的极大浪费。
因此，有必要对钛渣烟气进行合理利用，以实现成本有效控制并保证钛渣冶炼安全。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种钛渣冶炼过程中的烟气处理系统及方法，以解决现有技术中钛渣烟气处理及用途单一、资源低值利用或被浪费的问题。
根据本发明的一个方面，提出一种钛渣冶炼过程中的烟气处理系统，包括：烟道，与钛渣冶炼电炉的烟气排出口连接；检测装置，配置为检测一氧化碳浓度，所述检测装置与所述烟道连接；分配装置，所述分配装置的进口与所述烟道连接；第一分支烟道，所述第一分支烟道分别与所述分配装置的第一出口和所述钛渣冶炼电炉的进口连接；第二分支烟道、净化装置、气体储存装置，所述第二分支烟道的进口与所述分配装置的第二出口连接，所述第二分支烟道的出口经由所述净化装置与所述气体储存装置连接；第三分支烟道，所述第三分支烟道分别与所述分配装置的第三出口和钛渣冶炼原料的干燥系统或预热系统连接。
根据本发明的一个实施例，所述系统还包括控制装置，所述控制装置配置为：获取所述检测装置的检测值；基于所述检测值，控制所述分配装置的第一出口与所述第一分支烟道连通，或者控制所述分配装置的第二出口与所述第二分支烟道连通，或者控制所述分配装置的第三出口与所述第三分支烟道连通。
根据本发明的一个实施例，所述检测值为一氧化碳的体积分数，所述控制装置配置为：基于所述检测值大于60％，控制所述分配装置的第一出口与所述第一分支烟道连通；或者基于所述检测值为30％-60％，控制所述分配装置的第二出口与所述第二分支烟道连通；或者基于所述检测值小于30％，控制所述分配装置的第三出口与所述第三分支烟道连通。
根据本发明的一个实施例，所述系统还包括燃烧装置，连接在所述第三分支烟道与所述干燥系统或所述预热系统之间。
根据本发明的一个实施例，所述系统还包括换热装置，连接在所述燃烧装置与所述干燥系统或所述预热系统之间。
根据本发明的一个实施例，所述系统还包括冷却装置，设置于所述第二分支烟道。
根据本发明的另一方面，提出一种钛渣冶炼过程中的烟气处理方法，包括：检测钛渣冶炼电炉排出的烟气中的一氧化碳含量；基于检测到一氧化碳的体积分数大于60％，将所述烟气送回所述钛渣冶炼电炉内，作为还原剂参与冶炼过程；基于检测到一氧化碳的体积分数为30％-60％，对所述烟气进行净化，并将净化后的烟气储存到气体储存装置中；基于检测到一氧化碳的体积分数小于30％，利用所述烟气对钛渣冶炼原料进行干燥或预热。
根据本发明的一个实施例，在对所述烟气进行净化之前，所述方法还包括：将所述烟气冷却至50-70℃。
根据本发明的一个实施例，对所述烟气进行净化，包括：对所述烟气进行重力除尘和/或布袋除尘。
根据本发明的一个实施例，在利用所述烟气对钛渣冶炼原料进行干燥或预热之前，所述方法还包括：对所述烟气进行燃烧，获得燃烧后气体；对所述燃烧后气体进行换热，获得用于对钛渣冶炼原料进行干燥或预热的气体。
根据本发明实施例的烟气处理系统及方法，可以根据烟气中一氧化碳浓度大小，将不同浓度级别的烟气合适地用于不同用途，实现烟气综合利用和充分利用，避免资源浪费。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出根据本发明实施例的钛渣冶炼过程中的烟气处理系统的示意图；
图2示出根据本发明实施例的钛渣冶炼过程中的烟气处理方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
图1示出根据本发明实施例的钛渣冶炼过程中的烟气处理系统100的示意图。如图1所示，系统100包括：烟道10，与钛渣冶炼电炉200的烟气排出口连接；检测装置20，配置为检测一氧化碳浓度，检测装置20与烟道10连接；分配装置30，分配装置30的进口与烟道10连接；第一分支烟道40，第一分支烟道40分别与分配装置30的第一出口和钛渣冶炼电炉200的进口连接；第二分支烟道42、净化装置50、气体储存装置52，第二分支烟道42的进口与分配装置30的第二出口连接，第二分支烟道42的出口经由净化装置50与气体储存装置52连接；第三分支烟道44，第三分支烟道44分别与分配装置30的第三出口和钛渣冶炼原料的干燥系统或预热系统连接。
本申请的发明人意识到，对于包含不同一氧化碳浓度的不同烟气来说，可以采取不同的方式对其进行合理利用。
对于含高浓度一氧化碳的烟气，其具有良好的还原性，可部分替代传统钛渣冶炼方法所用固态还原剂，实现钛渣烟气高值利用；对于含中浓度一氧化碳的烟气，可回收其中的一氧化碳用于多种用途；对于含低浓度一氧化碳的烟气，可以回收其潜热，将其用于干燥或预热物料，杜绝资源浪费。
在本发明的实施例中，高浓度可以为：一氧化碳体积分数大于60％，中浓度可以为：一氧化碳体积分数为30％-60％，低浓度可以为：一氧化碳体积分数小于30％。
通过这样的分类利用，还可以减少对例如煤气柜等气体储存装置的存储量需求，避免因煤气柜容量达到上限无法回收煤气只能通过“点天灯”放散造成资源浪费。
本申请设计了上面描述的烟气处理系统100来实现对烟气的分类利用。分配装置30的第一出口、第二出口和第三出口分别与第一分支烟道40、第二分支烟道42和第三分支烟道44连接，可以根据检测装置20所检测到的一氧化碳浓度值来控制分配装置30与第一分支烟道40、第二分支烟道42或第三分支烟道44连通。当分配装置30与第一分支烟道40连通时，烟气进入第一分支烟道40，进而返回到钛渣冶炼电炉200内，作为还原剂参与冶炼过程。当分配装置30与第二分支烟道42连通时，烟气进入第二分支烟道42，进而进入净化装置50被净化，净化之后再储存到气体储存装置52(例如煤气柜)中。当分配装置30与第三分支烟道44连通时，烟气进入第三分支烟道44，进而用于干燥原料或预热原料。
烟道10可以包括相互连接的竖直烟道和水平烟道，竖直烟道与钛渣冶炼电炉200的烟气排出口连接，水平烟道与分配装置30连接。竖直烟道有利于烟气从钛渣冶炼电炉200排出，水平烟道有利于整个系统合理的空间排布。净化装置50可以为重力除尘装置和/或布袋除尘装置。
在本发明的实施例中，系统100还包括控制装置60，控制装置60与检测装置20和分配装置30通信连接，控制装置60配置为：获取检测装置20的检测值；基于所述检测值，控制分配装置30的第一出口与第一分支烟道40连通，或者控制分配装置30的第二出口与第二分支烟道42连通，或者控制分配装置30的第三出口与第三分支烟道44连通。
通过设置控制装置60，可以实现自动化控制，自动地根据检测装置20的检测值来切换与分配装置30连通的分支烟道。检测装置20可以实时检测烟气中的一氧化碳浓度，控制装置60实时地根据检测值对分配装置30进行控制。
在本发明的实施例中，所述检测值为一氧化碳的体积分数，控制装置60配置为：基于所述检测值大于60％，控制分配装置30的第一出口与第一分支烟道40连通；或者，基于所述检测值为30％-60％，控制分配装置30的第二出口与第二分支烟道42连通；或者，基于所述检测值小于30％，控制分配装置30的第三出口与第三分支烟道44连通。
参见图1，系统100还包括燃烧装置54，连接在第三分支烟道44与所述干燥系统或所述预热系统之间。通过燃烧装置54可以去除烟气中的可燃成分，防止在后续利用烟气进行原料干燥或原料预热的过程中存在安全隐患。此外，烟气在燃烧装置54中燃烧还可以获得进一步的热量便于后续利用。
参见图1，系统100还包括换热装置56，连接在燃烧装置54与所述干燥系统或所述预热系统之间。燃烧后的烟气在换热装置56中换热，可以进一步利用其热量。
在本发明的实施例中，系统100还包括冷却装置，设置于第二分支烟道42。冷却装置对烟道冷却，进而对烟道内的烟气进行冷却。由于气体储存装置52对于所储存的气体具有温度要求，因此通过设置冷却装置可以保证冷却后的烟气能够储存到气体储存装置52中。
图2示出根据本发明实施例的钛渣冶炼过程中的烟气处理方法的流程图。如图2所示，所述方法包括：
步骤S1，检测钛渣冶炼电炉排出的烟气中的一氧化碳含量；
步骤S2，基于检测到一氧化碳的体积分数大于60％，将所述烟气送回所述钛渣冶炼电炉内，作为还原剂参与冶炼过程；
步骤S3，基于检测到一氧化碳的体积分数为30％-60％，对所述烟气进行净化，并将净化后的烟气储存到气体储存装置中；
步骤S4，基于检测到一氧化碳的体积分数小于30％，利用所述烟气对钛渣冶炼原料进行干燥或预热。
在一些实施例中，在对所述烟气进行净化之前，所述方法还包括：将所述烟气冷却至50-70℃，保证烟气温度能够满足气体储存装置52的接收要求。
在一些实施例中，对所述烟气进行净化，包括：对所述烟气进行重力除尘和/或布袋除尘。
在一些实施例中，在利用所述烟气对钛渣冶炼原料进行干燥或预热之前，所述方法还包括：
对所述烟气进行燃烧，获得燃烧后气体；
对所述燃烧后气体进行换热，获得用于对钛渣冶炼原料进行干燥或预热的气体。
根据本发明的烟气处理系统及方法，具有以下几点优势：一是鉴于高CO浓度钛渣烟气具有还原性特点，可部分替代传统钛渣冶炼方法所用固态还原剂，实现钛渣煤气高值利用；二是低CO浓度钛渣烟气通过回收其潜热，将其用于干燥或预热物料，杜绝资源浪费；三是通过对钛渣烟气分类处理，可减少煤气柜存储量避免因煤气柜容量达到上限无法回收煤气只能通过“点天灯”放散造成资源浪费。
实施例1
从钛渣电炉收集的高温烟气(1000～1200℃)，依次经过竖直烟道和水平烟道，在水平烟道处分成三个支烟道(编号为a、b、c)，并在支烟道前设置CO浓度在线检测仪，在线监测烟气中CO浓度检测结果，当CO含量＞60％时，烟气进入烟道a；CO含量为30％～60％时，烟气进入烟道b；CO含量＜30％时，烟气进入烟道c。
进入烟道a的钛渣烟气通入电炉内，与物料充分接触发生还原反应，可节省吨渣还原剂消耗10％～30％。
进入烟道b的钛渣烟气经过烟道冷却，然后经过重力除尘、布袋除尘等净化工序，最终储存于煤气柜。
进入烟道c的钛渣烟气经过二次燃烧室燃烧除去可燃气体，将燃烧后烟气通过换热器换热，得到烟气(800℃～1000℃)通入原料干燥系统，可将原料水分由8-10％降低至0.5％以内，或者，可以将原料预热至600～800℃，可节省吨渣电耗250～300kWh。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钛渣冶炼过程中的烟气处理系统，其特征在于，包括：
烟道，与钛渣冶炼电炉的烟气排出口连接；
检测装置，配置为检测一氧化碳浓度，所述检测装置与所述烟道连接；
分配装置，所述分配装置的进口与所述烟道连接；
第一分支烟道，所述第一分支烟道分别与所述分配装置的第一出口和所述钛渣冶炼电炉的进口连接；
第二分支烟道、净化装置、气体储存装置，所述第二分支烟道的进口与所述分配装置的第二出口连接，所述第二分支烟道的出口经由所述净化装置与所述气体储存装置连接；
第三分支烟道，所述第三分支烟道分别与所述分配装置的第三出口和钛渣冶炼原料的干燥系统或预热系统连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括控制装置，所述控制装置配置为：
获取所述检测装置的检测值；
基于所述检测值，控制所述分配装置的第一出口与所述第一分支烟道连通，或者控制所述分配装置的第二出口与所述第二分支烟道连通，或者控制所述分配装置的第三出口与所述第三分支烟道连通。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述检测值为一氧化碳的体积分数，所述控制装置配置为：
基于所述检测值大于60％，控制所述分配装置的第一出口与所述第一分支烟道连通；或者
基于所述检测值为30％-60％，控制所述分配装置的第二出口与所述第二分支烟道连通；或者
基于所述检测值小于30％，控制所述分配装置的第三出口与所述第三分支烟道连通。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括燃烧装置，连接在所述第三分支烟道与所述干燥系统或所述预热系统之间。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括换热装置，连接在所述燃烧装置与所述干燥系统或所述预热系统之间。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括冷却装置，设置于所述第二分支烟道。
7.一种钛渣冶炼过程中的烟气处理方法，其特征在于，包括：
检测钛渣冶炼电炉排出的烟气中的一氧化碳含量；
基于检测到一氧化碳的体积分数大于60％，将所述烟气送回所述钛渣冶炼电炉内，作为还原剂参与冶炼过程；
基于检测到一氧化碳的体积分数为30％-60％，对所述烟气进行净化，并将净化后的烟气储存到气体储存装置中；
基于检测到一氧化碳的体积分数小于30％，利用所述烟气对钛渣冶炼原料进行干燥或预热。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在对所述烟气进行净化之前，所述方法还包括：将所述烟气冷却至50-70℃。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，对所述烟气进行净化，包括：对所述烟气进行重力除尘和/或布袋除尘。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在利用所述烟气对钛渣冶炼原料进行干燥或预热之前，所述方法还包括：
对所述烟气进行燃烧，获得燃烧后气体；
对所述燃烧后气体进行换热，获得用于对钛渣冶炼原料进行干燥或预热的气体。
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2022
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