CN115468430A - 一种单蓄热式加热炉气体处理装置及气体处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冶金工业设备领域，特别是涉及一种单蓄热式加热炉气体处理装置及气体处理方法。方案是：包括加热炉，加热炉的相对两侧设置有单蓄热烧嘴，余热收集机构和脱硫处理机构，余热收集机构包括空气换热器，空气换热器和加热炉之间连有炉膛排烟管道和空气二级换热管道；余热收集机构还包括梯级换热器，梯级换热器包括换热器一和换热器二，换热器一连有炉膛烟气入口管道和烧嘴排烟管道，换热器二通过空气一级换热管道连有冷空气引风机，空气一级换热管道另一端连接空气换热器，换热器一和换热器二分别和脱硫处理机构相连。本方案通过引入空气调节了高温烟气的温度，更适合进行脱硫反应，有效的利用余热，回收节省了能源。

Description

一种单蓄热式加热炉气体处理装置及气体处理方法

技术领域

本发明涉及冶金工业设备领域，特别是涉及一种单蓄热式加热炉气体处理装置和一种气体处理方法。

背景技术

在冶金工业中，加热炉是将板坯加热到轧制温度的关键设备，使用的燃料一般为高炉煤气与焦炉煤气，煤气燃烧过程中会产生大量热量和二氧化碳，而且会有大量的硫化物，使得钢铁生产过程中会产生大量含有余热的废气。如将这些含有余热的废气直接排放，不仅会对环境造成了污染，也会造成极大的能源浪费，余热利用率较低。小苏打脱硫是比较常见的一种干法脱硫工艺，在温度适宜条件下，小苏打粉与烟气混合与烟气中的酸性物质发生中和反应生成硫酸氢钠，固化后的硫化物经除尘器后实现气固分离，从而起到烟气脱硫效果。

轧钢加热炉小苏打脱硫项目中，小苏打粉与140℃-180℃范围内的高温烟气接触，脱硫反应效果才能达到最佳。而现有的单蓄热烧嘴排烟烟气温度为120℃，现有炉膛排烟烟气温度约为300℃，且除尘器滤袋最高耐温250℃，所以无法满足脱硫温度需求。需设置余热梯级利用的装置进行热量的匹配，但现场往往因设备场地空间有限，炉膛排烟烟气、单蓄热烧嘴排烟烟气与单蓄热烧嘴空气无法独立进行换热法独立进行换热。因此，急需开发一种低温能源利用，占地面积小，能够安全稳定运行且满足工况的余热梯级利用的装置，以保证小苏打脱硫系统正常运行。

专利号202021442116.8公开了一种锅炉烟气处理系统，虽然解决了适合小苏打脱硫的烟气温度问题，但是仅对于一种气体进行处理过程且对于余热没有利用。专利号202020979420.X公开了一种热轧钢蓄热式加热炉烟气换热升温脱硫脱硝系统，虽然解决了两种气体的处理过程，但对余热也没有回收利用。

发明内容

为了克服上述现有技术中脱硫温度不适合且余热浪费能源的不足，本发明提供了一种提供适宜脱硫温度，有效利用余热的单蓄热式加热炉气体处理装置及一种气体处理方法。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种单蓄热式加热炉气体处理装置，包括加热炉，加热炉的相对两侧设置有单蓄热烧嘴，还包括余热收集机构和脱硫处理机构，所述脱硫处理机构包括烧嘴烟气脱硫室、烧嘴烟气出口管道、炉膛烟气出口管道和炉膛烟气脱硫室，所述余热收集机构包括空气换热器，所述空气换热器和加热炉之间连有炉膛排烟管道和空气二级换热管道；所述余热收集机构还包括梯级换热器，所述梯级换热器包括换热器一和换热器二，所述空气换热器连有炉膛烟气入口管道，所述炉膛烟气入口管道先通过换热器一，再连接换热器二；所述换热器一和单蓄热烧嘴通过烧嘴排烟管道连接，所述换热器二通过空气一级换热管道连有冷空气引风机，所述空气一级换热管道另一端连接空气换热器，所述烧嘴烟气脱硫室通过烧嘴烟气出口管道和换热器一连接，所述炉膛烟气脱硫室通过炉膛烟气出口管道和换热器二连接。有利于排出的高温烟气多次给冷空气加热，有效的吸收余热，并能够调控烟气的温度，以合适的温度送给脱硫处理机构完成脱硫过程并保护除尘设备。

优选的，所述炉膛烟气入口管道上在换热器一前后分别设有气体流量控制阀，所述空气一级换热管道上在换热器二之前设有气体流量控制阀。有利于更有效的控制气体流量，从而精确控制气体换热前后的温度。

优选的，所述烧嘴烟气脱硫室和炉膛烟气脱硫室位于烧嘴烟气出口管道和炉膛烟气出口管道上，所述烧嘴烟气脱硫室和炉膛烟气脱硫室内均设有小苏打喷射器有利于对烟气进行脱硫，防止烟气中的硫化物进入大气造成污染。

优选的，所述脱硫处理机构还包括第一除尘器和烧嘴烟气排出引风机，所述第一除尘器和烧嘴烟气排出引风机均位于烧嘴烟气出口管道上，且依次位于所述烧嘴烟气脱硫室之后。有利于烧嘴烟气进入管道，并除去尘埃，防止污染排放。

优选的，所述脱硫处理机构还包括第二除尘器和炉膛烟气排出引风机，所述第二除尘器和炉膛烟气排出引风机均位于炉膛烟气出口管道上，且依次位于所述炉膛烟气脱硫室之后。有利于炉膛烟气进入管道，并除去尘埃，防止污染排放。

优选的，所述烧嘴排烟管道上设有烧嘴烟气引风机，并在换热器一之前设有气体流量控制阀。有利于烧嘴烟气进入梯级换热器进行换热，控制烧嘴烟气的温度，使得小苏打脱硫过程适合进行。

优选的，位于加热炉两侧的所述单蓄热烧嘴各有16个，单蓄热烧嘴连接有煤气进入管道，靠近加热炉和空气二级换热管道的连接处设有截止阀。有利于保障加热炉内炼钢排气过程的畅通和对空气进入时间的把握。

本发明还提供一种采用上述的一种单蓄热式加热炉气体处理装置的气体处理方法，包括烧嘴烟气处理、炉膛烟气处理、冷空气处理；

所述烧嘴烟气处理包括如下步骤：煤气通过煤气进入管道通过单蓄热烧嘴，再进入加热炉，单蓄热烧嘴内的换向阀改变方向，加热炉反应后通过单蓄热烧嘴排出的部分烧嘴烟气进入烧嘴排烟管道，由烧嘴烟气引风机引入梯级换热器的换热器一中换热，再通过烧嘴烟气出口管道进入烧嘴烟气脱硫室脱硫后，通过第一除尘器排出。

所述炉膛烟气处理包括如下步骤：加热炉内部分通过炉膛排烟管道的炉膛烟气进入空气换热器换热，炉膛烟气再通过炉膛烟气入口管道依次进入梯级换热器中的换热器一和换热器二换热，再通过炉膛烟气出口管道进入炉膛烟气脱硫室脱硫后，通过第二除尘器排出。

所述冷空气处理包括如下步骤：通过冷空气引风机引入的冷空气通过空气一级换热管道在换热器二中换热后，一次换热冷空气再通过空气一级换热管道进入空气换热器换热，最后，二次换热冷空气通过空气二级换热管道进入加热炉中。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明保证了炉膛烟气和单蓄热烧嘴烟气在脱硫处理的适合温度内，使小苏打脱硫效率达到最大化。而且对烟气余热进行回收利用，减少了能源浪费和空气污染，降低了煤气单耗，此温度区间也保证了除尘器的稳定运行，利于改善环境除尘系统工况，延长了梯级换热器和脱硫处理机构的使用寿命，降低环保能耗和工序综合能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对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为本发明具体实施方式的示意图；

图2为图1的局部放大图。

图中，1、加热炉，2、单蓄热烧嘴，3、截止阀，4、烧嘴排烟管道，5、空气二级换热管道，6、炉膛排烟管道，7、空气换热器，8、烧嘴烟气引风机，9、炉膛烟气入口管道，10、空气一级换热管道，11、梯级换热器，111、换热器一，112、换热器二，12、烧嘴烟气脱硫室，13、第一除尘器，14、烧嘴烟气排出引风机，15、烧嘴烟气出口管道，16、炉膛烟气出口管道，17、炉膛烟气排出引风机，18、冷空气引风机，19、第二除尘器，20、炉膛烟气脱硫室。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

如图1、2所示，一种单蓄热式加热炉气体处理装置，包括加热炉1，加热炉1的相对两侧设置有单蓄热烧嘴2，且有16对，还包括余热收集机构和脱硫处理机构，且共有16对，所述脱硫处理机构包括烧嘴烟气脱硫室12、烧嘴烟气出口管道15、炉膛烟气出口管道16和炉膛烟气脱硫室20，所述余热收集机构包括空气换热器7，所述空气换热器7和加热炉1之间连有炉膛排烟管道6和空气二级换热管道5，所述空气二级换热管道5上设有截止阀3。

所述余热收集机构还包括梯级换热器11，所述梯级换热器11包括换热器一111和换热器二112，所述空气换热器7连有炉膛烟气入口管道9，所述炉膛烟气入口管道9通过换热器一111，再连接换热器二112，所述炉膛烟气入口管道9上在换热器一111前后分别设有气体流量控制阀；所述换热器一111和单蓄热烧嘴2通过烧嘴排烟管道4连接，所述烧嘴排烟管道4上设有烧嘴烟气引风机8，并在换热器一111之前设有气体流量控制阀。所述换热器二112通过空气一级换热管道10连有冷空气引风机18，所述空气一级换热管道10另一端连接空气换热器7。

所述脱硫处理机构包括烧嘴烟气脱硫室12、烧嘴烟气出口管道15、炉膛烟气出口管道16和炉膛烟气脱硫室20，所述烧嘴烟气脱硫室12通过烧嘴烟气出口管道15和换热器一111连接，所述炉膛烟气脱硫室20通过炉膛烟气出口管道16和换热器二112连接。所述烧嘴烟气出口管道15上依次设有烧嘴烟气脱硫室12、第一除尘器13和烧嘴烟气排出引风机14，所述炉膛烟气出口管道16上依次设有炉膛烟气脱硫室20、第二除尘器19、炉膛烟气排出引风机17，所述烧嘴烟气脱硫室12和炉膛烟气脱硫室20内设有小苏打喷射器。

本发明还提供一种采用上述装置的气体处理方法，包括烧嘴烟气处理、炉膛烟气处理、冷空气处理；

所述烧嘴烟气处理包括如下步骤：煤气通过煤气进入管道通过单蓄热烧嘴2，再进入加热炉1，单蓄热烧嘴2内的换向阀改变方向，加热炉1反应后通过单蓄热烧嘴2排出的部分120℃烧嘴烟气进入烧嘴排烟管道4，由烧嘴烟气引风机8引入梯级换热器11的换热器一111中换热将温度提升到140℃～160℃，再通过烧嘴烟气出口管道15进入烧嘴烟气脱硫室12脱硫后，通过第一除尘器13排出到大气中。

所述炉膛烟气处理包括如下步骤：加热炉1内部分通过炉膛排烟管道6的炉膛烟气进入空气换热器7换热降低到300℃以下，二次炉膛烟气再通过炉膛烟气入口管道9依次进入梯级换热器11中的换热器一111和换热器二112换热，降温到200℃以下，再通过炉膛烟气出口管道16进入炉膛烟气脱硫室20脱硫后，通过第二除尘器19排出。

所述冷空气处理包括如下步骤：通过冷空气引风机18引入的20℃冷空气通过空气一级换热管道10在换热器二中112换热后，一次换热冷空气再通过空气一级换热管道10进入空气换热器7换热，最后，二次换热冷空气通过空气二级换热管道5进入加热炉1中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种单蓄热式加热炉气体处理装置，包括加热炉(1)，加热炉(1)的相对两侧设置有单蓄热烧嘴(2)，还包括余热收集机构和脱硫处理机构，所述脱硫处理机构包括烧嘴烟气脱硫室(12)、烧嘴烟气出口管道(15)、炉膛烟气出口管道(16)和炉膛烟气脱硫室(20)，其特征在于，所述余热收集机机构包括空气换热器(7)，所述空气换热器(7)和加热炉(1)之间连有炉膛排烟管道(6)和空气二级换热管道(5)；所述余热收集机构还包括梯级换热器(11)，所述梯级换热器(11)包括换热器一(111)和换热器二(112)，所述空气换热器(7)连有炉膛烟气入口管道(9)，所述炉膛烟气入口管道(9)先通过换热器一(111)再连接换热器二(112)；所述换热器一(111)和单蓄热烧嘴(2)通过烧嘴排烟管道(4)连接，所述换热器二(112)通过空气一级换热管道(10)连有冷空气引风机(18)，所述空气一级换热管道(10)另一端连接空气换热器(7)，所述烧嘴烟气脱硫室(12)通过烧嘴烟气出口管道(15)和换热器一(111)连接，所述炉膛烟气脱硫室(20)通过炉膛烟气出口管道(16)和换热器二(112)连接。

2.如权利要求1所述的一种单蓄热式加热炉气体处理装置，其特征在于，所述炉膛烟气入口管道(9)上在换热器一(111)前后分别设有气体流量控制阀，所述空气一级换热管道(10)上在换热器二(112)之前设有气体流量控制阀。

3.如权利要求1所述的一种单蓄热式加热炉气体处理装置，其特征在于，所述烧嘴烟气脱硫室(12)和炉膛烟气脱硫室(20)位于烧嘴烟气出口管道(15)和炉膛烟气出口管道(16)上，所述烧嘴烟气脱硫室(12)和炉膛烟气脱硫室(20)内均设有小苏打喷射器。

4.如权利要求1所述的一种单蓄热式加热炉气体处理装置，其特征在于，所述脱硫处理机构还包括第一除尘器(13)和烧嘴烟气排出引风机(14)，所述第一除尘器(13)和烧嘴烟气排出引风机(14)均位于烧嘴烟气出口管道(15)上，且依次位于所述烧嘴烟气脱硫室(12)之后。

5.如权利要求1所述的一种单蓄热式加热炉气体处理装置，其特征在于，所述脱硫处理机构还包括第二除尘器(19)和炉膛烟气排出引风机(17)，所述第二除尘器(19)和炉膛烟气排出引风机(17)均位于炉膛烟气出口管道(16)上，且依次位于所述炉膛烟气脱硫室(20)之后。

6.如权利要求1所述的一种单蓄热式加热炉气体处理装置，其特征在于，所述烧嘴排烟管道(4)上设有烧嘴烟气引风机(8)，并在换热器一(111)之前设有气体流量控制阀。

7.如权利要求1所述的一种单蓄热式加热炉气体处理装置，其特征在于，位于加热炉(1)两侧的所述单蓄热烧嘴(2)各有16个，单蓄热烧嘴(2)连接有煤气进入管道，靠近加热炉(1)和空气二级换热管道的连接处设有截止阀(3)。

8.一种气体处理方法，其特征在于，采用如权利要求1至7任一所述的一种单蓄热式加热炉气体处理装置，包括烧嘴烟气处理、炉膛烟气处理、冷空气处理；

所述烧嘴烟气处理包括如下步骤：煤气通过煤气进入管道通过单蓄热烧嘴(2)，再进入加热炉(1)，单蓄热烧嘴(2)内的换向阀改变方向，加热炉(1)反应后通过单蓄热烧嘴(2)排出的部分烧嘴烟气进入烧嘴排烟管道(4)，由烧嘴烟气引风机(8)引入梯级换热器(11)的换热器一(111)中换热，再通过烧嘴烟气出口管道(15)进入烧嘴烟气脱硫室(12)脱硫后，通过第一除尘器(13)排出；

所述炉膛烟气处理包括如下步骤：加热炉(1)内部分通过炉膛排烟管道(6)的炉膛烟气进入空气换热器(7)换热，炉膛烟气再通过炉膛烟气入口管道(9)依次进入梯级换热器(11)中的换热器一(111)和换热器二(112)换热，再通过炉膛烟气出口管道(16)进入炉膛烟气脱硫室(20)脱硫后，通过第二除尘器(19)排出；

所述冷空气处理包括如下步骤：通过冷空气引风机(18)引入的冷空气通过空气一级换热管道(10)在换热器二中(112)换热后，一次换热冷空气再通过空气一级换热管道(10)进入空气换热器(7)换热，最后，二次换热冷空气通过空气二级换热管道(5)进入加热炉(1)中。

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