CN116200214B - 除氯装置以及高炉煤气处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种除氯装置以及高炉煤气处理系统，该除氯装置包括：除氯主体，其设置有用于输送煤气的输气通道，输气通道的入口端与高炉的煤气出口端连通；热回收单元，包括设置于输气通道内的换热器，换热器能够与输气通道内的煤气进行热交换；除雾器，其设置于输气通道内，除雾器用于收集煤气中的冷凝液。利用除雾器收集煤气中降温冷凝的冷凝水，并利用冷凝水除去煤气中的氯离子，以实现对煤气的除氯处理。由于利用煤气中自身的水分进行除氯处理，避免单独对除氯装置进行供水，降低水资源消耗，降低成本。因此，该除氯装置具有节省资源、运行成本低的特点。

Description

除氯装置以及高炉煤气处理系统

技术领域

本发明涉及高炉技术领域，尤其涉及一种除氯装置以及包含该除氯装置的高炉煤气处理系统。

背景技术

在高炉冶炼过程中，由于炉料中含有氯元素，使得高炉产生的煤气中也存在氯元素。在煤气的输送过程中，随着煤气温度的降低，煤气中的水分冷凝成液态水，而煤气中的氯元素溶入液态水中并形成具有腐蚀性的酸性冷凝水，酸性冷凝水会腐蚀用于输送煤气的管道以及其他设备(例如：阀门)。为了除去煤气中的氯元素，避免对管道造成腐蚀，现有的做法为：一种是喷水稀释法，即向煤气中大量喷水，利用喷出的水吸收煤气中的氯离子，当水中的氯离子达到一定浓度后对水进行更换；另一种是喷碱液法，即利用雾化的碱液中和煤气中的氯离子。

现有技术存在以下不足：采用喷水稀释法进行除氯时，需要耗费大量的水资源，成本较高。采用喷碱液法时，雾化的碱液吸收了煤气中的大量热能，不利于对煤气的热量回收。

发明内容

本发明的目的在于提出一种除氯装置以及高炉煤气处理系统，其可节省资源、运行成本低。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供的一种除氯装置，包括：

除氯主体，其设置有用于输送煤气的输气通道，所述输气通道的入口端与高炉的煤气出口端连通；

热回收单元，包括设置于所述输气通道内的换热器，所述换热器能够与所述输气通道内的煤气进行热交换；

除雾器，其设置于所述输气通道内，所述除雾器用于收集煤气中的冷凝液。

进一步的，所述热回收单元包括多个所述换热器，多个所述换热器沿煤气的输送方向间隔设置。

进一步的，所述热回收单元还包括储水器，多个所述换热器中，相邻两个所述换热器之间通过管道连通，沿煤气的输送方向，位于端部的两个所述换热器分别通过管道与所述储水器连通。

进一步的，所述除雾器为多个，多个所述除雾器与多个所述换热器一一对应设置，沿煤气的输送方向，所述除雾器位于对应的所述换热器的下游。

进一步的，多个所述换热器沿竖直方向间隔分布，且位于顶端的所述换热器靠近所述输气通道的入口端，位于底端的所述换热器靠近所述输气通道的出口端，所述除雾器位于对应的所述换热器的下方。

进一步的，所述除雾器包括两个沿竖直方向间隔设置的上积液槽和下积液槽，所述上积液槽与所述下积液槽之间间隔设置有多个弯板，相邻两个所述弯板之间形成供煤气流通的除雾通道。

进一步的，沿煤气的输送方向，所述输气通道内间隔设置有多个所述除雾器，相邻两个所述除雾器中，靠近所述输气通道的入口端的所述除雾器的下积液槽与靠近所述输气通道的出口端的所述除雾器的上积液槽连通。

进一步的，所述上积液槽开设有通孔，以使所述上积液槽内的冷凝液能够通过所述通孔流至所述弯板上。

还提供一种高炉煤气处理系统，包括TRT发电机组和除氯装置，所述TRT发电机组与所述高炉的煤气出口端连通，所述除氯装置与所述TRT发电机组的出口端连通。

进一步的，还包括除尘器，所述除尘器设置于所述高炉的煤气出口端与所述TRT发电机组之间。

本发明相比于现有技术的有益效果：

本发明的一种除氯装置以及高炉煤气处理系统，该除氯装置通过在输气通道内设置换热器和除雾器，利用换热器与煤气进行热交换，以实现对煤气中的热能进行回收利用。利用除雾器收集煤气中降温冷凝的冷凝水，并利用冷凝水除去煤气中的氯离子，以实现对煤气的除氯处理。由于利用煤气中自身的水分进行除氯处理，避免单独对除氯装置进行供水，降低水资源消耗，降低成本。因此，该除氯装置具有节省资源、运行成本低的特点。

附图说明

图1为本发明实施例的除氯装置的示意图。

图2为本发明实施例的热回收单元和除雾器的分布示意图。

图3为本发明实施例的除雾器的示意图。

图4为本发明实施例的除雾器的剖视图。

图5为本发明实施例的除雾器的局部示意图。

图6为本发明实施例的高炉煤气处理系统的示意图。

图中：

1、高炉；2、除尘器；3、TRT发电机组；4、调压阀组；5、除氯装置；51、除氯主体；510、输气通道；52、热回收单元；521、第一换热器；522、第二换热器；523、第三换热器；524、储水器；53、除雾器；531、第一除雾器；532、第二除雾器；533、第三除雾器；534、上积液槽；535、下积液槽；536、弯板；537、通孔；54、管道；55、冷凝水收集器。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1和图6所示，本发明提供的一种除氯装置5，用于对高炉1冶炼过程中产生的煤气进行除氯处理。除氯装置5包括除氯主体51、热回收单元52和除雾器53。其中，除氯主体51用于安装热回收单元52和除雾器53，并为除氯处理提供空间。热回收单元52用于与除氯主体51内的煤气进行热交换，热回收单元52吸收煤气中的热能并对热能进行回收利用，达到节约能源的目的。煤气经与热回收单元52进行热交换后温度降低并形成雾状的冷凝液，冷凝液主要为水。除雾器53用于收集随煤气一起流动的冷凝液。煤气中的氯离子易溶于水，随着冷凝液被除雾器53收集，以实现对煤气的除氯处理。

除氯主体51设置有输气通道510，输气通道510用于输送煤气。输气通道510的入口端与高炉1的煤气出口端连通，以使高炉1冶炼过程中产生的煤气排入输气通道510内。煤气在输气通道510内进行除氯处理后由其出口端排出至后续工序。

热回收单元52包括换热器、储水器524、水泵以及若干管道54。换热器为三个，三个换热器分别为第一换热器521、第二换热器522和第三换热器523。三个换热器间隔设置于输气通道510内，第一换热器521靠近输气通道510的入口端，第三换热器523靠近输气通道510的出口端，第二换热器522位于第一换热器521与第三换热器523之间。换热器为现有技术，换热器由多个换热管组成，换热管用于输送冷却水，煤气经过换热器时，煤气从换热管之间的间隙通过并与换热管发生热交换。此过程中，煤气放热而温度降低，冷却水吸热而温度升高。储水器524用于储存热交换腔的冷却水以及热交换后的热水。三个换热器中，相邻两个换热器之间通过管道54连通。沿煤气的输送方向，位于两端的第一换热器521和第三换热器523分别通过管道54与储水器524连通。以使储水器524能够为换热器输入冷却水，并回收热交换后形成的热水。储水器524中的热水可供应生活用水，实现对煤气中热能的回收利用。管道54上设置用水泵，利用水泵驱动冷却水、热水沿管道54流动。

热回收单元52的工作原理为：储水器524将冷却水通过管道54输入第三换热器523，第三换热器523与煤气发生热交换，吸热后的热水通过管道54依次输入第二换热器522、第一换热器521，经进一步吸热后的热水最后通过管道54输入储水器524。

需要说明的是，本实施例中对换热器的数量不作限定，换热器可以为一个、两个、三个……N个。换热器的数量可根据换热器本身的换热效率灵活选择，目的在于煤气通过换热器的热交换后能够降温至冷凝温度，使煤气中的水蒸气冷凝呈液态。

除雾器53的数量与换热器的数量对应设置。每个换热器对应设置一个除雾器53，沿煤气的输送方向，除雾器53位于对应的换热器的下游。可以理解的是，在每个换热器的下游设置除雾器53，可通过除雾器53对煤气降温后形成的雾化冷凝液及时进行收集，更加利于煤气中的氯离子溶入冷凝液中。

可选地，除氯装置5还包括冷凝水收集器55。冷凝水收集器55与除雾器53通过管道54连通，各个除雾器53中的冷凝水汇集到冷凝水收集器55内，以便对冷凝水进行集中处理。

可选地，参照图3至图5所示，除雾器53包括上积液槽534、下积液槽535和多个弯板536。上积液槽534与下积液槽535沿竖直方向平行且间隔设置，多个弯板536间隔设置于上积液槽534与下积液槽535之间。相邻两个弯板536之间形成供煤气流通的除雾通道。弯板536的横截面呈锯齿状，设置弯板536的作用在于增大除雾通道的面积，以及促进煤气在除雾通道内流通过程中能够与弯板536发生碰撞。上积液槽534和下积液槽535用于汇集冷凝液，上积液槽534的积液区域位于上积液槽534背离下积液槽535的一侧，下积液槽535的积液区域位于下积液槽535朝向上积液槽534的一侧。

除雾器53的工作原理为：煤气通过除雾通道时，煤气与弯板536发生碰撞，由于煤气与雾化的冷凝液惯性作用而使得两者分离，冷凝液粘附在弯板536上并结成更大的水滴，冷凝液沿着弯板536向下流动，最后汇集到下积液槽535内。

弯板536的一端插设于上积液槽534，上积液槽534开设有通孔537，通孔537为多个，多个通孔537沿弯板536的长度方向间隔分布。通孔537与弯板536相接，使得上积液槽534内的冷凝液能够通过通孔537流至弯板536上。

可选地，参照图2所示，箭头方向为煤气的输送方向。多个换热器沿竖直方向间隔分布，每个换热器的下方对应设置有一个除雾器53。具体地，换热器为三个。其中，第一换热器521位于顶端，第一换热器521靠近输气通道510的入口端；第三换热器523位于底端，第三换热器523靠近输气通道510的出口端；第二换热器522位于第一换热器521与第三换热器523之间。第一换热器521的下方为第一除雾器531，第二换热器522的下方为第二除雾器532，第三换热器523的下方为第三除雾器533。

沿煤气的输送方向，多个除雾器53中，相邻两个除雾器53中，靠近输气通道510的入口端的除雾器53的下积液槽535与靠近输气通道510的出口端的除雾器53的上积液槽534通过管道54连通。即第一除雾器531的下积液槽535通过管道54与第二除雾器532的上积液槽534连通；第二除雾器532的下积液槽535通过管道54与第三除雾器533的上积液槽534连通。

除氯过程中，煤气进入输气通道510的入口端后，依次经过第一换热器521、第一除雾器531、第二换热器522、第二除雾器532、第三换热器523和第三除雾器533，最后有输气通道510的出口端排出。此过程中，煤气在第一除雾器531的降温作用下形成的冷凝水大部分被第一除雾器531收集，煤气在第二除雾器532的降温作用下形成的冷凝水大部分被第二除雾器532收集，煤气在第三除雾器533的降温作用下形成的冷凝水大部分被第三除雾器533收集。由于煤气中的水蒸气含量有限，在经过第一换热器521和第一除雾器531后，大部分水蒸气冷凝呈冷凝水被收集。即从第一除雾器531至第三除雾器533，从煤气中收集到的冷凝水的量越来越少。而除氯的关键因素是需要煤气与冷凝水充分接触，以使煤气中的氯离子溶入冷凝水中。因此，通过将三个除雾器53两两连接起来，可使第一除雾器531收集到的冷凝水通过管道54输送至第二除雾器532的上积液槽534，上积液槽534内的冷凝水再通过通孔537流至弯板536表面，最后汇集到下积液槽535内。当煤气流经第二除雾器532时，除了能够收集到煤气中的冷凝水外，还有来自第一除雾器531的冷凝水，使得第二除雾器532的弯板536的表面有足够的冷凝水参与除氯处理，进而保证该除氯装置5的除氯效果。同理，第三除雾器533能够接收来自第二除雾器532的冷凝水，起到与第二除雾器532相同的技术效果，此处不再赘述。

需要说明的是，当煤气流经换热器时，也会有部分水蒸气会直接冷凝呈冷凝水而粘附在换热器上，冷凝水在重力作用下向下滴落。通过在每个换热器的下方设置除雾器53，从换热器上滴落的冷凝水汇集在对应的除雾器53的上积液槽534内。上积液槽534内的冷凝水再通过通孔537流至弯板536上。本实施例中，从输气通道510的前端(靠近其入口端)冷凝出的冷凝水依次输送至第二除雾器532和第三除雾器533并参与除氯处理，使得煤气中有限的冷凝水能够多次参与除氯处理，进而保证整个除氯装置5的除氯效率。

当然，在其他实施例中，为实现冷凝水能够多次参与除氯处理。也可以将多个换热器以及多个除雾器53沿水平方向设置，相邻两个除雾器53之间通过管道54连接，并在管道54上设置水泵，利用水泵进行冷凝水输送。

本实施例的有益效果：通过在输气通道510内设置换热器和除雾器53，利用换热器与煤气进行热交换，以实现对煤气中的热能进行回收利用。利用除雾器53收集煤气中降温冷凝的冷凝水，并利用冷凝水除去煤气中的氯离子，以实现对煤气的除氯处理。由于利用煤气中自身的水分进行除氯处理，避免单独对除氯装置5进行供水，降低水资源消耗，降低成本。因此，该除氯装置5具有节省资源、运行成本低的特点。

如图6所示，还提供一种高炉煤气处理系统，包括高炉1、除尘器2、TRT发电机组3、调压阀组4和除氯装置5。其中，高炉1用于炼铁，铁矿石、焦炭等冶炼材料在高炉1内经化学反应后生成铁水和煤气，煤气由高炉1的顶部输出，煤气中含有水蒸气、氯离子、固体杂质以及其他因化学反应生成的气态物质。除尘器2包括一个重力除尘器和三个布袋除尘器，重力除尘器和三个布袋除尘器依次通过煤气管串联连接，重力除尘器与高炉1的煤气出口连接。煤气流经除尘器2时，煤气中的固体杂质被除尘器2捕获，以实现对煤气的过滤处理。TRT发电机组3(TRT，TopGasPressureRecoveryTurbine，即高炉煤气余压回收透平发电装置)为现有技术，其利用高炉炉顶煤气具有的压力能和热能，使煤气通过透平膨胀机做功而进行发电。TRT发电机组3和调压阀组4的入口端均与除尘器2的出口端连通。调压阀组4用于调节进入TRT发电机组3的煤气压力。TRT发电机组3和调压阀组4的出口端均与除氯装置5连接。经除尘处理和做功发电后的煤气进入除氯装置5进行除氯处理。本实施例中，煤气进入除氯装置5时温度约为90℃。经换热器进行热交换后，煤气温度降低至40℃左右。而输入换热器的冷却水为常温水，温度约为25℃。经换热器吸热后的冷却水变为温度约85℃的热水，并最后由储水器524将热水供应给生活用水。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种除氯装置，其特征在于，包括：

除氯主体，其设置有用于输送煤气的输气通道，所述输气通道的入口端与高炉的煤气出口端连通；

热回收单元，包括设置于所述输气通道内的换热器，所述换热器能够与所述输气通道内的煤气进行热交换；

除雾器，其设置于所述输气通道内，所述除雾器用于收集煤气中的冷凝液；

所述除雾器包括沿竖直方向间隔设置的上积液槽和下积液槽，所述上积液槽与所述下积液槽之间间隔设置有多个弯板，相邻两个所述弯板之间形成供煤气流通的除雾通道；沿煤气的输送方向，所述输气通道内间隔设置有多个所述除雾器，相邻两个所述除雾器中，靠近所述输气通道的入口端的所述除雾器的下积液槽与靠近所述输气通道的出口端的所述除雾器的上积液槽连通；所述上积液槽开设有通孔，以使所述上积液槽内的冷凝液能够通过所述通孔流至所述弯板上；

所述热回收单元包括多个所述换热器，多个所述换热器沿煤气的输送方向间隔设置，多个所述除雾器与多个所述换热器一一对应设置，沿煤气的输送方向，所述除雾器位于对应的所述换热器的下游。

2.根据权利要求1所述的除氯装置，其特征在于，所述热回收单元还包括储水器，多个所述换热器中，相邻两个所述换热器之间通过管道连通，沿煤气的输送方向，位于端部的两个所述换热器分别通过管道与所述储水器连通。

3.根据权利要求1所述的除氯装置，其特征在于，多个所述换热器沿竖直方向间隔分布，且位于顶端的所述换热器靠近所述输气通道的入口端，位于底端的所述换热器靠近所述输气通道的出口端，所述除雾器位于对应的所述换热器的下方。

4.一种高炉煤气处理系统，其特征在于，包括TRT发电机组和权利要求1至3任一项所述的除氯装置，所述TRT发电机组与所述高炉的煤气出口端连通，所述除氯装置与所述TRT发电机组的出口端连通。

5.根据权利要求4所述的高炉煤气处理系统，其特征在于，还包括除尘器，所述除尘器设置于所述高炉的煤气出口端与所述TRT发电机组之间。