CN213507037U - 一种冶炼余热与高炉煤气联用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种冶炼余热与高炉煤气联用系统，高炉产生的高炉煤气依次经多级除尘装置、煤气透平装置后储存，在多级除尘装置之间设置有煤气换热器，高炉冶炼产生的高温烟气夹带的大量余热，在煤气换热器处与高炉煤气发生对流换热用以提升高炉煤气的温度。本实用新型的系统，能同时解决冶炼余热利用以及高炉煤气温度提升两个问题，利用高炉单元中热风炉排放的烟气余热资源来提高重力除尘后煤气的温度，以此来解决布袋结块和煤气透平发电效率低的现象。

Description

一种冶炼余热与高炉煤气联用系统

技术领域

本实用新型涉及高炉煤气利用，具体涉及一种冶炼余热与高炉煤气利用联用系统。

背景技术

高炉炼铁时，将鼓风机鼓吹的含有一定量氧气约180℃-200℃的热风首先送入热风炉进行加热，待热风温度升高至1200℃及以上时送入高炉，与矿料和辅料在高炉炉体中发生氧化还原反应生成铁水。一般一座高炉配套三座热风炉，采用“两烧一送”模式，即：两座热风炉烧炉，将另外一座已经热风温度达标的热风送入高炉系统中使用。热风炉废气的热量经双预热器将煤气和助燃空气温度提升后，还有160℃-200℃的余热，未经有效利用。

高炉冶炼后的高炉煤气经炉顶排出后进入重力除尘和布袋除尘，形成净煤气后进入煤气透平装置进行发电。随着国家提出的低焦比冶炼，经济冶炼等要求后，高炉冶炼时的焦炭使用量逐步降低，以至于高炉炉顶煤气温度也逐渐下降(约100℃-130℃)，布袋除尘装置会出现因低温有水分析出，导致粉尘凝结成块，一方面影响布袋除尘效果，且还容易损坏布袋；另外一方面由于煤气温度低，导致煤气透平发电效率降低。对高炉后段工序有较大的不良影响。

目前的做法是不定期更换损坏的布袋，但是会导致炼铁成本升高，同时粉尘也进入后续的煤气透平装置，以至于煤气透平装置的叶片极容易磨损，且发电效率降低；其他煤气透平发电量低，以及煤气透平机有效回收时间缩短等方面未采取有效的技术手段和措施。目前整个行业都在探索提高布袋除尘的收尘效率和降低除尘的备件消耗及提升煤气透平的发电效率的技术和方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种冶炼余热与高炉煤气利用联用系统，利用高炉单元内的余热资源，提升经重力除尘后煤气的温度，大幅度降低布袋除尘装置中布袋结块现象，从而提升煤气透平发电效率。

为实现上述目的，本实用新型拟采取如下技术手段：

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益的技术效果：

(1)本实用新型的系统，能同时解决冶炼余热利用以及高炉煤气温度提升两个问题，利用高炉单元中热风炉排放的烟气余热资源来提高重力除尘后煤气的温度，以此来解决布袋结块和煤气透平发电效率低的现象。

(2)在不增加能源消耗的前提下，利用废弃的冶炼余热热能将高炉煤气温度提高，减少布袋更换数量，按照1800m3高炉计算，每年节约近300万元；

(3)煤气温度提升，可提高煤气透平机发电效率，按照1800m3高炉配置的煤气透平机MPG12计算，煤气温度由100℃-110℃提升至140℃-150℃，发电量可提高800-900kw，经计算，每年可增加收入252万元。

(4)布袋除尘处煤气温度提升，减少结块，确保布袋除尘可长期正常运行，提高高炉冶炼的稳定性，将会大幅度提高钢铁产能，从而提高经济效益。

附图说明

图1为本实用新型的系统示意图。

图2为煤气换热器的结构图和布置形式。

图中，1、高炉；2、重力除尘器；3、布袋除尘器；4、煤气透平机；5、煤气柜；6、热风炉；7、双预热器；8、烟囱；9、煤气换热器；10、第一截止阀；11、第二截止阀；12、第三截止阀；13、第四截止阀；14、第五截止阀。

以下结合附图以及实施例对本实用新型的方案进一步进行说明。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供一种高炉产生的高炉煤气依次经重力除尘器、布袋除尘器、煤气透平装置后储存，在重力除尘器和布袋除尘器之间设置有煤气换热器，高炉冶炼产生的高温烟气夹带的大量余热，在煤气换热器处与高炉煤气发生对流换热用以提升高炉煤气的温度。经过煤气换热器后高炉煤气温度高20-50℃，煤气透平装置入口煤气温度提升了15-45℃。

上述换热器的结构设计尤其增加了隔档，降低高温烟气流动速度，增加烟气和煤气换热时间，从而提高换热效率。列管采用H型翅片列管，以此提高换热效果。换热器采用立式布置形式，使得煤气粉尘落入换热器底部，而不在换热器内部发生堆积现象，避免降低换热器效率。

进一步，在该烟气管道上设置有第一截止阀10，当高炉炉顶高炉煤气温度过低(一般小110℃)时，开通第一截止阀10，部分340℃-380℃高温废气直接进入煤气换热器进行换热。在极端工况下，330-380℃废热烟气直接进入高炉煤气换热器来提高煤气温度，避免布袋除尘无法工作。

更进一步，在该烟气管道上还设置有第四截止阀13，煤气换热器与预加热器连接的出口管道上设置有第五截止阀14，在预加热器的出口烟气管道上设置有第二截止阀11，在煤气换热器旁路上设置有第三截止阀12；当煤气换热器出现泄漏或者故障时，第四截止阀13和第五截止阀14关闭，第二截止阀11和第三截止阀12迅速打开，将煤气换热器的换热系统切除。

换热系数为：1000-2000W/㎡℃

煤气在换热器内流动速度10-30米/秒；

换热器煤气阻力500-1000Pa；

列管厚度1.5-2.5mm。

本实用新型的系统，其工作原理是：

第一步：将热风炉排放的160℃-250℃的烟气，经管道引入重力除尘后，布袋除尘前的煤气管道附近，并将管道进行保温。

第二步：将设计的列管式换热器安装至重力除尘和布袋除尘中间，并将热风炉废热烟气管道接入换热器进行换热。经换热后的高炉煤气温度由100～130℃提高20～50℃，布袋除尘将不会出现粉尘结块情况，以及煤气透平发电装置入口煤气温度可提高15～45℃。

第三步：经换热后的热风炉废气通过管道引入原有的环保设施及烟囱，将换热器设置旁路和煤气报警自反应快速切断系统。一旦换热器有泄露，煤气报警仪立即响应，将煤气切换至旁路，不影响高炉生产；

正常情况下，阀门10、阀门11和阀门12关闭，阀门13和14打开，热风炉废气经煤气换热器，将高炉煤气温度提升。

当高炉炉顶煤气温度过低时，开通阀门10和13及14，部分330℃-380℃高温废气直接进入煤气换热器进行换热，确保煤气的重力除尘系统不受影响。

当煤气换热器出现泄漏或者故障时，阀门13和第五阀门14迅速关闭，阀门11和阀门12迅速打开，将热风炉废气切换至原有的系统，将煤气换热器切除系统。

本实用新型根据陕钢龙门钢铁3#高炉运行数据，已经完成技术方案论证工作。相关数据给出一些，以此证明本系统的效果。

Claims (7)

1.一种冶炼余热与高炉煤气联用系统，高炉产生的高炉煤气依次经多级除尘装置、煤气透平装置后储存，其特征在于，在多级除尘装置之间设置有煤气换热器，高炉冶炼产生的高温烟气夹带的大量余热，在煤气换热器处与高炉煤气发生对流换热用以提升高炉煤气的温度；

所述多级除尘装置依次包括重力除尘器和布袋除尘器，在重力除尘器和布袋除尘器之间设置煤气换热器，所述煤气换热器采用列管式换热器，高温烟气与高炉煤气在列管换热器中通过对流发生热交换，以此来提高煤气的温度。

2.如权利要求1所述冶炼余热与高炉煤气联用系统，其特征在于，还包括预加热器以及与预加热器连接的多组热风炉，热风炉高温烟气的热量首先经预加热器将助燃空气温度提升，多余的高温烟气经烟气管道接入煤气换热器与高炉煤气发生换热，温度提升后的助燃空气循环进入热风炉。

3.如权利要求2所述冶炼余热与高炉煤气联用系统，其特征在于，在所述烟气管道上设置有第一截止阀，当高炉煤气温度过低时，开通第一截止阀，部分高温烟气直接进入煤气换热器进行换热。

4.如权利要求3所述冶炼余热与高炉煤气联用系统，其特征在于，在该烟气管道上还设置有第四截止阀，在煤气换热器与预加热器连接的出口管道上设置有第五截止阀，在预加热器的出口烟气管道上设置有第二截止阀，在煤气换热器旁路上设置有第三截止阀；当煤气换热器出现泄漏或者故障时，第四截止阀和第五截止阀关闭，第二截止阀和第三截止阀迅速打开，将煤气换热器的换热功能切除。

5.如权利要求1所述冶炼余热与高炉煤气联用系统，其特征在于，所述的煤气换热器采用立式布置形式，煤气换热器的列管采用H型翅片列管，高温烟气从煤气换热器的上部一侧进入，从煤气换热器的同侧下部流出，高炉冶炼的低温煤气从煤气换热器的顶部进去，从煤气换热器的底部流出，煤气粉尘落入煤气换热器底部。

6.如权利要求5所述冶炼余热与高炉煤气联用系统，其特征在于，在所述煤气换热器的内壁设置有多个隔板，增加高温烟气和低温煤气换热时间。

7.如权利要求6所述冶炼余热与高炉煤气联用系统，其特征在于，所述隔板间隔交叉布置，降低高温烟气流动速度。

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