TW202134443A - 鼓風爐設備及其關機方法 - Google Patents

Abstract

一種鼓風爐設備及用於這種鼓風爐設備的關機方法。鼓風爐設備包括鼓風爐及用於淨化來自鼓風爐的氣體的氣體清潔區。乾淨氣體通過氣體清潔區下游的乾淨氣體排氣管線釋放。

Description

鼓風爐設備及其關機方法

本發明關於一種鼓風爐設備，並且關於一種用於中斷這種鼓風爐設備的操作的關閉方法。

以下的討論僅提供一般背景資訊，而非意圖用於幫助確定所要求保護的標的範圍。

一種鼓風爐設備，包括鼓風爐、熱風生成系統、廢氣系統以及用於清潔原料氣體的氣體清潔區。在本文中，原料氣體是指在鼓風爐正常操作過程中產生的常規製程氣體，及/或關機過程中，尤其是在排空過程中，所產生的通常是不同的任何其他氣體。乾淨氣體是指經過整個氣體清潔區後的氣體。半乾淨氣體是指僅通過部分氣體清潔區的氣體。

廢氣系統通常包括一個或複數個位於鼓風爐頂部的上升煙道和從上升煙道區頂端通向氣體清潔區的下導管。

在鼓風爐設備的操作過程中，焦炭和含鐵爐料被裝入鼓風爐，而熱鼓風，視需要具有額外的氧氣及/或水分及/或燃料，如粉煤、天然氣、氫氣或油，通過風口被吹入鼓風爐的下部分。最終產品包括鐵水、爐渣和乾淨氣體。乾淨氣體包含一氧化碳和氫氣，可用作加熱的燃料氣體，例如用於熱風爐或用於產生蒸汽。

原料氣體從鼓風爐流向氣體清潔區。氣體清潔區通常包括除塵設備。這種除氣設備包括重力除塵器或旋風除塵器，其後大多接續濕式洗滌器。若使用濕式洗滌器，可以在氣體清潔區的下游放置除霧器，用於從氣流中分離洗滌液。除了附帶除霧器的濕式洗滌器，也可以使用如濾袋站及/或靜電除塵器的乾式系統。乾淨氣體通常被輸送到氣網。

鼓風爐通常設置有一個或複數個排氣閥，通常位於上升煙道的頂端，用於緩解壓力高峰以及溫度高峰，並防止緊急情況。排氣閥在關機期間還用於將壓力降至常壓水準，並排出殘留的原料氣體。

鼓風爐通常更進一步設有複數個沖洗氣體供給，例如使用氮氣及/或蒸汽及/或其他沖洗氣體。視情況，這些沖洗氣流可以輸送到氣網及/或環境空氣中。

除了頻繁的正常關機之外，鼓風爐也可以藉由所謂的排空(blow down)的手段來關機，例如對鼓風爐進行更密集的修理及/或維護。排空鼓風爐設備需要在不進料於鼓風爐的情況下操作鼓風爐。鼓風爐中的進料水準逐漸降低。當鼓風爐達到預定條件時，排氣閥將會打開。鼓風爐及/或氣體清潔區的內部主要用蒸汽及/或氮氣沖洗，以防止氣體混合物的爆炸濃度。

經由一個或複數個排氣閥所釋放的原料氣體不僅含有高含量的有害氣體成分，還會大量排放灰塵。

在一些鼓風爐設備中，可使用一個或複數個額外的排氣閥，排氣閥可例如在氣體清潔區的後續階段之間及/或在下游洗滌器的頂端。這種所謂的半乾淨氣體排氣閥釋放具有較低灰塵含量的半乾淨氣體，但其釋放的氣體仍然是污染的。

本發明的目的是提供一種實質上排放更少的灰塵以及對環境影響更少的關機方法。

本公開的目的是為了以簡化的形式介紹一些概念。本公開並非意圖作為鑑別所要求保護的標的之關鍵特徵或必要特徵，也並非意圖作為用於幫助確定所要求保護的標的範圍。

本發明的目的是通過一種鼓風爐設備的關機方法來實現的，該鼓風爐設備包括鼓風爐、熱風生成系統以及用於淨化來自鼓風爐的氣體的氣體清潔區，其中乾淨氣體通過氣體清潔區下游的乾淨氣體排氣管線釋放基本上較低的灰塵含量。

在一具體實施例中，該方法包括將熱風壓力和氣流降低到設定值的步驟，並且隨後產生經由鼓風爐的風口流到乾淨氣體排氣管線的氣流。氣流可以由鼓風爐中形成氣體的化學反應所產生。選擇性地，支撐氣流可以由鼓風爐上游或下游的氣流生成手段產生。支撐流可以藉由將氣體，較佳為惰性氣體，例如氮氣，注入鼓風爐來產生。替代地或附加地，該氣流可以通過乾淨氣體排氣管線中的抽吸產生，例如通過減壓器，如噴射器或一個或複數個氣泵或風扇。

氣流可以維持一段設定的時間，直到爐料實際上停止產生一氧化碳和粉塵。這通常發生在爐料中幾乎所有的FeO都被還原成鐵及一氧化碳的時候。隨後，可以打開一個或複數個排氣閥，並關閉乾淨氣體排氣管線。

該操作可以使用通常存在於氣網中的燃燒塔來進行。然而，該操作用鼓風爐設備進行，較佳地，該鼓風爐設備包括位於氣體清潔區下游的乾淨氣體排氣管線，特別是具有在關機過程中可將乾淨氣體排放到環境中的傳輸量的乾淨氣體排氣管線，特別是當通向氣網的乾淨氣體輸送管線關閉時。至少例如約900 Nm³ /min、至少例如約1000 Nm³ /min的傳輸量對於大多數情況是足夠的。這個流程取決於鼓風爐的大小和具體的操作條件。

若使用濕式洗滌器，鼓風爐設備通常會在氣體清潔區的下游包括一個除霧器。在這種情況下，乾淨氣體排氣管線可以在除霧器的下游或上游。

在一具體實施例中，鼓風爐設備包括用於在風口和乾淨氣體排氣管線之間產生氣流的手段。這些用於產生氣流的手段可以例如包括較佳為惰性氣體的氣體源，例如氮氣，有效地連接到風口。替代地或附加地，用於產生流的手段包括氣體清潔區下游的一個或複數個例如噴射器的減壓裝置，或例如氣泵的風扇。

在一具體實施例中，乾淨氣體排氣管線可以延伸到乾淨氣體輸送管線的高度之上，而到達氣網，例如到達鼓風爐的頂部高度，或者更高。

鼓風爐設備進一步可包括一組閥門，用於選擇性地關閉乾淨氣體排氣管線和通向氣網的乾淨氣體輸送管線。在關機期間，乾淨氣體排氣管線打開後，通向氣網的乾淨氣體輸送管線關閉。在鼓風爐裝置的正常運行期間，乾淨氣體排氣管線是關閉的，而通向氣網的乾淨氣體輸送管線是打開的。

圖1示意性地展現了本發明的鼓風爐設備1的示範性實施例。鼓風爐設備1包括鼓風爐2和廢氣系統，在該特定實施例中，廢氣系統體現為鼓風爐2頂部的上升煙道3。所示的實施例中具有複數個上升煙道3，在圖式中以單線示意性地表示，但是也可以使用沒有上升煙道或只有一個上升煙道的鼓風爐。當今的鼓風爐大多包括複數個在其頂端相互連接的上升煙道。

排氣閥4設置於上升煙道3的頂部。大多數鼓風爐在複數個上升煙道連接處上方的排氣平台上有複數個排氣閥。

下導管5將原料氣體從上升煙道3的頂部向下輸送到氣體清潔區6。氣體清潔區6可具有任何合適的除塵系統設置，但通常包括重力或旋風除塵器7，其後通常接續濕式洗滌器8或濾袋站或靜電除塵器。若使用濕式洗滌器，鼓風爐設備通常還具有在氣體清潔區的下游的除霧器9，且除霧器9用於分離洗滌液。重力或旋風除塵器7、濕式洗滌器8以及除霧器9可以相連於例如在位置7A、8A、9A的沖洗氣體供給。

乾淨氣體輸送管線10將乾淨氣體從氣體清潔區輸送到例如氣網。乾淨氣體排氣管線11從乾淨氣體輸送管線10分出。乾淨氣體排氣管線11可由排氣閥12關閉。乾淨氣體隔離閥13位於乾淨氣體排氣管線11的下游。

在進氣口側，鼓風爐2包括形成鼓風爐的熱風進氣口的風口14。風口14通常通過環形總風管均勻分佈在鼓風爐周圍。

鼓風機15透過供應管線16吹送壓縮空氣，供應管線16在鼓風機15的下游一定距離處分成配置有用於加熱空氣的熱風爐17的第一分支16A以及未配置這種熱風爐的第二分支16B。每個熱風爐17包括閥門19。第一分支16A及第二分支16B在下游點彼此互相連接，用以形成鼓風混合迴路。閥門18、閥門19可用於計量和混合兩個分支16A、16B的流量，以在給定的熱風壓力下產生進入鼓風爐2的預期溫度的氣流。視需要，可以將額外的氧氣及/或濕氣及/或燃料如粉煤、天然氣、氫氣或油及/或其他組分添加到熱風中。

被供給的空氣會通過管線20流向鼓風爐2的風口14。在所示的示例性實施例中，管線20可具有可由閥門22關閉的回燃煙囪21。在關機之後，打開閥門22有利於氣體產物從鼓風爐2中排出。或者，鼓風爐設備1可以沒有這種回燃煙囪21。

一些鼓風爐設備可具有熱風主隔離閥34，此熱風主隔離閥34設置在風口14的環形總風管的上游，或者，若存在回燃煙囪21，則此熱風主隔離閥34設置在回燃煙囪21的上游。

鼓風爐2設有沖洗氣體供給24。典型的沖洗氣體是氮氣及/或蒸汽。

濕式洗滌器8的頂部是通向半乾淨氣體排氣閥25的管線。

在鼓風爐設備1的正常操作過程中，含鐵爐料及焦炭裝載成不連續層至鼓風爐2的頂部。大約1200℃的熱風藉由風口14供應至鼓風爐2，選擇性地具有額外的氧氣及/或濕氣及/或燃料(燃料可例如木炭粉、天然氣、氫氣或油)。熱風使焦炭和注入的燃料氣化，且加熱、還原以及熔化含鐵爐料，形成液態鐵水、爐渣和原料氣體。在正常操作期間，鼓風爐中的壓力通常約為2-5巴。原料氣體在上升煙道段3中被收集，並經由下導管5輸送至氣體清潔區6。在氣體清潔區6，大部分灰塵會被去除，並且壓力會被降低至氣網的壓力，通常約為40-100毫巴。在通過氣體清潔區6之後，乾淨氣體通過乾淨氣體輸送管線10輸送到氣網。收集的乾淨氣體可用作加熱燃料，例如用於熱風爐或產生蒸汽。

偶爾地，需要藉由排空手段來關閉鼓風爐設備1。在這種排空程序的第一步驟中，鼓風爐在不進一步進料於鼓風爐的情況下操作。鼓風爐2中的進料水準逐漸降低。在此階段，乾淨氣體排氣管線11是關閉的，乾淨氣體通過乾淨氣體輸送管線10輸送到氣網。

當一氧化碳水準低於臨界值時，例如低於原始原料氣體乾體積的7 vol.%，乾淨氣體排出管線將打開，隨後通向氣網的乾淨氣體輸送管線10的乾淨氣體隔離閥13將關閉，因此乾淨氣體在乾淨氣體排出管線11流動。當鼓風爐2中原料氣體的氧含量超過臨界值時，例如鼓風爐中原料氣體約總體積的2 vol.%，且爐料處於風口14的水準，在風口14的熱風壓力會被降低到例如約0.1巴的較低值。冷風管線16B的閥門18將隨後打開，而熱風閥19則關閉。冷風管線16B的閥門18被控制在鼓風爐2中的壓力和乾淨氣體排出管線11中的壓力之間維持大約10-30毫巴的壓差。隨後，打開排氣閥4，且關閉排氣管線11。

圖2示出了鼓風爐設備1'的替代實施例。除了氮氣供給管線23連接在用於關閉鼓風混合迴路的第二分支16B的閥門18的下游及熱風主隔離閥34的上游之外，該設備的所有元件與圖1中的相同。可替代地，氮氣供給管線23可以連接在風口14上游的供給管線20上的任何位置。

當圖2的鼓風爐設備1'關機時，藉由減少通過風口14的熱風入口氣流，鼓風爐2中的熱風壓力首先降低到大約0.2-0.3巴。在下一步驟中，打開鼓風爐2的沖洗氣體供應24。然後，打開乾淨氣體排氣管線11的乾淨氣體排氣管線閥12，並且關閉通向氣網的乾淨氣體輸送管線的閥門13。大部分情況下，熱風壓力隨後進一步降低至約0.1巴。可選擇地，被排出的乾淨氣體可以被燃燒。

在下一步驟中，打開氮氣供給23，並且關閉第一分支16A、第二分支16B的閥門18和閥門19。供給的氮氣在鼓風爐2及乾淨氣體排氣管線11之間產生氣流，並保持經過鼓風爐2的向上氣流。由於停止供應含氧的熱風，產生的一氧化碳及粉塵將逐漸減少，儘管在一段時間內氧化鐵(FeO)將與焦炭反應而產生一氧化碳和粉塵。在這一階段，原料氣體具有低粉塵含量，並且可以在位於上升煙道3頂部的排氣閥4打開後關閉乾淨氣體排氣管線11。

隨後，考慮到熱風主體中可能存在殘餘氮氣，可以依循現有的關機程序。

圖3示出了根據本發明的鼓風爐設備1”的替代實施例。在該實施例中，在熱風供應迴路16A、16B的構造中沒有氮氣供給管線23。相反地，乾淨氣體排氣管線11”設有噴射器30，用於增加壓降並藉由抽吸促進流動。乾淨氣體排氣管線11”分成不具噴射器30的第一分支11A及具有噴射器30的第二分支11B。在噴射器30的下游，第一分支11A、第二分支11B再次連接成單個排氣裝置。在打開另一條管線後，閥門12、閥門32用於關閉另一條管線，因此乾淨氣體排氣管線11”可以選擇性地與噴射器30一起使用或不與噴射器30一起使用。噴射器30連接至惰性動力氣體的供給33，例如蒸汽或氮氣。

當鼓風爐裝置1”關機時，首先藉由減少熱風入口氣流將熱風壓力降低到0.2-0.3巴。在下一步驟中，打開用於鼓風爐2的沖洗氣體供給24。然後，打開與噴射器30分流的第一分支11A的閥門12，並且關閉通向氣網的乾淨氣體輸送管線10的乾淨氣體隔離閥13。熱風壓力隨後進一步降低到大約0.1巴。

在下一步驟中，打開噴射器30，同時關閉與噴射器30分流的第一分支11A。系統中的壓力可由噴射器30產生的吸力而被控制。經過一段設定的時間後，在上升煙道3頂部的排氣閥4會被打開，隨後噴射器30和乾淨氣體排氣管線11'會被關閉。

進一步的實施例例如同時包括噴射器30以及氮氣供給管線23，及/或包括促進氣體從鼓風爐流向乾淨氣體排氣管線的額外手段。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

1:鼓風爐設備 1':鼓風爐設備 1”:鼓風爐設備 2:鼓風爐 3:上升煙道 4:排氣閥 5:下導管 6:氣體清潔區 7:重力或旋風除塵器 7A:沖洗氣體供給 8:濕式洗滌器 8A:沖洗氣體供給 9:除霧器 9A:沖洗氣體供給 10:乾淨氣體輸送管線 11:乾淨氣體排氣管線 11”:乾淨氣體排氣管線 11A:第一分支 11B:第二分支 12:排氣閥 13:乾淨氣體隔離閥 14:風口 15:鼓風機 16:供應管線 16A:第一分支 16B:第二分支 17:熱風爐 18:閥門 19:閥門 20:管線 21:回燃煙囪 22:閥門 23:氮氣供給管線 24:沖洗氣體供給 25:半乾淨氣體排氣閥 30:噴射器 32:閥門 33:供給 34:熱風主隔離閥

下文將參照附圖進一步解釋上述的詳細描述以及優點，並配合所附圖式特舉複數個實施例。 圖1係本發明的鼓風爐設備的第一實施例之示意圖； 圖2係本發明的鼓風爐設備的第二實施例之示意圖； 圖3係本發明的鼓風爐設備的第三實施例之示意圖。

1:鼓風爐設備

2:鼓風爐

3:上升煙道

4:排氣閥

5:下導管

6:氣體清潔區

7:重力或旋風除塵器

7A:沖洗氣體供給

8:濕式洗滌器

8A:沖洗氣體供給

9:除霧器

9A:沖洗氣體供給

10:乾淨氣體輸送管線

11:乾淨氣體排氣管線

12:排氣閥

13:乾淨氣體隔離閥

14:風口

15:鼓風機

16A:第一分支

16B:第二分支

17:熱風爐

18:閥門

19:閥門

21:回燃煙囪

22:閥門

25:半乾淨氣體排氣閥

34:熱風主隔離閥

Claims (13)

1. 一種鼓風爐設備的關機方法，該鼓風爐設備包括一鼓風爐以及用於清潔來自該鼓風爐的氣體的一氣體清潔區，其中乾淨氣體藉由該氣體清潔區下游的一乾淨氣體排氣管線釋放。
2. 如請求項1所述的鼓風爐設備的關機方法，包括將熱風壓力及/或氣流降低至設定值的步驟，以及隨後產生從該鼓風爐的一風口至該乾淨氣體排氣管線的一氣流。
3. 如請求項2所述的鼓風爐設備的關機方法，其中，藉由將該較佳為一惰性氣體的氣體，例如氮氣，注入該鼓風爐以產生該氣流。
4. 如請求項2或3所述的鼓風爐設備的關機方法，其中，該氣流藉由該乾淨氣體排氣管線中的抽吸產生，例如藉由一減壓器，如一噴射器或一個或複數個氣泵或風扇。
5. 如請求項4所述的鼓風爐設備的關機方法，其中，該氣流係被維持一設定的時間段，並且隨後打開該鼓風爐的至少一個排氣閥以及關閉該乾淨氣體排氣管線。
6. 一種鼓風爐設備，包括一鼓風爐、一氣體清潔區，以及通向一氣網的一乾淨氣體輸送管線，該乾淨氣體輸送管線用於進一步輸送乾淨氣體，其中，通向該氣網的該乾淨氣體輸送管線設有一乾淨氣體排氣管線。
7. 如請求項6所述的鼓風爐設備，包括複數個風口以及一手段，該手段用於產生從該鼓風爐的該複數風口至該乾淨氣體排氣管線的一氣流。
8. 如請求項7所述的鼓風爐設備，其中用於產生氣流的該手段包括一惰性氣體源。
9. 如請求項7或8所述的鼓風爐設備，其中，用於產生該氣流的該手段包括位於該氣體清潔區下游的一減壓裝置。
10. 如請求項9所述的鼓風爐設備，其中該減壓裝置包括一噴射器及/或一個或複數個泵及/或一個或複數個風扇。
11. 如前述請求項6至8中任一項所述的鼓風爐設備，其中，該乾淨氣體排氣管線在通向該氣網的該乾淨氣體輸送管線的水平面的上方延伸，例如延伸至該鼓風爐的頂部水平面或更高。
12. 如前述請求項6至8中任一項所述的鼓風爐設備，其中該乾淨氣體排氣管線連接至一燃燒塔。
13. 如前述請求項6至8中任一項所述的鼓風爐設備，其中該乾淨氣體排氣管線連接到一個或複數個另外的排氣管線，例如一半乾淨氣體排氣管線或一煙囪。

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