专利名称：快速升温装置、高炉煤气除尘系统及方法
技术领域：
本发明涉及炼铁领域中的高炉煤气除尘系统及方法，特别是涉及设有快 速升温装置的高炉煤气全千法布袋除尘系统及方法。
技术背景高炉煤气全干法布袋除尘技术，是节能、环保、节水的综合技术，其用 于高炉煤气除尘，产生了巨大的效益。但是它的缺点是布袋的使用温度要求比较严格， 一般在100-25(TC，高炉煤气温度高出25(TC，布袋会被烧坏；高炉 煤气温度低于IO(TC，高炉煤气会结露，水分析出，粘结布袋，使布袋失去 工作能力。因此，各企业均采取各种方法防止煤气温度过高或过低，以使布 袋除尘器安全运行。现有防止低温的方法是通过间接热交换法提高煤气温度，具体设备是热 交换器，热源取自热风炉废气或附带燃烧炉的废气或热风炉废气与附带燃烧 炉的废气的混合气，但在使用上，存在投资大、占地多、且长期不运行使得 有关设备动作不灵活、反应不及时、换热效率低等问题，现有的措施和设备 无法满足快速提高煤气温度的目的。 发明内容本发明的目的在于提供一种换热效率高、投资少的设有快速升温装置。 本发明的快速升温装置体积小、反应迅速、安全可靠、简单实用，能够保证 布袋除尘器安全运行。本发明的基本思路是抛弃已有的间接热交换方法，而是采用直接热交换 方法对高炉煤气升温，本发明利用燃烧机理，将燃烧产生的900-1200t:的高温、高压气体直接与需加热的高炉煤气混合，进行直接热交换，从而达到快 速提高煤气温度的目的。本发明的快速升温装置，用在设有布袋除尘器的高炉煤气除尘系统中， 包括具有燃料供给口、助燃介质供给口和热气输出口的燃烧混合器，用于燃烧其中的燃料并获得具有预定温度和预定压力的热气，所述预定温度高于高 炉煤气除尘系统中布袋除尘器上游的高炉煤气管道中的煤气温度，所述预定 压力不低于高炉煤气除尘系统中布袋除尘器上游的高炉煤气管道中的煤气压力；所述燃料供给口用于向燃烧混合器供给燃料；所述助燃介质供给口用于 向燃烧混合器供给助燃介质来帮助其中的燃料燃烧；所述热气输出口用于连 通高炉煤气除尘系统中布袋除尘器上游的高炉煤气管道，以向其中供入在燃 烧混合器中所得的具有预定温度和预定压力的热气。在本发明的快速升温装置中，供给燃烧混合器的燃料至少部分来自高炉 煤气除尘系统中布袋除尘器上游的高炉煤气。高炉煤气处于高温、高压状态， 一般温度100-250°C，压力0.1-0.25Mpa， 将这种高炉煤气点燃，需要有助燃介质。另外由于高炉煤气处于高压状态， 因此还需要使得燃烧后生成的热气具有一定的压力，才能使得热气能够顺利 进入高炉煤气管道中。因此本发明的快速升温装置中的助燃介质本身可以为 压力大于高炉煤气压力的助燃介质，助燃介质可选取压縮空气、氧气、高炉 用冷风、高炉用热风中的至少一种，以使得燃烧混合器中所得热气达到预定 压力。此外，本发明as提供了一种高炉煤气除尘方法，所述方法包括如下步骤在高炉煤气管道中提供布袋除尘器；在所述布袋除尘器上游的高炉煤气中引 入具有预定温度的热气，所述预定温度高于布袋除尘器上游的高炉煤气温度。 本发明的高炉煤气除尘方法中具有预定温度的热气由本发明的快速升温 装置来提供。另外，本发明还提供一种高炉煤气除尘系统，在所述高炉煤气除尘系统 的布袋除尘器上游设置有本发明的快速升温装置。本发明的高炉煤气除尘方法可以利用快速升温装置产生的热气直接与高炉煤气混合进行热交换，能够充分利用热气的热量，换热效率高，高炉煤气升温明显；并且本发明的快速升温装置体积小，占地少，投资节省；同时，采用设有本发明的快速升温装置的高炉煤气除尘系统可以减少中间环节，能够满足快速升温的要求。下面将结合附图及其具体实施方式
更加清楚地描述本发明。
图1为本发明的第一实施方式的设有快速升温装置的高炉煤气除尘系统 示意图，图示的快速升温装置中设有点火装置；图2为本发明的第二实施方式的设有快速升温装置的高炉煤气除尘系统 示意图，图示的快速升温装置上设有燃烧室；图3为本发明的第三实施方式的设有快速升温装置的高炉煤气除尘系统 示意图，图示的快速升温装置中设有燃烧器；图4为本发明的第四实施方式的设有快速升温装置的高炉煤气除尘系统示意图，图示的快速升温装置为在线设置。 图中1.高炉4.重力除尘器6. 布袋除尘器7. 快速升温装置91.电加热装置10.助燃介质供给口12.燃烧混合器14.燃烧器15.观察孔16.火焰检测器孔17.热气输出口23.热气压力测点接口24.热气温度测点接口25.爆破阀26.液化气接口组件27.火焰温度测点接口28.放散阀组件35.燃烧室38.点火装置施方式如图1所示为本发明的第一实施方式的设有快速升温装置的高炉煤气除 尘系统示意图。图中所示的高炉煤气除尘系统主要包括高炉1 、重力除尘器4、 布袋除尘器6以及设置在布袋除尘器6上游的快速升温装置7。高炉煤气经 过重力除尘器4除尘后，需要再进入布袋除尘器6中进行除尘。由于布袋除 尘器6对于进入其中的煤气温度要求比较严格，因此有时需要对进入布袋除 尘器6中的高炉煤气进行温度控制。本发明的高炉煤气除尘系统中设置有快速升温装置344，用来加热进入布 袋除尘器6中的高炉煤气。本发明的快速升温装置344主要包括燃烧混合器 12、燃料供给口41、助燃介质供给口 IO和热气输出口 17。其工作原理为燃 料和助燃介质分别通过燃料供给口 41和助燃介质供给口 10进入到燃烧混合 器12中，然后点火装置38将燃料和助燃介质的混合物点燃，燃烧后产生具 有预定温度、预定压力的热气，所述热气通过热气输出口 17输出。所述热气 可以通入到布袋除尘器的上游管道中，直接与高炉煤气混合，从而使得进入 布袋除尘器中的煤气温度符合布袋除尘器的温度要求。在所述燃烧混合器12上还设置有用于观察火焰的观察孔15、用于自动 检测火焰的火焰检测器孔16和用于检测火焰温度的火焰温度测点接口 27中 的至少一个，以间接判断火焰是否燃烧。当然，由于在燃烧混合器12内需要 燃烧产生具有预定温度和预定压力的气体，因此，在燃烧混合器12上还设置 有爆破阀25和放散阀组件28,当燃烧混合器12中压力过高时，可释放压力， 防止燃烧混合器12压力过高爆炸。在紧邻热气输出口 17的管路上还设置有 热气压力测点接口23，用来检测热气压力，控制压力不能升高太多，以及热 气温度测点接口 24，用来检测热气温度，以调节进入燃烧混合器12中的助 燃介质的量。其中在第一实施方式中，所述燃料为油、液化气、乙炔和天然气中的至 少一种。所述助燃介质可为能够帮助燃料燃烧的气体，优选为高压气体，例 如压縮空气、氧气、高炉用冷风、高炉用热风等。本发明的第一实施方式的系统由于是采用外接燃料的方式，因此可以降低整个系统的成本，减小系统的体积，并且在系统中配置灵活。该第一实施 方式将快速升温装置与煤气管道并列连接，可以减少含尘气体对于系统中装 置的冲刷和腐蚀，提高系统的寿命。本发明的第一实施方式的高炉煤气除尘系统需要采用点火装置点燃燃料 和助燃介质的混合物，在此称为冷态高炉煤气快速升温方法。采用冷态的高 炉煤气除尘系统，必须要有辅助点燃，不能自燃，但是投资成本低。在本发明的第一实施方式的高炉煤气除尘系统中，如果不采用点火装置进行点火，也可以预先将燃烧混合器12至少加热到燃料的着火温度，这同样 也可以使得燃料和助燃介质在燃烧混合器12中燃烧。如图2所示的本发明的 第二实施方式就是采用了这种方式。例如可以在燃烧混合器12上设置高温气 体的接口，使得高温气体进入燃烧混合器12中并将燃烧混合器12的炉膛加 热到燃料的着火温度以上。采用这种直接加热炉膛的方式，可以在燃烧混合 器12上的高温气体接口管道的另一端接设有燃烧室35，焦炉煤气和空气的 混合气体可在燃烧室35中燃烧产生高温气体。所述高温气体通过高温气体接 口进入燃烧混合器12中将其至少加热到燃料的着火温度。该实施方式对于燃 烧混合器12炉膛材料的耐热、耐火性能要求较高。本发明的快速升温装置中 的燃烧混合器12上还设置有液化气接口组件26，用于辅助点火，当助燃介 质和燃料进入燃烧混合器12内没有点燃时，可通过该接口组件通入液化气； 同时该燃烧混合器12上还设置有辅助点火装置，用来点燃液化气，通过液化 气的燃烧点燃高炉煤气，用点火装置进行点火，还可以预先将助燃介质至少 加热到燃料的着火温度，采用这种直接加热助燃介质的方式，就需要在燃烧 混合器12的助燃介质供给口连接的管道的另一端接设有加热装置，用来加热 要进入燃烧混合器中的助燃介质。助燃介质的加热装置可以具有多种方式， 优选为电加热装置、辐射管加热装置和蓄热燃烧炉加热装置中的至少一种。 上述直接加热助燃介质的方式可称为热态高炉煤气快速升温方法。 如前面所述，本发明的燃料可为油、液化气、乙炔或者天然气中的至少 一种。但是从图2所示的第二实施方式中可以看出，本发明的燃料也可以直 接采用来自于高炉煤气管道中的高炉煤气。这样可以充分利用高炉煤气，节 省燃料，还可以减少中间环节，简化系统配置。如图3所示为本发明的第三实施方式的设有快速升温装置的高炉煤气除 尘系统。第三实施方式与前述实施方式的结构基本相同，只是在该实施方式 的快速升温装置中设置有燃烧器14，并且在该图中示出了一种助燃介质加热 装置一电加热装置91。在该实施方式中，燃烧器14设置在燃烧混合器12中， 助燃介质直接通入到燃烧器14中，由于燃烧器14的一端在燃烧混合器12中 开放，燃烧混合器12中的部分高炉煤气也进入到燃烧器14中，从而高炉煤 气和助燃介质在燃烧器14中燃烧，燃烧后生成的气体与燃烧混合器12中的 其余高炉煤气混合后生成具有预定温度和预定压力的热气。当然，所述燃烧 器14同样也可以应用于本发明的第一实施方式中。在燃烧混合器12中设置 有燃烧器14， 一方面可以控制参加燃烧的燃料和助燃介质的量，达到一定的 空燃比的要求，另一方面燃烧后的煤气直接在燃烧混合器12中降温，可以减 少对燃烧混合器12材质的要求。前面所述的各种实施方式均为快速升温装置7与高炉煤气管道并列设置， 当不需要使用快速升温装置时，可以将其从系统中撤走，这样就可以减少含 尘气体对装置的冲刷和腐蚀，提高设备的使用寿命；且独立的快速升温装置 体积小、占地少，可以节省系统投资。但是也可以将前述实施方式的快速升温装置直接串接于布袋除尘器6上 游的高炉煤气管道中，这种方式称为在线系统。如图4所示为本发明第四实 施方式的在线高炉煤气除尘系统。图中燃烧混合器12直接安装在布袋除尘器 6上游的高炉煤气管道中。燃料优选为采用高炉煤气。其余结构与前述的第 一实施方式、第二实施方式和第三实施方式的结构相同。在该实施方式中的 助燃介质也可以采用来自系统中的热风系统的热风来直接加热高炉煤气。采 用这种方式结构简单、能够节省能源，也可以满足快速升温的要求。在线系统中的快速升温装置总是固定于系统中，因此容易损坏，使用寿 命较短，但是在线系统可以降低系统的投资，结构更加简单，换热效率高。釆用本发明的高炉煤气布袋除尘系统及方法可达到以下的有益效果利 用燃烧产生的高温气体的热量直接进行热交换，换热效率高，高炉煤气升温 明显；充分利用高温气体的热量，装置体积小，占地少，节省投资；减少中 间环节，结构简单且能够满足快速升温的要求。本领域的技术人员应当理解，上述具体实施方式
仅对本发明起解释和说 明作用，而不应当理解为对其保护范围的具体限定。任何等同的改变和适当 的润饰都在本发明的保护范围之内。
权利要求
1. 一种快速升温装置，用在设有布袋除尘器的高炉煤气除尘系统中，其特征在于，包括具有燃料供给口、助燃介质供给口和热气输出口的燃烧混合器，用于燃烧其中的燃料并获得具有预定温度和预定压力的热气，所述预定温度高于高炉煤气除尘系统中布袋除尘器上游的高炉煤气管道中的煤气温度，所述预定压力不低于高炉煤气除尘系统中布袋除尘器上游的高炉煤气管道中的煤气压力；所述燃料供给口用于向燃烧混合器供给燃料；所述助燃介质供给口用于向燃烧混合器供给助燃介质来帮助其中的燃料燃烧；所述热气输出口用于连通高炉煤气除尘系统中布袋除尘器上游的高炉煤气管道，以向其中供入在燃烧混合器中所得的具有预定温度和预定压力的热气。
2. 根据权利要求1所述的快速升温装置，其特征在于，供给燃烧混合器 的燃料至少部分来自高炉煤气除尘系统中布袋除尘器上游的高炉煤气。
3. 根据权利要求1所述的快速升温装置，其特征在于，所述助燃介质为 高压助燃介质，用于使燃烧混合器中所得热气达到预定压力。
4. 一种高炉煤气除尘方法，其特征在于，包括步骤 在高炉煤气管道中提供布袋除尘器；在所述布袋除尘器上游的高炉煤气中引入具有预定温度的热气，所述预 定温度高于布袋除尘器上游的高炉煤气温度。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述具有预定温度的热气由权利要求1-3之一所述的快速升温装置来提供。
6. —种高炉煤气除尘系统，其特征在于，设有权利要求1-3之一所述的 快速升温装置。
全文摘要
本发明的快速升温装置包括具有燃料供给口、助燃介质供给口和热气输出口的燃烧混合器，用于燃烧其中的燃料并获得具有预定温度和预定压力的热气；所述燃料供给口用于向燃烧混合器供给燃料；所述助燃介质供给口用于向燃烧混合器供给助燃介质来帮助其中的燃料燃烧；所述热气输出口用于连通高炉煤气除尘系统中布袋除尘器上游的高炉煤气管道，以向其中供入在燃烧混合器中所得的具有预定温度和预定压力的热气。本发明的快速升温装置体积小，占地少，投资节省；且换热效率高，高炉煤气升温明显。
文档编号C21B7/00GK101245398SQ200710079168
公开日2008年8月20日 申请日期2007年2月14日 优先权日2007年2月14日
发明者姚朝胜, 王荣恩, 祝圣远, 衣忠德, 黄东生 申请人:山东省冶金设计院