一种高温可燃气体余热回收系统及方法与流程

本发明涉及高温可燃气体冷却回收技术领域，特别是涉及一种高温可燃气体余热回收系统及方法。

背景技术：

在转炉炼钢过程中，产生大量高温的转炉煤气，转炉煤气的主要成分包含co等可燃成分，当转炉煤气温度降低到co燃点温度后，就可能引起爆炸。为了保障转炉煤气余热回收系统的安全，现有技术一般将转炉煤气冷却到850℃左右，然后采用喷水或者蒸汽的方法快速冷却，避免co等可燃成分引起的爆炸。

利用喷水冷却转炉煤气时，耗水量大，产生的污水含尘，处理困难，运行成本高；利用蒸汽冷却时，需要消耗宝贵的蒸汽资源，而制蒸汽需要软水或者除盐水，并非真正的“干法”冷却。利用喷水或者喷蒸汽的方法冷却转炉煤气时，均不能回收转炉煤气850℃以下的显热，造成余热资源的巨大浪费。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高温可燃气体余热回收系统及方法，用于解决现有技术中高温可燃气体的余热回收成本高等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种高温可燃气体余热回收系统，包括供高温可燃气体依次通过的汽化冷却管道、粗除尘器、绝热管道、余热锅炉、精除尘器。

进一步地，所述粗除尘器的底部灰斗上设有吹扫装置，所述吹扫装置中的气体选自氮气、惰性气体中的至少一种。

进一步地，所述余热锅炉的炉膛内，沿气体流动方向依次设置有蒸发器、省煤器、热换管。

进一步地，所述绝热管道的入口设有喷射装置，所述喷射装置中的气体选自氮气、惰性气体中的至少一种。

其中，惰性气体选自氦、氖、氩、氪、氙、氡、og中的至少一种。

进一步地，所述绝热管道上设有至少一个排灰斗。

进一步地，所述绝热管道上设有至少一个防爆门。

进一步地，所述绝热管道的出口设有蓄热装置。

进一步地，所述精除尘器上连接有风机。

进一步地，所述粗除尘器为旋风除尘器，所述旋风除尘器的壳体从外到内依次为金属密封壳、水冷膜式壁、高温耐磨浇注料。

进一步地，所述绝热管道的外壁为金属光管，所述金属光管内敷设有绝热耐火材料层，所述绝热耐火材料层内设有锚固钉，所述锚固钉焊接于所述金属光管上。

进一步地，所述精除尘器选自过滤式除尘器。

优选地，所述过滤式除尘器为布袋过滤器。

进一步地，所述高温可燃气体选自转炉煤气。

进一步地，所述粗除尘器的底部灰斗出口连通有冷渣器。

进一步地，所述粗除尘器的底部灰斗出口与冷渣器之间设有卸灰阀。

本发明第二方面提供一种高温可燃气体余热回收方法，包括将高温可燃气体依次进行粗过滤、绝热输送、余热回收、精过滤，得到净化后的低温气体。

进一步地，所述粗过滤是指旋风除尘过滤。

进一步地，在输送高温可燃气体前，对粗过滤器进行排灰处理。

进一步地，对粗过滤器进行排灰处理时，对排出的灰料进行冷却处理。

进一步地，在输送高温可燃气体前，对绝热输送管道进行排灰处理。

进一步地，在输送高温可燃气体前，先采用氮气和/或惰性气体对绝热管道喷气，排出管道内的空气，再通过绝热管道进行绝热输送。

进一步地，在输送高温可燃气体时，采用蓄热装置加热输送气体，使得输送气体中的氧气充分反应。

进一步地，所述精过滤是指布袋除尘过滤。

进一步地，所述余热回收是指采用余热锅炉进行余热回收。

如上所述，本发明的一种高温可燃气体余热回收系统及方法，具有以下有益效果：本发明实现从850℃降至200℃的高温气体的余热回收，获得中低压蒸汽，可以有效抑制甚至消除煤气爆炸，有效降低煤气爆炸风险，实现对高温含尘煤气的除尘和热量回收。

附图说明

图1显示为本发明实施例中高温可燃气体余热回收系统的结构示意图。

图2显示为本发明实施例中余热锅炉的结构示意图。

零件标号说明

1—汽化冷却管道

2—粗除尘器

3—绝热管道

4—余热锅炉

41—气体进口

42—蒸发器

43—省煤器

44—热换管

45—气体出口

5—精除尘器

6—风机

7—吹扫装置

8—卸灰阀

9—冷渣器

10—防爆门

11—排灰斗

12—蓄热装置

13—喷射装置

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1

本实施例以转炉烟气的余热回收为例进行说明，当然，该余热回收系统也适用于其他高温可燃气体的回收处理。

一种高温可燃气体余热回收系统，包括依次连接的汽化冷却管道1、粗除尘器2、绝热管道3、余热锅炉4、精除尘器5。转炉产生的高温烟气在汽化冷却管道1中进行降温，使得气体被冷却至800℃-1000℃后，依次进入粗除尘器2、绝热管道3、余热锅炉4、精除尘器5，实现进一步的降温和除尘，得到净化后的煤气，通过煤气回收排放装置，储存合格的煤气，排放不合格的煤气。

余热锅炉4优选为对流式余热锅炉。

如图2所示，本实施例的余热锅炉的结构为立式烟道结构，烟道截面为矩形，炉墙为膜式壁炉墙，本实施例的余热锅炉包括位于锅炉进气端的气体进口41、位于锅炉出气端的气体出口45，余热锅炉4的炉膛内，沿烟气流动方向依次设置有蒸发器42、省煤器43、热换管44，蒸发器42的数量可以为1个、2个或多个，省煤器43的规格根据实际需要而定，热换管44呈模块化设置，烟气依次流经蒸发器42、省煤器43、热换管44外壁，实现热量回收。热换管44上设置有振打清灰装置和激波清灰装置，便于热换管44的清灰处理。

粗除尘器2的底部灰斗出口连通有冷渣器9。粗除尘器2回收的大颗粒粉尘落入粗除尘器2的底部灰斗，冷渣器9对高温渣进行冷却，然后排出冷却后的渣料。

粗除尘器2的底部灰斗出口设有卸灰阀8，卸灰阀8优选为高温卸灰阀，落入粗除尘器2底部的高温渣通过卸灰阀8排至冷渣器9，实现对排渣量的调节。

粗除尘器2的底部灰斗上设有吹扫装置7，吹扫装置7中的气体选自氮气、惰性气体中的至少一种。在转炉生产间歇，通过氮气吹扫将滞留在粗除尘器2下部的煤气赶出，降低爆炸风险。

粗除尘器2、绝热管道3中吹扫时，采用的气体为比较稳定的气体，即不易与空气中的氧气发生反应的气体，可以为氮气、惰性气体等，其中，惰性气体选自氦、氖、氩、氪、氙、氡、og中的至少一种。

绝热管道3上设有至少一个排灰斗11，气体中的粉尘可以积累在排灰斗11中，实现进一步的排灰。由于转炉煤气等高温可燃气体中含有大量粉尘，并且绝热烟道较长，在煤气输送的过程中有部分粉尘会由于重力沉降到绝热烟道底部，因此需要设置排灰斗11，将烟道底部粉尘定时排出。

绝热管道3上设有至少一个防爆门10。如果发生爆炸，防爆门10能够及时打开，保护余热锅炉4和粗除尘器2。防爆门10的个数可以根据实际需要而确定。

绝热管道3的入口设有喷射装置13，喷射装置13中的气体选自氮气、惰性气体中的至少一种。在炼钢吹氧前进行喷氮，隔绝管内的空气与转炉入口进来的煤气。

绝热管道3出口设有蓄热装置12，通过蓄热保证余热锅炉4(即中温段)煤气进口温度不低于650℃，也保证高温段的空气燃尽。绝热管道3上设有多个防爆门10，如果发生爆炸，防爆门10能够及时打开，保护余热锅炉4和粗除尘器2。

精除尘器5上连接有风机6。风机6有助于煤气的排出。

粗除尘器2为旋风除尘器，旋风除尘器的壳体从外到内依次为金属密封壳、水冷膜式壁、高温耐磨浇注料。本实施例具体采用防爆型旋风除尘器，烟气从旋风筒侧面切向进入旋风筒内，通过粉尘与烟气的重力差进行惯性分离，大颗粒粉尘落入底部灰斗中，细颗粒和转炉煤气经过旋风筒上部出口进入后续烟道中。

绝热管道3的外壁为金属光管，金属光管内敷设有绝热耐火材料层，绝热耐火材料层内设有锚固钉，锚固钉焊接于金属光管上，进而将绝热耐火材料层固定在金属光管上。

处于中温段的余热锅炉4内部换热管分三组，进口一组为耐磨光管，中间一组为h型鳍片管，尾部一组为热管，通过余热锅炉4的换热管束与转炉煤气之间的热交换，能够将转炉煤气温度降至200℃以内。

精除尘器5选自过滤式除尘器，具体可以为布袋除尘器。本实施例的布袋除尘器壳体为圆柱形，其烟气进口位于壳体上部，烟气出口位于下部，壳体内设置有多个箱体，箱体上设置有防爆门和人孔，每个箱体设置若干个滤袋，每个滤袋设有反吹清灰装置。

实施例2

一种高温可燃气体余热回收方法，该方法可以采用上述系统，包括在输送高温可燃气体时，将高温可燃气体依次进行粗过滤、绝热输送、余热回收、精过滤，得到净化后的低温气体。

进一步地，在输送高温可燃气体前，先对粗过滤器和绝热输送管道进行排灰处理，去掉气体中含有的部分颗粒物质。

进一步地，在输送高温可燃气体前，采用氮气和/或惰性气体进行吹扫排灰处理，将滞留在粗除尘器2下部的煤气赶出，降低爆炸风险。

进一步地，排灰处理时，对排出的灰料进行冷却处理，在将冷却后的灰料排放。

进一步地，在输送高温可燃气体前，先采用氮气和/或惰性气体对绝热管道3喷气，排出管道内的空气，并隔绝绝热管道3内的空气与转炉入口进来的煤气，高温可燃气体可以为转炉煤气，转炉煤气是由炼钢吹氧工艺产生。

进一步地，在输送高温可燃气体时，采用蓄热装置12加热输送气体，保证余热回收的进口温度不低于650℃，使得输送气体中氧气充分反应，即高温段的空气燃尽，有效降低爆炸风险。

综上所述，本发明主要有以下有益效果：1、本发明可以回收转炉煤气从850℃降至200℃温度段内的显热，利用显热回收蒸汽，节约了能源，并且不需要喷入水或者蒸汽，可以将蒸汽回收量从原来的90kg/吨钢提高至现在的140千克/吨钢左右，进一步降低炼钢能耗，对钢铁企业的节能减排事业具有突出贡献。

2、本装置采用粗过滤器，能够捕集大于50μm的粉尘颗粒以及转炉冶炼喷溅的渣块，起到预除尘作用，减少粉尘对后续余热锅炉换热面的磨损；另外一个重要作用是去除火花，消除烟气中携带的高温大颗粒，防止火花引爆转炉煤气。

3、余热锅炉进口采用蓄热装置，在转炉生产过程中能够使煤气中的氧气充分反应，使其在余热锅炉低温段不存在爆炸性气体。

4、余热锅炉中热管部分能够有效吸收高温段余热使转炉烟气迅速降温，保证后续布袋除尘器的正常运行，防止高温烟气烧毁布袋。

需要说明的是，上述余热回收系统及方法也适用于其他高温可燃气体的处理。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。