本发明涉及一种高炉炉顶均压放散煤气风口回吹工艺及系统。
背景技术：
在高炉炼铁中，无料钟炉顶装料前需将料罐中均压煤气排空，而目前大部分高炉的均压煤气仅仅是经过旋风除尘器初步除尘后直接放掉，大量粉尘、co及co2气体直接排放到大气中，不仅会造成严重的环境污染，对于生产企业来说也是一种严重的能源浪费。随着国家对节能减排要求日益严格，迫切需要对炉顶均压煤气进行有效地回收、利用，以减少污染，降低能源消耗。
目前，有关高炉炉顶料罐放散煤气回收的研究很多，国内部分高炉也尝试着加装均压煤气回收装置，但长期正常使用的不多。究其原因主要有：一、现有煤气回收方法效率低，低压段煤气无法回收而需要直接排放，污染无法完全消除。若采用高压气进行引射，可以提高回收效率，但会稀释煤气浓度降低热值，也就降低了回收煤气的价值；二、炉顶放散煤气间断排放且瞬时量大，对回收管网冲击大，除尘系统缺乏稳定运行条件，除尘效果难保证，回收的煤气含尘量高，并网后对净煤气管网造成污染，影响后续煤气用户的正常生产及设备使用寿命；三、炉顶放散煤气回收环节多，压力损失大，回收的煤气压力偏低，若直接供用户使用，则需要增加设备进行加压，增加了使用成本。
因此，开发出一种可靠、稳定、适用的炉顶均压煤气利用工艺及系统，既是国家节能减排政策的要求，也是生产企业生产实践的诉求。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：提供一种高炉炉顶均压放散煤气风口回吹工艺及系统，以实现高炉炉顶的均压放散煤气的直接回吹再利用。
本发明解决技术问题的技术方案如下：
本发明一种高炉炉顶均压放散煤气风口回吹工艺，包括如下步骤：
a)炉顶料罐排压时，其内部的均压放散煤气经旋风除尘器初步除尘后进入煤气回吹管道；
b)均压放散煤气通过煤气回吹管道再进入由多支管分配器将煤气回吹管道分成的多条煤气回吹支管中，然后均压放散煤气再进入各煤气回吹支管中的引射器并在该引射器所连接的引射气管道中的引射气流的引射下经引射器的混合和加速作用形成高压稳定的混合流体；
c)最后高压稳定的混合流体再经过止回阀和回吹枪从高炉风口进入高炉炉内。
进一步地，所述步骤b)中引射气流为助燃性气体，其压力为0.3mpa～0.55mpa。
进一步地，所述步骤a)与步骤b)中的煤气回吹管道上设置有煤气回吹阀，煤气回吹支管上设置有支管回吹阀，引射气管道上设置有引流阀；所述支管回吹阀和引流阀均为调节阀；所述煤气回吹支管上的支管回吹阀之后和引射气管道上的引流阀之前均设置有压力及流量检测元件，所述支管回吹阀和引流阀根据各自管道上的压力及流量检测元件的反馈信号进行阀门开度的调节控制。
本发明另一种解决技术问题的技术方案如下：
本发明一种高炉炉顶均压放散煤气风口回吹系统，其特点是：包括炉顶料罐、均压卸灰阀、旋风除尘器、均压管道、紧急放散管道、煤气回吹管道、均排压管道、煤气回吹支管、引射气管道、引射器、止回阀、回吹枪和高炉风口；所述均排压管道上设有盲板阀，其一端与炉顶料罐相连，其另一端与旋风除尘器相连；所述旋风除尘器的上端连接有均压管道、紧急放散管道和煤气回吹管道，其下端连接有均压卸灰阀，该均压卸灰阀另一端与均排压管道相连；所述煤气回吹管道上依次设有煤气回吹阀和多支管分配器，该多支管分配器连接有多条煤气回吹支管；每条所述煤气回吹支管上均依次设有引射器、止回阀和回吹枪；所述引射器具有引射器接口并与引射气管道相连；所述回吹枪的出口与高炉风口相连。
进一步地，所述均压管道上设置有均压阀；所述紧急放散管道上设置有放散阀和消音器。
进一步地，所述引射气管道上设有引流阀；所述煤气回吹支管上引射器前设置有支管回吹阀；该引流阀和支管回吹阀均为调节阀；所述引射气管道上引流阀之前和所述支管回吹阀之后均设有压力及流量检测元件。
进一步地，所述煤气回吹管道上的多支管分配器为若干个。
进一步地，所述煤气回吹支管的数量与高炉风口的数量之比为1：1、1：1/2、1：1/4三个比例中的一个。
进一步地，所述回吹枪材质为耐磨耐高温材料,该回吹枪上具有单向逆止装置。
进一步地，所述煤气回吹管道的外侧及煤气回吹支管的外侧均设置有外保温层。
采用本发明具有以下优势及效果：
1、炉顶放散煤气直接回吹高炉，避免了粉尘、co及co2等直接放散对环境造成的污染，大大降低了高炉生产的环保压力。
2、本发明所述工艺过程少，利用率高；本发明所述系统结构简单，效果好，实用性强。
3、从高炉风口回吹进入高炉的放散煤气中含有的co2、co以及h2等将使得风口区域的还原性气氛增加，增加了高炉炉身部的fe的间接还原与碳氢运用，提高了能源利用率，减少了燃料消耗。
附图说明
图1是本发明所述高炉炉顶均压放散煤气风口回吹系统结构示意图；
图中：1.盲板阀，2.均压卸灰阀，3.旋风除尘器，4.均压阀，5.放散阀，6.消音器，7.煤气回吹阀，8.多支管分配器，9.支管回吹阀，10.引射器，11.引流阀，12.止回阀，13.回吹枪，14.均压管道，15.紧急放散管道，16.煤气回吹管道，17.煤气回吹支管，18.引射气管道，19.炉顶料罐，20.高炉风口，21.引射器接口，22.均排压管道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1所示，本发明一种高炉炉顶均压放散煤气风口回吹工艺，包括如下步骤：
a)炉顶料罐19排压时，其内部的均压放散煤气经旋风除尘器3初步除尘后进入煤气回吹管道16；
b)均压放散煤气通过煤气回吹管道16再进入由多支管分配器8将煤气回吹管道16分成的多条煤气回吹支管17中，然后均压放散煤气再进入各煤气回吹支管17中的引射器10并在该引射器10所连接的引射气管道18中的引射气流的引射下经引射器10的混合和加速作用形成高压稳定的混合流体；
c)最后高压稳定的混合流体再经过止回阀12和回吹枪13从高炉风口20进入高炉炉内。
本实施例中所述步骤b)中引射气流为助燃性气体，该助燃性气体可以为压缩空气或氧气，其压力为0.3mpa～0.55mpa。使用助燃性气体作为引射器10的引射气流并保证一定的压力，在其与均压放散气体混合后，可以使得该混合气体进入高炉后得到充分燃烧，提高放散煤气的回收率及利用率。
本实施例中所述步骤a)与步骤b)中的煤气回吹管道上设置有煤气回吹阀7，煤气回吹支管17上设置有支管回吹阀9，引射气管道18上设置有引流阀11；所述支管回吹阀9和引流阀11均为调节阀；所述煤气回吹支管17上的支管回吹阀9之后和引射气管道18上的引流阀11之前均设置有压力及流量检测元件，所述支管回吹阀9和引流阀11根据各自管道上的压力及流量检测元件的反馈信号进行阀门开度的调节控制。
本实施例中所述步骤a)中炉顶料罐19中的放散气体可以由切线方向进入旋风除尘器3内，这样可以提高旋风除尘器3的除尘效率，并使得旋风除尘器3过滤的粉尘收集在该除尘器的锥段内，当高炉进行作业时，在均压环节，可以通过均压煤气或氮气将旋风除尘器3内过滤出来的粉尘反吹进高炉料罐内，以避免该粉尘进入大气造成环境污染。
实施例2：
如图1所示，一种高炉炉顶均压放散煤气风口回吹系统，其特点是：包括炉顶料罐19、均压卸灰阀2、旋风除尘器3、均压管道14、紧急放散管道15、煤气回吹管道16、均排压管道22、煤气回吹支管17、引射气管道18、引射器10、止回阀12、回吹枪13和高炉风口20；所述均排压管道22上设有盲板阀1，其一端与炉顶料罐19相连，其另一端与旋风除尘器3相连；所述旋风除尘器3的上端连接有均压管道14、紧急放散管道15和煤气回吹管道16，其下端连接有均压卸灰阀2，该均压卸灰阀2另一端与均排压管道22相连；所述煤气回吹管道16上依次设有煤气回吹阀7和多支管分配器8，该多支管分配器8连接有多条煤气回吹支管17；每条所述煤气回吹支管17上均依次设有引射器10、止回阀12和回吹枪13；所述引射器10具有引射器接口21并与引射气管道18相连；所述回吹枪13的出口与高炉风口20相连。
本实施例中所述系统运行时，炉顶料罐20中的均压放散煤气经均排压管道22由切线方向进入旋风除尘器3并进行初步除尘，该旋风除尘器3具有锥段，被旋风除尘器3过滤的粉尘收集在旋风除尘器3的锥段内，经初步除尘的均压放散煤气若不具备回吹条件，则通过紧急放散管道15直接放散，以保证炉顶料罐19的均排压正常进行，当经初步除尘的均压放散煤气具备回吹条件时，则通过煤气回吹管道16上的煤气回吹阀7进入多支管分配器8，通过多支管分配器8分配后均匀进入多条煤气回吹支管17内，然后进入各条煤气回吹支管17上的引射器10内并在高压引射气的引射下，经过引射器10的混合段、加速段的混合及加速作用形成高压稳定的混合流体，最后该流体经止回阀12和回吹枪13通过高炉风口20送入高炉；本实施例中所述旋风除尘器3的上端连接有均压管道14，下端连接有均压卸灰阀2，该均压卸灰阀2另一端与均排压管道22相连，在高炉作业的均压环节时，均压气通过均压管道14将旋风除尘器3锻段内收集的粉尘通过均压卸灰阀2经均排压管道22送入炉顶料罐19，避免粉尘进入大气造成污染。
本实施例中所述均压管道14上设置有均压阀4；所述紧急放散管道15上设置有放散阀4和消音器6。该两道管道上这样设置的好处是能够确保该两根管道工作时正常运作，同时也会整个高炉炉顶均压放散煤气风口回吹系统的运行提供保障。
本实施例中所述引射气管道18上设有引流阀11；所述煤气回吹支管17上引射器10前设置有支管回吹阀9；该引流阀11和支管回吹阀9均为调节阀；所述引射气管道18上的引流阀11之前和煤气回吹支管17上的支管回吹阀9之后均设有压力及流量检测元件。这样设置的目的在于，在均压放散煤气回吹过程中，初始阶段炉顶料罐19的压力高，从旋风除尘器3出来的放散煤气流量大、流速高，回吹后期炉顶料罐19压力低，从旋风除尘器3出来的放散煤气流量小、流速低，为此支管回吹阀9与引流阀11均选用调节阀，在支管回吹阀9之后和引流阀11之前均设有流量、压力检测元件，通过这些检测元件的流量、压力信号的反馈来控制调节支管回吹阀9与引流阀11的阀门开度，以控制煤气回吹支管17中放散煤气回收进程。
本实施例中所述煤气回吹管道16上的多支管分配器8为若干个。这里在煤气回吹管道16上设置若干个多支管分配器8，可以将均压放散煤气进行有效分流，并引出多条煤气回收支管17，减少对回收管网的冲击并满足均压放散煤气的回吹需要。
本实施例中所述煤气回吹支管17的数量与高炉风口20的数量之比为1：1、1：1/2、1：1/4三个比例中的一个。这里选择三个比例中的一个设置煤气回吹支管17的数量与高炉风口20的数量，并且各煤气回吹支管17上的回吹枪13在高炉圆周上呈均匀分布，可以保证均压放散煤气回吹时，高炉风口20风口处回吹处的放散煤气量、风量在高炉圆周方向上均匀分布，避免造成高炉炉料偏行，影响高炉的正常生产。需要指出的是，炉顶料罐19均压放散煤气间断发生决定了高炉风口20回吹也是间断进行的，回吹的气量也将对高炉鼓风量造成一定的影响，且影响呈周期性波动，但高炉风口回吹的气量只占高炉鼓风量2％左右，其比例很小，因而这种影响是微乎其微的。
本实施例中所述回吹枪13材质为耐磨耐高温材料,该回吹枪13上具有单向逆止装置。回吹枪13材质为耐磨耐高温材料是由于回吹的放散煤气含尘以及高炉风口20处的高温高压，同时，设置单向逆止装置为了防止高炉内压力不稳造成炉内煤气回窜。
本实施例中所述煤气回吹管道16的外侧及煤气回吹支管17的外侧均设置有外保温层。这里在煤气回吹管道16的外侧及煤气回吹支管17的外侧设置外保温层，是为了防止放散煤气在煤气回吹管道16内及煤气回吹支管17内结露造成管道堵塞、回收困难，通过设置外保温层的方式，可以对两种回吹管道进行外部保温或伴热，以维持各管道内煤气温度在80℃以上，这里的外保温层可以为岩棉外保温层、矿渣棉外保温层、蒸汽伴热外保温层。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。