高炉喷吹煤粉与热风炉空气/煤气串联预热工艺及系统的制作方法

本发明涉及高炉热风炉烟气余热综合利用技术领域，尤其涉及一种高炉喷吹煤粉与热风炉空气/煤气串联预热工艺及系统。

背景技术：

世界炼铁业普遍存在着高能耗、高成本、焦炭短缺以及生产环境恶化等问题，炼铁的能量消耗成为吨钢成本中的重要组成部分，而污染物的排放也对环境造成严重影响。因此，炼铁的节能和环保对整个钢铁行业的健康发展是十分重要的。

从全世界范围来说，炼焦用煤的资源也日益短缺，全球都感到了炼焦用煤资源的危机。在我国，煤炭资源虽然丰富，但炼焦用煤的资源状况并不乐观，焦煤供应的紧张制约着我国钢铁生产的发展。焦煤资源日益短缺导致焦炭价格昂贵，同时炼焦工序对环境污染严重，所以如何降低焦比便成了高炉炼铁工作者最关心的问题。目前，降低焦炭消耗的最经济有效的途径就是大量喷吹煤粉，以煤代焦来降低焦炭的消耗量。而且喷煤有利于降低生铁成本、调剂炉况热制度、改善炉缸工作状态，并能够为高炉提高风温和富氧鼓风创造条件。因此，喷吹煤粉在高炉炼铁生产中被广泛地应用，并且收到了明显的效果。

随着高炉喷煤比不断增加，煤粉在整个燃料中所占比例越来越高，最高可以达到50％。然而，实践证明，在高喷煤比条件下常常出现未燃煤粉从炉顶逸出的现象，未能实现煤粉的充分利用，因此提高煤粉在风口的燃烧率，解决煤粉在高炉内的利用问题是大喷煤操作中必须面对的重要问题。近年来，国内外的一些钢铁厂正在开发煤粉预热的新技术，以改善煤粉在风口的燃烧状况。从喷煤对高炉的影响分析。将煤粉预热后喷吹有利于减轻喷煤对热风的冷却效应，加速煤粉的燃烧过程从而提高煤粉利用率，还会改善煤粉在风口的燃烧状况。

同时，提高热风炉送风温度，实现高炉高风温冶炼也是一条增产、节能、降耗的重要途径。实践证明，风温每提高100℃，可降低焦比3％～4％，增加产量2.5％～4％，经济效益非常显著。

公开号为cn103993110a的中国专利申请公开了一种新型高炉喷吹煤粉喷前预热工艺，高炉热风炉产生的高温烟气，通过烟气引风机和烟气管道输送到升温炉进行二次升温。将升温后的高温烟气送入煤粉预热器，将煤粉加热到250℃～350℃，换热后的高温烟气再全部进入磨煤机烘干煤粉。由于受到磨煤机本体耐热温度、煤粉安全运行温度及后续收粉布袋的耐热温度等多重限制，导致本工艺不能实现较高的预热温度。

公开号为cn102605119a的中国专利申请公开了一种高炉喷吹煤粉过程中的煤粉输送及预热工艺装置，该煤粉输送及预热工艺装置虽然对煤粉进行了预热，没有再利用预热后的高温气体，造成能源的浪费。

在常规的煤粉预热系统中，为了保证煤粉预热到较高温度(≥300℃)，就需要提高煤粉预热器烟气入口的温度，但煤粉预热器烟气出口温度也会相应偏高，该烟气热量如果不能很好利用，会浪费大量的热量。

技术实现要素：

本发明提供了一种高炉喷吹煤粉与热风炉空气/煤气串联预热工艺及系统，通过设置串联预热系统，热风炉的高温烟气先用于对煤粉预热，再用于对空气和/或煤气预热，从而实现热风炉烟气的分级利用，既能实现煤粉的高温预热，又能实现空气和/或煤气的高温预热，能够充分回收烟气中的余热，实现节能降耗的目的。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

高炉喷吹煤粉与热风炉空气/煤气串联预热工艺，热风炉的高温烟气先进入煤粉预热系统用于煤粉预热，换热后的烟气再进入空气/煤气预热系统用于空气和/或煤气预热，实现高温烟气余热的分级利用。

高炉喷吹煤粉与热风炉空气/煤气串联预热工艺，具体包括：热风炉引出的250～350℃的高温烟气直接送至煤粉预热器，或者高温烟气先通过燃烧炉升温至300℃～600℃后再送至煤粉预热器，通过煤粉预热器将煤粉预热至200～500℃；换热后的烟气再进入空气/煤气预热系统用于空气和/或煤气的预热，空气/煤气预热后的温度为150～400℃，空气/煤气预热系统的烟气出口温度为150℃～250℃。

所述燃烧炉的燃料为高炉煤气或其他气体燃料。

用于实现所述工艺的高炉喷吹煤粉与热风炉空气/煤气串联预热系统，包括热风炉、煤粉预热系统、空气/煤气预热系统及烟囱；所述煤粉预热系统包括燃烧炉和煤粉预热器，所述空气/煤气预热系统包括空气预热器和/或煤气预热器；热风炉的高温烟气出口通过烟气支管连接烟气总管，烟气总管通过烟气输送管分别连接燃烧炉的烟气入口、煤粉预热器的换热烟气入口及烟囱，烟气总管同时通过烟气输送管分别连接空气预热器的预热烟气入口和/或煤气预热器的预热烟气入口；燃烧炉的加热后烟气出口通过加热烟气管连接煤粉预热器的换热烟气入口；煤粉预热器的换热烟气出口通过换热后烟气管连接空气预热器的预热烟气入口和/或煤气预热器的预热烟气入口；空气预热器和/或煤气预热器的烟气出口通过烟气出口管连接烟囱。

与所述空气预热器和/或煤气预热器连接的烟气输送管下游的烟气总管上设阀门；与所述燃烧炉、煤粉预热器、空气预热器、煤气预热器相连的烟气输送管上分别设阀门；加热烟气管、换热后烟气管、烟气出口管上分别设阀门。

所述煤气预热器、空气预热器为板式换热器或管式换热器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明能够同时实现喷吹煤粉及空气和/或煤气的高温预热；煤粉预热后的温度范围宽(可预热至200～500℃)；空气/煤气预热后的温度范围也很宽(可预热至150～400℃)；

2)采用本发明所述工艺后，煤粉能够实现的预热温度更高，进入高炉的煤粉可以带入更多的物理热，有利于提高煤粉燃烧率及喷煤量；

3)传统的空气、煤气预热技术中，空气、煤气的预热温度通常低于200℃，本发明中的空气、煤气能够预热到更高温度，可以显著提高热风炉风温水平，有利于高炉节能降耗；

4)常规预热系统考虑到每座高炉喷煤管道只有1条或2条，煤粉的比热容远大于空气/煤气，喷煤管道压力远高于空气/煤气管道，且喷煤管道的转弯半径有严格要求，导致煤粉预热器的换热效率普遍低于空气/煤气换热器；本发明中高温烟气先进入换热效率相对较低的煤粉预热器，出口烟气温度仍然较高，换热后的高温烟气再送入换热效率相对较高的空气预热器和/或煤气预热器，换热后排出低温烟气，排烟温度范围为150～250℃，烟气热量利用更合理。

附图说明

图1是本发明所述高炉喷吹煤粉与热风炉空气/煤气串联预热系统的结构示意图。

图中：1.煤粉预热系统11.煤粉预热器12.燃烧炉13.煤粉输送管道14.煤粉喷吹管道2.空气/煤气预热系统21.煤气预热器22.空气预热器3.热风炉4.烟气支管5.烟气总管6.加热烟气管7.换热后烟气管8.烟气出口管9.烟囱10.阀门

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

高炉喷吹煤粉与热风炉空气/煤气串联预热工艺，热风炉3的高温烟气先进入煤粉预热系统1用于煤粉预热，换热后的烟气再进入空气/煤气预热系统2用于空气和/或煤气预热，实现高温烟气余热的分级利用。

高炉喷吹煤粉与热风炉空气/煤气串联预热工艺，具体包括：热风炉3引出的250～350℃的高温烟气直接送至煤粉预热器11，或者高温烟气先通过燃烧炉12升温至300℃～600℃后再送至煤粉预热器11，通过煤粉预热器11将煤粉预热至200～500℃；换热后的烟气再进入空气/煤气预热系统2，用于空气和/或煤气的预热，空气/煤气预热后的温度为150～400℃，空气/煤气预热系统2的烟气出口温度为150℃～250℃。

所述燃烧炉12的燃料为高炉煤气或其他气体燃料。

如图1所示，用于实现所述工艺的高炉喷吹煤粉与热风炉空气/煤气串联预热系统，包括热风炉3、煤粉预热系统1、空气/煤气预热系统2及烟囱9；所述煤粉预热系统1包括燃烧炉12和煤粉预热器11，所述空气/煤气预热系统2包括空气预热器22和/或煤气预热器21；热风炉3的高温烟气出口通过烟气支管4连接烟气总管5，烟气总管5通过烟气输送管分别连接燃烧炉12的烟气入口、煤粉预热器11的换热烟气入口及烟囱9，烟气总管5同时通过烟气输送管分别连接空气预热器22的预热烟气入口和/或煤气预热器21的预热烟气入口；燃烧炉12的加热后烟气出口通过加热烟气管6连接煤粉预热器11的换热烟气入口；煤粉预热器11的换热烟气出口通过换热后烟气管7连接空气预热器22的预热烟气入口和/或煤气预热器21的预热烟气入口；空气预热器22和/或煤气预热器21的烟气出口通过烟气出口管8连接烟囱9。

与所述空气预热器22和/或煤气预热器21连接的烟气输送管下游的烟气总管5上设阀门10；与所述燃烧炉12、煤粉预热器11、空气预热器22、煤气预热器21相连的烟气输送管上分别设阀门10；加热烟气管6、换热后烟气管7、烟气出口管8上分别设阀门10。

所述煤气预热器21、空气预热器22为板式换热器或管式换热器。

煤粉预热系统1中除了包括煤粉预热器11和燃烧炉12外，还包括配套的管道(如煤粉输送管道13、煤粉喷吹管道14等)、附属设施(阀门、补偿器等)、检测仪表装置。其中燃烧炉12可以根据煤粉预热温度要求选择设置或不设置。

空气/煤气预热系统2中除煤气预热器21、空气预热器22外，还包括配套的管道、附属设施(阀门、补偿器等)、检测仪表装置。根据现场生产实际需要可以只设置煤气预热器21或只设置空气预热器22，也可以同时设置煤气预热器21和空气预热器22。

煤粉预热系统1中的煤粉喷吹管道14，空气/煤气预热系统2中的助燃空气管道、煤气管道，以及连接煤粉预热系统1及空气/煤气预热系统1的烟气管道均设有旁通管道，当其中某一个预热器11、21或22出现故障时，均可切换至旁通管道，不影响高炉正常生产。

煤粉预热系统1与空气/煤气预热系统2均设置温度检测、压力检测等自动化仪表检测装置，并设置必要的安全联锁手段，保证系统安全运行。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。