专利名称：转炉煤气中温段干法净化和余热回收方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明属于钢铁冶金生产领域，特别涉及一种转炉煤气中温段干法浄化和余热回收方法及系统。
背景技术：
在转炉炼钢エ艺过程中，用氧吹炼的同时会产生大量的高温(1450°C 1650°C )含尘转炉煤气。高温含尘煤气被转炉上方的活动烟罩收集起来，送入汽化冷却烟道，经冷却后降至800°C 1000°C左右，然后进入回收净化系统。目前针对转炉煤气的浄化主要采用的是煤气湿法回收净化技术(0G法)和煤气干法浄化回收技术(LT法)。OG法目前使用的较多，エ艺流程为经过初步冷却的煤气(800 1000°C )进入ー级文氏管进行喷水冷却和粗除尘，然后进入ニ级文氏管继续喷水冷却和精除尘，再经脱水装置脱水后，合格的煤气输送至煤气柜存储，不合格的煤气经放散塔放散。OG法的缺点是消耗大量的水，需对污水进行处理，存在二次污染。LT法的エ艺流程为经气化冷却烟道初步冷却的煤气(800 1000°C )进入蒸发冷却器，蒸发冷却器采用精确定量喷雾冷却的办法，利用水的蒸发潜热对烟气进行冷却、粗除尘及增湿调质，温度降至150 200°C，煤气再经静电除尘器精除尘，温度降至70°C左右，合格的煤气送煤气柜，不合格的煤气经放散塔放散。与OG法相比，LT法具有能耗低、水资源消耗小，除尘效率高，无污水、污泥处理，粉尘可回收利用等优点。但是OG法和LT法存在一共同的不足净化过程需要使用水或水蒸汽对煤气进行快速冷却(防止煤气爆炸)，并且1000 800°C以下的转炉煤气余热没有回收利用，目前转炉煤气的余热回收率只有50%左右。另外，在转炉吹炼开始和结束阶段，都有一小部分的转炉煤气由于氧含量过高。对于这一部分煤气，目前无论是OG法还是LT法都是以不合格煤气的方式放散棹，没有回收利用。这种处理方式不仅浪费了能源，也带来了一定的环境污染。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种转炉煤气中温段干法浄化和余热回收方法及系统。该系统包括除尘沉降室、高温换向阀组、低温三通换向阀组、蓄热式换热装置、余热回收装置、煤气净化回收装置、惰性烟气循环管道和烟囱；转炉连接汽化冷却烟道的入口，汽化冷却烟道的出ロ连接除尘沉降室，除尘沉降室通过高温换向阀组连接蓄热式换热装置的一端和余热回收装置，蓄热式换热装置的另ー端通过低温三通换向阀组连接煤气净化回收装置和惰性烟气循环管道；惰性烟气循环管道通过低温三通换向阀连接余热回收装置和烟囱。蓄热式换热装置由两组相同的蓄热室组成，每组蓄热室可以是ー个或多个蓄热室并联；蓄热室内填充有蓄热体，蓄热体可以是具有蓄热功能的小球或蜂窝体，材质可以是能够工作在1000°c以上的刚玉或者莫来石质。余热回收装置包括余热锅炉、引风机、鼓风机、低温烟气除尘器；通过管道将鼓风机、余热锅炉、低温烟气除尘器、引风机依次串联在一起；余热锅炉烟气入口处设有点火装置，通过与助燃风机配合可以点燃煤气；此处的低温烟气除尘器是针对烟气的布袋除尘器。煤气净化回收装置包括低温煤气除尘器、旋转水封阀、V型水封阀、煤气柜，四者通过管道依次串联；此处的低温煤气除尘器是针对煤气的布袋除尘器高温换向阀组由三个星接的截止阀组成，即每个截止阀的其中一个接ロ连通在一起，每个截止阀的另外一个接ロ与相关设备相连，通过3个截止阀的不同开闭状态实现气流流向不同设备或切断气流。截止阀可以是V型水封阀或者其它可以在高温(800 IOO(TC)下使用井能快速开闭的无泄漏阀门。低温三通换向阀是能够在低温(200°C以下)下实现ー个进(出)ロ，两个不同出(入)ロ间快速切換的三通阀，可以由两个串联的V型水封阀、两个水封阀之间设一共用通路的方式构成或者由其它能够在低温下使用实现相同切換功能的阀(组)构成。采用转炉煤气中温段干法浄化和余热回收系统进行余热回收的方法，按如下步骤进行(I)除尘沉降室初步除尘转炉冶炼过程产生的高温炉气，经汽化冷却烟道初歩冷却的高温含尘煤气(800 1000°C )，进入除尘沉降室除去大颗粒灰尘颗粒。(2)蓄热室换热、粗除尘经过初步除尘的高温含尘煤气经过高温换向阀组进入蓄热式换热装置其中ー组蓄热室，高温含尘煤气放出热量迅速降温至100°c以下，蓄热体蓄积了煤气释放出的热量，并滤掉煤气中的部分粉尘；同时，另外一组蓄热室内反向通入的是低温经过净化的惰性烟气(100°C以下)，烟气经过蓄热室时被蓄热体加热成高温惰性烟气(约700°C )，蓄热体被冷却，同时煤气流过蓄热室时留下的粉尘也被烟气带走。(3)蓄热室内煤气、惰性烟气换向每间隔设定换向时间，高温换向阀组、低温换向阀组同时动作，对蓄热室内惰性烟气和煤气的流向进行换向，即原本通入高温含尘煤气的蓄热室内反向通入低温惰性烟气，原本通入低温惰性烟气的蓄热室反向通入高温含尘煤气。(4)煤气净化回收、惰性烟气净化、余热回收离开蓄热式换热装置的煤气通过低温三通换向阀组依次经过低温煤气除尘器、旋转水封阀、V型水封阀后进入煤气柜回收；离开蓄热式换热装置的高温惰性烟气经高温换向阀组进入余热锅炉回收余热产生蒸汽，同时高温惰性烟气被冷却到100°c以下，然后经低温烟气除尘器除尘后经引风机、低温三通换向阀组返回蓄热室继续循环使用。当本系统正常回收转炉煤气时，重复步骤(2) (4);当本系统不能正常回收转炉煤气(如蓄热室或煤气回收设备检修，转炉吹炼开始和结束阶段转炉煤气氧含量过高不宜回收)时，直接由步骤(I)直接进入步骤(5)。(5)煤气直接余热回收依次经汽化冷却烟道初步冷却、除尘沉降室初步除尘的高温煤气(800 1000°C )不进入蓄热室，而是经高温换向阀组进入余热锅炉。在余热锅炉入口处煤气被点火装置点、燃，由助燃风机提供助燃空气。高温煤气在余热锅炉内继续燃烧放热，余热锅炉回收余热产生蒸汽，同时生成的烟气被冷却至100°c以下。低温烟气经低温烟气除尘器、引风机、低温三通换向阀组进入烟囱排放。本发明的优点完全采用干法处理转炉煤气，克服了现有的喷水或喷蒸汽冷却转炉煤气所帯来的水资源的消耗和污染问题。能够高效回收从1000°c 100°C之间的转炉煤气余热，所产生的蒸汽可直接用于其他エ序需要或者用来发电，带来可观的节能效果。通过使用蓄热室作为换热设备，换热所得的换热介质温度高，热回收效率高；另外在浄化和热回收的过程中没有电火花产生，换热介质为惰性烟气，有效解决了转炉煤气除尘降温过程的易爆问题。能够回收利用现有转炉煤气处理方式中放散掉的转炉煤气，实现转炉煤气的全部回收利用，既减少了污染，又提高了能源的使用效率。干法所得的转炉煤气在降温后所采用的低温除尘器是布袋除尘器，含尘量可以低于10mg/Nm3，除尘效果优于电除尘器。
图I为本发明转炉煤气中温段干法浄化和余热回收方法及系统示意图；图2为本发明高温换向阀组结构示意图；图3为本发明低温三通换向阀组结构示意图；图4为本系统工作状态I的エ艺流程图；图5为本系统工作状态2的エ艺流程图；图6为本系统工作状态3的エ艺流程图。图I中1、转炉；2、汽化冷却烟道；3、除尘沉降室；4、高温换向阀组A ;5、蓄热室A ；6、低温三通换向阀组A ;7、高温换向阀组B ;8、蓄热室B ;9、低温三通换向阀组B ;10、低温煤气除尘器；11、旋转水封阀；12、V型水封阀；13、煤气柜；14、鼓风机；15、余热锅炉；16、低温烟气除尘器17、引风机；18、低温三通换向阀组C ;19、烟囱。图2中20、￥型水封阀六；21、￥型水封阀8;22、￥型水封阀C。图3中23、V型水封阀D ;24、V型水封阀E。图4中箭头代表煤气、惰性烟气流向。图5中箭头代表煤气、惰性烟气流向。图6中箭头代表煤气、惰性烟气、空气流向。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进ー步说明转炉煤气中温段干法浄化和余热回收エ艺及系统包括除尘沉降室3、高温换向阀组A4、高温换向阀组B7、蓄热式换热装置、余热回收装置、煤气浄化装置、低温三通换向阀组A6、低温三通换向阀组B9、低温三通换向阀组C18和烟囱19。转炉I冶炼过程产生的高温炉气，经汽化冷却烟道2冷却至800 1000°C，汽化冷却烟道2与除尘沉降室3相连，除尘沉降室3与蓄热式换热装置相连；蓄热式换热装置的一端分两路通过高温换向阀组A4和高温换向阀组B7与除尘沉降室3和余热回收装置的余热锅炉15相连，另一端分两路通过低温三通换向阀A6和低温三通换向阀组B9与煤气浄化装置的低温煤气除尘器10和惰性烟气循环管道相连；惰性烟气循环管道通过低温三通换向阀组C18与余热回收装置的引风机17和烟囱19相连。如图2所示本实施例中高温换向阀组为图I中的高温换向阀组A4，高温换向阀组B4由V型水封阀A20、V型水封阀B21、V型水封阀C22组成，三个水封阀的其中ー个接ロ连通在一起，V型水封阀A20的另ー个接ロ与沉降室3相连，V型水封阀B21的另ー个接ロ与蓄热室5相连，V型水封阀C22的另ー个接ロ与余热锅炉15相连。图I中的高温换向阀组B7结构与高温换向阀组A4结构相同，连接设备不同。本实施例中所示的结构只是高温换向阀组的ー种结构。如图3所示，本实施例中低温三通换向阀组为图I中的低温三通换向阀组A6，低温换向阀组A6由V型水封阀D23、V型水封阀E24及中间通路组成，V型水封阀A23的另ー个接ロ与低温三通换向阀组C18相连，V型水封阀E24的另ー个接ロ与煤气低温除尘器10相连，中间通路与蓄热室5相连。图I中的低温三通换向阀组B9结构与高温换向阀组A4结构相同，连接设备不同。本实施例中的所示的结构只是低温三通换向阀组的ー种结构。蓄热式换热装置由两组相同的蓄热室A5和蓄热室B8组成，每组蓄热室可以是ー 个或多个蓄热室并联；蓄热室内填充有蓄热体，蓄热体可以是具有蓄热功能的小球或蜂窝体，材质可以是能够工作在1000°c以上的刚玉或者莫来石质。余热回收装置包括鼓风机14、余热锅炉15、引风机16、低温烟气除尘器16，四者通过管道依次串联；余热锅炉14烟气入口处设有点火装置，通过与助燃风机14的配合可点燃煤气；此处的低温烟气除尘器16是针对烟气的布袋除尘器。煤气净化回收装置包括低温煤气除尘器10、旋转水封阀11、V型水封阀12、煤气柜13，四者通过管道依次串联；此处的低温煤气除尘器是针对煤气的布袋除尘器。本系统正常运转回收转炉煤气时，由于采用了蓄热室换热装置，蓄热室内惰性烟气热介质和转炉煤气在工作过程中需要不断换向，所以正常运转时系统的工作状态会有两个，分别为工作状态I和工作状态2，下面分别具体阐释。工作状态I :此工作状态下，经汽化冷却烟道2初步冷却的高温含尘煤气(800 1000°C )，进入除尘沉降室3除去大颗粒灰尘颗粒。经过初步除尘的煤气经过高温换向阀组A4进入蓄热室A5，高温含尘煤气放出热量迅速降温至100°C以下，蓄热体蓄积了煤气释放出的热量，并滤掉煤气中的部分粉尘；经蓄热室A5降温除尘后的低温合格煤气通过低温三通换向阀组A6依次经过低温煤气除尘器10、旋转水封阀11、V型水封阀12后进入煤气柜13回收；同时，低温烟气(约100°C )经低温三通换向阀组B9进入蓄热室B8，低温烟气经过蓄热室B8时被蓄热体加热成高温烟气(约700°C )，蓄热体被冷却，同时煤气流过蓄热室B8时留下的粉尘也被烟气带走。经蓄热室B8加热的高温烟气经高温换向阀组B7进入余热锅炉15回收余热产生蒸汽，同时高温烟气被冷却成低温烟气(约100°C )，然后依次经低温烟气除尘器16、引风机17、低温三通换向阀组C18、低温三通换向阀组B9返回蓄热室B8继续循环使用。工作状态I的エ艺流程參见附图4。经过ー个换向时间后，高温三通换向阀组A4、低温三通换向阀组A6、高温三通换向阀组B7、低温三通换向阀组B9同时动作，切换连通回路，把工作状态I切換成工作状态2。工作状态2
此工作状态下，经气化冷却烟道2初步冷却的高温含尘煤气(800 1000°C )，进入除尘沉降室3除去大颗粒灰尘颗粒。经过初步除尘的煤气经过高温三通换向阀组B7进入蓄热室B8，高温含尘煤气放出热量迅速降温至100°C以下，蓄热体蓄积了煤气释放出的热量，并滤掉煤气中的部分粉尘；经蓄热室B8降温除尘后的低温合格煤气通过低温三通换向阀组B9依次经过低温煤气除尘器10、旋转水封阀11、V型水封阀12后进入煤气柜13回收；同时，低温烟气(约100°C )经低温三通换向阀组A6进入蓄热室A5，低温烟气经过蓄热室A5时被蓄热体加热成高温烟气(约700°C )，蓄热体被冷却，同时煤气流过蓄热室A5时留下的粉尘也被烟气带走。经蓄热室A5加热的高温烟气经高温换向阀组A4进入余热锅炉14回收余热产生蒸汽，同时高温烟气被冷却成低温烟气(约100°C )，然后依次经低温烟气除尘器16、引风机17、低温三通换向阀组C18、低温三通换向阀组B9返回蓄热室B8继续循环使用。工作状态2的エ艺流程參见附图5。 经过ー个换向时间后，高温换向阀组A4、低温三通换向阀组A6、高温换向阀组B7、低温三通换向阀组B9同时动作，切换连通回路，把工作状态2切換成工作状态1，如此循环。 本系统不能正常回收转炉煤气(如蓄热室或煤气回收设备检修，转炉吹炼开始和结束阶段转炉煤气氧含量过高不宜回收)时，本系统的运行状态变为工作状态3。工作状态3 经气化冷却烟道2初步冷却的高温含尘煤气(800 1000°C )，进入除尘沉降室3除去大颗粒灰尘颗粒。高温含尘煤气经高温三通换向阀组B7或高温三通换向阀组A4，进入余热锅炉15，在余热锅炉入口处煤气被点火装置(图中未示出)点燃，由助燃风机14提供助燃空气。高温煤气在余热锅炉14内继续燃烧，余热锅炉回收余热产生蒸汽，同时生成的烟气被冷却至150°C左右。低温烟气经低温烟气除尘器16、烟气引风机17、低温三通换向阀组C18进入烟囱19排放。工作状态3的エ艺流程參见附图6。
权利要求
1.一种转炉煤气中温段干法浄化和余热回收系统，其特征在于该系统包括除尘沉降室、高温换向阀组、低温三通换向阀组、蓄热式换热装置、余热回收装置、煤气净化回收装置、惰性烟气循环管道和烟囱； 转炉连接汽化冷却烟道的入口，汽化冷却烟道的出ロ连接除尘沉降室，除尘沉降室通过高温换向阀组连接蓄热式换热装置的一端和余热回收装置，蓄热式换热装置的另一端通过低温三通换向阀组连接煤气净化回收装置和惰性烟气循环管道；惰性烟气循环管道通过低温三通换向阀连接余热回收装置和烟囱。
2.根据权利要求I所述的转炉煤气中温段干法浄化和余热回收系统，其特征在于所述的蓄热式换热装置由两组相同的蓄热室组成，每组蓄热室是一个或多个蓄热室并联；蓄热室内填充有蓄热体。
3.根据权利要求I所述的转炉煤气中温段干法浄化和余热回收系统，其特征在于所述的余热回收装置包括余热锅炉、引风机、鼓风机和低温烟气除尘器；通过管道将鼓风机、余热锅炉、低温烟气除尘器、引风机依次串联在一起；余热锅炉烟气入口处设有点火装置，通过与助燃风机配合能够点燃煤气。
4.根据权利要求I所述的转炉煤气中温段干法浄化和余热回收系统，其特征在于所述的煤气净化回收装置包括低温煤气除尘器、旋转水封阀、V型水封阀和煤气柜，低温煤气除尘器、旋转水封阀、V型水封阀和煤气柜通过管道依次串联。
5.根据权利要求I所述的转炉煤气中温段干法浄化和余热回收系统，其特征在于所述的高温换向阀组由三个星接的截止阀组成，截止阀是V型水封阀或者其它能够在800 1000°C温度下使用井能快速开闭的无泄漏阀门，低温三通换向阀是能够在200°C以下温度下实现ー个进出口，两个不同出或入口间快速切換的三通阀，由两个串联的V型水封阀、两个水封阀之间设一共用通路的方式构成或者由其它能够在低温下使用实现相同切換功能的阀或组构成。
6.采用权利要求I所述的转炉煤气中温段干法浄化和余热回收系统进行余热回收的方法，其特征在于按如下步骤进行 步骤I、除尘沉降室初步除尘 转炉冶炼过程产生的高温炉气，经汽化冷却烟道初歩冷却的高温含尘煤气，温度在800 1000°C，进入除尘沉降室除去大颗粒灰尘颗粒； 步骤2、蓄热室换热、粗除尘 经过初步除尘的高温含尘煤气经过高温换向阀组进入蓄热式换热装置其中一组蓄热室，高温含尘煤气放出热量迅速降温至100°C以下，蓄热体蓄积了煤气释放出的热量，并滤掉煤气中的部分粉尘；同时，另外一组蓄热室内反向通入的是低温经过净化的惰性烟气温度在100°C以下，烟气经过蓄热室时被蓄热体加热成高温惰性烟气温度在700°C以上，蓄热体被冷却，同时煤气流过蓄热室时留下的粉尘也被烟气带走； 步骤3、蓄热室内煤气、惰性烟气换向 每间隔设定换向时间，高温换向阀组、低温换向阀组同时动作，对蓄热室内惰性烟气和煤气的流向进行换向，即原本通入高温含尘煤气的蓄热室内反向通入低温惰性烟气，原本通入低温惰性烟气的蓄热室反向通入高温含尘煤气； 步骤4、煤气净化回收、惰性烟气净化、余热回收离开蓄热式换热装置 的煤气通过低温三通换向阀组依次经过低温煤气除尘器、旋转水封阀、V型水封阀后进入煤气柜回收；离开蓄热式换热装置的高温惰性烟气经高温换向阀组进入余热锅炉回收余热产生蒸汽，同时高温惰性烟气被冷却到100°c以下，然后经低温烟气除尘器除尘后经引风机、低温三通换向阀组返回蓄热室继续循环使用； 当本系统正常回收转炉煤气时，重复步骤2 4 ;当本系统不能正常回收转炉煤气时，直接由步骤I直接进入步骤5; 步骤5、煤气直接余热回收； 依次经汽化冷却烟道初步冷却、除尘沉降室初步除尘的高温煤气，温度在8OO 1000°C不进入蓄热室，而是经高温换向阀组进入余热锅炉，在余热锅炉入口处煤气被点火装置点燃，由助燃风机提供助燃空气，高温煤气在余热锅炉内继续燃烧放热，余热锅炉回收余热产生蒸汽，同时生成的烟气被冷却至100°C以下，低温烟气经低温烟气除尘器、引风机、低温三通换向阀组进入烟囱排放。
全文摘要
一种转炉煤气中温段干法净化和余热回收系统，属于钢铁冶金生产领域。该系统包括除尘沉降室、高温换向阀组、低温三通换向阀组、蓄热式换热装置、余热回收装置、煤气净化回收装置、惰性烟气循环管道和烟囱；方法为1、除尘沉降室初步除尘2、蓄热室换热、粗除尘3、蓄热室内煤气、惰性烟气换向4、煤气净化回收、惰性烟气净化、余热回收5、煤气直接余热回收。本发明的优点克服了现有的喷水或喷蒸汽冷却转炉煤气所带来的水资源的消耗和污染问题热回收效率高；有效解决了转炉煤气除尘降温过程的易爆问题，实现转炉煤气的全部回收利用，既减少了污染，又提高了能源的使用效率。
文档编号C21C5/40GK102643949SQ20121012793
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月27日 优先权日2012年4月27日
发明者于庆波, 刘军祥, 李朋, 秦勤, 胡贤忠 申请人:东北大学