本实用新型涉及高炉系统中局部大气污染源的治理，具体而言，涉及一种高炉炉顶送料气密箱卸压排气净化回收系统。
背景技术：
高炉运行过程中需要周期性的向炉体投送冶炼用的物料(即送料)。由于高炉冶炼过程中不断产生高炉煤气而使炉体内形成高压环境，为了实现送料，高炉炉顶处设有送料气密箱，待投送的物料先被置于该气密箱中，然后关闭该气密箱并向其充气从而使其内部达到与高炉炉体内压力平衡，随后再打开气密箱底部的送料输出通道使物料排入炉体内，完成后关闭送料输出通道并打开气密箱的卸压排气输出通道使气密箱排气卸压，以便再次向气密箱装填物料。可见，在一个送料周期中，气密箱会经历装料－充气－排料－卸压四个过程。
气密箱的卸压排气中存在含量较高的粉尘和煤气，但实践中并未对该卸压排气进行净化和回收，而是直接排入大气。原因主要在于：气密箱的卸压排气只是高炉系统运行中产生的局部、少量污染源，对气密箱的卸压排气进行净化回收所获得的利益与对其进行治理所需要付出的成本相比而言，并不足以充分调动人们去净化回收这部分气体的积极性；此外，气密箱卸压排气的物理状态不稳定性较高，也限制了除尘净化处理技术的应用。因此，到目前为止一直存在高炉炉顶送料气密箱周期性排气卸压产生大气污染和噪音污染的现象。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种高炉炉顶送料气密箱卸压排气净化回收系统，以解决现有技术中未对该卸压排气进行净化和回收的问题。
为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种高炉炉顶送料气密箱卸压排气净化回收系统。该系统包括气体除尘装置，该气体除尘装置的待除尘气体输入端用于与所述气密箱的卸压排气输出通道连接，气体除尘装置的已除尘气体输出端用于与和高炉炉体连接的高炉煤气排送路径中的低压气体传送通道连接，其中，卸压排气输出通道与低压气体传送通道之间具有用于驱动所述气密箱的卸压排气从卸压排气输出通道通过气体除尘装置而流入低压气体传送通道的压力差。
进一步地，在用于实现所述卸压排气从卸压排气输出通道通过气体除尘装置流入低压气体传送通道的过程的卸压排气排送路径上，设置有至少在气密箱卸压期间的前期起限流作用的流量调节装置。
进一步地，在用于实现所述卸压排气从卸压排气输出通道通过气体除尘装置流入低压气体传送通道的过程的卸压排气排送路径上，未设置风机或设置有仅在气密箱卸压期间的后期产生作用的风机。
进一步地是，所述低压气体传送通道是用于传送高炉煤气排送路径中将高炉煤气分别经过除尘和能量转移输出后转变成的低温低压净煤气的通道。
进一步地，所述高炉煤气排送路径中包括顺序连接的高炉煤气除尘装置、高炉煤气发电装置以及作为所述低压气体传送通道的净煤气输出管道。
进一步地，所述气体除尘装置采用主要通过过滤部件对固体颗粒进行物理拦截从而实现气体除尘的过滤器，该过滤器具有可周期性对其过滤部件进行反吹气体清灰的反吹装置。
进一步地，所述过滤器是一种使用滤袋作为其过滤部件的滤袋式过滤器；所述滤袋的袋体包括由玻纤机织布构成的透气支撑体以及附着于透气支撑体表面上作为所述过滤膜的膨体聚四氟乙烯薄膜。
进一步地，所述气体除尘装置的排灰输出端通过排灰阀与灰仓连接，灰仓上设置有排压过滤器，所述排压过滤器的排压口与所述低压气体传送通道连接；对所述过滤部件进行反吹气体清灰时，所述排灰输出端依次通过排灰阀、灰仓及排压过滤器与低压气体传送通道导通。
进一步地，所述反吹装置在进行反吹气体清灰时兼作通过与所述卸压排气从卸压排气输出通道流入气体除尘装置的排气路径的反向路径对所述气密箱进行充压的充压装置。
进一步地，所述反吹装置的反吹气体输入端通过反吹控制阀与所述高炉煤气排送路径中位于所述低压气体传送通道之前、用于传送还未经过能量转移输出的高温高压净煤气的高温高压净煤气传送通道连接。
进一步地，所述反吹气体输入端与所述高温高压净煤气传送通道之间还连接有流量控制装置。
本实用新型的高炉炉顶送料气密箱卸压排气净化回收系统，由于将气体除尘装置的待除尘气体输入端、已除尘气体输出端分别与气密箱的卸压排气输出通道、高炉煤气排送路径中的低压气体传送通道连接，从而巧妙利用卸压排气输出通道与低压气体传送通道之间本就存在的压力差来驱动气密箱的卸压排气从卸压排气输出通道通过气体除尘装置而流入低压气体传送通道，减少甚至取消了为驱动气密箱的卸压排气通过气体除尘装置进行处理而耗费的外部能量供给，从而降低了对气密箱的卸压排气进行净化和回收的成本；通过气体除尘装置处理后的卸压排气直接进入高炉煤气排送路径中已有的低压气体传送通道，从而得以将卸压排气并入高炉煤气排送路径中进行回收或处理，进一步简化了对气密箱的卸压排气进行净化和回收的设备和流程。因此，本实用新型的上述系统可以通过简单、有效、低成本的方式实现对卸压排气的净化和回收。
目前，高炉煤气排送路径普遍包括顺序连接的高炉煤气除尘装置、高炉煤气发电装置以及净煤气输出管道，其中，高炉煤气发电装置利用经高炉煤气除尘装置除尘净化后的高温高压高炉煤气做功进行发电，然后排出低温低压的净煤气，这些净煤气再通过净煤气输出管道输出至储存或使用设施。针对上述高炉煤气排送路径，将所述低压气体传送通道选择为所述净煤气输出管道时，可以确保卸压排气输出通道与低压气体传送通道之间产生合适的压力差。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
构成本实用新型的一部分的附图用来辅助对本实用新型的理解，附图中所提供的内容及其在本实用新型中有关的说明可用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型一种高炉炉顶送料气密箱卸压排气净化回收系统一种运行状态的示意图。
图2为图1所示系统另一种运行状态的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。在结合附图对本实用新型进行说明前，需要特别指出的是：
本实用新型中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。
此外，下述说明中涉及到的本实用新型的实施例通常仅是本实用新型一分部的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
关于本实用新型中术语和单位。本实用新型的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。术语“低温”、“低压”、“高温”和“高压”中的“高”和“低”表示所处语境下的相对高低，并需要结合所在技术方案中有关的其它技术特征/技术手段/技术术语来理解。例如：“低压气体传送通道”中的“低压”，是相对卸压排气输出通道中压力而言的低压，其与卸压排气输出通道之间的压力差用于驱动气密箱的卸压排气从卸压排气输出通道通过气体除尘装置而流入低压气体传送通道；又如“高温高压净煤气传送通道”中的“高温高压”是相对低压气体传送通道中的温度、压力而言的高温高压，是还未经过能量转移输出的净煤气所达到的温度和压力。
图1为本实用新型的一种高炉炉顶送料气密箱卸压排气净化回收系统的示意图。图1中不仅示出了高炉炉顶送料气密箱卸压排气净化回收系统的结构，还示出了高炉111与气密箱121之间的位置关系。
如图1所示，高炉111炉顶处设有气密箱121，其作用是向高炉111投送冶炼用物料(即送料)。气密箱121的具体运行过程为：先将物料置于该气密箱121中，然后关闭该气密箱121并向其充气从而使其内部达到与高炉111炉体内压力平衡，随后再打开气密箱底部的送料输出通道使物料排入炉体内，完成后关闭送料输出通道并打开气密箱121的卸压排气输出通道使气密箱排气卸压，以便再次向气密箱装填物料。因此，在一个送料周期中，气密箱121会经历装料－充气－排料－卸压四个过程；其中，在卸压过程气密箱121会向外排出卸压排气，本实用新型即是对该卸压排气的净化回收系统。
如图1所示，本实用新型的一种高炉炉顶送料气密箱卸压排气净化回收系统，包括气体除尘装置122，该气体除尘装置122的待除尘气体输入端与所述气密箱121的卸压排气输出通道连接，气体除尘装置122的已除尘气体输出端与和高炉111炉体连接的高炉煤气排送路径中的低压气体传送通道连接，其中，卸压排气输出通道与低压气体传送通道之间具有用于驱动所述气密箱121的卸压排气从卸压排气输出通道通过气体除尘装置122而流入低压气体传送通道的压力差。
上述的“高炉煤气排送路径”是指高炉煤气从高炉111炉体排出后的整个传输路径。目前，高炉煤气早已有成熟的处理方案，但一般而言都会进行除尘净化、显热利用和进一步回收利用。在这个过程中，从高炉111炉体排出的高温高压荒煤气逐步转变为低压气体，并在风机等驱动设备的带动下最终进入下游环节。因此，高炉煤气排送路径中，必然存在用于输送低压气体的低压气体传送通道。
由于将气体除尘装置122的待除尘气体输入端、已除尘气体输出端分别与气密箱121的卸压排气输出通道、高炉煤气排送路径中的低压气体传送通道连接，从而巧妙利用卸压排气输出通道与低压气体传送通道之间本就存在的压力差来驱动气密箱121的卸压排气从卸压排气输出通道通过气体除尘装置122而流入低压气体传送通道，降低甚至取消了为驱动气密箱121的卸压排气通过气体除尘装置122进行处理而耗费的外部能量供给，从而降低了对气密箱121的卸压排气进行净化和回收的成本；通过气体除尘装置122处理后的卸压排气直接进入高炉煤气排送路径中已有的低压气体传送通道，从而得以将卸压排气并入高炉煤气排送路径中进行回收或处理，进一步简化了对气密箱121的卸压排气进行净化和回收的设备和流程。因此，本实用新型的高炉炉顶送料气密箱卸压排气净化回收系统可以通过简单、有效、低成本的方式实现对卸压排气的净化和回收。
在气密箱121卸压期间的前期，由于气密箱121内的压力较高，因此，卸压排气输出通道与低压气体传送通道之间的压力差较大；而随着气密箱121内压力的不断释放，卸压排气输出通道与低压气体传送通道之间的压力差减小。为了避免气密箱121的压力释放速度过快所导致的一系列问题(如对气体除尘装置122的影响、噪音等问题)，如图1所示，上述高炉炉顶送料气密箱卸压排气净化回收系统还在用于实现所述卸压排气从卸压排气输出通道通过气体除尘装置122流入低压气体传送通道的过程的卸压排气排送路径上设置有至少在气密箱121卸压期间的前期起限流作用的流量调节装置124。
由于该流量调节装置124至少在气密箱121卸压期间的前期起限流作用，能够防止在卸压排气输出通道与低压气体传送通道之间的压力差较大时气密箱121的压力释放过快；随着气密箱121内压力的不断释放，该流量调节装置124可以逐渐减小限流作用，从而减小对卸压排气的阻力。
所述流量调节装置124可以采用现有的流量调节阀并通过控制器开度来实现限流和调节阻力的作用。并且，该流量调节装置124一般应设置在所述卸压排气排送路径上位于气体除尘装置122与低压气体传送通道之间。
由于本实用新型的高炉炉顶送料气密箱卸压排气净化回收系统利用了卸压排气输出通道与低压气体传送通道之间本就存在的压力差来驱动气密箱121的卸压排气从卸压排气输出通道通过气体除尘装置122而流入低压气体传送通道，因此，在用于实现所述卸压排气从卸压排气输出通道通过气体除尘装置122流入低压气体传送通道的过程的卸压排气排送路径上，可以不设置风机或设置有仅在气密箱121卸压期间的后期产生作用的风机(图中未示出)。
若所述卸压排气排送路径上未设置风机，则卸压排气在卸压排气排送路径上的传送完全不需要风机来推动，既减少了能量消耗，又增加了系统的紧凑度；若所述卸压排气排送路径上设置有仅在气密箱121卸压期间的后期产生作用的风机，则可以利用该风机在气密箱121卸压期间的后期作为补充驱动力来保持气体除尘装置122的稳定工作。
当然，若所述卸压排气排送路径上设置有风机，最好将该风机并联在气体除尘装置122与低压气体传送通道之间，并通过相应的阀门来控制卸压排气在并联的通道之间所选择的路径。这样，当不启动风机的情况下，卸压排气可不经过该风机而直接流入低压气体传送通道，从而减小了风机对卸压排气流动产生的阻力。
本实用新型中，所述低压气体传送通道优选是用于传送高炉煤气排送路径中将高炉煤气分别经过除尘净化和能量转移输出后转变成的低温低压净煤气的通道。例如，如图1所示，所述高炉煤气排送路径中包括顺序连接的高炉煤气除尘装置112、高炉煤气发电装置114以及净煤气输出管道115，则所述低压气体传送通道即为该净煤气输出管道115。
上面这种将从高炉111炉体排出的高炉煤气先通过高炉煤气除尘装置112进行除尘净化、再通过高炉煤气发电装置114进行显热利用后，然后再将得到的低温低压净煤气通过净煤气输出管道115输出至下游环节的处理方式，是高炉煤气的一种常规的处理方式。对此，将所述低压气体传送通道选择为净煤气输出管道115，则刚好能够在净煤气输出管道115与卸压排气输出通道之间形成足够的压力差。
本实用新型中，所述气体除尘装置122优选采用主要通过过滤部件对固体颗粒进行物理拦截从而实现气体除尘的过滤器(这类过滤器一般具有较高的除尘效率)，并且，该过滤器具有可周期性对其过滤部件进行反吹气体清灰的反吹装置。
本实用新型中，所述气体除尘装置122的排灰输出端还通过排灰阀与灰仓(图中未示出)连接，灰仓上设置有排压过滤器(图中未示出)，所述排压过滤器的排压口与所述净煤气输出管道115连接，且对所述过滤部件进行反吹气体清灰时，所述排灰输出端依次通过排灰阀、灰仓及排压过滤器与净煤气输出管道115导通。这样，既能够确保反吹效果，又借助反吹气体促进气体除尘装置122排灰，还能够将反吹气体依次通过排灰阀、灰仓及排压过滤器输送至净煤气输出管道115，实现了反吹气体的回收。
基于所述气体除尘装置122采用上述过滤器，还可使所述过滤器的反吹装置在进行反吹气体清灰时兼作通过与所述卸压排气从卸压排气输出通道流入气体除尘装置122的排气路径的反向路径对所述气密箱121进行充压的充压装置。这样，当所述反吹装置兼作充压装置时，反吹气体在对过滤器的过滤部件进行反吹气体清灰后，将从过滤器排出并流入气密箱121对该气密箱121进行充压(利用反吹气体的压力)，节省了充压气体。
此外，所述反吹装置的反吹气体输入端还通过反吹控制阀与所述高炉煤气排送路径中位于所述低压气体传送通道之前、用于传送还未经过能量转移输出的高温高压净煤气的高温高压净煤气传送通道连接，从而利用该高温高压净煤气作为反吹气体。由于高炉煤气排送路径中位于所述低压气体传送通道之前、用于传送还未经过能量转移输出的高温高压净煤气本身就是干净、温度较高且压力较大的气体，将其作为反吹气体可以起到节能、能够对气体除尘装置122进行加热以及避免(或减少)引入其他反吹气体从而造成系统内气体成分复杂、煤气被稀释等问题的作用。需要强调的是，由于高温高压净煤气作为反吹气体周期性作用于气体除尘装置122中的过滤部件，能够对该过滤部件进行加热保温，在一定程度上防止因卸压排气的物理状态不稳定而导致过滤部件上形成焦油等液态污染物，保证过滤效果。
另外，所述反吹气体输入端与高温高压净煤气传送通道之间还连接有流量控制装置117，以便对反吹气源的流量进行控制。
实施例
本实施例的高炉炉顶送料气密箱卸压排气净化回收系统的气体除尘装置122采用的过滤器的过滤部件使用了一种滤袋，所述滤袋的袋体包括由玻纤机织布构成的透气支撑体以及附着于透气支撑体内表面上作为所述过滤膜的膨体聚四氟乙烯薄膜，该膨体聚四氟乙烯薄膜的孔结构具有将通过该过滤器的已过滤气体中的粉尘含量控制在5mg/Nm3以下的过滤性能。
更具体而言，该滤袋采用了由本实用新型申请人提供的品牌为“瑞柯林”或“reachclean”的滤袋商品，该滤袋的袋体即包括由玻纤机织布构成的透气支撑体以及附着于透气支撑体内表面上的膨体聚四氟乙烯薄膜，其中，所述膨体聚四氟乙烯薄膜的孔结构可将通过过滤器的已过滤气体中的粉尘含量控制在1mg/Nm3以下，因此具有非常高的过滤效率。
需要指出，膨体聚四氟乙烯薄膜是一种通过拉伸变形(即“膨体”的含义)从而在聚四氟乙烯材料上形成纤维状封闭孔的膜。在膨体聚四氟乙烯薄膜制造过程中，通过控制膨体聚四氟乙烯薄膜表面的微孔数量可使膨体聚四氟乙烯薄膜达到相应的过滤精度。例如，上述优选采用的滤袋所使用的膨体聚四氟乙烯薄膜上在每平方毫米上的微孔数量可以超过1000万个，因此能够将绝大多数的微细氧化铁粉拦截在膨体聚四氟乙烯薄膜的表面，同时，由于膨体聚四氟乙烯薄膜又具有极强的憎水性和不粘灰的特点，因此，被膨体聚四氟乙烯薄膜所拦截的微细氧化铁粉能够在过滤器的反吹清灰过程中轻易地从膨体聚四氟乙烯薄膜上剥离。
本实施例中，所述气体除尘装置122及其滤袋的具体结构和工作原理与本实用新型申请人在公开号为CN102698529A的中国专利文献中提供的内滤式袋式除尘装置类似，故不再赘述。
如图1所示，所述气体除尘装置122的待除尘气体输入端与气密箱121的卸压排气输出通道连接，气体除尘装置122的已除尘气体输出端与和高炉炉体连接的高炉煤气排送路径中的净煤气输出管道115连接。
其中，所述高炉煤气排送路径中包括顺序连接的高炉煤气除尘装置112、高炉煤气发电装置114以及所述净煤气输出管道115。
所述的高炉煤气除尘装置112采用了与气体除尘装置122相同的结构和过滤部件。此外，在高炉111与该高炉煤气除尘装置112之间还设置有重力除尘器(图中未示出)，以便对将要进入高炉煤气除尘装置112的高炉煤气进行预除尘处理。
所述的高炉煤气发电装置114具体为透平发电机，其通过高温高压净煤气来驱动发电，然后排出能量转移输出后转变成的低温低压净煤气，低温低压净煤气通过净煤气输出管道115输送至下游环节。
在本实施例中，从高炉煤气除尘装置112输出并流向高炉煤气发电装置114的高温高压净煤气的压力为110-250kPa，温度为110-250℃；而高炉煤气发电装置114排出并进入净煤气输出管道115的低温低压净煤气的压力约为20kPa，温度在50℃以下。
在本实施例中，气体除尘装置122的反吹气体输入端通过反吹控制阀(图中未示出)与高炉煤气排送路径中位于高炉煤气除尘装置112与高炉煤气发电装置114之间的高温高压净煤气传送通道连接。
此外，根据图1所示，在图1中对应的管道上还设置有阀门123、阀门116、阀门113以及流量调节装置124和流量控制装置117。其中，流量调节装置124和流量控制装置117均采用现有的流量调节阀。
如图1所示，当气密箱121进行排气卸压时(阀门123和阀门113开启，阀门116关闭)，气密箱121排出的卸压排气(压力120-250kPa，温度110-250℃)在卸压排气输出通道与净煤气输出管道115之间的压力差的作用下，从卸压排气输出通道通过气体除尘装置122而流入净煤气输出管道115，在气密箱卸压期间，流量调节装置124中的通道先未完全开启，从而对卸压排气进行限流，防止气密箱121压力释放速度过快，而气密箱121卸压一段时间后，流量调节装置124中的通道的开度完全打开，降低对卸压排气的阻力。气密箱121排气卸压的时间控制在20-60秒。此过程中，气体除尘装置122对卸压排气进行过滤。
如图2所示，气密箱121充压时(阀门123关闭，阀门113半开，阀门116开启)，同时反吹控制阀开启，从高炉煤气除尘装置112输出并流向高炉煤气发电装置114的高温高压净煤气(压力110-250kPa，温度为110-250℃)中一部分被引入气体除尘装置122的已除尘气体输出端，并作为反吹气体进入气体除尘装置122对其中的过滤部件进行反吹气体清灰，同时，气体除尘装置122的排灰阀开启，从而使气体除尘装置122中积聚的粉尘向外排出，由于气体除尘装置122的排灰输出端通过排灰阀与灰仓连接，灰仓上设置有排压过滤器，所述排压过滤器的排压口与所述净煤气输出管道115连接，且对所述过滤部件进行反吹气体清灰时，所述排灰输出端依次通过排灰阀、灰仓及排压过滤器与净煤气输出管道115导通，因此，随粉尘进入灰仓的一部分反吹气体再通过排压过滤器过滤后进入净煤气输出管道115；另外，还有一部分反吹气体清灰后的高温高压的反吹气体又通过气体除尘装置122的待除尘气体输入端流向气密箱121从而对气密箱121进行充压。
需要指出的是，一般来说，对气密箱121进行充压的频率比进行反吹气体清灰的频率更高，因此，气密箱121还应连接其他的充气气源(现有技术)，以便在气体除尘装置122未启动反吹气体清灰时，仍能够保证气密箱121的充气。
由此，本实施例的高炉炉顶送料气密箱卸压排气净化回收系统实现了与高炉煤气排送路径之间的有机结合，形成了解决高炉炉顶送料气密箱卸压排气粉尘污染和噪音污染的理想解决方案。
以上对本实用新型的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。基于本实用新型的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。