一种高炉荒煤气在线升温除尘系统的制作方法

本发明涉及荒煤气净化处理技术领域，尤其涉及一种高炉荒煤气在线升温除尘系统。

背景技术：

高炉煤气是高炉炼铁过程的副产物，是重要的二次能源。通常每吨生铁可产出约1600～2000m³的高炉煤气。由于从高炉排出的高炉煤气(称之为高炉荒煤气)中含尘量高，不能直接使用，所以必须对高炉荒煤气进行净化处理。

高炉煤气除尘类型分为干法除尘和湿法除尘两种，与传统高炉煤气湿法除尘相比，干法除尘不仅简化了工艺系统，占地面积小、投资少，基本不消耗水、电，从根本上解决了二次水污染及污泥的处理问题。主要常用的干法除尘方式为布袋除尘，但是布袋除尘对煤气温度有限制要求。煤气温度过低(低于露点)会导致糊袋、反吹效果差，最终使布袋受压变形、破损；而煤气温度过高，会烧坏布袋。一般要求荒煤气温度控制在90～220℃之间。实际生产中通常将温度过高或过低的煤气直接放散掉。

然而，为降低高炉能耗、追求低燃料比，某些高炉使荒煤气在炉内尽可能将热量传递给炉料，导致炉顶荒煤气温度持续低于90℃，特别是北方寒冷季节荒煤气温度甚至降至70℃以下。而在焦炭运输或储放过程中，受雨水冲淋，或为减少扬尘人为向焦堆洒水，导致入炉焦炭含水量增加，这也是导致高炉炉顶煤气温度过低的主要原因之一。而炉顶煤气持续过低，将更易出现布袋、输灰管板结、堵塞现象。而高炉煤气中水含量的提高不仅会造成煤气管道结露腐蚀，还会降低煤气热值，而且在燃烧过程中水分会消耗大量的汽化潜热和显热，过多的水分则会造成燃烧器熄火。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的高炉煤气除尘布袋结糊、板结以及煤气管道易结露腐蚀的现象，本发明提供一种高炉荒煤气在线升温除尘系统。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

高炉荒煤气管道1、重力除尘器2、换向阀组件、第一除湿器41、第二除湿器42、稳燃室6、扰动管7、布袋除尘器8和净煤气总管道9；

所述稳燃室6内通入煤气和空气，所述煤气和空气在稳燃室内燃烧，以使稳燃室6排出热烟气至扰动室7内；

高炉荒煤气经高炉荒煤气管道1进入重力除尘器2进行粗除尘，换向阀组件将粗除尘后的高炉煤气通入第一除湿器41或第二除湿器42中的一个，换向阀组件将除湿后的高炉煤气通入扰动管7，并与稳燃室6排出的热烟气在扰动管7内进行热交换，以使除湿器后的高炉煤气的温度提升，换向阀组件将温度提升后的高炉煤气通入布袋除尘器8再次除尘后通入另一个除湿器，并与另一个除湿器中的吸湿剂进行热交换后通入净煤气总管道9。

可选地，所述换向阀组件包括：第一换向阀31、第二换向阀32和第三换向阀33

其中，第一换向阀31和第三换向阀33均设置有一个入口和两个出口，第二换向阀32设置有两个入口和一个出口，第一除湿器和第二除湿器均包括荒煤气入口、净煤气入口、荒煤出口和净煤气出口；

高炉荒煤气管道1与重力除尘器2的入口连接，重力除尘器2的出口与第一换向阀31的入口连接，第一除湿器41的荒煤气入口与第一换向阀31的一个出口连接，第二除湿器42的荒煤气入口与第一换向阀31的另一个出口连接，第一除湿器41的荒煤气出口与第二换向阀32的一个入口连接，第二除湿器42的荒煤气出口与第二换向阀32的另一个入口连接，第二换向阀32的出口和稳燃室6的出口均与扰动管7的入口连接，扰动管7的出口与布袋除尘器8的入口连接，布袋除尘器8的出口与第三换向阀33的入口连接，第三换向阀33的一个出口与第一除湿器41的净煤气入口连接，第三换向阀33的另一个出口与第二除湿器41的净煤气入口连接；

第一除湿器41和第二除湿器42的净煤气出口均与净煤气总管道9连接。

可选地，包括有传感器单元5；

所述传感器单元5设置在第三换向阀33的出口与扰动管7之间；

所述传感器单元5包括温度传感器、气体流量传感器和用于检测第三换向阀33流出的气体成分的传感器。

可选地，通入稳燃室内6的煤气为净余压透平发电系统的高炉净煤气或布袋除尘后的高炉净煤气。

可选地，所述稳燃室6包括：空气阀门61和煤气阀门62；

所述空气阀门61用于控制通入稳燃室6内的空气的流量；所述煤气阀门62用于控制通入稳燃室6内的煤气的流量。

可选地，稳燃室6设置有用于将稳燃室6内的煤气引燃的点火装置。

一种高炉荒煤气在线升温除尘方法，包括以下步骤：

101、高炉荒煤气通过高炉荒煤气管道1进入重力除尘器2后获取粗除尘后的高炉荒煤气；

102、切换第一换向阀31的流通方向将粗除尘后的高炉荒煤气通入第一除湿器41或第二除湿器42的一个以使高炉荒煤气与吸湿剂接触，获取除湿后的高炉荒煤气；

103、切换第二换向阀32的流通方向以使除湿后的高炉荒煤气进入扰动管7；

104、根据传感单元5的检测信息调节所述空气阀门61，和/或所述煤气阀门62的开度，将煤气和空气通入稳燃室6内，引燃煤气以使稳燃室6产生热烟气；

105、将所述热烟气通入扰动管7，以使所述除湿后的高炉荒煤气与热烟气进行热交换，获取升温后的高炉荒煤气；

106、将升温后的高炉荒煤气通入布袋除尘器8进行再次除尘，获取高炉净煤气；

107、切换第三换向阀33的流通方向将高炉净煤气通入第一除湿器41或第二除湿器42的另一个，所述高炉净煤气与吸湿剂接触并进行热交换，以使第一除湿器41或第二除湿器42中的吸湿剂再生，并将热交换后的高炉净煤气通入净煤气总管道9。

可选地，在步骤102中包括：

若第一除湿器41的吸湿剂吸附未饱和，则切换第一换向阀31的流通方向以使粗除尘后的高炉荒煤气进入第一除湿器41内，否则切换第一换向阀31的流通方向以使粗除尘后的高炉荒煤气进入第二除湿器42内。

可选地，在步骤105中，所述传感单元5的检测信息包括除湿后的高炉荒煤气的成分信息、温度信息、和流量信息；

调节空气阀门61和/或所述煤气阀门62的开度以使除湿后的高炉荒煤气与煤气燃烧产生的热烟气进行热交换后的温度达到预设温度。

可选地，高炉荒煤气与煤气燃烧产生的热烟气热交换后的温度大于100℃。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：首先，本发明能够在线检测高炉荒煤气的温度、成分和流量；其次，本发明结构简单，采用两级除尘的方法高炉煤气净化效果好，并控制引入热烟气以将高炉荒煤气的温度提升到100℃以上，换热速率高，降低了布袋糊袋的可能；最后，本发明利用了除尘后的高炉净煤气余热实现了除湿器中吸湿剂的循环利用，节约了能源。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种高炉荒煤气在线升温除尘系统结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的一种高炉荒煤气在线升温除尘方法流程示意图。

【附图标记说明】

1：高炉荒煤气管道；2：重力除尘器；31：第一换向阀、32第二换向阀；33：第三换向阀；41：第一除湿器；42：第二除湿器；5：传感器单元；6：稳燃室；；61：空气阀门；62：煤气阀门7：扰动管；8：布袋除尘器；9：净煤气总管道。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

实施例一

如图1所示，本实施例提供了一种高炉荒煤气在线升温除尘系统，具体包括：

高炉荒煤气管道1、重力除尘器2、换向阀组件、第一除湿器41、第二除湿器42、稳燃室6、扰动管7、布袋除尘器8和净煤气总管道9；

稳燃室6内通入煤气和空气，煤气和空气在稳燃室内燃烧，以使稳燃室6排出热烟气；

高炉荒煤气经高炉荒煤气管道1进入重力除尘器2进行粗除尘，换向阀组件将粗除尘后的高炉煤气通入第一除湿器41或第二除湿器42中的一个，换向阀组件将除湿后的高炉煤气通入扰动管7，并与稳燃室6排出的热烟气在扰动管7内进行热交换，以使除湿器后的高炉煤气的温度提升，换向阀组件将温度提升后的高炉煤气通入布袋除尘器8再次除尘后通入另一个除湿器，并与另一个除湿器中的吸湿剂进行热交换后通入净煤气总管道9。

举例来说，在本实施例中，换向阀组件包括：第一换向阀31、第二换向阀32和第三换向阀33；其中，第一换向阀31和第三换向阀33均设置有一个入口和两个出口，第二换向阀32设置有两个入口和一个出口，第一除湿器和第二除湿器均包括荒煤气入口、净煤气入口、荒煤出口和净煤气出口；

高炉荒煤气管道1与重力除尘器2的入口连接，重力除尘器2的出口与第一换向阀31的入口连接，第一除湿器41的荒煤气入口与第一换向阀31的一个出口连接，第二除湿器42的荒煤气入口与第一换向阀31的另一个出口连接，第一除湿器41的荒煤气出口与第二换向阀32的一个入口连接，第二除湿器42的荒煤气出口与第二换向阀32的另一个入口连接，第二换向阀32的出口和稳燃室6的出口均与扰动管7的入口连接，扰动管7的出口与布袋除尘器8的入口连接，布袋除尘器8的出口与第三换向阀33的入口连接，第三换向阀33的一个出口与第一除湿器41的净煤气入口连接，第三换向阀33的另一个出口与第二除湿器41的净煤气入口连接；

第一除湿器41和第二除湿器42的净煤气出口均与净煤气总管道9连接。

具体地，举例来说，第一除湿器41或第二除湿器42在除湿过程中，高炉荒煤气直接与吸湿剂接触；再生过程中，可根据实际情况或需求，选择将布袋除尘后的高炉煤气与吸湿剂布置为直接换热或间接换热。直接换热效果好且除湿器易设计加工，但吸湿剂再生脱除的水份又重新进入高炉煤气中，影响煤气热值；间接换热虽然其换热效果不如直接换热且除湿器不易加工，但换热后高炉煤气没有水分汇入，煤气热值不受影响。所以，当重力除尘后的荒煤气湿度较低时，可将除湿器中布袋除尘后的高炉煤气与吸湿剂的换热设计为直接换热；湿度高时，则设计成间接换热。

举例来说，本实施例中传感器单元5能够检测除湿后高炉煤气的温度、成分、流量。

在本实施例中，空气阀门61、煤气阀门62，通过传感器单元5反馈的信息调节空气阀门61和煤气阀门62的开启程度，以实现控制通入稳燃室6中的空气，和/或煤气流量，使高炉煤气能够在稳燃室6中充分完全燃烧，并保证产生的热烟气兑入扰动管7后能够将荒煤气温度提升到安全值。

在具体实施过程中，可在稳燃室6内设置点火装置，用于引燃通入的煤气；举例来说，通入稳燃室6中的煤气可以为经余压透平发电系统trt及或其他工序处理后的高炉净煤气，或布袋除尘后的高炉煤气，或其他形式的煤气。

实施例二

如图2所示，本实施例提供了一种高炉荒煤气在线升温除尘方法，具体包括以下步骤101、高炉荒煤气通过高炉荒煤气管道1进入重力除尘器2后获取粗除尘后的高炉荒煤气；

102、切换第一换向阀31的流通方向将粗除尘后的高炉荒煤气通入第一除湿器41或第二除湿器42的一个以使高炉荒煤气与吸湿剂接触，获取除湿后的高炉荒煤气；

若第一除湿器41的吸湿剂吸附未饱和，则切换第一换向阀31的流通方向以使粗除尘后的高炉荒煤气进入第一除湿器41内，否则切换第一换向阀31的流通方向以使粗除尘后的高炉荒煤气进入第二除湿器42内。

103、切换第二换向阀32的流通方向以使除湿后的高炉荒煤气进入扰动管7；

104、根据传感单元5的检测信息调节所述空气阀门61，和/或所述煤气阀门62的开度，将煤气和空气通入稳燃室6内，引燃煤气以使稳燃室6产生热烟气；

105、将所述热烟气通入扰动管7，以使所述除湿后的高炉荒煤气与热烟气进行热交换，获取升温后的高炉荒煤气；

传感单元5的检测信息包括除湿后的高炉荒煤气的成分信息、温度信息、和流量信息；

调节空气阀门61和/或所述煤气阀门62的开度以使除湿后的高炉荒煤气与煤气燃烧产生的热烟气进行热交换后的温度达到预设温度，举例来说升温后的高炉荒煤气的温度可到达100℃以上。

106、将升温后的高炉荒煤气通入布袋除尘器8进行再次除尘，获取高炉净煤气；

107、切换第三换向阀33的流通方向将高炉净煤气通入第一除湿器41或第二除湿器42的另一个，所述高炉净煤气与吸湿剂接触并进行热交换，以使第一除湿器41或第二除湿器42中的吸湿剂再生，并将热交换后的高炉净煤气通入净煤气总管道9。

特殊说明，在本实施例中当第一除湿器41中吸湿剂吸附饱和时，则切换第一换向阀31、第二换向阀32、和第三换向阀33的流通方向，此时，重力除尘后的荒煤气进入第二除湿器42除湿，而经布袋除尘后的净煤气进入第一除湿器41，以使第一除湿器41内的吸湿剂再生；如此往复，实现系统的连续稳定运行。

计算验证

本实施例以高炉荒煤气为对象，举例来说本实施例中除湿后的高炉荒煤气的成分如表1所示；

举例来说，该高炉荒煤气的温度为80℃，该高炉荒煤气的比热约为1.40kj/m³℃，该高炉荒煤气的热值为qd，忽略粉尘的影响。

qd＝126.5×25.04+108.1×2.5+359.6×0.39+650×0.19＝3701kj/m³，折合884kcal/m³。

表1除湿后的高炉煤气成分

*将cmhn简化为c2h6

为了保证布袋除尘的安全稳定运行将稳燃室6产生的热烟气与除湿后的高炉荒煤气进行混合，将高炉荒煤气的温度提升到100℃，假定净化后的高炉荒煤气与布袋除尘前的气体成分一致，将其引入稳燃室6内然后以提供高温烟气，在稳燃室内完全燃烧，过量空气系数为1，则烧掉1m³的高炉煤气，需要的理论空气量为l0，理论烟气生成量为v0；

其中，l0＝(0.5×25.04+0.5×2.5+2×0.39+3.5×0.19-0.39)/0.21/100＝0.71m³/m³

v0＝[(16.76+25.04+0.39+2×0.19)+51.03+(2.5+2×0.39+3×0.19+3.7)]/100+0.71×0.79＝1.57m³/m³；

举例来说在本实施例中，产生的烟气成分如表2所示，其在1000～1200℃时的比热cy＝1.59kj/(m³℃)

表2高炉煤气完全燃烧烟气成分

进一步的，在本实施例中理论燃烧温度为t0，t0＝qd/v0cy＝1483℃，取实际燃烧温度为1100℃，那么，1m³除湿高炉煤气由80℃提升到100℃，所需热量为q1；1m³稳燃室烟气由1100℃降低到100℃，放出热量为q2；

其中，q1＝1×1.40×(100-80)＝28kj；

q2＝1×1.59×(1100-100)＝1590kj；

由此，兑入扰动管7中的烟气量仅为除湿高炉煤气的28/1590≈1/57，燃烧所需的煤气量仅为除湿高炉煤气的28/1590/1.57≈1/90；

在本实施例中，兑入烟气后的高炉煤气成分如表3所示，其热值qd；与兑入烟气前相比，高炉煤气热值仅降低(884-869)/884×100＝1.70％。

qd＝126.5×24.61+108.1×2.46+359.6×0.38+650×0.19＝3638kj/m³，折合：869kcal/m³。

表3典型高炉煤气成分

综上所述，首先，本发明能够在线检测高炉荒煤气的温度、成分和流量；其次，本发明结构简单，采用两级除尘的方法高炉煤气净化效果好，并控制引入热烟气以将高炉荒煤气的温度提升到100℃以上，换热速率高，降低了布袋糊袋的可能；最后，本发明利用了除尘后的高炉净煤气余热实现了除湿器中吸湿剂的循环利用，节约了能源。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。