一种转炉煤气处理系统的制作方法

本实用新型涉及钢铁冶炼领域，特别是转炉煤气的放散回收，本实用新型的目的是把不符合回收要求的转炉煤气回收到锅炉中燃烧，避免煤气放散引起环境污染，同时可以回收热量产生蒸汽。

背景技术：

炼钢厂的转炉在运行中放散到大气中大量的不合格转炉煤气 (氧含量或煤气热值低超过回收标准)，吹氧时间9-15分钟，放散时间5分钟，前后各放散约2.5分钟，放散的煤气平均的CO含量为 15％，平均含水蒸气为15％，热值452kcal/Nm³，冶炼时间33-40分钟循环一次，在此过程中大量的不合格煤气通过火炬放散到大气中。为解决煤气中CO排放问题，目前的采用以下两种措施：

1、采用点火伴烧系统：使用的点火和伴烧燃料气是焦炉煤气，伴烧以“长明灯”方式工作，每年消耗大量的伴烧燃料气-焦炉煤气。

2、取消现有放散管内的“长明灯”。当某个放散管有放散燃气时，对应的高空点火伴烧器自动将该放散管放散出的转炉煤气点燃。并在该放散管有放散的过程中始终点燃，但高空点火伴烧器内的电梯电弧在该放散管中的煤气被点燃后停止工作，不消耗电能。高空点火伴烧器的点火和伴烧不需要其它任何燃料气。只是在对应的放散管放散时才使用，大幅度地降低伴烧燃气的成本。

现有系统存在以下问题：

1、当放散管有放散气体且CO含量≧17％时，直燃式自动点火伴烧系统自动将放散管点燃。

2、放散煤气中的CO含量过低时自动熄灭。

通过以上分析可知：目前的方案存在前后两个放散阶段没有燃烧，还存在CO直排现象，并且燃烧的热能没有回收。

技术实现要素：

为了克服上述问题，本实用新型的目的在于提供一种转炉煤气处理系统，实现放散煤气的完全燃烧，使CO全部转为CO2，并回收热能。

为达上述目的，本实用新型提供的转炉煤气处理系统包括：煤气柜和燃气炉，该煤气柜和该燃气炉连通，该煤气柜和该燃气炉用于通过阀门与转炉连通。

在本实用新型的一个实施例中，所述燃气炉内设有脱硝装置。

在本实用新型的一个实施例中，所述燃气炉内设有温度传感器，该温度传感器连接有用于控制器，所述控制器电连接有第一阀门和第二阀门，该第一阀门和该第二阀门为电控阀门。

在本实用新型的一个实施例中，所述控制器连接有位于所述转炉和所述燃气炉之间的放散阀。

在本实用新型的一个实施例中，所述燃气炉还提供燃气补充阀与燃气源连接，该补充阀与所述控制器连接，在调节温度时，调节第一阀门温度不能升高燃气炉内温度，控制器控制补充阀打开，直到达到控制温度阈值，调节温度低压控制温度阈值。

在本实用新型的一个实施例中，所述燃气炉内设有用于吸收热量的换热器。

在本实用新型的一个实施例中，所述换热器的换热介质为导热油或水或水蒸汽。

在本实用新型的一个实施例中，所述燃气炉设有与所述煤气柜对应的稳燃煤气燃烧器和与所述第二阀门对应的放散煤气燃烧器。

在本实用新型的一个实施例中，所述煤气柜内设有压力传感器。

在本实用新型的一个实施例中，所述燃气炉为所述燃气窑炉。

在本实用新型中，转炉煤气处理系统设置了燃气炉，转炉与燃气炉连通，将不符合回收要求的转炉煤气回收到燃气炉中燃烧，避免了直接将煤气放散至大气中引起的空气污染。同时在燃气炉中燃烧产生的热能还可用于产生蒸汽、烧制陶瓷、玻璃或预热钢坯。

在本实用新型中，转炉煤气处理系统设置了煤气柜，在转炉煤气吹氧的中间时段，转炉煤气热值高，将这一时段的转炉煤气储存在煤气柜内，分别通过控制器控制的多个电控阀门实现燃气炉内温度的调节。

在本实用新型中，燃气炉和转炉之间设置了放散阀，当燃气炉内的温度达到报警值时，控制器控制放散阀打开，防止了燃气炉内因温度过低熄火后继续注入煤气而产生的爆炸事故。

附图说明

图1所示为本实用新型第一实施例的转炉煤气处理系统的结构示意图。

图2所示为图1的结构俯视示意图。

图3所示为图1的控制器的连接示意图。

图4所示为本实用新型第二实施例的转炉煤气处理系统的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

图1所示为本实用新型第一实施例的转炉煤气处理系统的结构示意图。图2所示为图1的结构俯视示意图。图3所示为图1的控制器的连接示意图。请参见图1-图3，本实用新型第一实施例的转炉煤气处理系统，包括：100-煤气柜、200-燃气炉、300-转炉、400- 控制器。

200-燃气炉包括：1-锅炉给水泵、2-膜式壁炉膛、3-转炉放散煤气水封、4-高热值煤气水封、5-烟囱、6-空预器、7-锅筒、8-低温省煤器、9-脱硝装置、10-下降管、11-高温省煤器、12-高温过热器、 13-低温过热器、14-稳燃体、15-放散煤气燃烧器、16-稳燃煤气燃烧器、17-鼓风机。

6-空预器、8-低温省煤器、11-高温省煤器、12-高温过热器、13- 低温过热器均为容纳在200-燃气炉内用于吸收热量的换热器。换热器的换热介质为导热油或水或水蒸汽。

100-煤气柜设有用于监测100-煤气柜内压力的110-压力传感器。100-煤气柜和200-燃气炉连通，100-煤气柜和200-燃气炉用于与300-转炉连通。优选的，200-燃气炉为燃气窑炉。燃气窑炉可用于烧制陶瓷、玻璃或预热钢坯。

200-燃气炉内还设有210-温度传感器，210-温度传感器连接有 400-控制器。400-控制器电连接有410-第一阀门和420-第二阀门， 100-煤气柜对应16-稳燃煤气燃烧器，420-第二阀门对应15-放散煤气燃烧器。

进一步的，410-第一阀门和420-第二阀门为电控阀门。100-煤气柜通过410-第一阀门与200-燃气炉连通，200-燃气炉通过420-第二阀门与300-转炉连通。

进一步的，300-转炉和420-第二阀门及对应15-放散煤气燃烧器可以是多个。

在转炉煤气吹氧的中间时段，转炉煤气热值高，第一阀门开度减小或关闭，这一时段将转炉煤气储存在煤气柜内，在转炉煤气吹氧的开始时段或终了时段，转炉煤气热值低或氧含量高，控制器控制第二阀门打开，将较低热值的转炉煤气和储存在煤气柜内的高热值转炉煤气都送入燃气炉内燃烧。燃气炉内的温度大于控制温度阈值时第一阀门开度减小，反之开度增加。

400-控制器连接有位于300-转炉和200-燃气炉之间的500-放散阀。当燃气炉内的温度达到报警值时，400-控制器控制500-放散阀打开以防止温度过低熄火爆炸。

200-燃气炉还提供600-燃气补充阀与700-燃气源连接，600-燃气补充阀与400-控制器连接。在调节温度时，调节第一阀门温度不能升高燃气炉内温度，则控制器控制补充阀打开，直到达到控制温度阈值，调节温度低压控制温度阈值。

100-煤气柜与300-转炉之间还设有用于降低100-煤气柜内压力的800-泄压阀。

图4所示为本实用新型第二实施例的转炉煤气处理系统的结构示意图。请参见图4，本实用新型第二实施例的转炉煤气处理系统， 100-煤气柜分别与200-燃气炉连通、300-转炉通过电控阀门连通。 100-煤气柜通过600-燃气补充阀与700-燃气源连接。

燃气炉的工作原理：

首先用于稳定燃烧的高热值煤气，通过4-高热值煤气水封进入 16-稳燃煤气燃烧器在2-膜式壁炉膛内燃烧，16-稳燃煤气燃烧器采用四角切圆的布置方式，在2-膜式壁炉膛的温度达到设定值时(如 850℃)，14-稳燃体的温度足够高时，300-转炉放散煤气通过3-转炉放散煤气水封进入15-放散煤气燃烧器在2-膜式壁炉膛内燃烧。助燃的空气通过17-鼓风机加压，再通过6-空气预热器加热后，通过布置在15-放散煤气燃烧器、16-稳燃煤气燃烧器上的空气通道进入2-膜式壁炉膛内与煤气一起燃烧，燃烧后的热量转化为蒸汽，燃烧产生的高温烟气向上依次与12-高温过热器、13-低温过热器、11- 高温省煤器、9-脱硝装置、8-低温省煤器、6-空预器后，温度降低，通过5-烟囱排入大气。

在燃烧过程中产生的NOx通过布置在11-高温省煤器上部的9- 脱硝装置脱除，满足环保排放的要求。

在本实用新型中，15-放散煤气燃烧器可以是多层，每层分别于一个300-转炉相连，即可以是多个转炉德放散煤气进入200-燃气炉参加燃烧。

在本实用新型中，转炉煤气处理系统设置了燃气炉，转炉与燃气炉连通，将不符合回收要求的转炉煤气回收到燃气炉中燃烧，避免了直接将煤气放散至大气中引起的空气污染。同时在燃气炉中燃烧产生的热能还可用于烧制陶瓷、玻璃或预热钢坯。

在本实用新型中，转炉煤气处理系统设置了煤气柜，在转炉煤气吹氧的中间时段，转炉煤气热值高，将这一时段的转炉煤气储存在煤气柜内，分别通过控制器控制的多个电控阀门实现燃气炉内温度的调节。

在本实用新型中，燃气炉和转炉之间设置了放散阀，当燃气炉内的温度达到报警值时，控制器控制放散阀打开，使低热值煤气放散，防止了燃气炉内因温度过低熄火后继续注入煤气而产生的爆炸事故。

以下所示为某钢铁公司炼钢厂的转炉煤气处理系统具体实例：转炉在运行中放散到大气中大量的不合格转炉煤气(氧含量超过回收标准)，吹氧时间9-15分钟，放散时间取5分钟，前后各放散2. 5分钟，放散的煤气平均的CO含量为15％，平均含水蒸气为15％，热值452kcal/Nm³，冶炼时间33-40分钟循环一次，一台转炉平均每小时煤气的放散总量为12000m³/h，按每小时平均接收2台转炉放散煤气的量设计，接收的总热量为2X5.424X106kcal/h。煤气柜煤气加压流量的调压方式为回流调节。

为了适应低热值煤气流量变化较大、持续时间较短、煤气热值低的工况，锅炉采用正压运行，炉膛采用承压结构设计，能承受较大的压力变化值，不设引风机。设计锅炉的容量为35t/h，参数为中温中压，即3.82MPa、450℃，2台转炉放散煤气的总热量为2X5.4 24X10⁶kcal/h，需要用于稳燃的转炉煤气的热量(转炉煤气的热量按 1300kcal/Nm³)为1.62X10⁷kcal/h，放散煤气的总热量占40％，用于稳燃的转炉煤气的热量占60％。由于转炉煤气已进行除尘和脱硫，因此本锅炉只考虑脱硝，脱硝剂根据尾部烟气中NOx的含量自动控制氨水的喷入量。

为了使锅炉产生的蒸汽流量相对平稳，可以根据放散煤气流量的大小自动成比例地调节稳燃煤气的流量(根据热量平衡)。

锅炉产生的蒸汽的参数可以根据当地的蒸汽管网的蒸汽参数设计，所产蒸汽并入蒸汽管网。用于稳燃的转炉煤气的流量(热值按 1300kcal/Nm³)：12460Nm³/h；如果稳燃用高炉煤气(热值按780kc al/Nm³)，则流量为：20770Nm³/h；放散煤气的流量：2X12000Nm³/ h。

锅炉为中温中压单锅筒自然循环，塔形布置，全部由水冷壁组成燃烧室，按烟气的流动方向分为高温、低温两段，采用喷水减温器调节蒸汽温度，高温省煤器，SCR脱硝装置，高温空预器，低温省煤器，低温空预器，烟囱，为减少阻力，烟囱直接放在锅炉的正上方。锅炉采用正压运行，不设引风机，炉膛与烟囱直接相连，能承受放散煤气的压力变动。

炉膛由管子密布于炉膛组成膜式水冷壁，整个水冷系统分为前、后、两侧四个循环回路。炉膛四周为轻型炉墙。在炉膛上设置防爆门。

锅筒通过两只活动支座搁在钢架的大梁上，使锅筒受热时可自由向两侧膨胀。锅筒上设有安全阀、紧急放水、压力表、水位计等一些必要的阀门仪表，为了在锅炉生火过程中保护省煤器，锅筒上设有再循环管与进省煤器前的给水混合集箱相连。

为了保证蒸汽品质，锅筒内部装有整套汽水分离设备，布置有旋风分离器作为粗分离h。顶部布置有百叶窗作为细分离，锅筒内部还装有排污管和加药管。

过热器和汽温调节：过热器为对流式垂直布置于炉膛上部，按蒸汽流动方向分为高温、低温两段，为两级布置，中间减温，采用喷水减温器调节蒸汽温度。

省煤器布置在炉膛上部，在两级省煤器中间设SCR脱硝装置。

空气预热器为管式空气预热器，两级布置，设在省煤器的上部，下级管子采用考登钢。锅炉钢架为支承式构架，框架式布置，柱和梁均采用钢结构，锅筒和集中下降管布置在炉膛的侧面。

为了使锅炉产生的蒸汽流量相对平稳，可以根据放散煤气流量的大小自动成比例地调节稳燃煤气的流量(根据热量平衡)。转炉放散煤气的特点是CO含量低，煤气的热值低，O2含量较高，放散煤气间断运行。为保证转炉放散煤气的安全、稳定燃烧，采取如下措施：

煤气燃烧器，采用四角切圆的燃烧方式，为稳定燃烧，中间采用由耐火材料构成的稳燃体，保证放散煤气的稳定燃烧。下层的4 只燃烧器使用煤气柜中合格的高热值转炉煤气(或高炉煤气)，热量占60％，上面的燃烧器使用放散煤气，热量占40％，每一台转炉的放散煤气对应一层燃烧器，当多台转炉煤气的放散气进入时，可以采用多层燃烧器布置方式，目的是保证放散煤气的稳定燃烧。

为适应放散煤气间断运行的工况，锅炉采用正压运行，炉膛能承受较大压力变化，并且烟囱放在锅炉的正上方，不设引风机，如果运行中出现压力波动，可直接通过烟囱释放；为保证蒸汽流量的平稳，可根据放散煤气的流量变化调节合格的转炉煤气的流量，使进入锅炉的总热量保持平稳。

为保证低热值的放散煤气的燃烧，设定炉膛温度联锁保护，即当炉膛温度高于850℃时，才允许放散煤气进入炉内。

由于放散煤气中O2含量较高，为保证安全燃烧，不发生爆燃，在放散煤气炉前管道上设置水封装置，防止回火。

蒸汽吹扫：在炉前煤气管道上设置启动快关门，在启动快关门之后设置蒸汽吹扫管道，在每一个运行周期内，均采用蒸汽进行吹扫，把剩余煤气吹入锅炉燃尽。为防止蒸汽吹扫管路故障，设置备用N2储罐。

放散的煤气平均的CO含量为15％，热值452kcal/Nm³，冶炼时间33-40分钟循环一次，平均每小时煤气的接收放散总量为2X1200 0m³/h，总热量为2X5.424X10⁶kcal/h。每年按运行300天计算，侧可回收的热量相当于2X5578吨标煤，假设标煤的价格为800元/吨，每年节约成本892.5万元。

目前用于放散煤气伴烧的焦炉煤气的费用为300万元，这部分焦炉煤气可用于锅炉产生蒸汽。项目总投资估计1500万元。

改造后，每年减少煤气放散量为2.59X10⁸Nm3。并且这些放散煤气经过锅炉后，在经过脱硝，NOx的排放浓度可以达到50mg/m³以下，实现超低排放。

以上，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化和修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。