一种熔融还原炉煤气循环利用装置及方法与流程

本发明涉及一种煤气利用工艺，尤其是一种利用熔融还原炉煤气循环利用工艺。

背景技术：

由于高炉炼铁系统的高能耗、高排放，长期以来冶金界一直在开发无焦或少焦的非高炉炼铁流程。直接熔融还原炼铁工艺可直接熔炼经过预热处理的铁矿粉，并喷吹煤粉作为系统的还原剂及热量来源。相对于传统的高炉炼铁工艺，熔融还原炼铁工艺省去了烧结及焦化两个环节，在同样产能下节省了大量的投资及运行成本，在生产过程中产生了大量蒸汽及富余煤气需要利用。相比高炉炼铁，直接熔融还原工艺产生炉顶煤气在1500～1700℃之间，具有气量大、热值高、温度高等特点，而且在炉顶煤气中还附带有一定的烟尘，因此给炉顶煤气的回收利用带来了极大的难题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种熔融还原炉煤气循环利用系统，熔融还原炉煤气循环利用系统包括：依次连接的汽化烟道，旋风除尘器，余热锅炉，布袋除尘器，调压阀组，所述调压阀组出口分别与煤粉制备装置、热风炉、烘干窑连接，所述汽化烟道的入口与熔融还原炉连接。

进一步地，汽化烟道依次分为炉口段、烟道1段、烟道2段、烟道3段、烟道4段五部分，截面为圆形，前四部分采用强制循环汽化冷却，每部分都设置了热水循环泵，可以实现强制冷却，最后一部分为自然循环但也能实现强制循环汽化冷却。

进一步地，旋风除尘器采用上圆筒，下锥体结构，上部为旋风筒，下部为储灰罐，旋风筒内表面设计耐火砖及喷涂料，以防止煤气流的冲刷磨损，进口采用外旋的形式，尽可能的加大除尘器入口加速段，采用两台并列的旋风除尘器，煤气中大颗粒粉尘被沉降收集，通过旋风除尘器降低煤气含尘量，提高煤气的对流换热系数。

进一步地，经除尘的煤气在余热锅炉中，余热锅炉为绝热炉膛、自然循环、正压、紧身封闭布置、全钢构架余热锅炉。

进一步地，所述布袋除尘器为干法布袋除尘器，半净煤气从中下部进入布袋除尘箱体，含尘气流经滤袋后，灰尘被阻在滤袋外，滤袋内的净煤气由筒体顶部的净气支管进入到净煤气总管，再经调压阀组减压、消声器降噪进入煤气管网。

进一步地，煤气管网中的净煤气一部分进入回转窑中，一部分进入煤粉的制备系统，另一部分进入热风炉送风系统。

进一步地，提供一种利用上述系统进行余热利用工艺，其特征在于，包括以下工艺步骤：

(1)、在熔融还原炉炉顶煤气室中产生大量高温、高热值、并携带大量炉尘的煤气，煤气温度在1400～1650℃，在生产过程中持续产出；

(2)、高温煤气首先经汽化烟道收集冶炼过程中的高温煤气并将其冷却下来，汽化烟道分为炉口段、烟道1段、烟道2段、烟道3段、烟道4段五部分，截面为圆形，前四部分采用强制循环汽化冷却，每部分都设置了热水循环泵，可以实现强制冷却，最后一部分为自然循环但也能实现强制循环汽化冷却，煤气冷却系统采用强制循环汽化冷却和自然循环汽化冷却相结合的复合循环冷却方式；

(3)、煤气在汽化烟道出口温度降为600～800℃，然后进入旋风除尘器进行除尘处理，去除煤气中携带的较大颗粒烟尘，防止后续煤气管道积灰堵塞，旋风除尘器采用上圆筒，下锥体结构，上部为旋风筒，下部为储灰罐，旋风筒内表面设计耐火砖及喷涂料，以防止煤气流的冲刷磨损，进口采用外旋的形式，尽可能的加大除尘器入口加速段，采用两台并列的旋风除尘器，煤气中大颗粒粉尘被沉降收集，通过旋风除尘器降低煤气含尘量，提高煤气的对流换热系数；

(4)、经除尘的煤气在余热锅炉中，余热锅炉为绝热炉膛、自然循环、正压、紧身封闭布置、全钢构架余热锅炉，利用高温煤气能量采用换热方式将给水加热至饱和蒸汽加以利用，经余热锅炉后煤气冷却至170～200℃；

(5)、冷却后的煤气采用干法布袋除尘器进行净化除尘，半净煤气从中下部进入布袋除尘箱体，含尘气流经滤袋后，灰尘被阻在滤袋外，滤袋内的净煤气由筒体顶部的净气支管进入到净煤气总管，再经调压阀组减压、消声器降噪进入煤气管网；

(6)、为了实现煤气的完全利用，煤气管网中的净煤气分别进入生产工序中进行循环利用。一部分进入回转窑中，用于矿石的烘干、预热、提温，煤气从回转窑的窑头进入，在煅烧带进行燃烧放热，使窑内温度升高，通过控制煤气的流量来控制回转窑内的温度，进而控制矿粉出料温度。这部分煤气消耗占总煤气量的30％～40％；

一部分进入煤粉的制备系统，用于煤粉的烘干，煤气在热媒发生装置燃烧室内燃烧产生高温废气，与烟气风机引过来的热风炉烟气在混合室混合，生成热烟气，进入煤粉磨机对煤粉进行干燥。这部分煤气消耗占总煤气量的30％～45％；

另一部分进入热风炉送风系统，用于热风炉的升温，通过调节煤气流量控制废气温度、通过调节助燃空气流量来控制燃烧，热风炉产生的废气同样进入煤粉磨机对煤粉进行干燥。这部分煤气消耗占总煤气量的25％～40％。最终实现了在整个工序中内部的循环利用。不仅将高温的煤气物理显热得到充分利用，而且还将煤气的化学热得到了充分的释放，极大地降低了整个工序的能耗，实现了节能降耗的目的。

本发明的优点及效果：对于熔融还原炉生产过程中产生大量的高温煤气，通过汽化冷却装置及余热锅炉等设备回收了能量，使高温煤气得到了综合利用，既合理利用了能源，又降低了产品成本。本项目采用了先进高效的节能技术，合理利用生产工序中产生的余热和余能，实现了煤气的完全回收利用，使工序的能耗尽可能的降低。汽化冷却装置是收集冶炼过程中的高温煤气并将其冷却下来，以便满足下一步工序的要求，保证冶炼的安全生产，同时可生产蒸汽回收大量热能，起到节能降耗，提高经济效益的作用。煤气冷却系统采用强制循环汽化冷却和自然循环汽化冷却相结合的复合循环冷却方式。复合循环冷却方式具有既能回收蒸汽，又安全可靠、使用寿命长等优点。采用两台并列的旋风除尘器，煤气中大颗粒粉尘被沉降收集。通过旋风除尘器降低煤气含尘量，除尘效率达到90％以上，提高煤气的对流换热系数，最终实现了在整个工序中内部的循环利用。为了实现煤气的完全利用，煤气管网中的净煤气分别进入回转窑、煤粉制备系统、热风炉送风系统的生产工序中进行循环利用。不仅将高温的煤气物理显热得到充分利用，而且还将煤气的化学热得到了充分的释放，极大地降低了整个工序的能耗，实现了节能降耗的目的。最终需要外排处理的气量极大的降低，显著降低污染物排放。本工艺操作简单、运行稳定、工作效率高，实现了能源的高效回收利用。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书来实现和获得。

附图说明

图1是本发明的熔融还原炉煤气循环利用装置示意图。

1-熔融还原炉；2-炉口段；3-烟道1段；4-烟道2段；5-烟道3段；6-烟道4段；7-旋风除尘器；8-余热锅炉；9-布袋除尘器；10-调压阀组；11-煤粉制备系统；12-热风炉；13-烘干窑。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的解释和说明。

实施例1

一种熔融还原炉煤气循环利用系统，熔融还原炉煤气循环利用系统包括：依次连接的汽化烟道，旋风除尘器，余热锅炉，布袋除尘器，调压阀组，所述调压阀组出口分别与煤粉制备装置、热风炉、烘干窑连接，所述汽化烟道的入口与熔融还原炉连接。

汽化烟道依次分为炉口段、烟道1段、烟道2段、烟道3段、烟道4段五部分，截面为圆形，前四部分采用强制循环汽化冷却，每部分都设置了热水循环泵，可以实现强制冷却，最后一部分为自然循环但也能实现强制循环汽化冷却。

旋风除尘器采用上圆筒，下锥体结构，上部为旋风筒，下部为储灰罐，旋风筒内表面设计耐火砖及喷涂料，以防止煤气流的冲刷磨损，进口采用外旋的形式，尽可能的加大除尘器入口加速段，采用两台并列的旋风除尘器，煤气中大颗粒粉尘被沉降收集，通过旋风除尘器降低煤气含尘量，提高煤气的对流换热系数。

进一步地，经除尘的煤气在余热锅炉中，余热锅炉为绝热炉膛、自然循环、正压、紧身封闭布置、全钢构架余热锅炉。

所述布袋除尘器为干法布袋除尘器，半净煤气从中下部进入布袋除尘箱体，含尘气流经滤袋后，灰尘被阻在滤袋外，滤袋内的净煤气由筒体顶部的净气支管进入到净煤气总管，再经调压阀组减压、消声器降噪进入煤气管网。

煤气管网中的净煤气一部分进入回转窑中，一部分进入煤粉的制备系统，另一部分进入热风炉送风系统。

一种利用上述系统进行余热利用工艺，其特征在于，包括以下工艺步骤：

(1)、在熔融还原炉炉顶煤气室中产生大量高温、高热值、并携带大量炉尘的煤气，煤气温度在1400～1650℃，在生产过程中持续产出；

(2)、高温煤气首先经汽化烟道收集冶炼过程中的高温煤气并将其冷却下来，汽化烟道分为炉口段、烟道1段、烟道2段、烟道3段、烟道4段五部分，截面为圆形，前四部分采用强制循环汽化冷却，每部分都设置了热水循环泵，可以实现强制冷却，最后一部分为自然循环但也能实现强制循环汽化冷却，煤气冷却系统采用强制循环汽化冷却和自然循环汽化冷却相结合的复合循环冷却方式；

(3)、煤气在汽化烟道出口温度降为600～800℃，然后进入旋风除尘器进行除尘处理，去除煤气中携带的较大颗粒烟尘，防止后续煤气管道积灰堵塞，旋风除尘器采用上圆筒，下锥体结构，上部为旋风筒，下部为储灰罐，旋风筒内表面设计耐火砖及喷涂料，以防止煤气流的冲刷磨损，进口采用外旋的形式，尽可能的加大除尘器入口加速段，采用两台并列的旋风除尘器，煤气中大颗粒粉尘被沉降收集，通过旋风除尘器降低煤气含尘量，提高煤气的对流换热系数；

(4)、经除尘的煤气在余热锅炉中，余热锅炉为绝热炉膛、自然循环、正压、紧身封闭布置、全钢构架余热锅炉，利用高温煤气能量采用换热方式将给水加热至饱和蒸汽加以利用，经余热锅炉后煤气冷却至170～200℃；

(5)、冷却后的煤气采用干法布袋除尘器进行净化除尘，半净煤气从中下部进入布袋除尘箱体，含尘气流经滤袋后，灰尘被阻在滤袋外，滤袋内的净煤气由筒体顶部的净气支管进入到净煤气总管，再经调压阀组减压、消声器降噪进入煤气管网；

(6)、为了实现煤气的完全利用，煤气管网中的净煤气分别进入生产工序中进行循环利用；。一部分进入回转窑中，用于矿石的烘干、预热、提温，煤气从回转窑的窑头进入，在煅烧带进行燃烧放热，使窑内温度升高，通过控制煤气的流量来控制回转窑内的温度，进而控制矿粉出料温度。这部分煤气消耗占总煤气量的30％～40％；

一部分进入煤粉的制备系统，用于煤粉的烘干，煤气在热媒发生装置燃烧室内燃烧产生高温废气，与烟气风机引过来的热风炉烟气在混合室混合，生成热烟气，进入煤粉磨机对煤粉进行干燥。这部分煤气消耗占总煤气量的30％～45％；

另一部分进入热风炉送风系统，用于热风炉的升温，通过调节煤气流量控制废气温度、通过调节助燃空气流量来控制燃烧，热风炉产生的废气同样进入煤粉磨机对煤粉进行干燥。这部分煤气消耗占总煤气量的25％～40％。最终实现了在整个工序中内部的循环利用。不仅将高温的煤气物理显热得到充分利用，而且还将煤气的化学热得到了充分的释放，极大地降低了整个工序的能耗，实现了节能降耗的目的。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。