专利名称：一种工业炉窑资源循环利用系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及エ业生产的资源回收领域，更具体的涉及ー种エ业炉窑资源循环利用系统。
背景技术：
以炉煤气作为燃料的エ业炉窑种类繁多，应用十分广泛。一般的传统エ艺为由煤气发生站制出煤气，然后输送给エ业炉窑，通过燃烧器进行燃烧后对エ件进行加热。煤气发生站制气和エ业炉窑燃烧加热各自形成独立的エ艺流程，エ业炉窑所产生的烟气余热、冷却介质(水蒸气)、烟气成分(C02、H2O,)等资源大都直接排放或利用甚少。近些年关于这种エ业炉窑资源回收的研究主要集中在烟气余热的回收利用方面，现有技术中已存在利用烟气余热来加热自身需要的助燃空气，如使用高温空气换热器从炉 窑排放的高温烟气中回收部分热量将助燃空气预热，预热空气在烧嘴中与炉煤气燃烧，这种现有燃烧エ艺提高了炉膛工作温度，降低了能源消耗，但其仍将烟气全部排放入大气层中，对烟气成分(co2、H2o)、冷却介质等资源不回收，而且烟气余热回收利用也很少，因此这种现有燃烧エ艺仍然存在着两大问题
1、窑炉最终排放的烟气带走大量热量和资源，浪费能源；
2、窑炉最终排放的烟气中含有大量CO2温室气体和灰尘，造成环境问题。
发明内容
本发明基于上述技术问题而提出，将煤气发生站制气系统和エ业炉窑燃烧系统整合为ー个整体エ艺系统，形成将烟气余热、冷却介质(水蒸气)、烟气成分(C02、H20、)等资源一体化回收利用的一种エ业炉窑资源循环利用系统。本发明的主要技术核心为将通过换热器回收了部分余热之后的炉窑排放烟气同冷却水蒸气、助燃空气一起引入煤气发生炉进行回收利用，烟气中的CO2 (约占16 —18%)在发生炉内被还原为CO，烟气中的H20(g)(约占10—11%)以及冷却水蒸气在发生炉与C反应生成炉煤气，并与原炉煤气一起供给炉窑燃烧，循环利用，而烟气中的少部分O2 (约占1%)以及助燃空气则与C反应提供各反应所需热量。本发明具体采取的技术方案为
一种エ业炉窑资源循环利用系统，包括煤气发生站、エ业炉窑、换热器、冷却系统、混合器以及各通气管路，其中煤气发生站为エ业炉窑提供可燃气体，エ业炉窑内燃烧后的烟气经排烟烟道排出，所述的换热器设置于该排烟烟道上以利用烟气余热来预热空气，预热后的空气通过管路一部分输出至混合器，另一部分与所述可燃气体混合助燃；所述冷却系统在冷却エ业炉窑过程中所产生的水蒸气通过管路输出至混合器；其特征在于，所述排烟烟道经换热后的下游连接有烟气回收管路，该烟气回收管路的输出端连接至混合器，所述混合器将其内按预定比例混合的所述预热空气、水蒸气和回收烟气一同输入至煤气发生站内进行资源循环利用。
进一步的根据本发明所述的系统，其中所述工业炉窑上设置有燃烧器，所述另一部分预热空气和煤气发生站提供的可燃气体在该燃烧器内混合并燃烧，生成的炽热气流喷入工业炉窑内。进一步的根据本发明所述的系统，其中所述换热器包括高温换热器和低温换热器。进一步的根据本发明所述的系统，其中所述高温换热器设置于排烟烟道的上游，且其一端通过管路连接于进气鼓风机，另一端通过管路连接于所述燃烧器，用于向其提供 预热的助燃空气。进一步的根据本发明所述的系统，其中经所述高温换热器预热后的助燃空气温度达到350°C—450°C，且所述高温换热器的进气和出气管路上均设置有调节阀。进一步的根据本发明所述的系统，其中所述低温换热器设置于高温换热器的下游，且其一端通过管路连接于进气鼓风机，另一端通过管路连接于所述混合器，用于向其提供预热空气。进一步的根据本发明所述的系统，其中经所述低温换热器预热后的空气温度达到200°C以上，且所述低温换热器的进气和出气管路上均设置有调节阀。进一步的根据本发明所述的系统，其中所述冷却系统是设置于工业炉窑上的汽化冷却系统，且在其水蒸气输出管路上设置有调节阀。进一步的根据本发明所述的系统，其中所述排烟烟道经排烟机而连接于烟囱，所述烟气回收管路连接于所述烟 ，并设置有烟气输入风机和调节阀，通过所述烟气回收管路将排放的全部或部分烟气资源回收至混合器内。进一步的根据本发明所述的系统，其中所述回收烟气中的资源成分主要是CO2和H2O。进一步的根据本发明所述的系统，其中所述混合器内的各回收成分在送入含有C的煤气发生站内后发生的循环造气反应如下
C+C02=2C0-Q，其中的CO2主要来自回收烟气中；
C+H20=C0+H2-Q，其中的H2O主要来自回收烟气和冷却系统提供的水蒸气；
C+02=C02+Q，其中的O2主要来自预热空气，且通过该反应补充上述其他反应所需的热量。进一步的根据本发明所述的系统，其中通过连接于所述混合器的各管路上的调节阀来控制混合器内各回收成分的混合比例。进一步的根据本发明所述的系统，其中所述可燃气体主要成分为CO和H2。进一步的根据本发明所述的系统，其中所述煤气发生站产生的可燃气体通过除尘器后经管路送入所述燃烧器，所述回收烟气中的灰尘经煤气发生站内的煤层过滤后落入成渣区，并随炉渣一起排入水封除渣坑。进一步的根据本发明所述的系统，其中所述工业炉窑为軋钢连续加热炉。进一步的根据本发明所述的系统，其中的鼓风机、烟气输入风机、排烟机均能变频调速。本发明达到的技术效果
I、本发明通过将烟气余热、冷却介质、烟气成分等资源一体回收，极大的提高了煤气发生站的气化強度和产气量，并降低了对原煤资源的使用量，有效地节约了能源；
2、通过本发明所述的装置极大的減少了温室气体ニ氧化碳以及烟尘等的排放，降低了エ业燃烧对环境的污染。
附图I为本发明所述エ业炉窑资源循环利用系统的结构图。附图I中各附图标记的含义如下
I.煤气发生站；2.燃烧器；3.エ业炉窑；4.排烟烟道；5.高温换热器；6.低温换热器；7.排烟机；8.烟囱；9.エ业炉窑用鼓风机；10.煤气站用鼓风机；11.调节阀；12.调节阀；13.放散阀；14.放散阀；15.烟气输入风机；16.放散阀；17.汽包；18蒸汽调节阀；19.混合器。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的技术方案进行详细的描述以更充分的理解本发明的技术方案，但并不意味着将本发明局限于这些具体的实施方式中。本发明所述的エ业炉窑资源循环利用系统如附图I所示，包括煤气发生站I、燃烧器2、エ业炉窑3、排烟烟道4、高温换热器5、低温换热器6、排烟机7、烟囱8、エ业炉窑用鼓风机9、煤气站用鼓风机10、调节阀11-12、放散阀13-14、16、烟气输入风机15、汽化冷却系统17、蒸汽调节阀18、混合器19和若干通气管道。其中煤气发生站I用于产生燃烧用的炉煤气(主要成分为氢气和一氧化碳)，其产生的炉煤气通过除尘器后经管道送入燃烧器2，エ业炉窑用鼓风机9将常温空气通过调节阀11鼓入高温换热器5中，交换热量后变成高温空气(一般350°C — 450°C)送入燃烧器2中，并用放散阀13进行比例调节，这种高温空气和炉煤气在燃烧器2中混合燃烧，生成的炽热气流喷入エ业炉窑3中以加热其中的エ件。燃烧形成的烟气通过エ业炉窑3尾部安装的排烟烟道4排出，并依次通过排烟烟道4上设置的高温换热器5和低温换热器6，最后由排烟机7将烟气引入烟囱8中而排入大气，其中该高温换热器5可为设置于排烟烟道4前端(高温端)的普通换热管路，其一端通过管路连接于エ业炉窑用鼓风机9、另一端通过管路连接于燃烧器2，在高温燃烧烟气(约650°C以上)通过该段排烟烟道4后，其热量经高温换热器5而传递给由鼓风机9提供的常温助燃空气并将其预热成高温空气(约350°C _450°C)，而燃烧烟气本身的温度则降低到450°C左右，从而通过该高温换热器5有效的利用燃烧烟气的余热对送入燃烧器2中的助燃空气进行了预热，提高了热能利用率。进ー步的在排烟烟道4的后端也设置有换热器6，因燃烧烟气传输至该段时温度已有降低(约到450°C左右)，因此该换热器即为ー种低温换热器6，其一端通过管路连接于煤气站用鼓风机10，另一端通过管路连接于混合器19，该煤气站用鼓风机10为煤气发生站I内的资源回收反应提供制气空气(主要利用其氧气成分)，其将常温空气通过调节阀12鼓入低温换热器6中，并经其预热到200°C左右后送入混合器19，可用放散阀14进行比例调节。同时烟气经该低温换热器换热后温度降低到300°C以下，经安装于排烟烟道4出ロ端的排烟机7而向烟囱8内排出。上述エ业炉窑3通常可为軋钢连续加热炉，并带有汽化冷却系统17，该汽化冷却系统17内装有冷却液体如水并设置于エ业炉窑3上以对其进行冷却(在附图I中汽化冷却系统17与エ业炉窑3分开绘制是为了便于观察，通常两者都集成在一起)，该汽化冷却系统17在吸收エ业炉窑3的热量后，其中的冷却水变成高温水蒸气并通过管路输入至混合器19内以作为气化剂成分參与煤气发生站I内的制气反应，通过调节阀18可控制其混合比例。本发明创新性的在烟气排出端，优选在畑 上设置有烟气回收管路，并设置有烟气输入风机和调节阀，以通过这种烟气回收管路将排放的全部或部分烟气资源回收至混合器内，具体的通过烟气输入风机15将烟 8内的烟气吸入回收管路内，然后通过调节阀16进行比例控制后输送入混合器19。至此混合器19中混合有排放烟气-主要成分为CO2 (约占16 18%)、H20(g)(约占l(Tll%)和O2 (约占1%)、来自煤气站用鼓风机10的热空气(含有02)、以及来自汽化冷却系统17的高温水蒸气H2O,这些气体成分作为了气化剂能够有效的參与到煤气发生站I内的氧化ー还原造气反应，并重新生成炉煤气供给エ业炉窑燃烧，以达到循环利用的目的，而回收烟气中的灰尘经煤气发生站内煤层过滤落入成渣区，随炉渣一起排入水封除渣坑。具体的混合器19内的混合气体送入煤气发生站I后与其内的C所发生的造气反应如下
C+02=C02+Q (其中的O2主要来自鼓风机10，且通过该反应为下述其他造气反应提供必要的热量); C+C02=2C0-Q (其中的CO2主要来自烟囱8中回收的烟气成分，通过利用烟气中的CO2有效的补充了 C成分)；
C+H20=C0+H2-Q (其中的H2O来自烟气和汽化冷却系统17，极大的降低了对原始反应水分的需求)。从上述反应过程可以看出本发明所述的系统不但将烟气中C02、H2O成分补充为气化剂，而且利用烟气余热迫使上述反应化学平衡更趋向有利于还原反应方向的进行，从而有效的节约了原煤(C)，达到节能的目的。另外，上述鼓风机9、10以及烟气输入风机15、排烟机7等均系变频调速，根据现场エ况，可方便调节各自的流量、压力。且如附图I所示在各空气管道和烟气管道上均设有调节阀或放散阀，可调节系统均衡运行。本发明通过上述附图I所示的系统，既有效的利用了烟气的余热(通过换热器为燃烧器和混合器提供了热空气)，更为重要的是循环利用了烟气中的CO2和H2O资源成分、以及冷却介质，从而达到将烟气余热、冷却介质(水蒸气)、烟气成分(C02、H20)等资源一体化回收的目的，在国内外首创了煤气发生站-エ业炉窑余热和资源循环利用系统，提高了煤气发生站的气化强度和产气量，并降低了对原煤(C)资源的使用量，具有节约能源资源、減少烟尘排放等多重重大的社会经济效益。以上仅是对本发明的优选实施方式进行了描述，并不将本发明的技术方案限制于此，本领域技术人员在本发明的主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本发明所要保护的技术范畴，如尽管在上述实施例中烟气回收管路连接于烟囱，但本领域技术人员根据实际需要和使用方便也能够将其连接于排烟机、排烟烟道等位置，尽管在附图I所示的实施例中包括有単独的燃烧器，但本领域技术人员根据需要也能够使用本身在内部具有燃烧装置的エ业炉窑，上述各温度条件可因本发明所述系统应用领域的不同而有所变化，等等这些都属于本发明的技术范畴，本发明具体的保护范围以权利要求书的记载为准。
权利要求
1.一种工业炉窑资源循环利用系统，包括煤气发生站、工业炉窑、换热器、冷却系统、混合器以及各通气管路，其中煤气发生站为工业炉窑提供可燃气体，工业炉窑内燃烧后的烟气经排烟烟道排出，所述的换热器设置于该排烟烟道上以利用烟气余热来预热空气，预热后的空气通过管路一部分输出至混合器，另一部分与所述可燃气体混合助燃；所述冷却系统在冷却工业炉窑过程中所产生的水蒸气通过管路输出至混合器；其特征在于，所述排烟烟道经换热后的下游连接有烟气回收管路，该烟气回收管路的输出端连接至混合器，所述混合器将其内按预定比例混合的所述预热空气、水蒸气和回收烟气一同输入至煤气发生站内进行资源循环利用。
2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述工业炉窑上设置有燃烧器，所述另一部分预热空气和煤气发生站提供的可燃气体在该燃烧器内混合并燃烧，生成的炽热气流喷入工业炉窑内。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述换热器包括高温换热器和低温换热器。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述高温换热器设置于排烟烟道的上游，且其一端通过管路连接于进气鼓风机，另一端通过管路连接于所述燃烧器，用于向其提供预热的助燃空气。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，经所述高温换热器预热后的助燃空气温度达到350°C—450°C，且所述高温换热器的进气和出气管路上均设置有调节阀。
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述低温换热器设置于高温换热器的下游，且其一端通过管路连接于进气鼓风机，另一端通过管路连接于所述混合器，用于向其提供预热空气。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，经所述低温换热器预热后的空气温度达到200°C以上，且所述低温换热器的进气和出气管路上均设置有调节阀。
8.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述冷却系统是设置于工业炉窑上的汽化冷却系统，且在其水蒸气输出管路上设置有调节阀。
9.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述排烟烟道经排烟机而连接于烟囱，所述烟气回收管路连接于所述烟園，并设置有烟气输入风机和调节阀，通过所述烟气回收管路将排放的全部或部分烟气资源回收至混合器内。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述回收烟气中的资源成分主要是CO2和 H2O。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述混合器内的各回收成分在送入含有C的煤气发生站内后发生的循环造气反应如下 (1)C+C02=2C0-Q,其中的CO2主要来自回收烟气中； (2)C+H20=C0+H2-Q，其中的H2O主要来自回收烟气和冷却系统提供的水蒸气； (3)C+02=C02+Q，其中的O2主要来自预热空气，且通过该反应补充上述其他反应所需的热量。
12.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，通过连接于所述混合器的各管路上的调节阀来控制混合器内各回收成分的混合比例。
13.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述可燃气体主要成分为CO和H2。
14.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述煤气发生站产生的可燃气体通过除尘器后经管路送入所述燃烧器，所述回收烟气中的灰尘经煤气发生站内的煤层过滤后落入成渣区，并随炉渣一起排入水封除渣坑。
15.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述工业炉窑为軋钢连续加热炉。
16.根据权利要求4、6或9所述的系统,其特征在于,其中的鼓风机、烟气输入风机、排烟机均能变频调速。
全文摘要
本发明涉及一种工业炉窑资源循环利用系统，将通过换热器回收了部分余热之后的炉窑排放烟气同冷却水蒸气、助燃空气一起引入煤气发生炉进行回收利用，使烟气中的CO2在发生炉内被还原为CO，烟气中的H2O以及冷却水蒸气在发生炉内与C反应生成炉煤气，并与原炉煤气一起供给工业炉窑燃烧，循环利用，从而实现了对烟气余热、冷却介质-水蒸气、烟气成分等资源的一体化回收利用，并极大的提高了煤气发生站的气化强度和产气量，降低了对原煤资源的使用量和温室气体的排放量，有效地节约了能源，并保护了环境。
文档编号F27D17/00GK102620569SQ20121006108
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月9日 优先权日2012年3月9日
发明者侯英武, 赵守义, 赵晓雯 申请人:唐山京兆科技开发有限公司