罩式炉尾气综合回收利用设备及系统的制作方法

1.本实用新型涉及罩式炉尾气处理技术领域，尤其涉及一种罩式炉尾气综合回收利用设备及系统。


背景技术：

2.工业生产中，为了保护环境，节约资源，一般都对排放的尾气进行处理，以实现对尾气的回收利用。现有的罩式炉的尾气处理方法是，对尾气进行除湿、除油、压缩、预处理、变压吸附和脱氧干燥等，从而尾气中获得纯度较高的氢气，然后再在氢气中混入精氮，得到混合气体，最后将混合气体通入镀锌线退火炉内，生产制造镀锌板。然而该种方式全部工序较长，关联设备较多成本较高，回收成本较高。


技术实现要素：

3.本实用新型实施例提供一种罩式炉尾气综合回收利用设备及系统，以解决现有的尾气处理方法需要较多工序才能获得氮氢混合气体的问题。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案是：
5.一种罩式炉尾气综合回收利用设备，包括：
6.尾气处理装置，所述尾气处理装置通过第一管道与罩式炉连通以接受所述罩式炉的尾气；
7.混合气体生成装置，包括用于通入精氮的开口，所述混合气体生成装置通过第二管道与所述尾气处理装置连通以接受经所述尾气处理装置除湿、除油处理得到的初步处理气体；所述混合气体生成装置用于将所述精氮和所述初步处理气体混合；
8.第三管道，一端连通所述混合气体生成装置，另一端用于连通镀锌线，将混合的气体通入所述镀锌线。
9.可选地，所述罩式炉尾气综合回收利用设备包括设置在第二管道上的催化脱氧装置和干燥装置，所述催化脱氧装置和所述干燥装置自所述尾气处理装置向所述混合气体生成装置的连通方向依次连接。
10.可选地，所述第二管道包括至少两条分流支路，每一所述分流支路的一端与所述干燥装置相连，另一端分别连接有一所述混合气体生成装置。
11.可选地，所述尾气处理装置包括通过第一管道与所述罩式炉连通的废氢总管，所述废氢总管的出口端依次连接有一级冷却系统、一级缓冲罐、一级过滤器、一级风机、二级冷却系统和二级过滤器。
12.可选地，所述罩式炉尾气综合回收利用设备还包括氢气净化装置，所述氢气净化装置包括第一进气端、第二进气端和出气端，所述第一进气端用于通入焦炉煤气，所述第二进气端与所述第二管道连通，所述出气端与所述罩式炉连通。
13.可选地，所述第二进气端和所述第二管道之间还设有单向阀。
14.可选地，所述第二管道上设有调节阀，所述调节阀用于调节所述初步处理气体流
向所述氢气净化装置及所述混合气体生成装置的流量。
15.可选地，所述氢气净化装置包括自所述第二管道向所述罩式炉的连通方向依次连接的压缩单元、预处理及除油单元、变压吸附单元、脱氧干燥单元和储气球罐，所述第一进气端和所述第二进气端均设置于所述压缩单元，所述出气端设置于所述储气球罐。
16.可选地，所述压缩单元为包括多个三级往复式压缩机。
17.此外，本实用新型还提供了一种罩式炉尾气回收利用系统，包括：罩式炉、镀锌线以及上述的罩式炉尾气综合回收利用设备，所述罩式炉与所述罩式炉尾气综合回收利用设备的尾气处理装置连接，所述镀锌线与所述罩式炉尾气综合回收利用设备的第三管道连接。
18.本实用新型提供的有益效果在于：
19.该罩式炉尾气综合回收利用设备通过尾气处理装置对尾气进行初步处理，得到初步处理的气体，然后在混合气体生成装置中将初步处理的气体和精氮混合，获得可通入镀锌线退火炉内的混合气体。该罩式炉尾气综合回收利用设备省略了对尾气进行初步处理后，制备纯度较高的氢气的一些结构，缩短了获取混合气体的工序步骤，从而降低了工艺成本，此外也加快了获取混合气体的步伐，减少了获取混合气体的时间。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本技术一实施例提供的罩式炉尾气回收利用系统的结构示意图；
22.图2为本技术一实施例提供的尾气处理装置的结构示意图；
23.图3为本技术一实施例提供的罩式炉尾气回收利用系统的流程图。
24.其中，图中各附图标记：
[0025]1‑
尾气处理装置；11
‑
一级冷却系统；12
‑
一级缓冲罐；13
‑
一级过滤器；14
‑ꢀ
一级风机；15
‑
二级冷却系统；16
‑
二级过滤器；2
‑
第一管道；3
‑
罩式炉；4
‑
混合气体生成装置；5
‑
第二管道；51
‑
催化脱氧装置；52
‑
干燥装置；53
‑
检测装置； 6
‑
第三管道；61
‑
尾气流量调节阀；62
‑
第二快速切断阀；63
‑
氮氢气体混合器； 64
‑
回流阀；65
‑
第一快速切断阀；7
‑
镀锌线；8
‑
氢气净化装置；81
‑
压缩单元； 82
‑
预处理及除油单元；83
‑
变压吸附单元；84
‑
脱氧干燥单元；85
‑
单向阀；9
‑
储气球罐。
具体实施方式
[0026]
为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本实用新型的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本实用新型的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。
[0027]
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另
一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
[0028]
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0029]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0030]
申请人在注意到现有的罩式炉尾气综合回收利用设备，是对尾气进行除油、除湿等初步处理后，再对其进行进一步的处理，去除其中的精氮获得纯度较高的氢气，然后再通入精氮与该氢气混合，从而得到可以通入镀锌线退火炉内的混合气体。可是申请人发现对尾气进行初步处理后，获得的初步处理气体是主要成为氮、氢的混合气体，该初步处理气体与需要制备的混合气体主要成分接近，只需要增加氮气的比例。
[0031]
基于申请人发现的上述问题，申请人对罩式炉尾气综合回收利用设备的结构进行改进，下面对本技术实施例进行进一步描述。如图1所示，本实用新型提供了一种罩式炉3尾气回收利用设备，包括：
[0032]
尾气处理装置1，尾气处理装置1通过第一管道2与罩式炉3连通以接收罩式炉3的尾气；
[0033]
混合气体生成装置4，包括用于通入精氮的开口，混合气体生成装置4通过第二管道5与尾气处理装置1连通以接收经尾气处理装置1除湿、除油处理得到的初步处理气体；混合气体生成装置4用于将精氮和初步处理气体混合；
[0034]
第三管道6，一端连通混合气体生成装置4，另一端用于连通镀锌线7，将混合的气体通入镀锌线7。
[0035]
上述技术方案中，可以在启动罩式炉3，等到罩式炉3能够产生的尾气时候，开启罩式炉尾气综合回收利用设备。罩式炉的尾气首先跟随第一管道2来到尾气处理装置1，此时，尾气处理装置1可以对罩式炉3的尾气进行除湿、除油及除尘处理等操作，得到只含氮和氢两种成分的初步处理气体。紧接着初步处理气体跟随第二管道5来到混合气体生成装置4，在该回收利用设备启动后，打开混合气体生成装置4上供精氮通入的开口，使得初步处理气体能够来到混合气体生成装置4中，并和精氮进行混合，如纯度较高的精氮(纯度大于 99.999％的氮气)，得到混合气体。最后该混合气体可以顺着第三管道6流向镀锌线7，作为镀锌线7中制造生产镀锌板的一种保护气体。需要说明的是，通入混合气体生成装置4中的氮气的含量，可以根据实际生产需求进行调节，从而达到调节氮在混合气体中所占的比例的目的，在此不再做详细介绍。
[0036]
相比之下，现有的回收利用设备先对尾气进行处理，得到初步处理气体后，初步处理气体进行再对其进行进一步的处理，去除其中的氮气获得纯度较高的氢气，再通入精氮，与获得的氢气混合在一起。去除初步处理气体的氮气设备成本较高。相对于现有技术，该回收利用设备缩短了获取只含氮、氢两种成分的混合气体的工序步骤，加快了获得混合气体
的步伐，减少了获得混合气体的时间。
[0037]
在一实施例中，如图3所示，罩式炉3尾气回收利用设备包括设置在第二管道5上的催化脱氧装置51和干燥装置52，催化脱氧装置51和干燥装置52 自尾气处理装置1向混合气体生成装置4的连通方向依次连接。
[0038]
当罩式炉3的尾气经过尾气处理装置1的处理，得到初步处理气体后，随着第二管道5流向下一工序。实际上，初步处理气体除主要成分氮气和氢气之外，还有少量的氧和水分。因而，本实施例中的罩式炉3尾气回收利用设备还设有催化脱氧装置51和干燥装置52。
[0039]
该初步处理气体首先进入安装在第二管道5上的催化脱氧装置51，可以对其进行脱氧处理，去除混合气体中的氧；接着进入干燥装置52，可以去除初步处理气体中的水分，最后得到去除氧和水分后的初步处理气体。紧接着，该初步处理气体再继续跟随第二管道5流向混合气体生成装置4。最终获得的混合气体基本上只含有氮、氢两种成分，在加入精氮混合后，更符合镀锌线或其它用氮氢气作为保护气体的生产线对通入气体的要求。
[0040]
请参阅图1和图3，在另一实施例中，第二管道5包括至少两条分流支路，每一分流支路的一端与干燥装置52相连，另一端分别连接有一混合气体生成装置4。
[0041]
在一示例中，初步处理气体在进入第二管道5后，首先来到催化脱氧装置 51，在经过脱氧处理后，再来到干燥装置52，最后来到分流支路，基于此处的分流支路为两条，所以初步处理气体可以在这里分成两条支流，并随着每一条分流支路流到对应的混合气体生成装置4内，最后进入对应的1号或2号镀锌线内，也就是镀锌线或者其它用氮氢保护气的生产线内。当然，分流支路的数量还可以是三条、四条，关于分流支路的数量可以根据实际情况确定，在此不做具体的限定。如此设置，使得用户可以调节每条支路对应的混合气体生成装置4中氮气的含量，从而获得氮含量不同的混合气体，进而可以作为生产不同类型的冷轧产品的保护气体，扩大了冷轧产品的生产类型，提高了该回收利用设备的实用性。
[0042]
此外，在一实施例中，干燥装置52后还连接有检测装置53，该检测装置 53包括露点仪，露点仪后还连接有氧含量仪，而氧含量仪之后还开设有两条支路，其中一条通向镀锌线7，另一条通向一级冷却系统11连通。
[0043]
关于通向镀锌线7的支路，该支路上设有尾气流量调节阀61、第二快速切断阀62、单向阀及氮氢气体混合器63。当初步处理气体来到干燥装置52后，首先通过露点仪和氧含量仪进行检测。如果此时气体的露点小于或等于
‑
60℃，且氧含量小于或等于5ppm时，尾气流量调节阀61会打开，上述气体会依次经过尾气流量调节阀61、第二快速切断阀62、单向阀，并与精氮一同进入氮氢气体混合器63。反之，只要上述气体的露点和氧含量，两者中任意一者的检测结果不符合要求，第二快速切断阀62则会关闭，回流阀64则会打开，该气体则会经过回流阀64重新回到一级冷却系统11再次进行处理。并且此时，第一快速切断阀65会开启，与第一快速切断阀65相通的单向阀也会开启，由于精氮处于投入状态，此时的精氮和氢气进行混合。还有种情况是，当罩式炉3 尾气不回收时，第一快速切断阀65也是开启的，也就是在正常情况下，第一快速切断阀65和第二快速切断阀中的一者开启，一者关闭。
[0044]
需要说明的是，当镀锌线7进入吹扫或冷却时，如果镀锌线7是停产检修或故障停机状态，此时氢气或经过处理的初步处理气体时不能进入镀锌炉内的，也就是说第一快速切断阀65和第二快速切断阀62均处于关闭状态。其中，储气球罐9储存的氢气是1.40～1.50mpa，需要减压至0.4mpa才能进入罩式炉3 和镀锌线7。罩式炉3和镀锌线7均要在
0.4mpa的基础上进行减压，而进入镀锌线7的氢气，会经两级减压至24～26kpa，再与30kpa的精氮混合进入镀锌炉内。
[0045]
其次，在两条支路上设置两个单向阀的目的是，防止氮氢混合气体回流入氢气和尾气中。
[0046]
请参阅图2，在一较优选地实施例中，尾气处理装置1包括通过第一管道 2与罩式炉3连通的废氢总管，废氢总管的出口端依次连接有一级冷却系统11、一级缓冲罐12、一级过滤器13、一级风机14、二级冷却系统15和二级过滤器16。
[0047]
需要说明的是，尾气经过废氢总管进入一级冷却系统11冷却至接近常温，然后进行一级过滤器13，将尾气中的油类物质、乳化剂、固体颗粒、液态水等进行前级脱除，然后将粗过滤的尾气经前置缓冲罐进入一级风机14增压，经过风机升压后通过二级过滤器16进行再次过滤，经过上述一系列的分离与过滤，可将尾气中的大部分油分和水分分离出去。
[0048]
其次，一级风机14可以采用带变频器的罗茨鼓风机，用于对废氢总管进行压力控制；废氢总管上设置有压力传感器。本实施例中的变频器能够根据炉群吹氢总量或废氢总管上的压力传感器进行控制。
[0049]
需要注意的是，变频器根据炉群吹氢总量或废氢总管上的压力检测pt2进行控制。为了保证回收和生产的安全，回收过程中，当单个罩式炉3的尾气回收管压力pt1低于100pa(防止抽成负压)或者高于4000pa(前述数值可以根据实际生产情况调整)时，停止回收。需要说明的是，罩式炉3氢气吹扫和氢气保压炉内压力最高是4000pa，若超过该压力值则无法进行氢气吹扫和保压。
[0050]
只需将压力等级低的一级过滤器13、二级过滤器16和低压工况的一级风机14设置于罩式炉3附近，有效的解决罩式炉3区域设置尾气回收装置的不安全性因素，解决项目安全可行性评估的后顾之忧。另外，催化脱氧装置和干燥装置也置于罩式炉附近。
[0051]
其中，在一较优选的实施例中，二级过滤器16后连接有与其并联的制氢站和镀锌线，当然还可以用连续退火线替代镀锌线。尾气在经过一级冷却系统 11等处理后，分成两条支路，一条流向制氢站并与净化的焦炉煤气相混合，另一条则流向镀锌线或连续退火线，又或者是其它用氮氢混合气体作为保护气体的生产线，并与精氮相混合，形成可以作为镀锌线退火炉或连续退火线，又或者是其它用氮氢混合气体作为保护气体的生产线内的保护气体。
[0052]
进一步地，如图3所示，罩式炉3尾气回收利用设备还包括氢气净化装置 8，氢气净化装置8包括第一进气端、第二进气端和出气端，第一进气端用于通入焦炉煤气，第二进气端与第二管道5连通，出气端与罩式炉3连通。
[0053]
下面结合一示例进行说明。
[0054]
尾气经过尾气处理装置1处理后，得到初步处理气体，该初步处理气体在进入第二管道5后发生分流，一部分气体经由第二进气端进入氢气净化装置8。基于氢气净化装置8的第一进气端此时处于开启状态，所以焦炉煤气能够从第一进气端进入氢气净化装置8内，并与进入氢气净化装置8的部分初步处理气体进行混合，得到混合气体，该混合气体经过氢气净化装置8处理得到氢气，氢气最后通过出气端又进入罩式炉3内。其中，第一进气端还设置有单向阀，如此，可以防止焦炉煤气反串入尾气管道中。
[0055]
这样设置，可以将两个设备即氢气净化装置8和尾气处理装置1，有效的结合在一
起使用，既可以对焦炉煤气进行处理生产氢气，又可以对尾气进行回收利用生产氢气，并且方便集中管理，节约了投资成本。
[0056]
具体地，如图2所示，在一实施例中，第二进气端和第二管道5之间还设有单向阀85。
[0057]
该设备在实际生产使用时，对罩式炉3尾气进行处理得到初步处理气体后，该初步处理气体来到第二管道5，并在第二管道5发生分流。这时，开启位于第二进气端和第二管道5之间的单向阀85，使得分流后的部分气体能够顺利通过第二进气端进入氢气净化装置8，另一部分则进入混合气体生成装置 4。通过在第二进气端设置单向阀85，能够有效的避免从第一进气端通入氢气净化装置8内的焦炉煤气从第二进气端流出，并与罩式炉3的尾气进行混合这一现象的发生。
[0058]
更具体地，第二管道5上设有调节阀(图中未示出)，调节阀用于将初步处理气体分成两条支路，使其中一条支路流向氢气净化装置8，另一条支路流向混合气体生成装置4。
[0059]
在一示例中，假设获得的初步处理气体为500立方，在流到调节阀处，经过调节，流向混合气体生成装置4的初步处理气体为200立方，使得流向氢气净化装置8的初步处理气体为300立方。容易理解的是，流向两个装置的初步处理气体的量可以根据实际情况的变化而不断地进行调节。
[0060]
如此，使得用户可以根据实际生产需要而调节该调节阀，增强了该回收利用设备的灵活性。
[0061]
在一较优选的实施例中，如图3所示，氢气净化装置8包括自第二管道5 向罩式炉3的连通方向依次连接的压缩单元81、预处理及除油单元82、变压吸附单元83、脱氧干燥单元84和储气球罐9，第一进气端和所述第二进气端均设置于压缩单元81，出气端设置于储气球罐9。
[0062]
上述压缩单元81是指，压缩过程中将初步处理气体经压缩机的一级压缩至0.25～0.28mpa，脱萘，然后将初步处理气体经压缩机的二、三级压缩至 1.6～1.8mpa，最后将初步处理气体经过预处理及除油处理。
[0063]
上述预处理及除油单元82是指，经过压缩处理一段出口的初步处理气体进入预处理后，其中一组处于深度除去萘、焦油、nh3、h2s、其它芳香族化合物及其部分烷烃状态，另一组处于再生状态，经过处理后的中间原料气经精密过滤后到压缩机二段入口；当吸附焦油和萘等杂质达到饱和后即转入再生过程，预处理塔的再生过程依次包括降压过程、加热脱附杂质、冷却吸附剂和升压过程。
[0064]
上述变压吸附单元83可以处理采用6
‑2‑
3psa工艺，工艺过程由吸附和吸附剂再生过程；经过预处理后的初步处理气体经缓冲罐后进入吸附塔中，正处于吸附工况的吸附塔，在吸附剂选择吸附的条件下一次性除去氢以外的杂质，获得纯度大于99.9％的氢气，氢气从塔顶排出进入脱氧干燥处理步骤。
[0065]
需要说明的是，当被吸附杂质的传质区前沿到达床层出口预留段某一位置时，停止吸附，转入再生过程，吸附剂的再生过程依次包括三次均压降压、顺放、逆放、冲洗、三次均压升压和产品最终升压等步骤组成，经这一过程后吸附塔便完成了一个完整的“吸附
‑
再生”循环，又为下一次吸附做好了准备。
[0066]
其中，经过变压吸附处理后的初步处理气体是含有少量氧气的粗氢气，纯度尚达
不到要求，需要进一步净化。粗氢气首先进入常温脱氧塔，在其中装填的新型常温ba催化剂的催化下，氧和氢反应生成水，然后经冷却器冷却至常温，再经缓冲罐缓冲后进入等压干燥系统。
[0067]
等压干燥系统的工艺过程如下：脱氧后的氢气首先经流量调节回路分成两路，其中一路直接去干燥塔，其中装填的干燥剂将氢气中的水分吸附下来，使氢气得以干燥；在一台干燥塔处于干燥的状态下，另一台干燥塔处于再生过程。
[0068]
干燥塔的再生过程包括加热再生和吹冷两个步骤。在加热再生过程中，另一路脱氧后氢气首先经预干燥塔进行干燥，然后经加热器升温至140℃后冲洗需要再生的干燥塔，使吸附剂升温、其中的水分得以解吸出来，解吸气经冷却和分液后再与另一路氢气汇合，然后去处于干燥状态的干燥塔进行干燥。在吹冷过程中，再生氢气直接去处于再生状态的干燥塔，将干燥塔温度降至常温，然后再经加热器加热后去预干燥塔，对预干燥塔中的干燥剂进行加温干燥，再经冷却和分液后与另一路氢气汇合，最后去处于干燥状态的干燥塔进行干燥。
[0069]
上述储气球罐9可以采用大容量储气压力为1.4～1.5mpa的球罐，能够有效解决罩式炉3和镀锌线7用户用氢气量和制氢产氢气量在量方面不匹配的问题。
[0070]
在一更优选的实施例中，请继续参阅图3，该压缩单元81为包括多个三级往复式压缩机。多个三级往复式压缩机可以并联设置，互为备用。
[0071]
此外，请参阅图1和图3，本实用新型还提供了一种罩式炉3尾气回收利用系统，包括：罩式炉3、镀锌线7以及上述罩式炉3尾气回收利用设备，罩式炉3与罩式炉3尾气回收利用设备的尾气处理装置1连接，镀锌线7与罩式炉3尾气回收利用设备的第三管道6连接。
[0072]
如此，利用上述回收系统，可以在回收罩式炉尾气的同时，将焦炉煤气通入，利用焦炉煤气生产氢气，并将获得的氢气输回罩式炉，供罩式炉使用。这样，不仅提高了尾气的利用价值，用供焦炉煤气使用的同一套制氢设备与镀锌线同时使用，更节约了资源。
[0073]
以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。