利用余热余压自供富氧空气的节能高炉系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高炉设计技术领域，具体是设及一种利用余热余压自供富氧空气的节 能高炉系统。
【背景技术】
[0002] 钢铁产业是国民经济的命脉，根据全球钢铁产量和不诱钢产量报告，2014年中国 W8. 23亿吨的粗钢产量位居世界第一，占全球粗钢产量的49. 5%。我国钢铁工业余热资源 量高达455. 1kg标准煤/吨钢，目前回收利用率仅为日本、德国等发达国家的一半。可见我 国钢铁工业余热资源回收潜力巨大。
[0003] 与此同时，高炉富氧喷煤技术的应用大幅降低了焦炭耗量和生铁成本，提高了生 铁生产效率。但要提高喷煤比，实现大喷吹量，提高富氧率是必不可少的手段。由于各企业 高炉富氧的氧气来源大多是炼钢生产富余氧气，造成富氧率不稳定，氧气供应没有保证，不 利于炉况的稳定，也不利于充分发挥富氧喷煤技术的作用。
[0004] 目前，变压吸附制取富氧的技术较为成熟。变压吸附制氧富氧率很高，可W达到 60%~95%，但电耗大，成本高。富氧喷煤技术使用的富氧仅需提高几个百分点就可W满 足实际生产需要。如果采用变压吸附，不但消耗宝贵的电能，而且，经济性不好，很难推广应 用。
[0005] 图1所示为传统的炼铁子系统，传统炼铁子系统主要包括；用于加热将要进入高 炉反应的空气的热风炉，与所述热风炉的出气口连通的高炉，与所述高炉的出气口连通的 除尘装置，与所述除尘装置的出口连通的透平机W及回热器，透平机出口通过管路与热风 炉的高温煤气入口连通，热风炉的热风炉烟气出口与所述回热器的高温烟气入口连通，回 热器的高温烟气出口连接烟画。所述热风炉排放的高温热风炉烟气用于加热进入热风炉的 空气，W利用系统废热能量；所述透平机利用高炉煤气的余压能量输出机械功，所述透平机 出口的低压高炉煤气送至热风炉燃烧用于预热富氧空气。由图1可知，目前热风炉高温烟 气余热利用仍然W预热助燃空气、预热高炉煤气为主，只利用了其中一小部分的能量，还有 一大部分的能量都是W热量的形式排放掉了，没有得到充分利用。
【发明内容】
[0006] 本发明提供了一种利用余热余压自供富氧空气的节能高炉系统，充分利用被排放 掉的热风炉烟气中的余热能量，更直接高效的利用高炉煤气余压能量，减少系统燃料消耗， 降低生产成本，同时增加生铁产量。
[0007] -种利用余热余压自供富氧空气的节能高炉系统，包括炼铁子系统W及富氧制取 子系统，所述富氧制取子系统包括两组吸/脱附塔W及对吸/脱附塔提供压缩空气的压缩 机，每个吸/脱附塔内设有烟气通道、空气通道和换热介质通道，其中烟气通道的进、出口 分别通过管路与炼铁子系统的热风炉烟气出口和烟画相连，空气通道的进、出口分别通过 管路与压缩机出口、炼铁子系统的富氧空气入口相连；所述两组吸/脱附塔中的换热介质 通道首尾连通形成实现吸附热量回用的循环通道；所述烟气通道、空气通道上设有阀口。
[0008] 本发明中，利用吸附塔吸附过程中放热、脱附过程中吸热的特性，通过设置两组吸 /脱附塔，同时保证两组吸/脱附塔交替的进行吸附和脱附，可实现将进行吸附过程的塔内 热量回用至脱附过程中。而且利用炼铁子系统的热风炉烟气对脱附过程进行供热，进一步 回收炼铁子系统的热量。通过换热介质一方面可W完成对吸附放热的回收，另一方面也可 W完成对吸附过程的冷却。
[0009] 本发明中，所述压缩机入口与大气连通，用于提供压缩空气，提高吸附效率；所述 压缩机出口与吸/脱附塔空气入口连通；所述吸/脱附塔空气出口与第二换热器空气进口 连通；所述第二换热器空气出口与炼铁子系统中的热风的炉富氧空气入口连通。所述热风 炉的热风炉烟气出口与吸/脱附塔高温烟气入口连通，所述吸/脱附塔的高温烟气出口与 第二换热器的的高温烟气入口或者烟画连通；第二换热器的高温烟气出口与炼铁厂烟画连 通。所述吸/脱附塔的作用是用于吸附空气中的氮气，提高含氧率；系统有两个吸/脱附 塔，一塔工作时一塔再生，切换使用。
[0010] 作为优选，所述空气通道的出口和入口部位的管路上均设有阀口。由于吸附过程 在高压下进行，所W在一组吸/脱附塔进行吸附的过程中，需要将另外一个脱附过程中的 吸/脱附塔的空气通道的两端关闭，避免富氧空气进入到脱附状态下吸/脱附塔的空气通 道内。
[0011] 作为优选，两组换热介质通道一侧的两个第一端之间通过动力阀口组导通，所述 动力阀口组包括：
[0012] 换热介质累，所述换热介质累用于对换热介质提供动力；
[0013] 分别设置在换热介质累出口与两个第一端之间管路上的第一阀口、第二阀口；
[0014] 分别设置在换热介质累入口与两个第一端之间管路上的第S阀口、第四阀口。
[0015] 采用该技术方案，可通过对第一阀口、第二阀口、第S阀口、第四阀口的调控实现 在不同状态下的换热介质的运行方向，保证换热介质先在吸附过程的塔中吸收热量，再循 环至需要热量的脱附过程的塔中，进一步提高热量回用效率。
[0016] 作为优选，还包括储存换热介质的容器；所述动力阀口组还包括第一=通阀和第 二S通阀；
[0017] 所述第一=通阀的=个端口分别与所述容器、换热介质累入口、两个第一端中任 一端通过管路相连；
[0018] 所述第二=通阀的=个端口分别与两组换热介质通道另一侧的两个第二端W及 所述容器相连。
[0019] 采用上述技术方案，可通过=通阀，完成在吸附或脱附的不同状态下，换热介质的 工作流向。
[0020] 作为优选，还包括第一换热器，所述富氧制取子系统制备的富氧空气先通过所述 第一换热器与炼铁子系统排出的热风炉烟气换热，然后再进入炼铁子系统中。采用该方案 进一步利用热风炉烟气的热量，提高富氧空气的温度。
[0021] 作为进一步优选，所述炼铁子系统中热风炉排出的热风炉烟气一部分进入所述第 一换热器换热，剩余部分全部进入处于脱附过程的吸/脱附塔中对脱附过程提供热量。由 于对于炼铁子系统，部分热风炉烟气的热量足W对富氧空气提供预热能量，采用该技术方 案，进一步提高了对热风炉烟气热量的回用。
[0022] 作为优选，所述高炉系统还包括第二换热器，所述两组吸/脱附塔排出的烟气在 所述第二换热器中与两组吸/脱附塔制备的富氧空气进行换热。采用该技术方案，对富氧 制取子系统排出的烟气中蕴含的热量进一步回收。
[0023] 作为进一步优选，所述两组吸/脱附塔的烟气管道分别通过两个单独的管路与烟 画和第二换热器中烟气通道入口相连，两个单独的管路上分别设有阀口。采用该技术方案， 当富氧制取子系统排出的烟气温度太低时，可W直接通过阀口控制，直接排出至烟画。此时 可W通过连通温度传感器，通过温度传感器自动实现对阀口的控制。
[0024] 作为优选，所述压缩机的