利用余热余压自供富氧空气的节能高炉系统的制作方法_2

文档序号:9215051阅读:来源:国知局
动力由炼铁子系统中的透平机提供。安装时,作为进一步 优选,所述压缩机直接由透平机带动并与透平机同轴转动。选用该技术方案,进一步提高了 能量回收效率。
[00巧]本发明变温变压禪合吸附制取富氧的方法每个吸/脱附塔都要循环进行吸附过 程和脱附过程。吸附过程在常温高压下进行,放出热量。此时空气通道打开,高温烟气通道 关闭,换热介质通道打开,空气中的部分氮气被吸附,含氧率提高,同时利用换热介质和空 气带走吸附热;脱附过程在高温常压下进行,需要吸热。此时空气通道关闭,高温烟气通道 打开,换热介质通道打开,被吸附的氮气解吸出来,吸/脱附塔重新获得吸附能力。同时脱 附所需要的热量由热风炉高温烟气和换热介质共同提供。
[0026] 两个吸/脱附塔间通过换热介质循环回路连通。当一塔刚开始吸附时温度高,另 一塔刚开始脱附时温度低,两塔间温差大。通过换热介质循环回路,将一塔中吸附放出的热 量转移到脱附状态的塔中,提供其脱附所需热量。随着吸附过程的进行,塔的温度逐渐降 低;随着脱附过程的进行,塔的温度逐渐升高,两塔间温差小,换热介质无法在两塔间循环, 此时换热介质从吸附塔入口进,直接从出口排出。
[0027] 下面W两个吸/脱附塔为例,说明本发明装置的工质的工作流程。具体如下;将本 发明装置的一个循环周期分为塔间回热的吸附阶段tl、塔间无回热的吸附阶段t2、塔间回 热的脱附阶段t3W及塔间无回热的脱附阶段t4。
[0028] 塔间回热的吸附阶段tl,高温烟气通道关闭,空气通道和换热介质通道打开。空气 经压缩机压缩至高压,通过压缩机出口进入处于吸附过程的吸/脱附塔中,部分氮气被吸 附,空气含氧率提高,离开吸/脱附塔空气出口,经过换热器被一部分热风炉烟气加热后, 进入热风炉入口。同时换热介质在吸附过程中的吸/脱附塔和脱附过程中的/脱附塔间循 环流动,把吸附放出的热量携带到脱附的吸/脱附塔中加W利用。
[0029] 塔间无回热的吸附阶段t2,高温烟气通道关闭,空气通道和换热介质通道打开。空 气流动过程同tl。换热介质不在两塔间循环流动,从处于吸附过程中的吸/脱附塔换热介 质入口进入,换热介质出口排出。
[0030] 塔间回热的脱附阶段t3,空气通道关闭,高温烟气通道和换热介质通道打开。传统 流程中未被利用的那一部分热风炉烟气从处于脱附过程中的吸/脱附塔的烟气入口进入, 在塔中放热,温度降低,然后从处于脱附过程中的吸/脱附塔的烟气出口排出,进入炼铁厂 烟画。同时换热介质在两个吸/脱附塔间循环流动,把吸附放出的热量携带到处于脱附过 程的塔中加W利用。脱附热由高温烟气和循环介质共同提供。
[0031] 塔间无回热的脱附阶段t4,空气通道关闭,高温烟气通道和换热介质通道打开。高 温烟气流动过程同t3。换热介质不在两塔间循环流动。所需脱附热由高温烟气单独提供。
[0032] 本发明与传统的炼铁工艺流程相比,更充分的利用系统的余热余压能源,具有W 下有益效果:
[0033] (1)利用热风炉烟气余热制取富氧空气原料,更具节能减排效果。热风炉烟气用于 加热原料气,同时用于制取富氧空气,不但提高了余热的回收利用率,而且减少了高炉的焦 炭消耗和提高了生铁产量。
[0034] (2)采用透平机-压缩机复合装置压缩原料气,减少能量形式转换。充分利用高炉 煤气余压,通过透平机-压缩机复合装置压缩原料气,去除了机械能与电能的两次转化过 程,提高了余压的回收利用效率。
[00巧](3)采用塔间回热的变温变压禪合吸附工艺,进一步提高了余热的回收利用率。高 温常压脱附,常温高压吸附,可减少吸附剂的使用量。并采用塔间回热,减少热风炉烟气消 耗和强化吸脱附过程的传热传质。
【附图说明】
[0036] 图1为传统高炉系统的结构图;
[0037]图2为本发明的利用余热余压自供富氧空气的节能高炉系统的结构示意图;
[0038] 图3为本发明的利用余热余压自供富氧空气的节能高炉系统的详细结构示意图。
[0039]其中;
[0040] 1为热风炉;2为高炉;3为除尘装置;4为透平机;5为热风炉入口处的第一换热 器;6为吸附塔出口的第二换热器;7为第一吸/脱附塔巧为压缩机;9为第二吸/脱附塔; 10为换热介质累。
[0041]la为热风炉的高炉煤气入口 ;化为热风炉的高温富氧空气出口;Ic为热风炉的 热风炉烟气出口;Id为热风炉的富氧空气入口;2a为高炉的富氧空气入口;2b为高炉的高 炉煤气出口;3a为除尘装置的入口;3b为除尘装置的出口;4a为透平机的入口;4b为透平 机的出口;5a为第一换热器的高温烟气入口巧b为第一换热器的富氧空气出口;5c为第一 换热器的高温烟气出口;5d为第一换热器的空气入口;6a为第二换热器的高温烟气出口; 化为第二换热器的高温烟气入口;6c为第二换热器的空气出口;6d为第二换热器的空气入 口;7a为第一吸/脱附塔7的空气出口;化为第一吸/脱附塔7的空气入口;7c为第一吸 /脱附塔7的高温烟气入口;7d为第一吸/脱附塔7的高温烟气出口;7e为第一吸/脱附 塔7的换热介质出口;7f为第一吸/脱附塔7的换热介质入口;8a为压缩机的排气口;8b 为压缩机的空气入口;9a为第二吸/脱附塔9的空气出口;9b为第二吸/脱附塔9的空气 入口;9c为第二吸/脱附塔9的高温烟气入口;9d为第二吸/脱附塔9的高温烟气出口; 9e为第二吸/脱附塔9的换热介质出口;9f为第二吸/脱附塔9的换热介质入口; 10a为 换热介质累的入口;1化为换热介质累的出口。
【具体实施方式】
[0042] 如图2所示,一种基于变温变压禪合吸附的利用余热余压自供富氧空气的节能高 炉系统,由传统炼铁子系统W及富氧制取子系统组成。
[0043] 传统炼铁子系统由热风炉1、高炉2、除尘装置3、透平机4、热风炉进口处的第一换 热器5组成;
[0044] 富氧制取子系统由吸附塔后的第二换热器6、第一吸/脱附塔7、压缩机8、第二吸 /脱附塔9W及换热介质累10组成。
[0045] 上述各部件的连接关系如下:
[0046] 热风炉1的富氧空气出口化与高炉2的富氧空气入口 2a相连;高炉2的高炉煤 气出口化与除尘装置3的入口 3a相连;除尘装置3的出口 3b与透平机4的入口 4a相连; 高炉煤气在透平机4中输出功后经过透平机4的出口 4b与热风炉1的高炉煤气入口la相 连,回到热风炉1燃烧,对热风炉1内的富氧空气进行加热;热风炉1的热风炉烟气出口Ic 与第一换热器5的高温烟气入口 5a相连;第一换热器5的富氧空气出口化和热风炉1的 富氧空气入口Id相连;从热风炉1出来的一部分烟气经过第一换热器5的高温烟气出口 5c排出,剩余的烟气分别进入第一吸/脱附塔7、第二吸/脱附塔9 ;第二换热器6的空气 出口 6c和第一换热器5的空气入口 5d直接相连;第一吸/脱附塔
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