9脱附；阀口 B的第一端和第S端导通、阀口D打开、阀口L的第二端和第一端导通，阀口A、阀口C、阀口E关闭。换热介质依次经过阀口B的第一端和第S端导通、换热介质累10的入口 10a、换热 介质累10的出口 10b、阀口D、第一吸/脱附塔7的换热介质入口 7f、第一吸/脱附塔7的 换热介质出口 7e、阀口L的第二端和第一端最终回到储存换热介质的容器；(2)第一吸/脱 附塔7脱附，第二吸/脱附塔9吸附；阀口B的第一端和第互端导通、阀口C打开、阀口L的 第S端和第一端导通，阀口A、阀口D、阀口E关闭。换热介质依次经过阀口B的第一端和第 S端、换热介质累10的入口 10a、换热介质累10的出口 10b、阀口C、第二吸/脱附塔9的换 热介质入口 9f、第二吸/脱附塔9的换热介质出口 9e、阀口L的第S端和第一端，最终回到 储存换热介质的容器。
[005引当第一吸/脱附塔7吸附、第二吸/脱附塔9脱附时，阀口F和阀口J打开；阀口K和阀口G关闭；当第一吸/脱附塔7脱附、第二吸/脱附塔9吸附时，阀口K和阀口G打 开，阀口F和阀口J关闭。阀口M、阀口N分别用于控制第一吸/脱附塔7、第二吸/脱附塔 9内高温烟气通道的导通。
[0056] 性能分析；W-个生铁产量为100吨/小时的高炉炼铁系统为例，高炉容积为 1000m3。热风炉烟气温度和压强分别为400°C和0. 12MPa(压强略高于大气压，W便排出 烟画），热风炉烟气流量为；250000标方/小时。高炉煤气温度和压力分别为200°C和 0. 35MPa，高炉煤气流量为；150000标方/小时。富氧空气富氧率为3% (即空气中含氧率 为24% )，鼓风量为100000标方/小时。
[0057] 吸附塔中工作状态；温度和压强分别为30°C和0. 35MPa，即常温高压下吸附；脱附 塔中工作状态：温度和压强分别为400°C和0.IMPa，即高温常压下脱附。两塔工作状态每两 小时切换一次。
[0058] 经过查阅相关的国家标准和计算，透平机和压缩机的绝热压缩效率取0.9。吸附塔 中分子筛W10元/kg计算，系统分子筛投资成本为556万元，两个吸附塔及系统管道设备 初投资与分子筛成本相近，约为556万元。分子筛使用年限为5年，吸附塔及管道设备使用 年限为10年。压缩机和透平机参考市场价估算，初投资成本约为1130万元，使用年限均为 10年。将系统的部分计算参数列出，结果如表1 :
[0059]表1
[0060]
[0061] 将本系统和原系统进行对比，对比结果如表2;
[0062]表 2
[0063]
[0065]由表2可知，总成本增加；556+1686-1036 = 1206万元，富氧后本系统每年多产生 的净收益为；1002-306 = 696万元；收回成本年限；2年。同时本发明利用炼铁厂多余的热 风炉烟气热量和高炉煤气的余压能量来制取富氧，可W提高生铁产量大约每年87. 2万吨， 减少燃料消耗成本约910. 4万元。本系统更为直接充分地利用了炼铁厂余热余压能量，有 效地起到了节能减排效果，并且兼具较好的经济效益。
【主权项】
1. 一种利用余热余压自供富氧空气的节能高炉系统，包括炼铁子系统以及富氧制取子 系统，其特征在于，所述富氧制取子系统包括两组吸/脱附塔以及对吸/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囱相连，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 阀门。2. 根据权利要求1所述的利用余热余压自供富氧空气的节能高炉系统，其特征在于， 所述空气通道的出口和入口部位的管路上均设有阀门。3. 根据权利要求1所述的利用余热余压自供富氧空气的节能高炉系统，其特征在于， 两组换热介质通道一侧的两个第一端之间通过动力阀门组导通，所述动力阀门组包括： 换热介质泵； 分别设置在换热介质泵出口与两个第一端之间管路上的第一阀门、第二阀门； 分别设置在换热介质泵入口与两个第一端之间管路上的第三阀门、第四阀门。4. 根据权利要求3所述的利用余热余压自供富氧空气的节能高炉系统，其特征在于， 还包括储存换热介质的容器；所述动力阀门组还包括第一三通阀和第二三通阀； 所述第一三通阀的三个端口分别与所述容器、换热介质泵入口、两个第一端中任一端 通过管路相连； 所述第二三通阀的三个端口分别与两组换热介质通道另一侧的两个第二端以及所述 容器相连。5. 根据权利要求1-4任一权利要求所述的利用余热余压自供富氧空气的节能高炉系 统，其特征在于，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。6. 根据权利要求5所述的利用余热余压自供富氧空气的节能高炉系统，其特征在于， 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，剩余部分进 入处于脱附过程的吸/脱附塔中对脱附过程提供热量。7. 根据权利要求1-4任一权利要求所述的利用余热余压自供富氧空气的节能高炉系 统，其特征在于，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。8. 根据权利要求7所述的利用余热余压自供富氧空气的节能高炉系统，其特征在于， 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囡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门。9. 根据权利要求1-4任一权利要求所述的利用余热余压自供富氧空气的节能高炉系 统，其特征在于，所述压缩机的动力由炼铁子系统中的透平机提供。
【专利摘要】本发明公开了一种利用余热余压自供富氧空气的节能高炉系统，包括炼铁子系统以及富氧制取子系统，富氧制取子系统包括两组吸/脱附塔以及对吸/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烟气出口和烟囱相连，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；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、空气通道上设有阀门。本发明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。
【IPC分类】C21B5/00, F27D17/00
【公开号】CN104930865
【申请号】CN201510306714
【发明人】余柳, 李博, 赵怡然, 孙樾, 吴舒琴, 袁林俊, 周霞, 王勤
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月5日