一种含锌煤气处理系统及方法与流程

本发明属于高温煤气处理技术领域，尤其涉及一种含锌煤气处理系统及方法。

背景技术：

由于含锌量相对较高的进口矿石和废钢的大量使用，直接导致钢铁生产的烧结、炼铁、炼钢等工序产生的粉尘和污泥中锌元素含量的升高，这些高锌的粉尘又被作为原料返回烧结，并再次进入高炉，因此使锌在钢铁厂粉尘中产生循环富集，而这样的锌元素循环富集将导致高炉出现结瘤、风口烧毁、煤气管道堵塞等故障，直接影响高炉正常生产。此外，尘泥露天堆放或外卖处理过程中，易造成资源浪费和二次污染。含锌尘泥的处理已成为冶金界的热点之一。

目前，处理含锌尘泥的工艺有物理法、湿法和火法3种。钢铁企业普遍流行的处理方法仍是火法工艺，对相关设备和配套技术也更加熟悉。火法处理工艺的基本原理都是利用锌沸点较低、高温易挥发的性质，通过还原使粉尘中的锌挥发再富集回收。在气相中，锌蒸气以氧化物颗粒的形态存在，可与烟尘一起被收集下来。

高温煤气通常通过余热锅炉进行余热回收，因此余热锅炉是高温含锌煤气冷却回收系统的重要设备。高温煤气冷却过程中，锌的氧化物和氯化物等低沸点、低熔点物质易相互粘结在一起，极易造成煤气冷却和余热回收系统的堵塞，这些堵塞物的粘性大、腐蚀性强，清理困难，严重时需停产清理，使生产无法连续正常运行。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种含锌煤气处理系统及方法，其设置旋流混风除尘器将来自余热锅炉的高温煤气与来自煤气柜的冷煤气快速混合，使高温煤气中的含锌等低沸点、低熔点物质骤冷，其沉积物呈松散状，易于清除；煤气中的粉尘在离心力的作用下从气流中分离出来，避免了后续换热设备的粘堵。

本发明是这样实现的：本发明提供一种含锌煤气处理系统，包括余热锅炉、旋流混风除尘器、煤气降温装置和煤气柜；所述余热锅炉设有进气口和出气口，所述旋流混风除尘器设有进气口通过管道与余热锅炉的出气口连接，所述旋流混风除尘器设有进气口通过管道与煤气柜的出气口连接，连接旋流混风除尘器与煤气柜的管道上设置有调节阀，用于调节进入旋流混风除尘器的冷煤气量；所述旋流混风除尘器设有出气口通过管道与煤气降温装置的进气口连接，煤气降温装置的出气口通过管道与煤气柜的进气口连接。

进一步地，本发明的含锌煤气处理系统还包括位于煤气降温装置与煤气柜之间的布袋除尘器和煤气冷却器，所述布袋除尘器的出气口通过引风机与煤气冷却器的进气口连接，所述煤气冷却器的出气口与煤气柜的进气口连接，所述布袋除尘器的进气口与煤气降温装置的出气口连接。

进一步地，本发明的含锌煤气处理系统还包括汽包，所述煤气降温装置的换热介质进口经给水泵与外网软水连接，进入煤气降温装置的水量通过给水泵进行调节，煤气降温装置的换热介质出口通过管道与汽包的第一进口连接，所述汽包的出水口与余热锅炉的换热介质入口连接，余热锅炉的换热介质出口与汽包设有的第二进口连接，所述汽包设有饱和蒸汽出口。

进一步地，所述汽包的饱和蒸汽出口位于汽包的顶部，所述汽包的出水口位于汽包的底部，所述汽包的第一进口、第二进口均位于汽包的侧壁；所述汽包的第一进口低于第二进口。

进一步地，所述煤气降温装置采用省煤器；所述旋流混风除尘器与省煤器之间设有空气预热器，所述旋流混风除尘器的出气口通过管道与空气预热器的进气口连接，所述空气预热器的出气口通过管道与省煤器的进气口连接。

空气预热器能够吸收烟气中的热量降低排烟温度(空气和烟气换热，烟气温度降低，空气温度升高)，从而提高锅炉的热效率。加热的空气可用于含锌尘泥的处理，由于空气的预热，可以改善燃料着火和燃烧过程，减少燃料的不完全燃烧损失。

进一步地，本发明的含锌煤气处理系统还包括除氧器，除氧器设有进水口和出水口，所述除氧器的出水口通过管道经给水泵与省煤器的换热介质进口连接，除氧器的进水口连接外网软水。

进一步地，所述余热锅炉采用立式结构，所述余热锅炉的进气口设置在余热锅炉的上端，所述余热锅炉的出气口设置在余热锅炉的下端，使煤气上进下出，所述余热锅炉内部中空，受热面为膜式水冷壁。余热锅炉的大空腔内没有布置任何受热面。

进一步地，所述余热锅炉的进气口位于膜式水冷壁的上端，所述余热锅炉的出气口位于膜式水冷壁的下端。

进一步地，所述旋流混风除尘器的筒体上至少设有一个进气口通过管道连接至煤气柜的出气口，所述旋流混风除尘器的筒体上至少设有一个进气口通过管道与余热锅炉的出气口连接。

进一步地，所述旋流混风除尘器筒体上的进气管与筒体相切。本发明的旋流混风除尘器是常用的旋风除尘器的改进，增加了一个混冷煤气口，所以有混风和除尘的双重作用。进气口与筒体相切是为了让气流进入除尘器后旋转流动，利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的。

进一步地，所述余热锅炉和旋流混风除尘器内均设有在线清灰装置。

进一步地，所述余热锅炉、旋流混风除尘器和布袋除尘器的底部均设有灰仓。

本发明还提供一种含锌煤气处理方法，包括如下步骤：

1)控制高温含锌煤气进入余热锅炉，经与水换热后，煤气温度降至第一设定温度；然后进入旋流混风除尘器，与来自煤气柜的冷煤气快速混合冷却降温至第二设定温度，同时混合后的煤气在旋流混风除尘器内除去大部分烟尘；进入旋流混风除尘器的冷煤气量通过旋流混风除尘器和煤气柜间管道上的调节阀进行调节；然后煤气进入空气换热器和煤气降温装置进行换热，经换热后的煤气温度降至第三设定温度，再进入布袋除尘器精除尘，最后通过引风机送入煤气冷却器冷却后进入煤气柜储存；

2)控制除氧器进水，进水经过除氧器除氧后再进入煤气降温装置进行热交换，加热后的水送入汽包，为余热锅炉换热提供换热介质；进入煤气降温装置的水量通过给水泵进行调节。

进一步地，步骤1)根据进入旋流混风除尘器的高温煤气流量和第一设定温度以及煤气混合冷却降温后的第二设定温度，计算所需引入冷煤气的量；旋流混风除尘器输出的煤气依次进入空气预热器和省煤器进行换热，经换热后的煤气温度降至第三设定温度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)由于本发明的含锌煤气处理系统设置了余热锅炉、旋流混风除尘器、省煤器、布袋除尘器和煤气柜；所述旋流混风除尘器设有进气口通过管道与余热锅炉的出气口连接，所述旋流混风除尘器设有进气口通过管道与煤气柜的出气口连接，连接旋流混风除尘器与煤气柜的管道上设置有调节阀，用于调节进入旋流混风除尘器的冷煤气量。在旋流混风除尘器中，来自余热锅炉的高温煤气与来自煤气柜的冷煤气快速混合，使高温煤气中的含锌等低沸点、低熔点物质骤冷，其沉积物呈松散状，易于清除；煤气中的粉尘在离心力的作用下从气流中分离出来，避免了后续换热设备的粘堵。

(2)所述余热锅炉采用立式大空腔结构，所述余热锅炉的进气口设置在余热锅炉的上端，所述余热锅炉的出气口设置在余热锅炉的下端，使煤气上进下出，避免高温煤气对受热面直接冲刷的同时还有自然降尘的作用，能降低余热锅炉内的积尘和减少磨损。所述余热锅炉内部中空，受热面为膜式水冷壁，余热锅炉的大空腔内没有布置任何受热面，从而使烟尘冷却过程中不易粘结。且本发明的余热锅炉采用立式结构，相较于卧式结构可以大大减少占地面积。

(3)由于所述煤气降温装置的换热介质进口经给水泵与水源连接，进入煤气降温装置的水量通过给水泵进行调节，煤气降温装置的换热介质出口通过管道与汽包的第一进口连接，所述汽包的出口与余热锅炉的换热介质入口连接，余热锅炉的换热介质出口与汽包设有的第二进口连接，所述汽包设有饱和蒸汽出口。本发明的软水通过省煤器加热后送入汽包，为余热锅炉换热提供换热介质。且汽包还可通过饱和蒸汽出口输出饱和蒸汽，输出的饱和蒸汽可并入蒸汽管网或用于发电。

(4)本发明的旋流混风除尘器是常用的旋风除尘器的改进，增加了一个混冷煤气口，所以有混风和除尘的双重作用。进气口与筒体相切是为了让气流进入除尘器后旋转流动，利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的。

附图说明

图1为本发明的含锌煤气处理系统的示意图；

图2为本发明的含锌煤气处理系统的旋流混风除尘器的俯视图。

附图中，1为余热锅炉，2为旋流混风除尘器，21为筒体，22为进气管，3为空气预热器，4为省煤器，5为布袋除尘器，6为引风机，7为煤气冷却器，8为煤气柜，9为汽包，10为除氧器，11为给水泵，12为调节阀。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，本发明实施例提供一种含锌煤气处理系统，包括依次设置的余热锅炉1、旋流混风除尘器2、煤气降温装置、布袋除尘器5和煤气柜8；所述余热锅炉1设有进气口和出气口，所述旋流混风除尘器2设有第一进气口通过管道与余热锅炉1的出气口连接，所述旋流混风除尘器2设有第二进气口通过管道与煤气柜8的出气口连接，用于向所述旋流混风除尘器2内混入冷煤气，连接旋流混风除尘器2与煤气柜8的管道上设置有调节阀12，用于调节进入旋流混风除尘器2的冷煤气量；所述旋流混风除尘器2设有出气口通过管道与煤气降温装置的进气口连接，煤气降温装置的出气口通过管道与布袋除尘器5的进气口连接，布袋除尘器5的出气口通过引风机6与煤气冷却器7的进气口连接，所述煤气冷却器7的出气口与煤气柜8的进气口连接。冷热煤气在旋流混风除尘器2内旋转流动，能够快速的混合，使高温煤气中的含锌等低沸点、低熔点物质骤冷，其沉积物呈松散状，易于清除；煤气中的粉尘在离心力的作用下从气流中分离出来，避免了后续换热设备的粘堵。

实际生产中，本发明根据进入旋流混风除尘器2的高温煤气流量和温度以及设定煤气混合冷却降温后的温度，计算所需引入冷煤气的量，利用连接旋流混风除尘器2和煤气柜8的管道上的调节阀12调节进入旋流混风除尘器2的冷煤气量，确保出旋流混风除尘器2的混合煤气冷却到相应的温度。

进一步地，所述布袋除尘器与煤气柜之间设有煤气冷却器，所述布袋除尘器的出气口通过引风机与煤气冷却器的进气口连接，所述煤气冷却器的出气口与煤气柜的进气口连接。

进一步地，本发明的含锌煤气处理系统还包括汽包9，所述煤气降温装置的换热介质进口经给水泵11与水源连接，进入煤气降温装置的水量通过给水泵进行调节，煤气降温装置的换热介质出口通过管道与汽包9的第一进口连接，所述汽包9的出水口与余热锅炉1的换热介质入口连接，余热锅炉1的换热介质出口与汽包9设有的第二进口连接，所述汽包9设有饱和蒸汽出口。

进一步地，所述汽包9的饱和蒸汽出口位于汽包9的顶部，所述汽包9的出水口位于汽包9的底部，所述汽包9的第一进口、第二进口均位于汽包9的侧壁；所述汽包9的第一进口低于第二进口。

进一步地，本发明的含锌煤气处理系统还包括除氧器10，除氧器10设有进水口和出水口，所述除氧器的出水口通过管道经给水泵11与省煤器4的换热介质进口连接，除氧器10的进水口连接外网水源。

进一步地，锅炉用水为软化水或除盐水，外来软水经除氧给水泵送入除氧器内，再经给水泵供给省煤器，经省煤器后进入汽包(锅筒)。

进一步地，所述煤气降温装置采用省煤器4；所述旋流混风除尘器2与省煤器4之间设有空气预热器3，所述旋流混风除尘器2的出气口通过管道与空气预热器3的进气口连接，所述空气预热器3的出气口通过管道与省煤器4的进气口连接。

进一步地，所述余热锅炉1采用立式结构，所述余热锅炉1的进气口设置在余热锅炉1的上端，所述余热锅炉1的出气口设置在余热锅炉1的下端，使煤气上进下出，避免高温煤气对受热面直接冲刷的同时还有自然降尘的作用，能够大大降低余热锅炉1受热面的积灰和磨损。所述余热锅炉1内部中空，受热面为膜式水冷壁，余热锅炉1的大空腔内没有布置任何受热面，从而使烟尘冷却过程中不易粘结。且本发明的余热锅炉1采用立式结构，相较于卧式结构可以大大减少占地面积。

进一步地，所述余热锅炉1的进气口位于膜式水冷壁的上端，所述余热锅炉1的出气口位于膜式水冷壁的下端。

进一步地，所述旋流混风除尘器2的筒体上至少设有一个进气口通过管道连接至煤气柜8的出气口，所述旋流混风除尘器2的筒体上至少设有一个进气口通过管道与余热锅炉1的出气口连接；旋流混风除尘器2筒体上的进气管22与筒体21相切。

进一步地，所述的余热锅炉1和旋流混风除尘器2内均设有在线清灰装置，可以定期对壁面粘附的灰尘进行清理。进一步地，所述的余热锅炉1、旋流混风除尘器2和布袋除尘器5底部均设有灰仓，用于收集和排泄沉降下来的灰尘。

本发明实施例还提供一种含锌煤气处理方法，采用了上述含锌煤气处理系统，处理方法包括如下步骤：

1)控制高温含锌煤气进入余热锅炉1，经与水换热后，煤气温度降至第一设定温度如750℃左右；然后进入旋流混风除尘器2，与来自煤气柜8的冷煤气快速混合冷却降温至第二设定温度如600℃左右，同时混合后的煤气在旋流混风除尘器2内除去大部分烟尘；进入旋流混风除尘器2的冷煤气量通过旋流混风除尘器2和煤气柜8间管道上的调节阀12进行调节；然后煤气进入空气预热器3和省煤器4进行换热，经换热后的煤气温度降至第三设定温度如200℃以下，再进入布袋除尘器5精除尘，最后通过引风机6送入煤气冷却器7冷却后进入煤气柜8储存；第一设定温度、第二设定温度、第三设定温度根据实际需要设置。本实施例在煤气柜和引风机6间增加了煤气冷却器，之前的煤气经除尘后温度在100℃以上，而煤气柜要求进气不高于70℃，所以需要设置一个煤气冷却装置降低煤气温度。

2)控制除氧器10进水，进水经过除氧器10除氧后再进入省煤器4进行热交换，加热后的水送入汽包9，为余热锅炉1换热提供换热介质；进入省煤器4的水量通过除氧器10和省煤器4管道上的给水泵11进行调节。

进一步地，步骤1)根据进入旋流混风除尘器2的高温煤气流量和第一设定温度以及煤气混合冷却降温后的第二设定温度，计算所需引入冷煤气的量。这个水量的调节是根据换热过程能量平衡计算的。采用的是一个热平衡换算。热平衡：q热煤气放热＝q冷煤气吸热，即：v热煤c热煤(t热煤-t混煤)＝v冷煤c冷煤(t混煤-t冷煤)，v冷煤即可计算求出。

式中：v热煤、v冷煤分别为进入旋流混风除尘器的高温煤气和冷煤气流量，单位为m³/h；c热煤、c冷煤分别为高温煤气和冷煤气的平均比热，单位为kj/m³·℃；t热煤、t冷煤、t混煤分别为高温煤气、冷煤气和混合煤气的温度，单位为℃。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。