專利名稱：一種用于高爐煉鐵的富氧干氣供應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高爐煉鐵工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種將壓縮空氣直接制成可用于高爐煉鐵的富氧干氣的供應(yīng)裝置。
背景技術(shù)：
在高爐煉鐵工藝中，富氧鼓風(fēng)技術(shù)和脫濕鼓風(fēng)技術(shù)為較為廣泛應(yīng)用的強(qiáng)化冶煉技術(shù)。其中，富氧鼓風(fēng)主要是在鼓風(fēng)時加入工業(yè)氧來提高鼓風(fēng)中的含氧量，使氣體中的富氧含量> 21%，提高冶煉強(qiáng)度和爐缸風(fēng)口帶燃燒溫度，從而提高高爐產(chǎn)量和降低焦比。而脫濕鼓風(fēng)則是通過去除高爐鼓風(fēng)中的水分，使進(jìn)入高爐的助燃空氣的濕度降低到最佳操作所要求的數(shù)值并保持穩(wěn)定，從而起到提高干風(fēng)溫度、穩(wěn)定爐況、增加煤粉噴吹量、降低焦比的作用。目前，富氧鼓風(fēng)技術(shù)中常見富氧加入方法主要是在高爐鼓風(fēng)機(jī)前設(shè)置獨立的PSA 或VPSA制氧裝置，并將所制富氧在高爐鼓風(fēng)機(jī)前加入進(jìn)口風(fēng)管中，或者，將獨立的PSA或VPSA制氧裝置所制富氧經(jīng)氧壓機(jī)加壓后在高爐鼓風(fēng)機(jī)與放風(fēng)閥之間的冷風(fēng)管上加入。CN03117856. I發(fā)明名稱為“高爐煉鐵富氧噴煤的供氧流程”的中國發(fā)明專利公開了一種采用PSA (變壓吸附)或VPSA (真空變壓吸附)吸附法和常壓輸出氧氣的壓縮膨脹深冷法及膜分離法空分裝置為高爐煉鐵富氧噴煤工藝提供富氧的供氧流程。該技術(shù)方案主要是供氧時加在高爐鼓風(fēng)機(jī)吸入口前與空氣一同被高爐鼓風(fēng)機(jī)吸入混合成高爐富氧噴煤煉鐵工藝所需的富氧送入高爐，或經(jīng)加壓后送入高爐鼓風(fēng)機(jī)出口的空氣管內(nèi)與鼓風(fēng)機(jī)加壓后的空氣混合均勻后送入高爐。該供氧流程仍存在以下缺點由于在制備富氧過程中采用空壓機(jī)或真空機(jī)組，富氧制備能耗較大，且如采用高爐鼓風(fēng)機(jī)后加富氧的方式，則還需增加氧壓機(jī)升壓，能耗及投資還需進(jìn)一步提高，且整套裝置系統(tǒng)運行能耗高、設(shè)備占地面積大，投資大。而就脫濕鼓風(fēng)而言，當(dāng)前則主要采用鼓風(fēng)機(jī)吸入側(cè)冷卻脫濕的方法，該脫濕方法需增加冷凍機(jī)組，投資高，且運行能耗較高。CN200910103264. 9，發(fā)明名稱為“一種高爐鼓風(fēng)機(jī)機(jī)后脫濕裝置”的中國發(fā)明專利
公開了一種高爐鼓風(fēng)機(jī)機(jī)后脫濕裝置，其技術(shù)方案主要是通過將脫濕裝置后置于高爐鼓風(fēng)機(jī)出口，對高爐鼓風(fēng)機(jī)出口的高溫高壓的空氣依次進(jìn)行預(yù)冷、脫濕和回?zé)帷５摷夹g(shù)方案沒有充分利用高爐鼓風(fēng)機(jī)，仍然不能將空氣直接制成可用于高爐煉鐵的富氧干氣，而是需要通過外置添加富氧的方式來滿足可用于高爐煉鐵的富氧干氣的要求。CN98228550. 7，名稱為“一種玻璃球窯富氧燃燒裝置”的實用新型專利公開了一種玻璃球窯富氧燃燒裝置，由鼓風(fēng)機(jī)、富氧發(fā)生器、水環(huán)式真空泵、氣水分離器、脫濕箱、氣水分離箱、增壓風(fēng)機(jī)、換向裝置、預(yù)熱器、噴嘴、空氣凈化器、風(fēng)管軟連接、排水斗組成，利用膜法富氧技術(shù)，提供28 35%02含量的富氧空氣，與天然氣混合燃燒。該技術(shù)方案僅僅適用于特定的玻璃球窯，采用膜法富氧技術(shù)，通過鼓風(fēng)機(jī)送入空氣，同時需要結(jié)合水環(huán)式真空泵提供膜法制富氧的足夠壓差，以及通過增壓風(fēng)機(jī)對所制富氧增壓以滿足后續(xù)要求的壓力。因此，該富氧燃燒裝置仍然存在動力設(shè)備投資大、能耗高的缺點，且不適用于高爐煉鐵。
因此，綜合考慮整個高爐煉鐵富氧鼓風(fēng)供氣流程，并從降低富氧制備能耗及脫濕能耗的角度出發(fā)，有必要建立新的結(jié)合脫濕效能的高爐煉鐵富氧干氣供應(yīng)工藝，以充分利用現(xiàn)有高爐煉鐵工藝中已有裝置，在保證富氧含量的前提下，減少投資和運行成本，節(jié)約能源消耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種與高爐煉鐵強(qiáng)化冶煉過程相適應(yīng)的富氧干氣供應(yīng)裝置。該裝置充分利用現(xiàn)有高爐煉鐵冶煉工藝中的設(shè)備，將經(jīng)過高爐鼓風(fēng)機(jī)增壓后的空氣，經(jīng)PSA制氧單元來直接制備富氧干氣，改變了現(xiàn)有技術(shù)中需要外置添加富氧來制取富氧干氣，具備設(shè)備投資低、運行能耗低的特點。為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案如下
一種用于高爐煉鐵的富氧干氣供應(yīng)裝置，包括高爐鼓風(fēng)機(jī)、預(yù)冷器、空冷器、PSA制氧單 元和熱風(fēng)爐，其特征在于所述的高爐鼓風(fēng)機(jī)連接預(yù)冷器，預(yù)冷器連接空冷器，空冷器連接PSA制氧單元，PSA制氧單元連接預(yù)冷器，預(yù)冷器連接熱風(fēng)爐；經(jīng)高爐鼓風(fēng)機(jī)增壓后的空氣經(jīng)預(yù)冷器、空冷器冷卻降溫，再進(jìn)入PSA制氧單元得到富氧干氣，所得富氧干氣回到預(yù)冷器進(jìn)行升溫，然后進(jìn)入熱風(fēng)爐加熱后送往高爐用作助燃。所述的經(jīng)高爐鼓風(fēng)機(jī)增壓后的空氣經(jīng)預(yù)冷器、空冷器冷卻降溫，降溫后的氣體在氣水分離器中脫出氣體中的水分，再進(jìn)入PSA制氧單元得到富氧干氣。所述的一種用于高爐煉鐵的富氧干氣供應(yīng)裝置，其特征在于所述的高爐鼓風(fēng)機(jī)出口空氣的表壓壓力為O. 25 O. 75MPa。其優(yōu)選的表壓壓力為O. 35 O. 58Mpa。高爐鼓風(fēng)機(jī)的出口壓力需滿足高爐爐頂壓力、爐內(nèi)料柱阻力損失、預(yù)冷器阻力損失、冷卻器阻力損失、氣水分離器阻力損失、變壓吸附工序壓力要求、送風(fēng)系統(tǒng)阻力損失的要求；同時，能使進(jìn)入PSA制氧單元前的空氣濕度達(dá)到5 10g/m3，與現(xiàn)有工藝相比有很大的提高。所述的PSA制氧單元，采用多個吸附塔并聯(lián)，吸附塔內(nèi)自下而上依次裝填有脫水吸附劑和制氧分子篩，以吸附脫除微量水和氮氣。所述的吸附塔，每個吸附塔操作步驟依次包括吸附、均壓降壓、順放、逆放、沖洗、均壓升壓、產(chǎn)品氣升壓。多個吸附塔交錯吸附和再生，從而使空氣得以脫濕并制備得富氧干氣。所制得的富氧干氣與外部添加富氧的方式相比，其含氧量得到大幅度的提高，并且便于調(diào)節(jié)、穩(wěn)定性聞。所述的進(jìn)入PSA制氧單元前的空氣溫度為85°C以下，其目的在于在空冷的條件下，盡可能的降低水的飽和蒸氣壓，提高水蒸汽的冷凝量，有利于提高脫濕深度。所述的富氧干氣的露點溫度在-10°C以下、含氧量大于21%、濕度小于2 g/m3。本發(fā)明的有益效果在于
I、本發(fā)明裝置采用PSA制氧單元放置于高爐鼓風(fēng)機(jī)的出口端之后，充分利用了高爐鼓風(fēng)機(jī)所提供的出口空氣的較高壓力，直接將空氣變壓吸附制富氧，使后續(xù)制富氧的過程簡化，無需添加如空壓機(jī)或真空機(jī)組等動力設(shè)備，與目前常用的獨立設(shè)置PSA或VPSA制富氧裝置相比，優(yōu)化了設(shè)備投資，大幅降低了富氧制備過程的能耗，極為有效地降低了富氧干氣的制備能耗，提高了高爐煉鐵裝置的經(jīng)濟(jì)性，具備低設(shè)備投資、低運行能耗的特點。2、本發(fā)明經(jīng)高爐鼓風(fēng)機(jī)增壓后的空氣，經(jīng)過預(yù)冷器、空冷器冷卻后，再進(jìn)入PSA制富氧，所得的富氧干氣回到預(yù)冷器進(jìn)行升溫，然后進(jìn)入熱風(fēng)爐。這里的預(yù)冷器和空冷器發(fā)揮了以下的作用(I)高爐鼓風(fēng)機(jī)出口的空氣先經(jīng)預(yù)冷器進(jìn)行降溫，再進(jìn)入空冷器進(jìn)行再次降溫，以滿足PSA的工藝要求；(2)預(yù)冷器將PSA制得的富氧干氣作為冷卻介質(zhì)，對富氧干氣進(jìn)行升溫，有效地利用了鼓風(fēng)機(jī)出口氣體的熱量，從而達(dá)到了節(jié)能的目的。3、本發(fā)明采用采用預(yù)冷器連接空冷器，并于空冷器后設(shè)置氣水分離器的方法，很好地利用了高爐鼓風(fēng)機(jī)所提供的出口空氣的較高壓力和溫度，使空氣脫濕處理無需添加冷凍機(jī)組，優(yōu)化了設(shè)備投資，大幅降低了空氣脫濕處理的能耗，從而極為有效地降低了富氧干氣的制備能耗，進(jìn)一步提高了高爐煉鐵裝置的經(jīng)濟(jì)性，并以此形成結(jié)合脫濕效能的高爐煉鐵富氧干氣供應(yīng)工藝。4、本發(fā)明控制高爐鼓風(fēng)機(jī)出口空氣壓力為O. 25 O. 75MPa，使高爐鼓風(fēng)機(jī)的出口壓力滿足高爐爐頂壓力、爐內(nèi)料柱阻力損失、預(yù)冷器阻力損失、冷卻器阻力損失、氣水分離器阻力損失、變壓吸附工序壓力要求、送風(fēng)系統(tǒng)阻力損失的要求，能有效地將能耗降到最低；同時，經(jīng)高爐鼓風(fēng)機(jī)增壓脫濕后的空氣濕度達(dá)到5 10g/m3，與現(xiàn)有工藝相比有很大的提聞。
5、本發(fā)明采用PSA的多個吸附塔并聯(lián)，多個吸附塔交錯吸附和再生，能很好地脫去空氣中的水分和氮氣，滿足制取較高濃度的富氧干氣的要求。所制得的富氧干氣與外部添加富氧的方式相比，其含氧量得到大幅度的提高，并且便于調(diào)節(jié)、穩(wěn)定性高。6、本發(fā)明進(jìn)入PSA制氧單元前的空氣溫度控制在85°C以下，其目的在于在空冷的條件下，盡可能的降低水的飽和蒸氣壓，提高水蒸汽的冷凝量，有利于提高脫濕深度。


圖I是根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容所實施的高爐煉鐵的富氧干氣供應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明實施例2的高爐煉鐵的富氧干氣供應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式實施例I
一種用于高爐煉鐵的富氧干氣供應(yīng)裝置，包括高爐鼓風(fēng)機(jī)、預(yù)冷器、空冷器、PSA制氧單元和熱風(fēng)爐，其特征在于所述的高爐鼓風(fēng)機(jī)連接預(yù)冷器，預(yù)冷器連接空冷器，空冷器連接PSA制氧單元，PSA制氧單元連接預(yù)冷器，預(yù)冷器連接熱風(fēng)爐；經(jīng)高爐鼓風(fēng)機(jī)增壓后的空氣經(jīng)預(yù)冷器、空冷器冷卻降溫，再進(jìn)入PSA制氧單元得到富氧干氣，所得富氧干氣回到預(yù)冷器進(jìn)行升溫，然后進(jìn)入熱風(fēng)爐送往高爐用作助燃。所述的高爐鼓風(fēng)機(jī)出口空氣的表壓壓力為O. 25MPa。所述的PSA制氧單元，采用多個吸附塔并聯(lián)，吸附塔內(nèi)自下而上依次裝填有脫水吸附劑和制氧分子篩，以吸附脫除微量水和氮氣。所述的吸附塔，每個吸附塔操作步驟依次包括吸附、均壓降壓、順放、逆放、沖洗、
均壓升壓、產(chǎn)品氣升壓。所述的進(jìn)入PSA制氧單元前的空氣溫度為85°C以下。進(jìn)入PSA制氧單元前的空氣濕度為5 10g/m3。所述的富氧干氣的露點溫度在-10°C以下，含富氧大于21%，濕度小于2g/m3。本發(fā)明充分利用高爐最重要的動力設(shè)備一高爐鼓風(fēng)機(jī)，不但直接提供高爐冶煉所需的氧氣，而且提供克服高爐料柱阻力所需的氣體動力，無須以添加富氧的方式作為高爐煉鐵的富氧干氣。實施例2
同樣道理，如實施例I。一種用于高爐煉鐵的富氧干氣供應(yīng)裝置，包括高爐鼓風(fēng)機(jī)、預(yù)冷器、空冷器、PSA制氧單元和熱風(fēng)爐，其特征在于所述的高爐鼓風(fēng)機(jī)預(yù)冷器，預(yù)冷器連接空冷器，空冷器連接PSA制氧單元，PSA制氧單元連接預(yù)冷器，預(yù)冷器連接熱風(fēng)爐；所述的高爐鼓風(fēng)機(jī)出口空氣的表壓壓力為O. 35Mpa，所述的進(jìn)入PSA制氧單元前的空氣溫度為85°C，濕度為10g/m3，得到露點溫度為-10°C，含富氧23%，濕度為I. 92 g/m3的富氧干氣，所得富氧干氣回到預(yù)冷器進(jìn)行升溫，然后進(jìn)入熱風(fēng)爐送往高爐用作助燃。
所述的經(jīng)高爐鼓風(fēng)機(jī)增壓后的空氣經(jīng)空冷器、預(yù)冷器冷卻降溫，降溫后的氣體在氣水分離器中脫出氣體中的水分，再進(jìn)入PSA制氧單元得到富氧干氣。實施例3
同樣道理，如前述?！N用于高爐煉鐵的富氧干氣供應(yīng)裝置，包括高爐鼓風(fēng)機(jī)、冷卻器、氣水分離器、PSA制氧單元和熱風(fēng)爐，其特征在于所述的高爐鼓風(fēng)機(jī)連接預(yù)冷器，預(yù)冷器連接空冷器，空冷器連接PSA制氧單元，PSA制氧單元連接預(yù)冷器，預(yù)冷器連接熱風(fēng)爐；所述的高爐鼓風(fēng)機(jī)出口空氣的表壓壓力O. 45Mpa，所述的進(jìn)入PSA制氧單元前的空氣溫度為75°C，濕度為8g/m3，得到露點溫度為-20°C，含富氧22%，濕度為O. 76 g/m3的富氧干氣，所得富氧干氣回到預(yù)冷器進(jìn)行升溫，然后進(jìn)入熱風(fēng)爐送往高爐用作助燃。實施例4
同樣道理，如前述。—種用于高爐煉鐵的富氧干氣供應(yīng)裝置，包括高爐鼓風(fēng)機(jī)、冷卻器、氣水分離器、PSA制氧單元和熱風(fēng)爐，其特征在于所述的高爐鼓風(fēng)機(jī)連接預(yù)冷器，預(yù)冷器連接空冷器，空冷器連接PSA制氧單元，PSA制氧單元連接預(yù)冷器，預(yù)冷器連接熱風(fēng)爐；所述的高爐鼓風(fēng)機(jī)出口空氣的表壓壓力O. 58Mpa，所述的進(jìn)入PSA制氧單元前的空氣溫度為65°C，濕度為6g/m3，得到露點溫度為-30°C，含富氧23%，濕度為O. 28 g/m3的富氧干氣，所得富氧干氣回到預(yù)冷器進(jìn)行升溫，然后進(jìn)入熱風(fēng)爐送往高爐用作助燃。實施例5
同樣道理，如前述。一種用于高爐煉鐵的富氧干氣供應(yīng)裝置，包括高爐鼓風(fēng)機(jī)、冷卻器、氣水分離器、PSA制氧單元和熱風(fēng)爐，其特征在于所述的高爐鼓風(fēng)機(jī)連接預(yù)冷器，預(yù)冷器連接空冷器，空冷器連接PSA制氧單元，PSA制氧單元連接預(yù)冷器，預(yù)冷器連接熱風(fēng)爐；所述的高爐鼓風(fēng)機(jī)出口空氣的表壓壓力為O. 75Mpa，所述的進(jìn)入PSA制氧單元前的空氣溫度為80°C，濕度為5g/m3，得到露點溫度為-40°C，含富氧24%，濕度為O. 09 g/m3的富氧干氣，所得富氧干氣回到預(yù)冷器進(jìn)行升溫，然后進(jìn)入熱風(fēng)爐送往高爐用作助燃。 本發(fā)明很好地利用了高爐鼓風(fēng)機(jī)所提供的出口空氣的較高壓力，使后續(xù)的空氣脫濕處理和變壓吸附制富氧過程都無需添加如冷凍機(jī)組、空壓機(jī)、氧壓機(jī)、真空泵等動力設(shè)備，從而與目前常用的獨立設(shè)置PSA O^VPSA)制富氧裝置以及冷卻法脫濕裝置相比，優(yōu)化了設(shè)備投資，大幅降低了空氣脫濕處理及制富氧過程的能耗，極為有效地降低了富氧干氣 的制備能耗，提高了高爐煉鐵裝置的經(jīng)濟(jì)性，并以此形成可同時滿足富氧鼓風(fēng)和脫濕鼓風(fēng)要求的，具備低設(shè)備投資、低運行能耗特點的富氧干氣供應(yīng)流程。
權(quán)利要求
1.一種用于高爐煉鐵的富氧干氣供應(yīng)裝置，包括高爐鼓風(fēng)機(jī)、預(yù)冷器、空冷器、PSA制氧單元和熱風(fēng)爐，其特征在于所述的高爐鼓風(fēng)機(jī)連接預(yù)冷器，預(yù)冷器連接空冷器，空冷器連接PSA制氧單元，PSA制氧單元連接預(yù)冷器，預(yù)冷器連接熱風(fēng)爐；經(jīng)高爐鼓風(fēng)機(jī)增壓后的空氣經(jīng)預(yù)冷器、空冷器冷卻降溫，再進(jìn)入PSA制氧單元得到富氧干氣，所得富氧干氣回到預(yù)冷器進(jìn)行升溫，然后進(jìn)入熱風(fēng)爐加熱后送往高爐用作助燃。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于高爐煉鐵的富氧干氣供應(yīng)裝置，其特征在于所述的經(jīng)高爐鼓風(fēng)機(jī)增壓后的空氣經(jīng)空冷器、預(yù)冷器冷卻降溫，降溫后的氣體在氣水分離器中脫出氣體中的水分，再進(jìn)入PSA制氧單元得到富氧干氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或者2所述的一種用于高爐煉鐵的富氧干氣供應(yīng)裝置，其特征在于所述的高爐鼓風(fēng)機(jī)出口空氣的表壓壓力為0. 25 0. 75MPa。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或者2所述的一種用于高爐煉鐵的富氧干氣供應(yīng)裝置，其特征在于所述的PSA制氧單元，采用多個吸附塔并聯(lián)，所述的吸附塔，每個吸附塔操作步驟依次包括吸附、均壓降壓、順放、逆放、沖洗、均壓升壓、產(chǎn)品氣升壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或者2所述的一種用于高爐煉鐵的富氧干氣供應(yīng)裝置，其特征在于所述的進(jìn)入PSA制氧單元前的空氣溫度為85°C以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或者2所述的一種用于高爐煉鐵的富氧干氣供應(yīng)裝置，其特征在于所述的進(jìn)入PSA制氧單元前的空氣濕度為5 10g/m3。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或者2所述的一種用于高爐煉鐵的富氧干氣供應(yīng)裝置，其特征在于所述的富氧干氣的露點溫度在-10°C以下，含氧量大于21%，濕度小于2g/m3。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于高爐煉鐵的富氧干氣供應(yīng)裝置，其特征在于所述的高爐鼓風(fēng)機(jī)出口空氣的表壓壓力為0. 35 0. 58 MPa。
全文摘要
本發(fā)明涉及高爐煉鐵工藝技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種與高爐煉鐵冶煉過程相適應(yīng)的富氧干氣供應(yīng)裝置。本發(fā)明的富氧干氣供應(yīng)裝置，其特征在于所述的高爐鼓風(fēng)機(jī)連接預(yù)冷器，預(yù)冷器連接空冷器，空冷器連接PSA制氧單元，PSA制氧單元連接預(yù)冷器，預(yù)冷器連接熱風(fēng)爐。該裝置充分利用現(xiàn)有高爐煉鐵冶煉工藝中的設(shè)備，將經(jīng)過高爐鼓風(fēng)機(jī)出口增壓的空氣，經(jīng)變壓吸附來直接制備富氧干氣，改變了現(xiàn)有技術(shù)中需要外置添加富氧來制取富氧干氣的方式，具備設(shè)備投資低、運行能耗低的特點。
文檔編號C21B7/00GK102808053SQ201210324670
公開日2012年12月5日 申請日期2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月5日
發(fā)明者李東林, 郎治, 王華金, 蘇為民, 馬光俊 申請人:李東林, 郎治, 王華金, 蘇為民, 馬光俊