專(zhuān)利名稱(chēng)：利用高爐煤氣實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼鐵工業(yè)煉鐵高爐熱風(fēng)爐技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高效利用高爐煤氣實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫的方法，在高熱值煤氣缺乏僅有高爐煤氣富余的情況下使用。
背景技術(shù)：
鋼鐵工業(yè)是以石化燃料為主的高污染高能耗產(chǎn)業(yè)，其能耗占工業(yè)總能耗的25%左右，是工業(yè)節(jié)能的重點(diǎn)，充分利用各類(lèi)能源資源是進(jìn)一步降低鋼鐵生產(chǎn)能耗的重要途徑。高爐煤氣是鋼鐵企業(yè)的副產(chǎn)品，由于其煤氣熱值低，或多或少存在放散，因此，如何高效利用高爐煤氣是眾多鋼鐵企業(yè)關(guān)心的課題。
高風(fēng)溫是當(dāng)代先進(jìn)高爐的主要技術(shù)特征，高溫?zé)犸L(fēng)所提供的熱量占高爐冶煉所需要熱量的約20 %，提高風(fēng)溫可以有效降低高爐冶煉過(guò)程的碳素消耗，大幅度降低焦比(風(fēng)溫每提高100°C，焦炭消耗降低3% 7%)，其中熱風(fēng)爐是實(shí)現(xiàn)高爐高風(fēng)溫的重要附屬設(shè)備。燒單一的高爐煤氣，由于其理論燃燒溫度低，是實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫的瓶頸。為實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫，國(guó)內(nèi)外采用的方法主要有摻燒高熱值煤氣、換熱器預(yù)熱煤氣和助燃空氣、熱風(fēng)爐自身預(yù)熱、高溫空氣燃燒預(yù)熱等，如日本、歐洲采取摻燒天然氣或焦?fàn)t煤氣的方法，寶鋼采用了摻燒轉(zhuǎn)爐煤氣的方法，鞍鋼采用自身預(yù)熱法，在全燒高爐煤氣方面，鋼鐵企業(yè)主要采用高溫空氣燃燒預(yù)熱方法實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫。上述方法在僅使用高爐煤氣的情況下，均包括助燃空氣的高溫預(yù)熱，有效解決了全燒高爐煤氣實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫問(wèn)題。但隨著近代煉鐵技術(shù)的進(jìn)步，高爐煤氣利用率不斷提高，造成高爐煤氣熱值不斷降低，為實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫，不得不將助燃空氣預(yù)熱溫度進(jìn)一步提高。如《鋼鐵研究學(xué)報(bào)》2011年23卷第5期發(fā)表的“高爐高風(fēng)溫的試驗(yàn)研究”論文，本發(fā)明人與張建良等提出了在實(shí)現(xiàn)遷鋼2號(hào)高爐1280°C風(fēng)溫時(shí)，助燃空氣預(yù)熱溫度大于660°C，其使用的高爐煤氣熱值均降至2900kJ/m3以下，其中2009年高爐煤氣熱值最低曾降至2620kJ/m3左右，在此情況下，為實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫，助燃空氣預(yù)熱溫度將超過(guò)700°C。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供利用高爐煤氣實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫的方法，解決現(xiàn)有技術(shù)由于高爐煤氣熱值低無(wú)法實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫和為了實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫需要預(yù)熱助燃空氣等問(wèn)題。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供的利用高爐煤氣實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫的方法，包括高爐17，布袋除塵器3，爐頂余壓透平裝置9，變壓吸附裝置31，熱風(fēng)爐，煤氣換熱器25，鼓風(fēng)機(jī)16和煤氣柜10，其中，熱風(fēng)爐包含熱風(fēng)爐A18、熱風(fēng)爐B20和熱風(fēng)爐C22，同時(shí)本方法還包括高爐煤氣余熱的利用、干法除塵、變壓吸附、摻混和燃燒實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫過(guò)程，包括以下步驟首先，在高爐17和布袋除塵器3之間并置熱管換熱器2，將溫度為300 900°C的來(lái)自高爐17的高爐煤氣先經(jīng)熱管換熱器2換熱，再進(jìn)入布袋除塵器3進(jìn)行干法除塵；將溫度低于300°C的來(lái)自高爐17的高爐煤氣經(jīng)煤氣主管46直接進(jìn)入布袋除塵器3進(jìn)行干法除
/I、
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其次，將所述干法除塵后體積比例為10 % 40 %的高爐煤氣經(jīng)低溫?fù)Q熱器5冷卻后，進(jìn)入變壓吸附裝置31，轉(zhuǎn)變?yōu)楦邿嶂得簹猓溆嗟慕?jīng)所述干法除塵后有高爐煤氣經(jīng)所述爐頂余壓透平裝置9后，進(jìn)入所述煤氣柜10 ；最后，將所述變壓吸附后的高熱值煤氣與來(lái)自所述煤氣柜10的高爐煤氣進(jìn)行混合形成混合煤氣，然后經(jīng)所述熱風(fēng)爐的煙氣在所述煤氣換熱器25中進(jìn)行預(yù)熱后，與助燃空氣混合在所述熱風(fēng)爐燃燒，在熱風(fēng)爐送風(fēng)期，將冷風(fēng)加熱為1250 1350°C高溫?zé)犸L(fēng)供高爐17使用。進(jìn)一步地，所述變壓吸附裝置31包含變壓吸附罐A28和變壓吸附罐B35，本方法還包含來(lái)自所述高爐17的高爐煤氣，其熱值為2500 3300kJ/m3 ;進(jìn)入所述變壓吸附裝置31的高爐煤氣，其中體積比例為40% 80%的高爐煤氣經(jīng)所述變壓吸附罐A28和變壓吸附罐B35分別進(jìn)行升壓吸附和抽真空清洗過(guò)程，排出CO2和N2，抽取CO的體積比例為80% 90%，與余下的高爐煤氣摻混為高熱值煤氣。進(jìn)一步地，所述高熱值煤氣的CO體積比例為40 % 80 %，所述混合煤氣的CO體 積比例為35% 45%，其熱值為4500 5500kJ/m3。進(jìn)一步地，所述混合煤氣經(jīng)所述熱風(fēng)爐的煙氣進(jìn)行預(yù)熱后的溫度為150 250°C ；來(lái)自所述鼓風(fēng)機(jī)16的空氣經(jīng)低溫?fù)Q熱器5和熱管換熱器2預(yù)熱后，其溫度為50 200°C，在所述熱風(fēng)爐的燃燒期作為助燃空氣，在所述熱風(fēng)爐的送風(fēng)期作為冷風(fēng)。本發(fā)明提供的高效利用高爐煤氣方法，針對(duì)其原高爐煤氣熱值低的問(wèn)題，應(yīng)用布袋脈沖干法除塵技術(shù)去除原高爐煤氣的含水和含塵，改善其煤氣質(zhì)量，初步提高煤氣熱值，應(yīng)用變壓吸附的方法增加高爐煤氣中CO濃度，結(jié)合摻混工藝將高爐煤氣熱值提高至額定范圍，在無(wú)需助燃空氣預(yù)熱情況下，滿(mǎn)足熱風(fēng)爐燃燒高爐煤氣實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫，同時(shí)利用富余高爐煤氣余壓實(shí)現(xiàn)爐頂余壓發(fā)電，從而實(shí)現(xiàn)高爐煤氣的高效化利用。


圖I為本發(fā)明提供的利用高爐煤氣實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫的方法的實(shí)施例的流程框圖；圖2為本發(fā)明提供的利用高爐煤氣實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫的方法的實(shí)施例的布置總圖；附圖標(biāo)記圖中，I、煤氣支管A調(diào)節(jié)閥，2、熱管換熱器，3、布袋除塵器，4、空氣切斷閥、5、低溫?fù)Q熱器、6、煤氣支管B調(diào)節(jié)閥，7、煤氣主管B切斷閥，8、減壓閥組，9、爐頂余壓透平裝置，10、煤氣柜，11、空氣調(diào)節(jié)閥，12、煤氣主管A切斷閥，13、熱風(fēng)閥A，14、熱風(fēng)閥B，15、熱風(fēng)閥C，16、鼓風(fēng)機(jī)，17、高爐，18、熱風(fēng)爐A，19、煤氣閥A，20、熱風(fēng)爐B，21、煤氣閥B，22、熱風(fēng)爐C，23、煤氣閥C，24、煙氣閥，25、熱風(fēng)爐煤氣換熱器，26、煙囪，27、煤氣支管C調(diào)節(jié)閥，28、變壓吸附罐A，29、下煤氣變壓閥A，30、發(fā)電機(jī)，31、變壓吸附裝置，32、上煤氣變壓閥A，33、煤氣供應(yīng)管調(diào)節(jié)閥，34、上煤氣變壓閥B，35、變壓吸附罐B，36、下煤氣變壓閥B。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供的利用高爐煤氣實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫的方法的實(shí)施例，如圖I 2所示，來(lái)自高爐17的高爐煤氣，當(dāng)其溫度低于300°C時(shí)，高爐煤氣先經(jīng)煤氣主管A切斷閥12進(jìn)入布袋除塵器3干法除塵，當(dāng)高爐煤氣的溫度為300 900°C時(shí)，經(jīng)煤氣支管A調(diào)節(jié)閥I先進(jìn)入熱管換熱器2換熱降溫，然后進(jìn)入布袋除塵器3干法除塵；在干法除塵后，體積比例為10% 40%的高爐煤氣經(jīng)煤氣支管B調(diào)節(jié)閥6和低溫?fù)Q熱器5進(jìn)入變壓吸附裝置31，進(jìn)入變壓吸附裝置31后的高爐煤氣，其中體積比例為40% 80%的高爐煤氣分別經(jīng)上煤氣變壓閥A32進(jìn)入變壓吸附罐A28和經(jīng)上煤氣變壓閥B34進(jìn)入變壓吸附罐B35，分別進(jìn)行升壓吸附和抽真空清洗過(guò)程，排出CO2和N2,抽取CO的體積比例為80% 90%，然后分別經(jīng)下煤氣變壓閥A29和下煤氣變壓閥B36與經(jīng)煤氣支管C調(diào)節(jié)閥27余下的高爐煤氣摻混為CO體積比例為40% 80%的高熱值煤氣；在干法除塵后，其余未進(jìn)入變壓吸附裝置31的高爐煤氣經(jīng)煤氣主管B切斷閥7和減壓閥組8，進(jìn)入爐頂余壓透平裝置9，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)30發(fā)電，然后進(jìn)入煤氣柜10，再經(jīng)煤氣供應(yīng)管調(diào)節(jié)閥33與上述高熱值煤氣混合形成混合煤氣，并一同經(jīng)熱風(fēng)爐煤氣換熱器25預(yù)熱后溫度為150 250°C，接著依次進(jìn)入熱風(fēng)爐A18、熱風(fēng)爐B20和熱風(fēng)爐C22 ；來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)16的空氣經(jīng)低溫?fù)Q熱器5回收余熱后，經(jīng)空氣切斷閥4和熱管換熱 器2，被加熱變?yōu)?0 200°C的空氣，然后作為助燃空氣，經(jīng)空氣調(diào)節(jié)閥11依次進(jìn)入熱風(fēng)爐A18、熱風(fēng)爐B20和熱風(fēng)爐C22，與經(jīng)熱風(fēng)爐煤氣換熱器25預(yù)熱后經(jīng)煤氣閥A19、煤氣閥B21或煤氣閥C23的混合煤氣混合在熱風(fēng)爐內(nèi)燃燒，熱風(fēng)爐燃燒后煙氣經(jīng)煙氣閥24和熱風(fēng)爐煤氣換熱器25，經(jīng)煙囪26排出，在熱風(fēng)爐送風(fēng)期，50 200°C的空氣作為冷風(fēng)依次在熱風(fēng)爐A18、熱風(fēng)爐B20和熱風(fēng)爐C22內(nèi)加熱產(chǎn)生1250 1350°C高溫?zé)犸L(fēng)經(jīng)熱風(fēng)閥A13、熱風(fēng)閥B14或熱風(fēng)閥C15供高爐17使用，實(shí)施案例的高爐煤氣參數(shù)變化對(duì)比如表I所示。表I高爐煤氣參數(shù)變化對(duì)比
權(quán)利要求
1.利用高爐煤氣實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫的方法，包括高爐(17)，布袋除塵器(3)，爐頂余壓透平裝置(9)，變壓吸附裝置(31)，熱風(fēng)爐，煤氣換熱器(25)，鼓風(fēng)機(jī)(16)和煤氣柜(10)，其中，熱風(fēng)爐包含熱風(fēng)爐A (18)、熱風(fēng)爐B (20)和熱風(fēng)爐C (22)，其特征在于，包括高爐煤氣余熱的利用、干法除塵、變壓吸附、摻混和燃燒實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫過(guò)程，包括以下步驟 首先，在所述高爐(17)和所述布袋除塵器(3)之間并置熱管換熱器(2)，將溫度為300 900°C的來(lái)自所述高爐(17)的高爐煤氣先經(jīng)所述熱管換熱器(2)換熱，再進(jìn)入所述布袋除塵器(3)進(jìn)行干法除塵；將溫度低于300°C的來(lái)自所述高爐(17)的高爐煤氣經(jīng)煤氣主管(46)直接進(jìn)入所述布袋除塵器(3)進(jìn)行干法除塵； 其次，將所述干法除塵后體積比例為10% 40%的高爐煤氣經(jīng)低溫?fù)Q熱器(5)冷卻后，進(jìn)入所述變壓吸附裝置(31)，轉(zhuǎn)變?yōu)楦邿嶂得簹?，其余的?jīng)所述干法除塵后的高爐煤氣經(jīng)所述爐頂余壓透平裝置(9 )后，進(jìn)入所述煤氣柜(10 ); 最后，將所述變壓吸附后的高熱值煤氣與來(lái)自所述煤氣柜(10)的高爐煤氣進(jìn)行混合形成混合煤氣，然后經(jīng)所述熱風(fēng)爐的煙氣在所述煤氣換熱器(25)中進(jìn)行預(yù)熱后，與助燃空氣混合在所述熱風(fēng)爐燃燒，在熱風(fēng)爐送風(fēng)期，將冷風(fēng)加熱為1250 1350°C高溫?zé)犸L(fēng)供高爐(17)使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用高爐煤氣實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫的方法，所述變壓吸附裝置(31)包含變壓吸附罐A (28)和變壓吸附罐B (35)，其特征在于，來(lái)自所述高爐(17)的高爐煤氣，其熱值為2500 3300kJ/m3 ;進(jìn)入所述變壓吸附裝置(31)的高爐煤氣，其中體積比例為40% 80%的高爐煤氣經(jīng)所述變壓吸附罐A (28)和變壓吸附罐B (35)分別進(jìn)行升壓吸附和抽真空清洗過(guò)程，排出CO2和N2，抽取CO的體積比例為80% 90%，與余下的高爐煤氣摻混為高熱值煤氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的利用高爐煤氣實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫的方法，其特征在于，所述高熱值煤氣的CO體積比例為40 % 80 %，所述混合煤氣的CO體積比例為35 % 45 %，其熱值為 4500 5500kJ/m3。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用高爐煤氣實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫的方法，其特征在于，所述混合煤氣經(jīng)所述熱風(fēng)爐的煙氣進(jìn)行預(yù)熱后的溫度為150 250°C ;來(lái)自所述鼓風(fēng)機(jī)(16)的空氣經(jīng)所述低溫?fù)Q熱器(5)和所述熱管換熱器(2)預(yù)熱后，其溫度為50 200°C，在所述熱風(fēng)爐的燃燒期作為助燃空氣，在所述熱風(fēng)爐的送風(fēng)期作為冷風(fēng)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了利用高爐煤氣實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫的方法，屬于煉鐵高爐煤氣利用和熱風(fēng)爐燃燒技術(shù)領(lǐng)域，特別適用于高熱值煤氣缺乏而高爐煤氣富余的情況下使用。該方法針對(duì)高爐煤氣熱值低無(wú)法實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫和為了實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫采用附加燃燒爐的問(wèn)題，綜合利用了高爐煤氣，包括高爐煤氣余熱利用、干法除塵、變壓吸附及摻混燃燒實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫過(guò)程；利用高爐煤氣和干法除塵后余熱加熱來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)的空氣，作為熱風(fēng)爐燃燒的助燃空氣和熱風(fēng)爐入口冷風(fēng)，將干法除塵后體積比例為10％～40％的低熱值高爐煤氣經(jīng)冷卻后進(jìn)入變壓吸附裝置，變?yōu)楦邿嶂得簹?，與余壓發(fā)電后低熱值高爐煤氣混合燃燒，在熱風(fēng)爐系統(tǒng)無(wú)附加燃燒爐情況下，實(shí)現(xiàn)1250～1350℃高溫?zé)犸L(fēng)供高爐使用。
文檔編號(hào)C21B5/06GK102876824SQ20121033735
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月12日
發(fā)明者陳冠軍, 晁偉, 周繼良, 馬麗 申請(qǐng)人:首鋼總公司