本发明公开了利用高炉煤气实现高风温的方法,属于炼铁高炉煤气利用和热风炉燃烧技术领域,特别适用于高热值煤气缺乏而高炉煤气富余的情况下使用。该方法针对高炉煤气热值低无法实现高风温和为了实现高风温采用附加燃烧炉的问题,综合利用了高炉煤气,包括高炉煤气余热利用、干法除尘、变压吸附及掺混燃烧实现高风温过程;利用高炉煤气和干法除尘后余热加热来自鼓风机的空气,作为热风炉燃烧的助燃空气和热风炉入口冷风,将干法除尘后体积比例为10%~40%的低热值高炉煤气经冷却后进入变压吸附装置,变为高热值煤气,与余压发电后低热值高炉煤气混合燃烧,在热风炉系统无附加燃烧炉情况下,实现1250~1350°C高温热风供高炉使用。
1.利用高炉煤气实现高风温的方法,包括高炉(17),布袋除尘器(3),炉顶余压透平装置(9),变压吸附装置(31),热风炉,煤气换热器(25),鼓风机(16)和煤气柜(10),其中,热风炉包含热风炉A(18)、热风炉B(20)和热风炉C(22),其特征在于,包括高炉煤气余热的利用、干法除尘、变压吸附、掺混和燃烧实现高风温过程,包括以下步骤:首先,在所述高炉(17)和所述布袋除尘器(3)之间并置热管换热器(2),将温度为300~900°C的来自所述高炉(17)的高炉煤气先经所述热管换热器(2)换热,再进入所述布袋除尘器(3)进行干法除尘;将温度低于300°C的来自所述高炉(17)的高炉煤气经煤气主管(46)直接进入所述布袋除尘器(3)进行干法除尘;其次,将所述干法除尘后体积比例为10%~40%的高炉煤气经低温换热器(5)冷却后,进入所述变压吸附装置(31),转变为高热值煤气,其余的经所述干法除尘后的高炉煤气经所述炉顶余压透平装置(9)后,进入所述煤气柜(10);最后,将所述变压吸附后的高热值煤气与来自所述煤气柜(10)的高炉煤气进行混合形成混合煤气,然后经所述热风炉的烟气在所述煤气换热器(25)中进行预热后,与助燃空气混合在所述热风炉燃烧,在热风炉送风期,将冷风加热为1250~1350°C高温热风供高炉(17)使用。
2.根据权利要求1所述的利用高炉煤气实现高风温的方法,所述变压吸附装置(31)包含变压吸附罐A(28)和变压吸附罐B(35),其特征在于,来自所述高炉(17)的高炉煤气,其热值为2500~3300kJ/m³;进入所述变压吸附装置(31)的高炉煤气,其中体积比例为40%~80%的高炉煤气经所述变压吸附罐A(28)和变压吸附罐B(35)分别进行升压吸附和抽真空清洗过程,排出CO₂和N₂,抽取CO的体积比例为80%~90%,与余下的高炉煤气掺混为高热值煤气。
3.根据权利要求1或2所述的利用高炉煤气实现高风温的方法,其特征在于,所述高热值煤气的CO体积比例为40%~80%,所述混合煤气的CO体积比例为35%~45%,其热值为4500~5500kJ/m³。
4.根据权利要求3所述的利用高炉煤气实现高风温的方法,其特征在于,所述混合煤气经所述热风炉的烟气进行预热后的温度为150~250°C;来自所述鼓风机(16)的空气经所述低温换热器(5)和所述热管换热器(2)预热后,其温度为50~200°C,在所述热风炉的燃烧期作为助燃空气,在所述热风炉的送风期作为冷风。技术领域
本发明涉及钢铁工业炼铁高炉热风炉技术领域,特别涉及一种高效利用高炉煤气实现高风温的方法,在高热值煤气缺乏仅有高炉煤气富余的情况下使用。xa0
背景技术
钢铁工业是以石化燃料为主的高污染高能耗产业,其能耗占工业总能耗的25%左右,是工业节能的重点,充分利用各类能源资源是进一步降低钢铁生产能耗的重要途径。高炉煤气是钢铁企业的副产品,由于其煤气热值低,或多或少存在放散,因此,如何高效利用高炉煤气是众多钢铁企业关心的课题。xa0高风温是当代先进高炉的主要技术特征,高温热风所提供的热量占高炉冶炼所需要热量的约20%,提高风温可以有效降低高炉冶炼过程的碳素消耗,大幅度降低焦比(风温每提高100°C,焦炭消耗降低3%~7%),其中热风炉是实现高炉高风温的重要附属设备。xa0烧单一的高炉煤气,由于其理论燃烧温度低,是实现高风温的瓶颈。为实现高风温,国内外采用的方法主要有掺烧高热值煤气、换热器预热煤气和助燃空气、热风炉自身预热、高温空气燃烧预热等,如日本、欧洲采取掺烧天然气或焦炉煤气的方法,宝钢采用了掺烧转炉煤气的方法,鞍钢采用自身预热法,在全烧高炉煤气方面,钢铁企业主要采用高温空气燃烧预热方法实现高风温。xa0上述方法在仅使用高炉煤气的情况下,均包括助燃空气的高温预热,有效解决了全烧高炉煤气实现高风温问题。但随着近代炼铁技术的进步,高炉煤气利用率不断提高,造成高炉煤气热值不断降低,为实现高风温,xa0不得不将助燃空气预热温度进一步提高。如《钢铁研究学报》2011年23卷第5期发表的“高炉高风温的试验研究”论文,本发明人与张建良等提出了在实现迁钢2号高炉1280°C风温时,助燃空气预热温度大于660°C,其使用的高炉煤气热值均降至2900kJ/m³以下,其中2009年高炉煤气热值最低曾降至2620kJ/m³左右,在此情况下,为实现高风温,助燃空气预热温度将超过700°C。xa0
发明内容
本发明的目的在于提供利用高炉煤气实现高风温的方法,解决现有技术由于高炉煤气热值低无法实现高风温和为了实现高风温需要预热助燃空气等问题。xa0为了解决上述问题,本发明提供的利用高炉煤气实现高风温的方法,包括高炉17,布袋除尘器3,炉顶余压透平装置9,变压吸附装置31,热风炉,煤气换热器25,鼓风机16和煤气柜10,其中,热风炉包含热风炉A18、热风炉B20和热风炉C22,同时本方法还包括高炉煤气余热的利用、干法除尘、变压吸附、掺混和燃烧实现高风温过程,包括以下步骤:xa0首先,在高炉17和布袋除尘器3之间并置热管换热器2,将温度为300~900°C的来自高炉17的高炉煤气先经热管换热器2换热,再进入布袋除尘器3进行干法除尘;将温度低于300°C的来自高炉17的高炉煤气经煤气主管46直接进入布袋除尘器3进行干法除尘;xa0其次,将所述干法除尘后体积比例为10%~40%的高炉煤气经低温换热器5冷却后,进入变压吸附装置31,转变为高热值煤气,其余的经所述干法除尘后有高炉煤气经所述炉顶余压透平装置9后,进入所述煤气柜10;xa0最后,将所述变压吸附后的高热值煤气与来自所述煤气柜10的高炉煤气进行混合形成混合煤气,然后经所述热风炉的烟气在所述煤气换热器25中进行预热后,与助燃空气混合在所述热风炉燃烧,在热风炉送风期,将xa0冷风加热为1250~1350°C高温热风供高炉17使用。xa0进一步地,所述变压吸附装置31包含变压吸附罐A28和变压吸附罐B35,本方法还包含:来自所述高炉17的高炉煤气,其热值为2500~3300kJ/m³;进入所述变压吸附装置31的高炉煤气,其中体积比例为40%~80%的高炉煤气经所述变压吸附罐A28和变压吸附罐B35分别进行升压吸附和抽真空清洗过程,排出CO₂和N₂,抽取CO的体积比例为80%~90%,与余下的高炉煤气掺混为高热值煤气。xa0进一步地,所述高热值煤气的CO体积比例为40%~80%,所述混合煤气的CO体积比例为35%~45%,其热值为4500~5500kJ/m³。xa0进一步地,所述混合煤气经所述热风炉的烟气进行预热后的温度为150~250°C;来自所述鼓风机16的空气经低温换热器5和热管换热器2预热后,其温度为50~200°C,在所述热风炉的燃烧期作为助燃空气,在所述热风炉的送风期作为冷风。xa0本发明提供的高效利用高炉煤气方法,针对其原高炉煤气热值低的问题,应用布袋脉冲干法除尘技术去除原高炉煤气的含水和含尘,改善其煤气质量,初步提高煤气热值,应用变压吸附的方法增加高炉煤气中CO浓度,结合掺混工艺将高炉煤气热值提高至额定范围,在无需助燃空气预热情况下,满足热风炉燃烧高炉煤气实现高风温,同时利用富余高炉煤气余压实现炉顶余压发电,从而实现高炉煤气的高效化利用。xa0
附图说明
图1为本发明提供的利用高炉煤气实现高风温的方法的实施例的流程框图;xa0图2为本发明提供的利用高炉煤气实现高风温的方法的实施例的布置总图;xa0附图标记:xa0图中,1、煤气支管A调节阀,2、热管换热器,3、布袋除尘器,4、空气切断阀、5、低温换热器、6、煤气支管B调节阀,7、煤气主管B切断阀,8、减压阀组,9、炉顶余压透平装置,10、煤气柜,11、空气调节阀,12、煤气主管A切断阀,13、热风阀A,14、热风阀B,15、热风阀C,16、鼓风机,17、高炉,18、热风炉A,19、煤气阀A,20、热风炉B,21、煤气阀B,22、热风炉C,23、煤气阀C,24、烟气阀,25、热风炉煤气换热器,26、烟囱,27、煤气支管C调节阀,28、变压吸附罐A,29、下煤气变压阀A,30、发电机,31、变压吸附装置,32、上煤气变压阀A,33、煤气供应管调节阀,34、上煤气变压阀B,35、变压吸附罐B,36、下煤气变压阀B。xa0
具体实施方式
本发明提供的利用高炉煤气实现高风温的方法的实施例,如图1~2所示,来自高炉17的高炉煤气,当其温度低于300°C时,高炉煤气先经煤气主管A切断阀12进入布袋除尘器3干法除尘,当高炉煤气的温度为300~900°C时,经煤气支管A调节阀1先进入热管换热器2换热降温,然后进入布袋除尘器3干法除尘;xa0在干法除尘后,体积比例为10%~40%的高炉煤气经煤气支管B调节阀6和低温换热器5进入变压吸附装置31,进入变压吸附装置31后的高炉煤气,其中体积比例为40%~80%的高炉煤气分别经上煤气变压阀A32进入变压吸附罐A28和经上煤气变压阀B34进入变压吸附罐B35,分别进行升压吸附和抽真空清洗过程,排出CO₂和N₂,抽取CO的体积比例为80%~90%,然后分别经下煤气变压阀A29和下煤气变压阀B36与经煤气支管C调节阀27余下的高炉煤气掺混为CO体积比例为40%~80%的高热值煤气;xa0在干法除尘后,其余未进入变压吸附装置31的高炉煤气经煤气主管B切断阀7和减压阀组8,进入炉顶余压透平装置9,带动发电机30发电,然xa0后进入煤气柜10,再经煤气供应管调节阀33与上述高热值煤气混合形成混合煤气,并一同经热风炉煤气换热器25预热后温度为150~250°C,接着依次进入热风炉A18、热风炉B20和热风炉C22;xa0来自鼓风机16的空气经低温换热器5回收余热后,经空气切断阀4和热管换热器2,被加热变为50~200°C的空气,然后作为助燃空气,经空气调节阀11依次进入热风炉A18、热风炉B20和热风炉C22,与经热风炉煤气换热器25预热后经煤气阀A19、煤气阀B21或煤气阀C23的混合煤气混合在热风炉内燃烧,热风炉燃烧后烟气经烟气阀24和热风炉煤气换热器25,经烟囱26排出,在热风炉送风期,50~200°C的空气作为冷风依次在热风炉A18、热风炉B20和热风炉C22内加热产生1250~1350°C高温热风经热风阀A13、热风阀B14或热风阀C15供高炉17使用,实施案例的高炉煤气参数变化对比如表1所示。xa0表1高炉煤气参数变化对比xa0ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>本发明提供的利用高炉煤气实现高风温的方法,具有如下优点:xa01、可以仅使用高炉煤气,并在助燃空气预热温度低的情况下实现高风温xa0原工艺流程在使用单一高炉煤气情况下,由于其热值低,造成理论燃烧温度低无法实现高风温,故必须附加燃烧炉对高炉煤气进行高温预热,比如实现风温1250~1350°C,一般需要预热助燃空气600~800°C,而本发明的技术方案预热的助燃空气温度低于200°C,仅借助热管换热器实现自身预热,无需附加燃烧炉预热助燃空气。xa02、高炉煤气利用成本低xa0与掺混的高热值煤气,如焦炉煤气和天然气等比较,使用单一的高炉煤气成本低,焦炉煤气煤气价格0.6元,天然气价格1.9元,而高炉煤气价格仅为0.03~0.07元,经变压吸附的部分成本虽有增加,但由于本发明的技术方案优化高炉煤气处理和掺混的比例结构,故相比较成本依然低于掺混的高热值煤气实现高风温的方法。xa03、充分利用高炉煤气余热,提高能效xa0本发明的热风炉的冷风和助燃空气,均来自低温换热器和热管换热器利用煤气余热预热的空气,充分利用了余热余能,不仅没有增加能耗,反而提高能效。xa04、优化工艺流程和系统能耗xa0在变压吸附过程,采用余压发电前高炉煤气的压力实现升压,减少升压能耗,通过合理掺混变压吸附后高热值煤气和高炉煤气比例,可实现系统能耗的最优化。xa05、保证设备工作条件,维护成本低,使用寿命长xa0在高炉和布袋除尘器管道之间并排布置热管换热器,可有效避免高温高炉荒煤气烧损布袋除尘器中的布袋,从而保证了布袋除尘器工作温度范围,从而降低设备维护成本,并延长其使用寿命。xa0最后所应说明的是,以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照实例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。xa0