一种高炉炉顶均压煤气净化回收装置及工艺

技术领域

本发明属于炼铁高炉生产技术领域，具体涉及一种高炉炉顶均压煤气净化回收装置及工艺。

背景技术

伴随高炉炼铁正常生产长期排放的煤气包括两部分：一部分是炉顶装料时从料罐排出的煤气，称为均压煤气，另一部分是高炉内原燃料发生化学反应从炉顶排出的煤气，称为炉顶煤气。高炉因特殊原因中断生产、停止送风时，炉顶排出的煤气称为大放散煤气。

一直以来，高炉生产所必需的炉顶均压煤气在每次装料前都被放散到大气中，均压煤气是含有大量一氧化碳、二氧化碳和灰尘的有毒、可燃物混合气体。这些放散煤气严重污染大气环境，同时排放过程噪音大，昼夜扰民。近年来，随着节能减排要求的提高，如何有效并稳定地回收高炉炉顶均压煤气已经成为一个亟待解决的问题。

随着循环经济和可持续发展理念的提出，高炉环保问题日益得到重视，均压煤气回收不仅可以从根本上解决放散造成的环境污染、噪音扰民等问题，还可以提高能源利用率。建设炉顶均压煤气回收设施其工程投资费用短期内即可回收，具有较好的经济效益和社会效益。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提出一种高炉炉顶均压煤气净化回收装置及工艺，在减小均压煤气的放散率的同时也减少对环境的污染，同时也要保证均压煤气能够稳定的并入高炉净煤气总管内。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：

一种高炉炉顶均压煤气净化回收装置，其特征在于，包括中间缓冲罐和除尘器，所述中间缓冲罐通过均压煤气回收管与高炉炉顶的炉顶料罐连接，所述均压煤气回收管上设置有煤气阀门，所述中间缓冲罐和所述除尘器之间通过均压煤气出口总管连接，所述除尘器通过煤气输配管线与高炉净煤气总管连通，所述煤气输配管线上设置有气体流量检测仪，所述中间缓冲罐和气体流量检测仪的流路上设置有调控气体流量的调节阀门，所述调节阀门分别与煤气阀门和气体流量检测仪之间建立信号联锁。

根据上游炼铁生产工艺要求，炉顶料罐在开启5秒内，均压煤气压力由0.25MPa降至50kPa，在炉顶料罐和除尘器之间设置容积足够大的均压煤气回收管和中间缓冲罐存储均压煤气，以应对大量均压煤气瞬间释放带来的冲击；在使用中，中间缓冲罐是用来缓存均压煤气的，可根据工程实际条件选择低压立式储罐或卧式储罐，其中卧式储罐也可以采用大规格煤气主管，对于中间缓冲罐的结构和型号不做限制。调节阀门分别与煤气阀门和气体流量检测仪之间建立信号联锁，可以保证均压煤气在回收阶段和缓释阶段顺利进行，气体流量检测仪上的数据会反馈给调节阀门，可根据调控调节阀门大小以保证除尘器出口均压煤气的流量在合理的范围内，避免流量波动过大，造成并网时均压煤气的压力过大，影响高炉净煤气总管的压力。

较佳地，所述均压煤气出口总管由多个煤气管道连接而成，多个所述煤气管道的管径沿煤气流经方向依次减小。

均压煤气出口总管的管径采用依次减小的设计，在均压煤气流经时，管径变小不仅可以增加气体流速，还可以增加粉尘及液滴的碰撞聚集几率，提高均压煤气净化效率；煤气输配管线也可以采用多段管线连接，管线管径依次减小的设计，也可以提高均压煤气净化效率。

较佳地，所述调节阀门设置在均压煤气出口总管上。

较佳地，所述调节阀门设置在煤气输配管线上。

调节阀门设置在中间缓冲罐和气体流量检测仪之间，调节阀门可以根据气体流量检测仪的数据来对均压煤气流经时的流量进行调控，调节煤气可以设置在均压煤气出口总管上或者是煤气输配管线上，最佳的方式是设置在均压煤气出口总管上，其不仅起到调控压力的作用，对除尘器的实用效果也更好。

较佳地，所述中间缓冲罐上设置有温度检测仪和压力检测仪，所述压力检测仪和调节阀门之间建立信号联锁。

较佳地，所述中间缓冲罐还连接有喷淋机构，所述喷淋机构包括延伸至所述中间缓冲罐内的流体管道，所述流体管道上设置有流量调节阀，所述中间缓冲罐内的流体管道上设置有多个朝下的雾化喷头，各所述雾化喷头的喷淋面积之和大于所述中间缓冲罐的横截面。

均压煤气从炉顶料罐中出来时的温度是150～250℃，其温度高压力大，瞬间冲击大，均压煤气回收管与中间缓冲罐的下部连接，均压煤气出口总管与中间缓冲罐的顶端连接，均压煤气由中间缓冲罐的下部进入，向上部流动，中间缓冲罐的上端设置有朝下的雾化喷头，与均压煤气逆向接触，冷却水或者其他溶液经雾化后喷出，在与均压煤气接触的过程中，均压煤气温度进一步下降至55～65℃，中间缓冲罐内均压煤气压力不断降低，并且经过液滴浸润，均压煤气中部分大粉尘受重力作用向下沉积并排出，较小的粉尘颗粒及液滴随均压煤气继续向下游流动，均压煤气经过中间缓冲罐冷却、浸润后连续稳定的进入除尘器，之后受高速旋转离心力作用下，进行脱水除尘。

调节阀门与中间缓冲罐上的压力检测仪之间信号联锁，可以保证均压煤气回收阶段以及缓释阶段的顺利进行，并在缓释阶段接近时，中间缓冲罐内的压力降至正常范围内。

较佳地，所述温度检测仪与流量调节阀之间建立信号联锁。

温度检测仪显示的温度与流量调节阀的开度成正比，当中间缓冲罐内的温度高时，流量调节阀开到最大，对均压煤气进行降温降压处理，当温度降至55～65℃时，流量调节阀的开度也逐渐关小，下一个均压煤气回收阶段，重复对均压煤气进行降温的过程。

较佳地，所述中间缓冲罐的底部还连接有采用U型水封排水方式的排水管，所述排水管上设置有电动排水阀门，所述排水管的末端设置有废水池，所述排水管上还设置有检修口。

中间缓冲罐对进入的均压煤气进行冲刷，起到降温降压初除尘的效果，废液在中间缓冲罐的底部会进行聚集，固体废渣沉积在底部，上层为清液，可以将上层的清液通过循环泵与流体管道连接，可实现冷却水或者是溶液的重复使用，节约资源，根据均压煤气的杂质不同，在可以用不同的溶液对均压煤气进行冲洗，进行除杂。

较佳地，所述除尘器的下部设置有清扫机构，其底端连接有包含卸灰阀的下灰管，所述下灰管的末端设置有泥浆收集池。

煤气除尘可选用干法或者湿法工艺，除尘器可以是布袋除尘器、旋风除尘器、脉冲除尘器等，优先选择旋风除尘器，因旋风除尘器的性价比高，除尘效果好。

除尘器的除尘效率在80～85％以上，可有效的净化均压煤气，考虑到除尘器的下部储存的粉尘吸湿潮解堵塞除尘器的下部或内壁上，可在除尘器的下部设置清扫机构，清扫机构可以是链条或者钢丝绳结构，在气流运动下进行清扫，也可以是旋转刮刀或者空气锤或者平板振动器结构，在外力作用下进行清扫，也不限于上述结构。

一种高炉炉顶均压煤气净化回收工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1)煤气阀门打开，调节阀门关闭，炉顶料罐内的均压煤气经由均压煤气回收管向中间缓冲罐流入，此阶段为均压煤气回收阶段，回收阶段结束时，中间缓冲罐内的压力为40～50kpa，回收阶段时间不超过10s；

2)煤气阀门关闭，调节阀门打开，中间缓冲罐内的均压煤气向下游的除尘器流动，此阶段为均压煤气缓释阶段，中间缓冲罐内的压力接近高炉净煤气总管压力时，缓释阶段结束，缓释阶段时间为2.5～3.5min，最佳的缓释阶段时间为3min；

3)在均压煤气回收阶段和缓释阶段，对中间缓冲罐内的均压煤气进行降温和初除尘，使中间缓冲罐内的温度降至55～65℃；

4)均压煤气在除尘器内进行除尘后经由煤气输配管线并入高炉净煤气总管，其粉尘含量不高于5mg/Nm

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下有益效果：

1)设置有足够容积的中间缓冲罐，炉顶料罐内的均压煤气可以在短时间高效回收，尽可能低地减少放散量；

2)回收的均压煤气在中间缓冲管内进行初除尘，然后在除尘器内进行除尘除杂处理，以保证净化后的均压煤气含粉尘量在允许范围内，可以安全的并入高炉净煤气总管；

3)炉顶均压煤气具有压力高、回收时间短、瞬间冲击大等特点，在煤气输配管线上设置与调节阀门信号联锁的气体流量检测仪，可以保证均压煤气在除尘器出口处的流量在正常范围内，避免因流量波动过大而造成均压煤气并网时压力波动过大，使压力波动控制在正常范围内。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

1-炉顶料罐；2-高炉净煤气总管；3-均压煤气回收管；4-中间缓冲罐；5-均压煤气出口总管；6-除尘器；7-煤气输配管线；8-煤气阀门；9-调节阀门；10-气体流量检测仪；11-温度检测仪；12-压力检测仪；13-流体管道；14-流量调节阀；15-雾化喷头；16-排水管；17-电动排水阀门；18-废水池；19-检修口；20-卸灰阀；21-下灰管；22-泥浆收集池。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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他实施例，都属于本发明保护的范围。附图中，为清晰可见，可能放大了某部分的尺寸及相对尺寸。

如说明书附图1所示，本发明提供一种高炉炉顶均压煤气净化回收装置，包括连通炉顶料罐1和高炉净煤气总管2的均压煤气回收管3、中间缓冲罐4、均压煤气出口总管5、除尘器6和煤气输配管线7，均压煤气由炉顶料罐1出依次经过净化回收装置处理后并入高炉净煤气总管2内，完成一个回收周期，均压煤气回收管3与中间缓冲罐4的下端部连接，煤气输配管线7与除尘器6的顶部连接，所述均压煤气回收管3上设置有煤气阀门8，所述均压煤气出口总管5上设置有调节阀门9，所述煤气输配管线7上设置有气体流量检测仪10，所述中间缓冲罐4上设置有温度检测仪11和压力检测仪12；所述调节阀门9分别与煤气阀门8、气体流量检测仪10和压力检测仪12之间建立信号联锁，确保均压煤气回收阶段和缓释阶段顺利进行，并使得均压煤气净化后并入高炉净煤气总管时的压力在正常范围内。

所述中间缓冲罐4还连接有喷淋机构，所述喷淋机构包括延伸至所述中间缓冲罐4内的流体管道13，所述流体管道13上设置有流量调节阀14，所述中间缓冲罐4上端的流体管道13上设置有多个朝下的雾化喷头15，其喷淋面积大于所述中间缓冲罐4的横截面，所述中间缓冲罐4的下部连接有排水管16，所述排水管16采用U型水封排水方式，所述排水管16上设置有电动排水阀门17，所述排水管16的末端设置有废水池18，所述排水管16上还设置有检修口19。

进一步优化实施方式，所述均压煤气出口总管5由多个煤气管道连接而成，多个所述煤气管道的管径沿煤气流经方向依次减小。

所述温度检测仪11与流量调节阀14之间建立信号联锁，根据中间缓冲罐4内的温度来对其进行喷洒液体降温，更准确快捷。

所述除尘器6的下部设置有清扫机构，其底端连接有包含卸灰阀20的下灰管21，所述下灰管21的末端设置有泥浆收集池22。

本发明实施例还提供一种高炉炉顶均压煤气净化回收工艺，包括如下步骤：

1)煤气阀门8打开，调节阀门9关闭，炉顶料罐1内的均压煤气因压力差经由均压煤气回收管3向中间缓冲罐4流入，此阶段为均压煤气回收阶段，回收阶段结束时，中间缓冲罐内的压力为40～50kpa；

2)煤气阀门8关闭，调节阀门9打开，中间缓冲罐4内的均压煤气向下游的除尘器6流动，此阶段为均压煤气缓释阶段，中间缓冲罐4内的压力接近高炉净煤气总管压力时，缓释阶段结束；

3)在均压煤气回收阶段和缓释阶段，雾化喷头15会喷洒溶液对均压煤气进行降温和初除尘，将中间缓冲罐4内的温度降至55～65℃，流量调节阀14的开度与中间缓冲罐4内的温度成正比；

4)均压煤气在除尘器6内进行除尘后经由煤气输配管线7并入高炉净煤气总管2，其粉尘含量不高于5mg/Nm

工作原理，均压煤气回收周期开始，打开煤气阀门8，关闭调节阀门9，炉顶料罐1内的均压煤气在压力差的作用下向中间缓冲罐内流动，此为回收阶段，均压煤气在出炉顶料罐时的温度是150～250℃，在进入中间缓冲罐时，流量调节阀开至最大，喷洒冷却水或其他溶液对均压煤气进行降温降压并初除尘，当炉顶料罐内的压力降至50kPa时，中间缓冲罐内的压力为40～50kPa，则表示均压煤气回收阶段结束，进入均压煤气缓释阶段，可以关闭煤气阀门8，打开调节阀门9，继续对均压煤气进行降温至55～65℃，均压煤气在压力差的作用下向下游流动，经过除尘器6除尘后，由煤气输配管线7并入高炉净煤气总管2内，煤气输配管线7上设置有与调节阀门9联锁的气体流量检测仪10，可通过调控调节阀门9保持并网时的均压煤气流量在正常范围内，避免因为流量波动过大，导致并网时压力波动过大，对高炉净煤气总管2造成影响，高炉净煤气总管2的压力恒定值为12kPa，当中间缓冲罐内的压力接近于高炉净煤气总管2的压力时，表示缓释阶段结束，调节阀门9关闭，进入下一个均压煤气回收周期。

本技术领域的技术人员应理解，本发明可以以许多其他具体形式实现而不脱离本发明的精神和范围。尽管已描述了本发明的实施例，应理解本发明不应限制为此实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本发明精神和范围之内作出变化和修改。