罩式炉加热罩煤气系统及其运行方法

技术领域

本申请涉及钢卷生产设备领域，更具体地说，涉及罩式炉加热罩煤气系统及罩式炉加热罩煤气系统的运行方法。

背景技术

罩式炉加热罩煤气系统包括煤气管路、罩式炉加热罩和排烟管路，煤气管路将煤气通过罩式炉加热罩的烧嘴进行燃烧。煤气在罩式炉加热罩燃烧完成后，由排烟管路排出烟气。煤气管路内通入的煤气为高炉煤气、焦炉煤气组成混合煤气。混合煤气存在大量粉尘、焦油、萘和盐类物质(以气溶胶形式存在)。这些物质对罩式炉加热罩管道及附属设备(如煤气电磁阀、手动阀、烧嘴、变径和弯头)造成堵塞影响罩式炉加热罩生产的持续性。通常罩式炉加热罩煤气系统采用过滤装置将上述物质过滤以期解决堵塞的问题。然而在实际使用过程中发现，依然出现罩式炉加热罩管道及附属设备堵塞的问题。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种罩式炉加热罩煤气系统防止罩式炉加热罩煤气管道堵塞的方法，以解决现有技术中的罩式炉加热罩管道及附属设备堵塞的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种罩式炉加热罩煤气系统，罩式炉加热罩煤气系统包括煤气管路和罩式炉加热罩，煤气管路与罩式炉加热罩连通；

在混合煤气的输送方向上，煤气管路依次设有过滤装置和煤气预热机构，过滤装置用于过滤混合煤气内的粉尘，煤气预热机构用于对过滤后的混合煤气进行预热。

优选地，煤气预热机构为煤气换热器，罩式炉加热罩连接的排烟管路与煤气换热器连接，用于预热混合煤气。

优选地，排烟管路还设有空气预热机构，空气预热机构和煤气换热器在排烟管路的排烟方向上依次设置；

空气预热机构具有与外界连通的空气管路以及与罩式炉加热罩的烧嘴连通的助燃空气管路。

优选地，煤气管路包括煤气母管、煤气环管和煤气支管，煤气母管包括依次连接且管径逐级递减的一级母管、二级母管和三级母管；煤气环管环绕设置于罩式炉加热罩外壁；煤气支管自煤气环管延伸至罩式炉加热罩的对应烧嘴；

过滤装置设置于一级母管上，煤气预热机构一端与三级母管连通，另一端与煤气环管连通。

优选地，煤气预热机构和空气预热机构均设置于罩式炉加热罩的本体上。

优选地，过滤装置包括箱体，箱体的进气端和出气端分别与煤气管路连通；

箱体内具有气室以及设置在气室内的滤芯，滤芯的滤孔为80～200目。

优选地，过滤装置包括能够与煤气管路择一导通的第一过滤区和第二过滤区，第一过滤区和第二过滤区均设有箱体。

优选地，煤气预热机构和罩式炉加热罩之间的煤气管路上的阀门为耐温阀门。

本申请还提供一种罩式炉加热罩煤气系统的运行方法，包括以下步骤：

将混合煤气进行过滤，除去混合煤气中的粉尘；

将过滤后的混合煤气进行预热，使得过滤后的混合煤气内的盐类物质为气溶胶状态，萘和焦油也呈气溶胶状态同时粘性降低；

将预热后的混合煤气通入罩式炉加热罩的烧嘴。

优选地，预热后的混合煤气的温度为170～250℃。

本申请实施例提供的罩式炉加热罩煤气系统，在煤气管路上先通过过滤装置过滤混合煤气内的粉尘，然后通过煤气预热机构对过滤后的混合煤气进行预热，可使得其中的盐类物质为气溶胶状态，可减少盐类物质在煤气管路和罩式炉加热罩上的弯头、变径、阀门处等造成混合煤气流导变化的地方结晶而形成堵塞的概率。同时萘和焦油也呈气溶胶状态同时粘性降低，可减少其在煤气流导变化的地方产生粘结形成堵塞的概率。因而罩式炉加热罩煤气系统的罩式炉加热罩管道及附属设备不容易出现堵塞的现象。上述罩式炉加热罩煤气系统，结构简单，可靠性高，可有效解决罩式炉加热罩管道及附属设备堵塞的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例提供的罩式炉加热罩煤气系统的部分结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的罩式炉加热罩煤气系统运行的流程示意图。

附图标记说明：

100、煤气管路；200、罩式炉加热罩；300、排烟管路；400、阀门；

110、过滤装置；210、煤气预热机构；220、空气预热机构；230、本体；240、烧嘴；250、煤气环管；260、空气环管；

221、空气管路；222、助燃空气管路；

120、煤气支管。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

现有的罩式炉加热罩煤气系统经过一段时间运行之后，容易出现罩式炉加热罩升温能力变差的问题，如正常3.5个小时左右升温到400℃，而目前却需要7-8小时才升温到400℃；或者单座加热罩煤气流量上不去；或电磁阀和手动阀动作卡阻不得不将电磁阀和手动阀全开则会造成无法控制空燃配比，煤气燃烧不充分等现象。当出现这些问题时，需要进行停机检修对在线罩式炉加热罩进行吊离下线进行逐个煤气支管上的阀门、弯头、变径等处进行疏通和清理，重新安装，再进行加热罩吊装上线。在这种情况下，生产是停顿的，内罩内的钢卷又冷却下来了，加热罩又上线重新加热。这样增加了清理工作量和给检修工作带来麻烦还造成生产停顿产量下降、能耗损失以及钢卷反复加热的情况下的质量问题，已经严重影响到罩式炉加热罩的安全、稳定、高效、经济运行。

现有的罩式炉加热罩煤气系统仅在煤气第一级母管设置了过滤装置，此过滤装置其利用80-200目的滤芯，此滤芯系304不锈钢缠绕烧结网，通过烧结网过滤掉粉尘、少量的盐和煤焦油。一旦过滤网堵塞造成煤气压力下降，由于煤气过滤装置有两个区可以进行切换使用不会造成生产影响。堵塞的一个区需要进行检修清理滤芯滤网。先利用低压氮气(0.4-0.5MPa压力)反吹，清除滤芯滤网上的粉尘；然后利用低压蒸汽(0.2-0.5MPa压力)反吹将滤网上的盐分和煤焦油进行吹扫溶解去除。最终通过排过卸灰口将含有粉尘、盐和煤焦油的热水排掉。

然而在罩式炉加热罩煤气系经过长期运行之后，会出现吹扫管网后的罩式炉加热罩煤气系统依然无法解决的罩式炉加热罩升温能力变差的问题的情况。发明人检查煤气管道的煤气压力正常，罩式炉加热罩的烧嘴煤气电磁阀前压力正常，烧嘴位置却没有压力或者压力很低，故判断烧嘴前发生堵塞，即靠近烧嘴的煤气管道部分和烧嘴本身都堵塞或二者之一堵塞。

在新增煤气过滤装置之前，在现场罩式退火炉烧嘴240前煤气管道内堵塞物取样0.5公斤堵塞物，用不同的筛子进行筛选，其分布情况如表1：

表1堵塞物粒径分布情况

可见滤芯在选择80目网孔时，96-97％的煤气粉尘会被过滤装置截留下来。故煤气过滤装置选择的精度为80目以上。

同时取上述堵塞物的样品采用堵塞物压片用X射线荧光分析方法进行分析，结果如下表2所示。

表2罩式炉加热罩混合煤气烧嘴前煤气管道内堵塞物的样品

通过荧光分析测得氯根的含量为70.58％，而SO

另取上述堵塞物的样品在900℃下灼烧，灼烧前后称重计算得900℃灼烧减量，其900℃灼烧减量为81.11％。灼烧减重的损失多为氯化物、氨盐、硫酸盐和亚硫酸盐。灼烧减量的实验结果与荧光分析的实验结果相符。

上述两项检测说明可见堵塞物的主要成分是氯盐、氨盐和亚硫酸盐，(含量单位是％即百分比)由此可见现有的罩式炉加热罩煤气系统中过滤装置实际上无法有效对混合煤气中的盐类进行过滤。在此基础上，发明人经过大量的研究发现，过滤装置通常位于煤气管道的煤气一级母管上，其距离罩式炉加热罩具有较远的距离，通常距离200米左右。混合煤气在通过过滤装置时，盐类物质为气溶胶形态，因而过滤装置无法形成有效过滤。一方面，混合煤气在经过较长的煤气管道，温度逐渐降低。另一方面，混合煤气当中的各种盐份在煤气管道和罩式炉加热罩的弯头、变径、阀门等造成混合煤气流导变化的地方容易出现结晶以及煤气当中的水份挥发，盐也会在弯头、变径、阀门等造成结晶。此外，混合煤气中的焦油、萘粘性相对较大，容易粘附结晶物，在弯头、变径、阀门等处造成堵塞。

在此基础上，发明人设计了一种罩式炉加热罩煤气系统。参照图1和2，本申请实施例提供了一种罩式炉加热罩煤气系统，罩式炉加热罩煤气系统包括煤气管路100和罩式炉加热罩200，煤气管路100与罩式炉加热罩200连通；在混合煤气的输送方向上，煤气管路100依次设有过滤装置110和煤气预热机构210，过滤装置110用于过滤混合煤气内的粉尘，煤气预热机构210用于对过滤后的混合煤气进行预热使得其中的盐类物质为气溶胶状态以及萘和焦油也呈气溶胶状态同时粘性降低。

该罩式炉加热罩煤气系统的结构与现有罩式炉加热罩煤气系统的结构类似，即在现有罩式炉加热罩煤气系统的基础上增加了一个煤气预热机构210。本实施例的煤气管路100、过滤装置110和罩式炉加热罩200具体结构均可采用现有罩式炉加热罩煤气系统内的相应结构。煤气管路100、过滤装置110和罩式炉加热罩200的位置关系和连接关系同样可参照现有的罩式炉加热罩煤气系统进行布置。当然也可根据实际需求，对煤气管路100、过滤装置110和罩式炉加热罩200的结构、位置以及连接关系进行调整。

高炉煤气和焦炉煤气中都带粉尘。高炉煤气虽然经干法除尘，亦会带粉尘。焦炉煤气经过焦化工序会带来粉尘以及焦炉煤气经干法脱硫，脱硫剂粉化也会带入粉尘。过滤装置110用于过滤混合煤气内的粉尘。

煤气管路100将过滤后的混合煤气通入煤气预热机构210中进行预热，预热后再经由煤气管路100通入罩式炉加热罩200烧嘴240。煤气预热机构210可以是单独设置的以外部预热装置为热源的换热器，如电预热换热器、煤气换热器。当然也可为与罩式炉加热罩200联用的换热器，如以罩式炉加热罩200排出的烟气作为热源对煤气进行预热。

过滤后的混合煤气经煤气换热器预热之后，温度升高，其中的盐类物质可保持气溶胶状态，同时萘和焦油也呈气溶胶状态同时粘性降低。因而，可减少盐类物质在煤气管路100和罩式炉加热罩200上的弯头、变径、阀门400处等造成混合煤气流导变化的地方结晶形成堵塞的概率。同时萘和焦油也呈气溶胶状态同时粘性降低，可减少其在煤气流导变化的地方产生粘结形成堵塞的概率。因而罩式炉加热罩煤气系统的罩式炉加热罩200管道及附属设备不容易出现堵塞的现象。焦油、萘和盐类物质进入罩式炉加热罩200后，由于在罩式炉加热罩200内燃烧后并且温度高，同时排烟管道的管径较粗，因而不容易堵塞排烟管道，在经过后续过程后可进行排放。

本申请实施例提供的罩式炉加热罩煤气系统，在煤气管路100上先通过过滤装置110过滤混合煤气内的粉尘，然后通过煤气预热机构210对过滤后的混合煤气进行预热使得其中的盐类物质为气溶胶状态，可减少盐类物质在煤气管路100和罩式炉加热罩200上的弯头、变径、阀门400处等造成混合煤气流导变化的地方结晶，形成堵塞的概率。同时萘和焦油也呈气溶胶状态同时粘性降低，可减少其在煤气流导变化的地方产生粘结，形成堵塞的概率。因而罩式炉加热罩煤气系统的罩式炉加热罩200管道及附属设备不容易出现堵塞的现象。上述罩式炉加热罩煤气系统，结构简单，可靠性高，可有效解决罩式炉加热罩200管道及附属设备堵塞的问题。

在其中一个实施例中，参照图1和2，煤气预热机构210为煤气换热器，罩式炉加热罩200连接的排烟管路300与煤气换热器连接，用于预热混合煤气。

罩式炉加热罩200的烟气温度达到1000℃左右，罩式炉加热罩200连接的排烟管路300和煤气换热器连接作为热源对过滤后的煤气进行预热，充分利用了罩式炉加热罩200连接的排烟管路300排出烟气的热量，无需为换热器提供额外的能源，节约了能源，节省了设备维护检修和工艺成本。

在其中一个实施例中，参照图1和2，排烟管路300还设有空气预热机构220，在排烟管路300的排烟方向上，先空气预热机构220后设置煤气换热器；空气预热机构220具有与外界连通的空气管路221以及与罩式炉加热罩200连通的助燃空气管路222。

空气预热机构220和所述煤气换热器在所述排烟管路300的排烟方向上依次设置；排烟管路300从罩式炉加热罩200引出依次经过空气预热机构220和煤气换热器。空气预热机构220可以为空气换热器。罩式炉加热罩200可相应设有空气环管，外界空气通过空气管路221进入空气预热机构220中，在空气预热机构220中预热后进入空气环管260，助燃空气管路221与空气环管260连通，预热后的空气通过助燃空气管路221进入罩式炉加热罩200烧嘴240。

本发明设置是烟气先通过空气预热空气，之后再对煤气通过煤气预热器进行预热。因为混合煤气预热温度较高会存在危险性。

如某罩式炉加热罩200的烟气温度达到1000℃左右，通过空气预热机构220将预热空气预热至300-400℃左右。而混合煤气的预热温度也将较为合适，达到170-250℃左右，相比预热空气预热温度较低。

同时按现有空燃比空气量是煤气量的一倍，新增加煤气预热器体积较小，因此煤气换热器投资不大。

在其中一个实施例中，参照图1和2，煤气管路100包括煤气母管和煤气支管120，煤气母管包括依次连接且管径逐级递减的一级母管、二级母管和三级母管；煤气环管250环绕设置于罩式炉加热罩外壁；煤气支管120自煤气环管250延伸至罩式炉加热罩的对应烧嘴240；过滤装置110设置于一级母管上，预热机构一端与三级母管连通，另一端与煤气环管250连通。

该设计使得预热机构设置在煤气支管120之前，一方面煤气母管各处的管径相对较粗，不容易发生堵塞现象，而煤气支管120的管径相对较小，容易发生堵塞现象，而且煤气支管120的数量相对较多，如在每根煤气支管120设置预热机构进行预热则成本相对较高。

在其中一个实施例中，参照图1和2，煤气预热机构210和空气预热机构220均设置于罩式炉加热罩200本体230上。

该设计整个系统结构紧凑，并且煤气预热机构210和空气预热机构220均在罩式炉加热罩200本体230上，可减少预热后的煤气、预热后的空气经过远距离运输，热量损耗。尤其，预热后的混合煤气如经过远距离运输，热量损耗过多，温度降低则有可能析出盐类物质、焦油和萘重新堵塞管道现象。

在其中一个实施例中，参照图1和2，过滤装置110包括箱体，箱体的进气端和出气端分别与煤气管路100连通；箱体内具有气室以及设置在气室内的滤芯，滤芯的滤孔为80～200目。

该设计滤芯的滤孔为80～200目可有效过滤除去粉尘，降低烧嘴240前发生堵塞的概率。

在其中一个实施例中，过滤装置包括能够与煤气管路择一导通的第一过滤区和第二过滤区，第一过滤区和第二过滤区均设有箱体。

过滤装置包括两个过滤区，分别与煤气管路连通，并可通过相应的阀门控制择一导通。每个过滤区均设有独立的过滤组件，即包含箱体和相应的滤芯。当其中一个过滤区需要清理或维护时，可将其与煤气管路连通的管路关闭，同时将另一个过滤区导通进行过滤。该设计可保证至少有一个过滤区处于可进行过滤的工作状态，使得罩式炉加热罩煤气系统不会因为清理和维护单个过滤区的过滤装置而停机检修，提高了生产效率。

在其中一个实施例中，参照图1和2，煤气预热机构210和罩式炉加热罩200之间的煤气管路100上的阀门400为耐温阀门400。

煤气预热机构210和罩式炉加热罩200之间的煤气管路100上的设有各类阀门400，将上述阀门400更换为耐温等级高的阀门400，以适应输送预热混合煤气的需求，延长使用寿命和可靠性。在其中一个实施例中，煤气预热机构210和罩式炉加热罩200之间的煤气管路100进行保温措施，避免其中的预热混合煤气温度降低，进一步降低烧嘴240前发生堵塞的概率。

在其中一个实施例中，参照图1和2，罩式炉加热罩煤气系统还包括与排烟管路300连通的地下烟道和废气风机。该设计是的烟气排放更为方便。

本申请还提供了一种罩式炉加热罩煤气系统的运行方法的方法，参照图1和2，包括以下步骤：

将混合煤气进行过滤，除去混合煤气中的粉尘；

将过滤后的混合煤气进行预热，使得过滤后的混合煤气内的盐类物质为气溶胶状态，萘和焦油也呈气溶胶状态同时粘性降低；

将预热后的混合煤气通入罩式炉加热罩200的烧嘴240。

该罩式炉加热罩煤气系统的运行方法可适用于上述的罩式炉加热罩煤气系统，当然也可适用于其他的罩式炉加热罩煤气系统如也适用于煤气用户为高炉和焦炉煤气的混合煤气或纯高炉煤气且煤气烧嘴240偏小的工业窑炉。该罩式炉加热罩煤气系统的运行方法，对过滤后的混合煤气经煤气换热器预热，使其温度升高，其中的盐类物质可保持气溶胶状态，同时萘和焦油也呈气溶胶状态同时粘性降低。因而，可减少盐类物质在煤气管路100和罩式炉加热罩200上的弯头、变径、阀门400处等造成混合煤气流导变化的地方结晶形成堵塞的概率。同时萘和焦油也呈气溶胶状态同时粘性降低，可减少其在煤气流导变化的地方产生粘结形成堵塞的概率。因而罩式炉加热罩煤气系统的罩式炉加热罩200管道及附属设备不容易出现堵塞的现象。焦油、萘和盐类物质进入罩式炉加热罩200后，由于在罩式炉加热罩200内燃烧并且温度高，同时排烟管道的管径较粗，因而不容易堵塞排烟管道，在经过后续处理后可进行排放。

在其中一个实施例中，预热后的混合煤气的温度为170～250℃。

该温度下可保证过滤后的混合煤气内的盐类物质为气溶胶状态，萘和焦油也呈气溶胶状态同时粘性降低，同时预热后的混合煤气的温度又不至于过高，减少预热后的混合煤气发生爆炸的概率，增强了安全性。

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