一种富氢碳循环高炉配套煤气加热炉防煤气泄漏系统

技术领域

本发明涉及富氢碳循环炼铁高炉配套煤气加热炉防煤气泄漏工艺技术领域，尤其涉及一种富氢碳循环高炉配套煤气加热炉防煤气泄漏系统。

背景技术

富氢碳循环炼铁高炉配套的煤气加热炉用于加热煤气，并通过热煤气管道系统将热煤气送往高炉风口。冷煤气通过总管和支管进入煤气加热炉加热，并设置阀门，煤气加热炉加热后，将热煤气并送至炼铁高炉风口。

煤气加热炉加热介质为高爆炸性煤气、正常工作压力为0.4MPa～0.5MPa，危险性较大。加热介质为爆炸性气体，其爆炸发生的重要条件之一是爆炸物在非可控条件下遇到了空气(氧气)，因此预防爆炸的重要措施是防止爆炸物与空气(氧气)的非组织接触。

因此，如何防止富氢碳循环高炉配套煤气加热炉发生爆炸，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种富氢碳循环高炉配套煤气加热炉防煤气泄漏系统，防止富氢碳循环高炉配套煤气加热炉发生爆炸。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种富氢碳循环高炉配套煤气加热炉防煤气泄漏系统，用于富氢碳循环炼铁高炉配套的煤气加热炉，所述煤气加热炉连接有冷煤气管、热煤气管、烧炉煤气管、助燃空气管和烟气管，其特征在于，包括：

阀门吹扫氮气主管，所述冷煤气管、所述烧炉煤气管、所述助燃空气管和所述烟气管上的阀门均具有阀杆腔和阀板腔，所述阀门吹扫氮气主管用于向所述阀杆腔和阀板腔吹扫氮气，以对所述阀门的阀杆和阀板所在的位置进行密封；

第一管道吹扫氮气管，连通于所述冷煤气管和所述热煤气管上，用于对所述冷煤气管和所述热煤气管吹扫氮气；

第二管道吹扫氮气管，连通于所述烟气管上，用于对所述烟气管吹扫氮气。

可选地，在上述富氢碳循环高炉配套煤气加热炉防煤气泄漏系统中，所述阀门吹扫氮气主管上设置有并联的四条阀门吹扫氮气支管，分别为第一阀门吹扫氮气支管、第二阀门吹扫氮气支管、第三阀门吹扫氮气支管和第四阀门吹扫氮气支管；

所述冷煤气管上的阀门为第一液动化工双闸板阀，所述第一阀门吹扫氮气支管与所述第一液动化工双闸板阀的阀杆腔和阀板腔连通；

所述烟气管上的阀门为第二液动化工双闸板阀，所述第二阀门吹扫氮气支管与所述第二液动化工双闸板阀的阀杆腔和阀板腔连通；

所述助燃空气管上的阀门为液动助燃空气燃烧阀，所述第三阀门吹扫氮气支管与所述液动助燃空气燃烧阀的阀杆腔和阀板腔连通；

所述烧炉煤气管上的阀门为液动烧炉煤气燃烧阀，所述第四阀门吹扫氮气支管与所述液动烧炉煤气燃烧阀的阀杆腔和阀板腔连通。

可选地，在上述富氢碳循环高炉配套煤气加热炉防煤气泄漏系统中，所述热煤气管上设置有第一热煤气混合阀和第二热煤气混合阀，所述第二热煤气混合阀位于所述第一热煤气混合阀的上游。

可选地，在上述富氢碳循环高炉配套煤气加热炉防煤气泄漏系统中，所述第一管道吹扫氮气管包括并联的第一管道吹扫氮气支管和第二管道吹扫氮气支管；

所述冷煤气管上设置有液压切断蝶阀和冷煤气吹扫放散气管，所述液压切断蝶阀设置于所述第一液动化工双闸板阀的下游，所述第一管道吹扫氮气支管连接于所述冷煤气管上且位于所述第一液动化工双闸板阀和所述液压切断蝶阀之间；所述冷煤气吹扫放散气管的一端连接于所述冷煤气管上且位于所述第一液动化工双闸板阀和所述第一管道吹扫氮气支管之间，另一端用于排出冷煤气；所述冷煤气吹扫放散气管上沿气流流动方向上依次设置有放散手动球阀和放散气动球阀；

所述第二管道吹扫氮气支管连接于所述热煤气管上且位于所述第一热煤气混合阀和所述第二热煤气混合阀之间，所述热煤气管上连接有热煤气阀门放散气管，所述热煤气阀门放散气管连接于所述第一热煤气混合阀与所述第二管道吹扫氮气支管之间。

可选地，在上述富氢碳循环高炉配套煤气加热炉防煤气泄漏系统中，所述第一热煤气混合阀采用单面密封形式，另外一面采用带楔块压紧密封的形式；

所述第二热煤气混合阀采用双面密封形式。

可选地，在上述富氢碳循环高炉配套煤气加热炉防煤气泄漏系统中，所述阀门吹扫氮气支管上沿气流流动方向上依次设置有第一手动球阀、第一止回阀、第一气动阀及第二手动球阀；

所述第一管道吹扫氮气支管上沿气流流动方向上依次设置有第三手动球阀、第二止回阀、第二气动阀及第四手动球阀；

所述第二管道吹扫氮气支管上沿气流流动方向上依次设置有第五手动球阀、第三止回阀、第三气动阀及第六手动球阀。

可选地，在上述富氢碳循环高炉配套煤气加热炉防煤气泄漏系统中，所述第二管道吹扫氮气管包括并联的第三管道吹扫氮气支管和第四管道吹扫氮气支管；

第三管道吹扫氮气支管连接于所述烟气管上且位于所述第二液动化工双闸板阀的上游，所述第三管道吹扫氮气支管上沿氮气流动方向上依次设置有第七手动球阀、第四止回阀、第四气动阀及第八手动球阀；

所述烟气管连通于烟气吹扫放散气管，所述烟气吹扫放散气管一端连接于所述烟气管上且位于所述第二管道吹扫氮气管的上游，另一端用于排出废气，所述第四管道吹扫氮气支管连接于所述烟气吹扫放散气管上，且设置有第九手动球阀。

可选地，在上述富氢碳循环高炉配套煤气加热炉防煤气泄漏系统中，所述烟气吹扫放散气管上沿气流流动方向上依次设置有液动废气球阀和气动废气调节阀，所述第四管道吹扫氮气支管位于所述气动废气调节阀的下游。

可选地，在上述富氢碳循环高炉配套煤气加热炉防煤气泄漏系统中，所述烧炉煤气管上设置有一氧化碳浓度检测装置。

可选地，在上述富氢碳循环高炉配套煤气加热炉防煤气泄漏系统中，所述助燃空气管上设置有氧气浓度检测装置。

本发明公开的富氢碳循环高炉配套煤气加热炉防煤气泄漏系统，包括阀门吹扫氮气主管、第一管道吹扫氮气管和第二管道吹扫氮气管，用于富氢碳循环炼铁高炉配套的煤气加热炉，煤气加热炉连接有冷煤气管、热煤气管、烧炉煤气管、助燃空气管和烟气管。设置在冷煤气管、烧炉煤气管、助燃空气管和烟气管上的阀门均具有阀杆腔和阀板腔，在阀门关闭时，阀门吹扫氮气主管对阀杆腔和阀板腔吹扫氮气，以对阀门的阀杆和阀板所在的位置进行密封。第一管道吹扫氮气管对冷煤气管和热煤气管吹扫氮气，防止管道内煤气泄漏；第二管道吹扫氮气管对烟气管吹扫氮气，防止煤气加热炉在不同工作过程转换期间烟气管内残余气体进入煤气加热炉引起爆炸。本发明公开的的富氢碳循环高炉配套煤气加热炉防煤气泄漏系统，有效防止了阀门和管道发生煤气泄漏，保证了煤气加热炉工作过程的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的富氢碳循环高炉配套煤气加热炉防煤气泄漏系统的结构示意图。

图1中的各项附图标记的含义如下：

100为煤气加热炉，110为冷煤气管，111为第一液动化工双闸板阀，112为液压切断蝶阀，120为热煤气管，121为第一热煤气混合阀，122为第二热煤气混合阀，130为烧炉煤气管，131为液动烧炉煤气燃烧阀，132为一氧化碳浓度检测装置，140为助燃空气管，141为液动助燃空气燃烧阀，142为氧气浓度检测装置，150为烟气管，151为第二液动化工双闸板阀；

200为阀门吹扫氮气主管，210为第一阀门吹扫氮气支管，220为第二阀门吹扫氮气支管，221为第一手动球阀，222为第一止回阀，223为第一气动阀，224为第二手动球阀，230为第三阀门吹扫氮气支管，240为第四阀门吹扫氮气支管；

300为第一管道吹扫氮气管，310为第一管道吹扫氮气支管，311为第三手动球阀，312为第二止回阀，313为第二气动阀，314为第四手动球阀，320为第二管道吹扫氮气支管，321为第五手动球阀，322为第三止回阀，323为第三气动阀，324为六手动球阀；

400为第二管道吹扫氮气管，410为第三管道吹扫氮气支管，411为第七手动球阀，412为第四止回阀，413为第四气动阀，414为第八手动球阀，420为第四管道吹扫氮气支管，421为第九手动球阀；

510为冷煤气吹扫放散气管，511为放散手动球阀，512为放散气动球阀，520为热煤气阀门放散气管，521为第四手动球阀，522为液动球阀，530为烟气吹扫放散气管，531为液动废气球阀，532为气动废气调节阀。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种富氢碳循环高炉配套煤气加热炉防煤气泄漏系统，防止富氢碳循环高炉配套煤气加热炉发生爆炸。

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。

如图1所示，本发明实施例公开了一种富氢碳循环高炉配套煤气加热炉防煤气泄漏系统，用于富氢碳循环炼铁高炉配套的煤气加热炉100中，包括阀门吹扫氮气主管200、第一管道吹扫氮气管300和第二管道吹扫氮气管400。

需要说明的是，煤气加热炉100上连接有冷煤气管110、热煤气管120、烧炉煤气管130、助燃空气管140和烟气管150。煤气加热炉100的工作过程有三种，包括烧炉过程、闷炉过程及煤气加热过程，烧炉过程指的是助燃空气管140输送的助燃空气和烧炉煤气管130输送的烧炉煤气分别进入煤气加热炉100，在煤气加热炉100内混合后燃烧，产生的高温烟气加热煤气加热炉100内部的格子砖，同时产生的废气通过烟气管150排入烟囱；闷炉过程指的是烧炉过程与煤气加热过程之间的过渡停止状态；煤气加热过程指的是冷煤气管110输送的冷煤气进入煤气加热炉100内，格子砖加热冷煤气，冷煤气加热之后变成热煤气，热煤气通过热煤气管120送入富氢碳循环高炉中，三种工作过程交替往复循环进行。在实际运行中，煤气加热炉100的数量通常设置为多台，多台煤气加热炉100交替运行，为了方便说明，下文中以设置单台煤气加热炉100为例进行说明。

冷煤气管110、烧炉煤气管130、助燃空气管140和烟气管150上的阀门均具有阀杆腔和阀板腔，在阀门处于关闭状态时，阀门吹扫氮气主管200用于对阀门的阀杆腔和阀板腔吹扫氮气，以对阀门的阀杆和阀板所在的位置进行密封，防止煤气泄漏。在阀门处于开启状态时，阀门吹扫氮气主管200关闭。

第一管道吹扫氮气管300连接于冷煤气管110和热煤气管120上，用于对冷煤气管110和热煤气管120吹扫氮气，在煤气加热炉100进入煤气加热过程之前，第一管道吹扫氮气管300对冷煤气管110和热煤气管120进行吹扫，防止管内残存的氧气与煤气接触发生爆炸；第二管道吹扫氮气管400连接于烟气管150上，在煤气加热炉100进入烧炉过程和煤气加热过程之前，第二管道吹扫氮气管400对烟气管150吹扫氮气，使得烟气管150内保持氮气的环境，防止煤气爆炸。

本领域技术人员可以理解的是，阀门吹扫氮气主管200、第一管道吹扫氮气管300和第二管道吹扫氮气管400可以来自于同一根氮气主管，氮气主管连接于氮气源，氮气源可以为氮气罐。

本发明实施例公开的富氢碳循环高炉配套煤气加热炉防煤气泄漏系统，包括阀门吹扫氮气主管200、第一管道吹扫氮气管300和第二管道吹扫氮气管400，用于富氢碳循环炼铁高炉配套的煤气加热炉，煤气加热炉100连接有冷煤气管110、热煤气管120、烧炉煤气管130、助燃空气管140和烟气管150。设置在冷煤气管110、烧炉煤气管130、助燃空气管140和烟气管150上的阀门均具有阀杆腔和阀板腔，在阀门关闭时，阀门吹扫氮气主管200对阀杆腔和阀板腔吹扫氮气，以对阀门的阀杆和阀板所在的位置进行密封，防止煤气泄漏；第一管道吹扫氮气管300对冷煤气管110和热煤气管120吹扫氮气，防止煤气泄漏；第二管道吹扫氮气管400对烟气管150吹扫氮气，防止煤气加热炉100在不同工作过程转换期间烟气管150内残余气体进入煤气加热炉100引起爆炸。本发明实施例公开的富氢碳循环高炉配套煤气加热炉防煤气泄漏系统，有效防止了阀门和管道发生煤气泄漏，保证了煤气加热炉100工作过程的安全性。

在本发明一具体实施例中，阀门吹扫氮气主管200上设置有并联的四条阀门吹扫氮气支管，分别为第一阀门吹扫氮气支管210、第二阀门吹扫氮气支管220、第三阀门吹扫氮气支管230和第四阀门吹扫氮气支管240。其中，冷煤气管110上的阀门为第一液动化工双闸板阀111，第一阀门吹扫氮气支管210与第一液动化工双闸板阀111连通；烟气管150上的阀门为第二液动化工双闸板阀151，第二阀门吹扫氮气支管220与第二液动化工双闸板阀151连通；助燃空气管140上的阀门为有液动助燃空气燃烧阀141，第三阀门吹扫氮气支管230与液动助燃空气燃烧阀141连通；烧炉煤气管130上的阀门为液动烧炉煤气燃烧阀131，第四阀门吹扫氮气支管240与液动烧炉煤气燃烧阀131连通。四条阀门吹扫氮气支管并联设置，在阀门处于关闭状态时开启，对阀门的阀杆腔和阀板腔进行氮气吹扫，以使得阀门的阀杆和阀板所在的位置密封，防止管道内煤气通过阀门发生泄漏。

在煤气加热炉100处于烧炉过程时，第一液动化工双闸板阀111处于关闭状态，第一阀门吹扫氮气支管210开启，对第一液动化工双闸板阀111吹扫氮气；在煤气加热炉100处于煤气加热过程时，第二液动化工双闸板阀151、液动助燃空气燃烧阀141和液动烧炉煤气燃烧阀131处于关闭状态，第二阀门吹扫氮气支管220、第三阀门吹扫氮气支管230和第四阀门吹扫氮气支管240开启，对阀门吹扫氮气，以使得阀杆腔和阀板腔位置密封，防止煤气泄漏。

需要说明的是，第一液动化工双闸板阀111、第二液动化工双闸板阀151、液动助燃空气燃烧阀141和液动烧炉煤气燃烧阀131均为双闸板化工阀，双闸板的设置使得闸板与阀体的密封形式更可靠，同时阀门的阀杆腔和阀板腔均采用氮气密封，双重防泄漏措施保证了阀门较高的密封性，防止发生煤气泄漏。

为了防止热煤气管120的热煤气发生泄漏，在本发明一具体实施例中，热煤气管120上设置有第一热煤气混合阀121和第二热煤气混合阀122，其中第二热煤气混合阀122位于第一热煤气混合阀121的上游，即沿着热煤气的流动方向，热煤气首先流经第二热煤气混合阀122，之后流经第一热煤气混合阀121。第一热煤气混合阀121和第二热煤气混合阀122均起关断作用，两个阀门的设置增强了阀门的密封效果，起到双层保险的作用，有效防止了煤气泄漏。

在本发明一具体实施例中，第一管道吹扫氮气管300包括并联的两条管道吹扫氮气支管，分别为第一管道吹扫氮气支管310和第二管道吹扫氮气支管320。冷煤气管110上设置有液压切断蝶阀112，液压切断蝶阀112设置于第一液动化工双闸板阀111的下游，第一管道吹扫氮气支管310连接于冷煤气管110上且位于第一液动化工双闸板阀111和液压切断蝶阀112之间。

冷煤气吹扫放散气管510一端连通于冷煤气管110上，且连接点位于第一液动化工双闸板阀111和第一管道吹扫氮气支管310之间，另一端用于排出冷煤气。在液压切断蝶阀112和第一液动化工双闸板阀111处于关闭状态需要打开时，比如煤气加热炉100从烧炉过程向煤气加热过程转换时，开启第一管道吹扫氮气支管310，对液压切断蝶阀112和第一液动化工双闸板阀111之间的冷煤气管110进行氮气吹扫，废气通过冷煤气吹扫放散气管510放散排出。为了控制冷煤气吹扫放散气管510的启闭，冷煤气吹扫放散气管510上沿气流流动方向上依次设置有放散手动球阀511和放散气动球阀512。

第二管道吹扫氮气支管320连通于热煤气管120上且位于第一热煤气混合阀121和第二热煤气混合阀122之间，热煤气管120上设置有热煤气阀门放散气管520，热煤气阀门放散气管520连接于第一热煤气混合阀121与第二管道吹扫氮气支管320之间。在第一热煤气混合阀121和第二热煤气混合阀122处于关闭状态需要打开时，比如煤气加热炉100从烧炉过程向煤气加热过程转换时，开启第二管道吹扫氮气支管320，对第一热煤气混合阀121和第二热煤气混合阀122之间的热煤气管120进行氮气吹扫，废气通过热煤气阀门放散气管520放散排出。

为了进一步保证第一热煤气混合阀121和第二热煤气混合阀122的密封性能，在本发明一具体实施例中，第一热煤气混合阀121采用单面密封的形式，另外一面采用带楔块压紧密封的形式，楔块能顶住第一热煤气混合阀121的阀板，起到较好的密封作用；第二热煤气混合阀122采用双面密封的形式，只要第二热煤气混合阀122两侧气体存在差压，第二热煤气混合阀122就能起到密封作用。

在本发明一具体实施例中，阀门吹扫氮气支管上沿气流流动方向上依次设置有第一手动球阀221、第一止回阀222、第一气动阀223及第二手动球阀224。其中，手动球阀起关断作用，可以手动控制阀门吹扫氮气支管的启闭，第一止回阀222防止管道中的气体倒流进阀门吹扫氮气支管，第一气动阀223起调节氮气流量的作用。需要说明的是，四条阀门吹扫氮气支管上沿气流流动方向上设置的阀门类型相同。

第一管道吹扫氮气支管310上沿气流流动方向上依次设置有第三手动球阀311、第二止回阀312、第二气动阀313及第四手动球阀314；第二管道吹扫氮气支管320上沿气流流动方向上依次设置有第五手动球阀321、第三止回阀322、第三气动阀323及第六手动球阀324。

在本发明一具体实施例中，第二管道吹扫氮气管400包括并联的第三管道吹扫氮气支管410和第四管道吹扫氮气支管420。其中，第三管道吹扫氮气支管410连通于烟气管150上且位于第二液动化工双闸板阀151的上游，第三管道吹扫氮气支管410上沿氮气流动方向上依次设置有第七手动球阀411、第四止回阀412、第四气动阀413及第八手动球阀414。

烟气管150上连通于烟气吹扫放散气管530，第四管道吹扫氮气支管420的一端连通于烟气管150上且连接点位于第二管道吹扫氮气管400的上游，另一端用于排出废气，第四管道吹扫氮气支管420连通于烟气吹扫放散气管530上，且第四管道吹扫氮气支管420设置有第九手动球阀421，用于控制第四管道吹扫氮气支管420的启闭。在第二液动化工双闸板阀151需要开启之前，比如煤气加热炉100进入烧炉过程之前和煤气加热过程之前，开启第四管道吹扫氮气支管420，对烟气管150进行氮气吹扫，废气通过烟气吹扫放散气管530放散排出。在对烟气管150吹扫之前，关闭烟气吹扫放散气管530上的阀门，开启第四管道吹扫氮气支管420上的第九手动球阀421，对烟气吹扫放散气管530进行氮气吹扫，废气放散排出，避免了烟气管150内的废气和烟气吹扫放散气管530内的废气接触发生爆炸。

如图1所示，在上述实施例的基础上，烟气吹扫放散气管530上沿气流流动方向上依次设置有液动废气球阀531和气动废气调节阀532，第四管道吹扫氮气支管420位于气动废气调节阀532的下游，在对烟气吹扫放散气管530进行氮气吹扫时，通过关闭液动废气球阀531和气动废气调节阀532即可。

本发明实施例公开的富氢碳循环高炉配套煤气加热炉防煤气泄漏系统，烧炉煤气管130上设置有一氧化碳浓度检测装置132，用于监测一氧化碳浓度浓度。

本发明实施例公开的富氢碳循环高炉配套煤气加热炉防煤气泄漏系统，助燃空气管140上设置有氧气浓度检测装置142，用于监测氧气的浓度。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下，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。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。