封閉鐵合金爐煤氣干法凈化與回收系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種封閉鐵合金爐煤氣干法凈化與回收系統，封閉鐵合金電爐1依次通過金屬管道聯接水冷煙道3、火星捕集器4、表面蒸發冷卻器5、袋濾器6、冷凝排水器7、煤氣風機8、火炬燃燒器9、煤氣水封10、煤氣柜11，在鐵合金電爐1和水冷煙道3的聯接管道上、煤氣風機8和火炬燃燒器9的聯接管道上，火炬燃燒器9和煤氣水封10的聯接管道上分別安裝切換閥2，在火星捕集器4和袋濾器6的下部分別依次安裝上卸灰閥13、中間灰罐14、下卸灰閥15，在封閉鐵合金電爐1的爐蓋上安裝爐壓測量裝置16，自動控制系統12通過信號線與以上設備和閥門聯接。本發明提高了煤氣凈化效率和品質，避免了濕法凈化工藝產生水污染和污泥問題，節省了污水處理投資和運行費用，避免了濕法工藝存在的腐蝕、堵塞、凍結等問題，減少了維護工作量。
【專利說明】封閉鐵合金爐煤氣干法凈化與回收系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種封閉鐵合金爐煤氣干法凈化與回收系統，適用于鐵合金行業封閉電爐煤氣干法凈化與回收。
【背景技術】
[0002]鐵合金作為煉鋼脫氧劑和添加劑，是煉鋼不可或缺的材料。封閉鐵合金爐煤氣溫度波動很大，正常工況溫度為150-400°C，特殊工況時高達800°C，且帶有火星，煤氣粉塵濃度40-150g/m3，其粉塵屬于微細粒子，粒徑小于2 ii m的占90%。煤氣中氣體組份主要是CO、O2> H2, H2O, CO2等，煤氣中含有水蒸氣和焦油，當煤氣溫度過低時，有水和焦油淅出。鐵合金煤氣凈化屬負壓操作，密封不嚴密時，空氣會滲入到設備和管道之中，存在安全隱患。按規范要求，煤氣凈化后溫度要求小于60°C，方可進入煤氣柜貯存。
[0003]目前，封閉鐵合金爐煤氣凈化普遍采用濕法，即用水洗滌的方法，煤氣通過一級洗滌塔、二級文氏管、三級脫水器凈化。濕法凈化主要存在以下問題:1、凈化效率低，煤氣含塵量高，達不到環保排放標準限值；2、水資源耗量大、污水處理投資高，運行能耗大，噸鋼產品成本高，沒有市場競爭優勢；3、煤氣含水量大、熱值低、品質不高；4、洗滌水管路和設備經常堵塞、腐蝕或凍結，停爐檢修頻繁，影響正常生產。
[0004]有人曾提供過鐵合金爐煤氣干法凈化與回收方法，專利CN86103986A公開說明書曾披露了專利實質內容，其工藝流程是:煤氣經沉降室重力除塵、冷卻、布袋除塵器凈化、凈化煤氣再冷卻、煤氣脫水，最后送往煤氣柜。因該工藝存在著缺陷，致使其沒有在工程中得到應用推廣。該工藝不足之處在于:1、當煤氣突發性高溫時(如80(TC)，碳鋼管道材料不能承受如此高溫(碳鋼管道耐溫一般小于400°C)，系統缺乏管道冷卻裝置；2、系統中的高溫煤氣冷卻采用的是空冷管，工程中這種冷卻方式效果較差，體積和鋼耗量大；3、系統中沉降室雖能去除大顆粒粉塵，但由于其除塵效率低下，不能有效去除火星顆粒，會造成袋式除塵器濾料灼傷或燒掉，工程中沉降室漏風嚴重；4、系統中采用的是反吹風型袋式除塵器，這種除塵器清灰能力弱，體積和鋼耗量大，檢修頻繁。特別需要指出的是，它是利用凈化后煤氣作為反吹清灰氣源，一旦除塵器破袋，含塵反吹煤氣會污染所有濾袋，導致除塵器工作失效。5、按規范要求,不合格煤氣不能入煤氣柜,該工藝對不合格煤氣沒有處置手段和設施。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為了克服上述二種凈化方式所存在的缺陷和不足，提供一種封閉鐵合金爐煤氣干法凈化與回收系統。
[0006]本發明的技術解決方案是:一種封閉鐵合金爐煤氣干法凈化與回收系統，封閉鐵合金電爐依次通過金屬管道聯接水冷煙道、火星捕集器、表面蒸發冷卻器、袋濾器、冷凝排水器、煤氣風機、火炬燃燒器、煤氣水封、煤氣柜，在鐵合金電爐和水冷煙道的聯接管道上、煤氣風機和火炬燃燒器的聯接管道上，火炬燃燒器和煤氣水封的聯接管道上分別安裝切換閥，在火星捕集器和袋濾器的下部分別依次安裝上卸灰閥、中間灰罐、下卸灰閥，在封閉鐵合金電爐的爐蓋上安裝爐壓測量裝置；自動控制系統通過信號線與以上設備和閥門聯接。
[0007]本發明提供的封閉鐵合金爐煤氣干法凈化與回收系統工藝過程是:封閉鐵合金電爐產生的700-800°C煤氣，首先經過水冷煙道冷卻至管道允許溫度400°C，然后進入火星捕集器去除明火和熾熱顆粒，再經表面蒸發冷卻器降溫到150°C，進入袋濾器高效過濾；凈化后的干凈煤氣通過冷凝排水器進一步降溫到60°C，以滿足煤氣風機和煤氣柜使用溫度要求，同時在此分離并排除煤氣中淅出的水和焦油，60°C凈煤氣通過煤氣風機加壓，經煤氣水封送至煤氣柜貯存。對不合格煤氣(CO、O2指標不符合規范要求)，采用切換閥轉換到火炬燃燒器放散。當凈化系統檢修時，煤氣水封可防止煤氣柜中的煤氣倒流。
[0008]袋濾器工作一定時間后，濾袋表面粉塵增加，當過濾阻力升高到一定值時，自動控制系統發出清灰信號，袋濾器脈沖噴吹清灰裝置開始工作，將N2噴吹到濾袋內進行反清洗，濾袋外表面粉餅脫落至灰斗。
[0009]當火星捕集器和袋濾器灰斗中的存灰達到一定量時應開始卸灰。為防止卸灰時空氣漏入設備，卸灰采用間斷方式，即自動控制系統發出程序指令，上球閥開啟，先將灰斗中存灰卸至中間灰罐，再關閉上球閥，開啟下球閥，完成卸灰過程。
[0010]電爐冶煉時，通過爐壓測量裝置獲取壓力信號，自動控制系統發出指令，采用變頻器調節煤氣風機電機轉速，從而精確控制電爐的工作壓力，實現安全生產。
[0011]本系統管路上設置的切換閥，用于系統檢修、試壓及N2置換等。
[0012]本發明所述的水冷煙道是一種用工業冷卻水進行冷卻的煙道，煙道內通煤氣，煙道殼體用水冷卻。煙道可耐溫400-1200°C高溫,冷卻水循環使用。
[0013]本發明所述的火星捕集器可采用旋風分離器、慣性分離器等中高效捕集器。
[0014]本發明所述的表面蒸發冷卻器由煤氣管束、噴淋水系統、循環水泵等組成。它是在煤氣管束外表面噴淋冷卻水，利用管外蒸發，使管內煤氣降溫的一種間接冷卻裝置。噴淋水用底部水箱收集，再用循環水泵循環使用。
[0015]本發明所述的袋濾器是一種脈沖噴吹型袋式除塵器。它由上箱體、中箱體、灰斗、脈沖噴吹清灰裝置、濾袋及袋籠等組成。袋濾器為圓筒結構，清灰氣源為n2。
[0016]本發明所述的冷凝排水器，它是由冷凝器及水封排水器組成。冷凝器是用金屬管束作為換熱元件，用空氣作為冷卻介質，冷空氣從管束下端進入，從上端排出；煤氣在冷凝器中呈S路線流動，同時與管束對流換熱；煤氣冷卻后淅出的水和焦油與管束碰撞，實現氣水分離；水和焦油匯集在冷凝器底部，由設在下部的水封排水器排出。
[0017]本發明所述的煤氣水封，不限于逆止水封，還包括V型水封、水封逆止閥等其它形式的水封。
[0018]本發明所述的爐壓測量裝置具有N2清掃功能，以防止測壓孔堵塞。
[0019]本發明所述的煤氣風機，其轉數采用變頻器調節，與爐壓測量裝置配合，對爐壓精確控制。
[0020]本發明所述的火星捕集器、表面蒸發冷卻器、袋濾器、冷凝排水器、中間灰罐等裝置經集成后形成一套整體設備，豎向布置，呈塔式結構。突破了傳統設計一字排開的格局，顯著減少了占地面積。
[0021]本發明的有益效果在于提高了煤氣凈化效率和品質，避免了濕法凈化工藝產生水污染和污泥問題，節省了污水處理投資和運行費用，避免了濕法工藝存在的腐蝕、堵塞、凍結等問題，減少了維護工作量。與過去的干法工藝相比，增加了爐壓精確控制、火星捕集器、強力清灰、煤氣燃燒放散、變頻調速等重要功能，提高了系統運行安全性，更加節能環保。
[0022]本發明提供的封閉鐵合金爐煤氣干法凈化與回收系統的特點是:凈化效率高，凈化后煤氣含塵濃度小于10mg/m3以下；投資和運行能耗低，比濕法節省運行費用30%以上，節省投資40%以上；回收的煤氣含水量低，熱值高；沒有污水污泥問題，沒有腐蝕、堵塞、凍結等運行故障；爐壓精確控制，運行安全可靠到位；占地面積小，便于技術改造。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是本發明提供的封閉鐵合金爐煤氣干法凈化與回收系統的示意圖。
[0024]圖中1、鐵合金電爐，2、切換閥，3、水冷煙道，4、火星捕集器，5、表面蒸發冷卻器，6、袋濾器，7、冷凝排水器,8、煤氣風機,9、火炬燃燒器,10、煤氣水封,11、煤氣柜，12、自動控制系統，13、上卸灰閥，14、中間灰罐，15、下卸灰閥，16、爐壓測量裝置。
[0025]【具體實施方式】
下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
[0026]如圖1所示，本發明提供的封閉鐵合金爐煤氣干法凈化與回收系統，封閉鐵合金電爐I依次通過金屬管道聯接水冷煙道3、火星捕集器4、表面蒸發冷卻器5、袋濾器6、冷凝排水器7、煤氣風機8、火炬燃燒器9、煤氣水封10、煤氣柜11，在鐵合金電爐I和水冷煙道3的聯接管道上、煤氣風機8和火炬燃燒器9的聯接管道上，火炬燃燒器9和煤氣水封10的聯接管道上分別安裝切換閥2，在火星捕集器4和袋濾器6的下部分別依次安裝上卸灰閥13、中間灰罐14、下卸灰閥15，在封閉鐵合金電爐I的爐蓋上安裝爐壓測量裝置16。自動控制系統12通過信號線與上述各設備和閥門相聯接。
[0027]封閉鐵合金電爐I在冶煉過程中產生700-800°C高溫煤氣，煤氣經過水冷煙道3冷卻至鋼材允許溫度400°C，進入火星捕集器4去除明火和熾熱粉塵顆粒，再經過表面蒸發冷卻器5降溫到150°C，進入袋濾器6過濾凈化；高效凈化后的干凈煤氣通過冷凝排水器7將煤氣進一步冷卻到60°C，以滿足煤氣風機8和煤氣柜11的使用溫度要求，同時在冷凝排水器7中分離并排除煤氣中淅出的水和焦油，60°C凈煤氣通過煤氣風機8加壓后，經煤氣水封10送至煤氣柜11貯存；對不合格煤氣(CO、O2指標不符合規范要求)，采用切換閥2轉換到火炬燃燒器9放散；當凈化系統檢修時，煤氣水封10可防止煤氣柜11中的煤氣倒流。
[0028]袋濾器6工作一定時間后，濾袋表面粉塵增加，當過濾阻力升高到一定值時，自動控制系統12發出清灰信號，袋濾器6脈沖噴吹清灰裝置開始工作，將N2噴吹到濾袋內進行反清洗，濾袋外表面粉餅脫落至灰斗。
[0029]當火星捕集器4和袋濾器6灰斗中的貯灰達到一定量時應開始卸灰。為防止卸灰時空氣漏入設備，卸灰采用間斷方式，即自動控制系統12發出程序指令，上卸灰閥13開啟，先將灰斗中貯灰卸至中間灰罐14，再關閉上卸灰閥13，開啟下卸灰閥15，將中間灰罐14中的貯灰卸完，關閉下卸灰閥15。周而復始，完成整個卸灰過程。
[0030]封閉鐵合金電爐I冶煉時，通過爐壓測量裝置16獲取壓力信號，自動控制系統12發出指令，采用變頻器調節煤氣風機8的電機轉速，從而精確控制封閉鐵合金電爐I的工作壓力，實現安全生產。
[0031]本系統管路上設有切換閥2,用于系統檢修、試壓及N2置換等。[0032]按照上述實施方案，發明人首次在國內一臺12500KVA封閉鐵合金電爐上建成了煤氣干法凈化與回收系統，運行結果表明，該系統煤氣凈化效率高，運行穩定可靠，卸灰順暢，爐壓控制精確，整個系統沒有污水污泥產生，由于將冷卻設備、凈化設備和卸灰部件集成后形成一套整體設備，豎向布置，呈塔式結構，占地面積甚少。該系統的成功投運，驗證了本發明提供的封閉鐵合金爐煤氣干法凈化與回收系統的正確性和可行性。
【權利要求】
1.一種封閉鐵合金爐煤氣干法凈化與回收系統，其特征是封閉鐵合金電爐(I)依次通過金屬管道聯接水冷煙道(3)、火星捕集器(4)、表面蒸發冷卻器(5)、袋濾器(6)、冷凝排水器(7)、煤氣風機(8)、火炬燃燒器(9)、煤氣水封(10)、煤氣柜(11)，在鐵合金電爐(I)和水冷煙道(3)的聯接管道上、煤氣風機(8)和火炬燃燒器(9)的聯接管道上，火炬燃燒器(9)和煤氣水封(10)的聯接管道上分別安裝切換閥(2)，在火星捕集器(4)和袋濾器(6)的下部分別依次安裝上卸灰閥(13 )、中間灰罐(14)、下卸灰閥(15 )，在封閉鐵合金電爐(I)的爐蓋上安裝爐壓測量裝置(16)，自動控制系統(12)通過信號線與以上設備和閥門聯接。
2.根據權利要求1所述的一種封閉鐵合金爐煤氣干法凈化與回收系統，其特征是封閉鐵合金電爐產生的700-800°C煤氣，經過水冷煙道(3)冷卻至管道允許溫度400°C后，進入火星捕集器(4)去除明火和熾熱顆粒，再經表面蒸發冷卻器(5)降溫到150°C，進入袋濾器(6)過濾；凈化后的干凈煤氣通過冷凝排水器(7)進一步降溫到60°C，以滿足煤氣風機(8)和煤氣柜(11)使用溫度要求，同時在冷凝排水器(7)中分離并排除煤氣中析出的水和焦油，60°C凈煤氣通過煤氣風機(8)加壓，經煤氣水封(10)送至煤氣柜(11)貯存；對不合格煤氣，采用切換閥(2 )轉換到火炬燃燒器(9 )放散。
3.根據權利要求2所述的一種封閉鐵合金爐煤氣干法凈化與回收系統，其特征是當火星捕集器(4)和袋濾器(6)灰斗中的貯灰達到一定量時應開始卸灰，卸灰采用間斷方式，即自動控制系統(12)發出程序指令，上卸灰閥(13)開啟，先將灰斗中貯灰卸至中間灰罐(14)，再關閉上卸灰閥(13)，開啟下卸灰閥(15)，將中間灰罐(14)中的貯灰卸完，關閉下卸灰閥(15)，周而復始，完成整個卸灰過程。
4.根據權利要求1所述的一種封閉鐵合金爐煤氣干法凈化與回收系統，其特征是火星捕集器(4)采用旋風分離器或慣性分離器。
5.根據權利要求1所述的所述的一種封閉鐵合金爐煤氣干法凈化與回收系統，其特征是煤氣水封(10 )，還可以是V型水封或水封逆止閥。
6.根據權利要求1所述的所述的一種封閉鐵合金爐煤氣干法凈化與回收系統，其特征是煤氣風機(8)的轉數采用變頻器調節。
【文檔編號】C10K1/04GK103528388SQ201310512532
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月28日 優先權日:2013年10月28日
【發明者】姚群, 曹志強, 許漢渝, 余小華, 葉超, 馮斌, 于新元, 周慧芳, 于少華, 王銳 申請人:中鋼集團天澄環保科技股份有限公司, 中鋼集團吉林鐵合金股份有限公司