專利名稱：煉鐵高爐高效節(jié)能除塵方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于煉鐵高爐的高效節(jié)能除塵方法及設(shè)備。
背景技術(shù)：
我國鋼鐵工業(yè)煉鐵系統(tǒng)(煉鐵、燒結(jié)和焦化)能耗占鋼鐵工業(yè)總能耗的67.2％，其中煉鐵工序占46.4％。由此可見，高爐煉鐵工序是鋼鐵企業(yè)實(shí)施節(jié)能降耗的重中之重。在國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的拉動(dòng)下，中國鋼鐵工業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展階段，這也帶動(dòng)了高爐煉鐵的快速發(fā)展。伴隨著中國生鐵產(chǎn)量的高速增長，中國高爐煉鐵技術(shù)水平也取得了一定進(jìn)展。由于生鐵產(chǎn)量的高速增長造成了全國鐵礦石，焦碳供應(yīng)緊張，價(jià)位攀升，質(zhì)量下降，成分不穩(wěn)定，導(dǎo)致了部分高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)下滑。表現(xiàn)在入爐品位雖提高，但入爐焦比升高，噴煤比下降等現(xiàn)象。中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)公布的另一份數(shù)據(jù)表明，目前，發(fā)達(dá)國家的高爐焦比已經(jīng)達(dá)到300公斤/噸鐵以下，燃料比小于500公斤/噸鐵。我國重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)的入爐焦比為426公斤/噸鐵，部分其他企業(yè)為488公斤/噸鐵左右，高爐工藝的能耗(標(biāo)煤)比世界先進(jìn)水平高出50公斤標(biāo)煤/噸鐵至100公斤標(biāo)煤/噸鐵。這一方面體現(xiàn)了我國高爐煉鐵與世界先進(jìn)水平的差距，另一方而也說明了我國高爐煉鐵在節(jié)能方面還有較大潛力。
高爐除濕鼓風(fēng)可以穩(wěn)定鼓風(fēng)濕度，增大噴煤比和降低焦比的作用。由于高爐錳鐵是典型的爐缸強(qiáng)吸熱直接還原反應(yīng)、″上熱下涼″、焦比高、噸鐵耗風(fēng)多、濕量大，特別是南方地區(qū)錳鐵高爐受氣候和季節(jié)影響，鼓風(fēng)濕度不穩(wěn)定造成錳鐵高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)惡化而且波動(dòng)大，在每年高濕度的6、7、8月期間生產(chǎn)錳鐵，這種影響和波動(dòng)尤其明顯。目前高爐除濕鼓風(fēng)普遍存在傳熱效率低、設(shè)備龐大，投資大、運(yùn)行費(fèi)用高的缺點(diǎn)。
目前，袋式除塵器以其除塵效率高，運(yùn)行費(fèi)用低，占地面積小，結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)成為工業(yè)除塵的主要設(shè)備之一，然而，它運(yùn)用在高爐爐頂煤氣除塵方面受到煤氣溫度的較大限制，高溫煤氣使得袋式除塵器的濾料成本急劇增加，同時(shí)使袋式壽命縮短，整個(gè)除塵器袋式變得異常昂貴且需要經(jīng)常更換。
高爐需要高風(fēng)溫，高風(fēng)溫給高爐主要帶來以下好處(1)用鼓風(fēng)物理熱取代焦炭燃燒熱，可節(jié)約焦炭；(2)減少噸鐵煤氣量，促使?fàn)t頂溫度下降，可減少煤氣帶走熱量；(3)減少渣量，可降低爐渣帶走熱量損失；(4)相應(yīng)增加產(chǎn)量，降低單位鐵熱損失；(5)使熱量焦中于爐缸，能提高風(fēng)口前理論燃燒溫度(每提高100℃風(fēng)溫，理論燃燒溫度提高60～80℃)，提高鼓風(fēng)動(dòng)能，有利于活躍爐缸，改善爐缸工作狀態(tài)，提高高爐熱能利用率，減少錳礦消耗；(6)為高爐噴煤提供熱補(bǔ)償，有利于增加噴煤量，提高煤焦置換比。
在目前我國生鐵高爐風(fēng)溫范圍內(nèi)，每提高100℃風(fēng)溫，可節(jié)焦15～20kg/t鐵，相應(yīng)增產(chǎn)3％左右。根據(jù)新鋼高爐生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及應(yīng)用操作線圖理論計(jì)算，風(fēng)溫由978.8℃提高到1300℃時(shí)，平均每提高100℃風(fēng)溫可節(jié)焦60kg/t鐵(據(jù)俄羅斯科術(shù)納爾鋼鐵廠1019m3錳鐵高爐統(tǒng)計(jì)，每降低100℃風(fēng)溫，焦比上升4％～5％。卡薩哥爾冶金廠880m3錳鐵高爐風(fēng)溫在1000～1200℃范圍內(nèi)，每提高100℃風(fēng)溫，可節(jié)焦6％～8％)，帶來增產(chǎn)、降耗、優(yōu)質(zhì)的好效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種煉鐵高爐高效節(jié)能除塵方法和設(shè)備，以解決目前高爐煉鐵過程中存在的高爐除濕鼓風(fēng)普遍存在傳熱效率低、設(shè)備龐大、投資大、運(yùn)行費(fèi)用高，袋式除塵器耐高溫性能差、成本高、壽命短，以及高爐煤氣余熱余壓回收利用不充分、熱風(fēng)爐燃燒溫度水平低的問題。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種煉鐵高爐高效節(jié)能除塵方法首先將進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)之前的濕空氣進(jìn)行預(yù)冷卻，然后將經(jīng)過預(yù)冷卻后的濕空氣通過極速超導(dǎo)熱管冷卻器冷卻，通過極速超導(dǎo)熱管冷卻器后，濕空氣溫度被降低到與其空氣壓力及含濕量相對應(yīng)的飽和溫度以下，濕空氣中的水份則凝結(jié)析出，這樣，濕空氣含水量降低，經(jīng)過高爐鼓風(fēng)機(jī)送入余熱回收型袋式除塵裝置，經(jīng)過在余熱回收型除塵裝置中空氣與高爐爐頂煤氣換熱，空氣得到預(yù)熱溫度升高，再進(jìn)入高爐熱風(fēng)爐加熱，最后進(jìn)入高爐，這樣進(jìn)入熱風(fēng)爐的空氣溫度提高，提高了熱風(fēng)爐燃燒溫度和熱風(fēng)爐效率，降低高爐焦比。
高爐爐頂煤氣出來后，首先進(jìn)入余熱回收型袋式除塵裝置，在余熱回收型袋式除塵裝置中與空氣換熱，高爐煤氣溫度降低，換熱后在余熱回收型袋式除塵裝置中進(jìn)行袋式除塵，由于溫度降低，對袋式除塵器的濾料要求比較底，提高了除塵效率，除塵器成本降低，延長了袋式壽命，最后降溫除塵后的高爐煤氣一部分通過減壓閥組減壓后送到用戶儲(chǔ)氣罐，大部分高爐煤氣送入透平膨脹機(jī)膨脹作功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
本發(fā)明的設(shè)備包括預(yù)冷卻裝置、再冷卻裝置、熱風(fēng)爐和余熱回收型除塵裝置，預(yù)冷卻裝置、再冷卻裝置和熱風(fēng)爐用管道依次順序連接，熱風(fēng)爐的出口與高爐的進(jìn)風(fēng)口連接；高爐的排氣口與余熱回收型除塵裝置的入口連接。
本發(fā)明的有益效果是1.極速超導(dǎo)熱管余熱回收裝置極大提高了高爐煤氣余熱回收利用效率，余熱回收效率較現(xiàn)有平均回收效率高30％，同時(shí)提高熱風(fēng)溫度80℃以上，提高熱風(fēng)爐效率8％以上，降低高爐焦比15kg/t；2.極速熱管余熱回收裝置對空氣進(jìn)行高效的預(yù)冷預(yù)熱處理，除濕效率高，同時(shí)降低除濕設(shè)備功率，可將鼓風(fēng)濕度降低至當(dāng)?shù)囟敬髿馑?，使風(fēng)機(jī)工作條件變成“四季如冬”。可多噴吹煤粉，同時(shí)提高風(fēng)機(jī)在夏季的出力，滿足高爐強(qiáng)化的需要。濕度減少1g/m3相當(dāng)于提高9℃風(fēng)溫，通過除濕處理可降低空氣濕度10-15g/m3，高爐焦比降低約10-15kg/t；3.降低袋式除塵器成本，提高除塵效率，延長除塵器壽命；4.采用全冷凍脫濕方式，鼓風(fēng)密度提高，相當(dāng)于增加高爐鼓風(fēng)量，鼓入風(fēng)的風(fēng)溫在6-9℃，當(dāng)大氣溫度在30℃左右時(shí)，可使鼓入風(fēng)的密度提高，這一提高相當(dāng)于增加約9％的風(fēng)量；5.設(shè)備投資小，占地面積小，運(yùn)行費(fèi)用低。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。


圖1是本發(fā)明設(shè)備構(gòu)成兼工藝流程圖；圖2是本發(fā)明的預(yù)冷卻和再冷卻除濕工藝流程及裝置圖；圖3是本發(fā)明預(yù)冷卻采用的極速超導(dǎo)熱管換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明再冷卻采用的極速超導(dǎo)熱管冷卻器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的余熱回收型除塵裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明余熱回收型除塵裝置的余熱回收裝置的煙氣走向示意圖；圖7是本發(fā)明余熱回收型除塵裝置的余熱回收裝置的低溫吸熱介質(zhì)的走向示意圖；圖8是圖6的E-E剖視圖。
附圖標(biāo)記說明
1.空氣過濾器；2.極速超導(dǎo)熱管換熱器；3.極速超導(dǎo)熱管冷卻器；4.制冷機(jī)組；5.入口空氣管道；6.電動(dòng)機(jī)；7.變速箱；8.高爐鼓風(fēng)機(jī)；9.防喘振閥；10.止回閥；11.排氣截止閥；12.熱風(fēng)爐；13.高爐；14.余熱回收型除塵裝置；15.減壓閥組；16.儲(chǔ)氣罐；17.電動(dòng)蝶閥；18.快速旁通閥；19.透平膨脹機(jī)；20.發(fā)電機(jī)；21.勵(lì)磁機(jī)；22.消音器；31.熱管冷凝段；32.熱管絕熱段；33.熱管蒸發(fā)段；34.預(yù)冷前的濕空氣；35.預(yù)熱前的低濕空氣；36.預(yù)冷后濕空氣；37.冷凍水；141.極速超導(dǎo)熱管；142.氣包；143.上箱；144.中箱；145.濾袋；146.下箱；147.排灰口；148.支撐；149.絕熱隔層；150.排氣口。
具體實(shí)施例方式
在圖1和圖2中，進(jìn)口濕空氣首先進(jìn)入空氣過濾器1，出來后進(jìn)入作為預(yù)冷卻裝置的極速超導(dǎo)熱管換熱器2的預(yù)冷端，經(jīng)過預(yù)冷的濕空氣進(jìn)入作為再冷卻裝置的極速超導(dǎo)熱管冷卻器3進(jìn)行冷卻，濕空氣中的水蒸汽在極速熱管冷卻器3中被冷凝析出，除濕后的空氣進(jìn)入極速超導(dǎo)熱管換熱器2的預(yù)熱端，提高了空氣溫度。接著經(jīng)過消音器22消音后進(jìn)入高爐鼓風(fēng)機(jī)8，鼓風(fēng)機(jī)8將空氣送入極速熱管余熱回收及除塵一體化裝置14，在余熱回收型除塵裝置14中，空氣與高爐13爐頂煤氣進(jìn)行熱交換，從而空氣得到預(yù)熱溫度升高，最后進(jìn)入熱風(fēng)爐12。
高爐13爐頂煤氣首先進(jìn)入余熱回收型除塵裝置14，首先經(jīng)過余熱回收型除塵裝置14內(nèi)的余熱回收裝置與空氣換熱，將高爐排放的煙氣溫度降低。然后經(jīng)過余熱回收型除塵裝置14進(jìn)行袋式除塵，除塵后的高爐煙氣除一部分經(jīng)過減壓閥組15被送到儲(chǔ)氣灌16為用戶提供燃?xì)猓溆啻蟛糠指郀t煤氣進(jìn)入透平膨脹機(jī)19，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)20勵(lì)磁機(jī)21發(fā)出交流電。
制冷機(jī)組4為極速熱管冷卻器3提供冷源。若現(xiàn)場有蒸汽熱源，則制冷機(jī)組4可采用溴化鋰制冷機(jī)組，若現(xiàn)場無合適熱源，則可采用壓縮式制冷機(jī)組。
參見圖3和圖4，本發(fā)明的極速超導(dǎo)熱管換熱器2和極速超導(dǎo)熱管冷卻器3由多根熱管構(gòu)成，熱管由冷凝段31、絕熱段32和蒸發(fā)段33連接而成。濕空氣首先經(jīng)過極速超導(dǎo)熱管換熱器2的蒸發(fā)段33，通過橫向沖刷蒸發(fā)段33，濕空氣傳熱給熱管內(nèi)工質(zhì)，工質(zhì)蒸發(fā)吸熱，濕空氣得到預(yù)冷，溫度降低。在熱管換熱器2的冷凝段31，除濕后的空氣橫向沖刷冷凝段31，熱管內(nèi)工質(zhì)冷凝發(fā)熱?？諝獾玫筋A(yù)熱，溫度升高。
在圖4中，預(yù)冷后的濕空氣36橫向沖刷熱管冷卻器的熱管蒸發(fā)段33，濕空氣傳熱給熱管內(nèi)工質(zhì)，工質(zhì)蒸發(fā)吸熱，當(dāng)溫度降低到濕空氣飽和溫度之下，則有水分凝結(jié)析出，達(dá)到了除濕的目的。熱管冷卻器冷凝段3 1采用冷凍水37吸取工質(zhì)的冷凝放熱。
參見圖5，本發(fā)明的余熱回收型除塵裝置14為一體化整體裝置，包括極速超導(dǎo)熱管141、氣包142、上箱143、中箱144、下箱146、排灰口147、濾袋145和支撐148，上箱143和下箱1 45分別連接在中箱144的上下端，在中箱144內(nèi)安裝濾袋144，下箱146的底端連接有排灰口147。上述各部分均裝于支撐147上。極速超導(dǎo)熱管141連接在上箱143的一側(cè)，極速超導(dǎo)熱管141的煙氣通道與上箱143的一端連接，在對應(yīng)于極速超導(dǎo)熱管141的中部的絕熱段處裝有絕熱隔層149。在上箱143的頂端設(shè)有氣包142。
該除塵裝置14的工作過程為高溫含塵煙氣(圖5中箭頭為煙氣的流向)首先進(jìn)入余熱回收型除塵裝置的熱管141余熱回收部分，煙氣通過極速超導(dǎo)熱管141換熱將熱量傳遞給采暖循環(huán)水、鍋爐給水或者鍋爐助燃空氣等等，降低溫度后的含塵煙氣進(jìn)入袋式除塵部分后，從上箱143花板進(jìn)入濾袋145，粉塵被捕集在濾袋145的內(nèi)表面。凈化后的煙氣進(jìn)入濾袋室的清潔室，匯集到下部的排氣口150排出。該裝置用于熱風(fēng)爐鼓風(fēng)的預(yù)熱，通過熱風(fēng)爐之前鼓風(fēng)與高爐爐頂煤氣在極速超導(dǎo)熱管余熱回收裝置141中的換熱，將熱風(fēng)爐之前高爐鼓風(fēng)溫度提高200℃以上。
參見圖6，是本發(fā)明余熱回收型除塵裝置14的余熱回收部分的煙氣走向示意圖，高溫含塵煙氣(圖中箭頭A)橫向沖刷極速超導(dǎo)熱管141的蒸發(fā)段放熱，放熱后除塵煙氣(圖中箭頭B)送入器除塵部分。
圖7是本發(fā)明余熱回收型除塵裝置14的余熱回收部分的低溫吸熱介質(zhì)的走向示意圖，低溫吸熱介質(zhì)(圖中箭頭C，如鍋爐給水、采暖循環(huán)水、鍋爐助燃空氣等等)橫向沖刷超導(dǎo)熱管141的冷凝段，吸收來自熱管141冷凝段的熱量后的介質(zhì)(圖中箭頭D)，溫度升高。
圖8是本發(fā)明余熱回收型除塵裝置的余熱回收部分的煙氣及吸熱介質(zhì)走向示意圖，煙氣走向(箭頭A→B)與低溫吸熱介質(zhì)流向(C→D)在俯視平面內(nèi)為互相垂直，即低溫吸熱介質(zhì)從煙氣流向的垂直方向進(jìn)入超導(dǎo)熱管141，被超導(dǎo)熱管加熱。
權(quán)利要求
1.一種煉鐵高爐高效節(jié)能除塵方法，其特征是包括以下步驟(1)預(yù)冷卻首先將進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)之前的濕空氣進(jìn)行預(yù)冷卻；(2)再冷卻然后將經(jīng)過預(yù)冷卻后的濕空氣再冷卻，濕空氣溫度被降低到水蒸汽分氣壓對應(yīng)的飽和溫度以下時(shí)，濕空氣中的水份則凝結(jié)析出，隨后將經(jīng)過再冷卻后的空氣由所述的鼓風(fēng)機(jī)送入高爐；(3)余熱回收將所述的高爐排出的煙氣經(jīng)過熱交換裝置回收部分余熱并降溫，回收的余熱可用于預(yù)熱經(jīng)過所述的再冷卻后的空氣，這樣進(jìn)入熱風(fēng)爐的空氣溫度提高，提高了熱風(fēng)爐燃燒溫度和熱風(fēng)爐效率，降低高爐焦比；(4)袋式除塵經(jīng)過余熱回收降溫后的高爐所排出的煙氣進(jìn)入袋式除塵裝置進(jìn)行除塵，由于煙氣的溫度降低，對袋式除塵器的濾料要求比較底，提高了除塵效率，除塵器成本降低，延長了布袋壽命。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煉鐵高爐高效節(jié)能除塵方法，其特征是經(jīng)過降溫除塵后的高爐煙氣一部分通過減壓閥組減壓后送到用戶儲(chǔ)氣罐，另一部分高爐煤氣送入透平膨脹機(jī)膨脹作功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
3.一種實(shí)施權(quán)利要求1或2所述的煉鐵高爐高效節(jié)能除塵方法的設(shè)備，其特征是包括預(yù)冷卻裝置、再冷卻裝置、熱風(fēng)爐和余熱回收型除塵裝置，預(yù)冷卻裝置、再冷卻裝置和熱風(fēng)爐通過管道依次順序連接，熱風(fēng)爐的出口與高爐的進(jìn)風(fēng)口連接；高爐的排氣口與余熱回收型除塵裝置的入口連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煉鐵高爐高效節(jié)能除塵設(shè)備，其特征是所述的預(yù)冷卻裝置采用極速超導(dǎo)熱管換熱器，其預(yù)冷端與進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)之前的濕空氣連接，其預(yù)熱端與再冷卻裝置的輸出端連接；該預(yù)冷卻裝置用于濕空氣的預(yù)冷和除濕后的空氣的預(yù)熱，通過除濕前的濕空氣和除濕后的空氣在極速超導(dǎo)熱管換熱器中換熱，達(dá)到濕空氣的預(yù)冷和除濕后的空氣的預(yù)熱的目的，采用超導(dǎo)熱管制作；所述的再冷卻裝置采用極速超導(dǎo)熱管冷卻器其輸入端與所述的預(yù)冷卻裝置的預(yù)冷端的輸出端連接，該再冷卻裝置的輸出端經(jīng)過所述的預(yù)冷卻裝置的預(yù)熱端和熱風(fēng)爐后與鼓風(fēng)機(jī)的入風(fēng)口連接；用于高爐鼓風(fēng)濕空氣的冷卻除濕，通過濕空氣和制冷機(jī)組生產(chǎn)的冷凍水在極速超導(dǎo)熱管冷卻器中的換熱，將濕空氣溫度降低到與其相同壓力和含濕量相對應(yīng)的飽和溫度以下，達(dá)到濕空氣除濕的目的，采用超導(dǎo)熱管制作；所述的余熱回收型除塵裝置包括在袋式除塵裝置的入口連接有余熱回收裝置，該余熱回收裝置采用極速超導(dǎo)熱管換熱器，其冷卻端串聯(lián)在高爐爐頂煙氣排放通道，用于降低煙氣的溫度；該極速超導(dǎo)熱管換熱器的預(yù)熱端串聯(lián)在所述的鼓風(fēng)機(jī)與熱風(fēng)爐之間，用于對高爐鼓風(fēng)的預(yù)熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煉鐵高爐高效節(jié)能除塵設(shè)備，其特征是所述的余熱回收裝置與袋式除塵裝置為一體化整體裝置，余熱回收與除塵可在一個(gè)裝置內(nèi)完成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煉鐵高爐高效節(jié)能除塵設(shè)備，其特征是所述的再冷卻裝置采用溴化鋰制冷機(jī)組或壓縮制冷機(jī)組生產(chǎn)的冷凍水進(jìn)行冷卻，或采用換熱器通過冷卻水對濕空氣進(jìn)行直接冷凍；在有蒸汽熱源的現(xiàn)場，宜采用溴化鋰制冷機(jī)組，無合適蒸汽熱源，則采用壓縮式制冷機(jī)組。
全文摘要
一種煉鐵高爐高效節(jié)能除塵方法及設(shè)備，首先將進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)之前的濕空氣進(jìn)行預(yù)冷卻；然后將經(jīng)過預(yù)冷卻后的濕空氣再冷卻，濕空氣溫度被降低到飽和溫度以下，濕空氣中的水份則凝結(jié)析出，隨后將經(jīng)過再冷卻后的空氣由所述的鼓風(fēng)機(jī)送入高爐，高爐排出的煙氣經(jīng)過熱交換裝置回收部分余熱并降溫，然后袋式除塵；經(jīng)過降溫除塵后的高爐煙氣可以儲(chǔ)存或發(fā)電。本發(fā)明的設(shè)備采用了極速超導(dǎo)熱管換熱器進(jìn)行預(yù)冷卻、再冷卻裝置和余熱回收，有效解決了目前高爐煉鐵過程中存在的高爐除濕鼓風(fēng)普遍存在傳熱效率低、設(shè)備龐大、投資大、運(yùn)行費(fèi)用高，袋式除塵器耐高溫性能差、成本高、壽命短，以及高爐煤氣余熱余壓回收利用不充分、熱風(fēng)爐燃燒溫度水平低的問題。
文檔編號(hào)C21B9/14GK101074453SQ200610127368
公開日2007年11月21日 申請日期2006年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月13日
發(fā)明者童裳慧, 何家駒, 劉景明, 吳曉光 申請人:童裳慧