CN112725556B - 一种利用高炉铁水除尘循环热烟气加热煤粉的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用高炉铁水除尘循环热烟气加热煤粉的方法和装置，属于冶金炼铁喷煤工艺及设备技术领域。技术方案是：利用高炉冶炼出铁过程中铁水罐及铁水沟除尘循环热烟气为主要热源，煤气燃烧炉或燃烧器产生的热烟气为辅助热源，对高炉喷吹煤粉进行加热，循环往复使用，最大限度的利用了高炉冶炼出铁过程中的铁水热量。本发明的积极效果：最大限度的回收了铁水的热量，提高了进入高炉煤粉的温度，提高了煤粉燃烬率，降低了高炉燃料比，提高了煤粉置换比，节能降耗，减少碳排放。改善了高炉出铁场周围环境，通过提高炉煤粉温度创造可观的经济效益，降低了煤粉加热装置总体造价。

Description

一种利用高炉铁水除尘循环热烟气加热煤粉的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种利用高炉铁水除尘循环热烟气加热煤粉的方法和装置，属于冶金炼铁喷煤工艺及设备技术领域。

背景技术

目前，在冶金炼铁领域，高炉喷吹用煤粉加热技术能有效提高煤粉燃烧效率，降低高炉燃料比，提高煤粉置换比，高炉喷吹用煤粉加热技术正在逐步推广使用,为高炉创造了可观的经济效益。但是，已有技术的喷煤煤粉加热技术采用的是高炉热风炉废烟气或燃烧炉热烟气进行煤粉加热，例如：中国发明专利CN201410070774.1的一种高炉喷煤***煤粉预热工艺方法等等，上述已有技术存在问题是：热能利用效率低，煤粉加热后燃烧炉的热烟气(约在120℃以下)，被排到大气中，这部分热能被白白的浪费掉。

发明内容

本发明目的是提供一种利用高炉铁水除尘循环热烟气加热煤粉的方法和装置，充分利用高炉冶炼出铁过程中的铁水与除尘烟气换热后的热量进行喷煤煤粉的加热，排出的热烟气又返回铁水罐铁水沟除尘罩内，循环往复，最大限度的利用了高炉冶炼出铁过程中的铁水热量，能源利用效率高，经济效益显著，解决已有技术存在的上述问题。

本发明的技术方案是：

一种利用高炉铁水除尘循环热烟气加热煤粉的方法，利用高炉冶炼出铁过程中铁水罐及铁水沟除尘循环热烟气为主要热源，煤气燃烧炉或燃烧器产生的热烟气为辅助热源，对高炉喷吹煤粉进行加热。本发明充分利用高炉冶炼出铁过程中的铁水与除尘烟气换热后的热量，对喷吹煤粉进行加热，循环往复使用，最大限度的利用了高炉冶炼出铁过程中的铁水热量。

铁水与除尘烟气换热后的热烟气对煤粉进行加热，加热后的煤粉进行高炉喷吹，热烟气对煤粉进行加热后温度降低，除尘后返回铁水罐及铁水沟上方进行换热，热烟气再对煤粉进行加热。

一种利用高炉铁水除尘循环热烟气加热煤粉的装置，铁水罐的上方设有铁水罐铁水沟除尘罩，铁水罐铁水沟除尘罩收集的烟气通过烟气管路一进入煤粉加热器，煤粉加热器内设有煤粉加热管，煤粉加热管的一端通过煤粉和气体分离装置连接高炉喷煤管线，另一端通过煤粉集粉喷吹器连接喷煤枪，喷煤枪向高炉内喷吹煤粉；煤粉加热器的烟气出口通过烟气管路二连接除尘器和循环引风机；所述铁水罐铁水沟除尘罩与铁水罐之间设有出口烟气分配器，循环引风机通过循环管路连接出口烟气分配器。

所述出口烟气分配器为环绕铁水罐上口外沿布置的环形管，环形管的底部密布出气孔，出气孔朝向铁水罐内；环形管与循环管路连接；出口烟气分配器水平环形布置，出口烟气分配器通过循环管路与循环引风机出口连通，排出的烟气在铁水罐外侧冷空气和铁水罐铁水沟除尘罩之间形成一层热烟幕，减少了冷空气进入铁水罐铁水沟除尘罩，提高了循环热烟气温度。

所述烟气管路一连接燃烧炉或燃烧器。

所述循环引风机通过阀门一连接烟筒；循环引风机通过阀门二连接循环管路。

所述高炉喷煤管线与煤粉加热管之间设有煤粉和气体分离装置，煤粉和气体分离装置为静态分离仓体，内部通过挡灰条或挡灰丝束分隔为左右两部分空间，右部分空间内通过挡灰过滤层分为上腔室和下腔室，上腔室通过挡灰条或挡灰丝束与左部分空间连通，下腔室的侧壁穿入与高炉喷煤管线连接的进煤管，下腔室的底部设有与煤粉加热管连接的煤粉出口；左部分空间顶部设有气体放散装置。

所述煤粉集粉喷吹器包括通过连通管路相互连通的集粉段和喷吹段两部分；集粉段为圆柱形，圆柱面周围均匀设置多个连接管路，内侧为空腔，用于存储煤粉；多根与煤粉加热管连通的连接管路均匀分布在集粉段圆柱面周围；喷吹段设有一个或多个出煤口与喷煤枪连通，喷吹段上部设有进气孔，喷吹段与煤粉和气体分离装置的排压管路连通，同时与喷吹加压管路连通,喷吹段下部设有流化装置，用于煤粉喷吹时流化煤粉。流化装置为本领域公知公用的市售设备。

所述煤粉出口的底部设有上封板，上封板上设置多个上板孔，多根煤粉加热管分别与各自的上板孔连接。

所述挡灰过滤层由网格带和石子构成，网格带为两层钢丝或其它材质构成的网格框架，内部装有石子，所起的作用是带有灰尘气体通过石子缝隙时，粉尘接触石子表面后，被阻拦，失去上升动力下落。

所述挡灰条或挡灰丝束由丝状物构成，倒垂在静态分离仓体内，所起的作用是带有灰尘气体可以从挡灰条或挡灰丝束的缝隙通过，煤粉接触挡灰条或挡灰丝束表面后，被阻拦，失去动力下落。

所述左部分空间通过排压管路与旋风除尘器连接；所述挡灰过滤层的上方匹配声波清灰装置。

所述煤粉出口内设密封罐，所述下腔室底部为漏斗结构，漏斗中心通过下料管进入煤粉出口内的密封罐，对煤粉出口进行密封，保证煤粉和气体分离装置的封闭性。

所述进煤管端部设有缓冲罐，进入下腔室的煤粉通过缓冲罐降低冲击力。

本发明涉及的声波清灰装置、气体放散装置、旋风除尘器和燃烧炉或燃烧器等等，为市售产品。

所述煤粉加热管数量为多根，排列成管束布置，煤粉加热管为无缝钢管，设有翅片，增加换热面积。

所述铁水罐铁水沟除尘罩为普通除尘罩，铁水罐铁水沟除尘罩设置在铁水罐和铁水沟上方；所述除尘器为常规除尘器，如旋风除尘器、多管除尘器、布袋除尘器、电除尘器和滤筒除尘器等。

所述燃烧炉或燃烧器为普通的燃烧炉和燃烧器，燃烧气体为可燃气体，燃烧炉或燃烧器热烟气出口与铁水罐铁水沟除尘罩和煤粉加热器之间的烟气管路一相连通。

所述循环引风机为普通引风机，循环引风机吸入口与煤粉加热器的烟气出口连通，循环引风机出口与出口烟气分配器和烟筒连通。

所述烟气管路一、烟气管路二和循环管路设有保温层，减少热量损失。

所述烟筒为常规设计排风烟筒。

所述煤粉加热器的外壳为钢制的中间外壳体，外面设有保温层，多根煤粉加热管布置在外壳内，外壳内有热烟气通过，与煤粉加热管换热，用于加热煤粉。

所述中间外壳体为长条筒状，水平布置，一端与烟气管路一连通，另一端与烟气管路二连通；中间外壳体顶部的侧壁设有上连筒，与煤粉出口连接，中间外壳体底部侧壁设有下连筒，与煤粉集粉喷吹器连接；多根煤粉加热管形成的管束通过上连筒进入中间外壳体内加热，然后通过下连筒与煤粉集粉喷吹器连接；所述下连筒的底部设有下封板，下封板上设有多个下板孔，多根煤粉加热管分别与各自的下板孔连接，多根煤粉加热管穿过下板孔与煤粉集粉喷吹器的连接管路连接。

本发明的积极效果：充分利用了高炉冶炼出铁过程中的铁水与除尘烟气换热后热烟气的热量进行加热喷煤煤粉，排出的热烟气又返回铁水罐铁水沟除尘罩内，循环往复，重复利用，最大限度的回收了铁水的热量，提高了进入高炉煤粉的温度，提高了煤粉燃烬率，降低了高炉燃料比，提高了煤粉置换比，节能降耗，减少碳排放。增强了出铁场除尘的除尘效果，改善了高炉出铁场周围环境，尤其适合高炉出铁场除尘能力不足高炉进行改造，不仅改善了出铁场周围环境，而且通过提高炉煤粉温度创造可观的经济效益。相对已有的其它煤粉加热技术，不仅能更多的创效，而且降低了煤粉加热装置总体造价。

附图说明

图1为本发明实施例整体示意图；

图2为本发明实施例煤粉加热器的结构示意图；

图3为本发明实施例煤粉和气体分离装置的结构示意图；

图4为本发明实施例煤粉和气体分离装置的A-A剖视示意图；

图5为本发明实施例煤粉集粉喷吹器的结构示意图；

图6为本发明实施例铁水罐及除尘罩的结构示意图；

图7为本发明实施例出口烟气分配器的B向结构示意图；

图中：铁水罐铁水沟除尘罩1、除尘器2、燃烧炉或燃烧器3、循环引风机4、出口烟气分配器5、烟气管路一6、烟筒7、煤粉加热器8、煤粉和气体分离装置9、排压管路10、煤粉集粉喷吹器11、煤粉加热管12、喷煤枪13、高炉14、中间外壳体15、喷吹加压管路16、进煤管17、静态分离仓体18、气体放散装置19、声波清灰装置20、旋风除尘器21、挡灰过滤层22、挡灰条或挡灰丝束23、煤粉出口24、网格带25、石子26、集粉段27、喷吹段28、出煤口29、进气孔30、流化装置31、铁水罐32、出气孔33、烟气管路二34、阀门一35、阀门二36、缓冲罐37、密封罐38、循环管路39、上连筒40、下连筒41、连接管路42、连通管路43。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明：

一种利用高炉铁水除尘循环热烟气加热煤粉的方法，利用高炉冶炼出铁过程中铁水罐及铁水沟除尘循环热烟气为主要热源，煤气燃烧炉或燃烧器产生的热烟气为辅助热源，对高炉喷吹煤粉进行加热。本发明充分利用高炉冶炼出铁过程中的铁水与除尘烟气换热后的热量，对喷吹煤粉进行加热，循环往复使用，最大限度的利用了高炉冶炼出铁过程中的铁水热量。

铁水与除尘烟气换热后的热烟气对煤粉进行加热，加热后的煤粉进行高炉喷吹，热烟气对煤粉进行加热后温度降低，除尘后返回铁水罐及铁水沟上方进行换热，热烟气再对煤粉进行加热。

一种利用高炉铁水除尘循环热烟气加热煤粉的装置，铁水罐32的上方设有铁水罐铁水沟除尘罩1，铁水罐铁水沟除尘罩1收集的烟气通过烟气管路一6进入煤粉加热器8，煤粉加热器8内设有煤粉加热管12，煤粉加热管12的一端通过煤粉和气体分离装置9连接高炉喷煤管线，另一端通过煤粉集粉喷吹器11连接喷煤枪13，喷煤枪13向高炉14内喷吹煤粉；煤粉加热器8的烟气出口通过烟气管路二34连接除尘器2和循环引风机4；所述铁水罐铁水沟除尘罩1与铁水罐32之间设有出口烟气分配器5，循环引风机4通过循环管路39连接出口烟气分配器5。

所述出口烟气分配器5为环绕铁水罐上口外沿布置的环形管，环形管的底部密布出气孔33，出气孔33朝向铁水罐内；环形管与循环管路39连接；出口烟气分配器5水平环形布置，出口烟气分配器5通过循环管路39与循环引风机4出口连通，排出的烟气在铁水罐32外侧冷空气和铁水罐铁水沟除尘罩1之间形成一层热烟幕，减少了冷空气进入铁水罐铁水沟除尘罩1，提高了循环热烟气温度。

所述烟气管路一6连接燃烧炉或燃烧器3。

所述循环引风机4通过阀门一35连接烟筒7；循环引风机4通过阀门二36连接循环管路39。

所述高炉喷煤管线与煤粉加热管12之间设有煤粉和气体分离装置9，煤粉和气体分离装置9为静态分离仓体18，内部通过挡灰条或挡灰丝束23分隔为左右两部分空间，右部分空间内通过挡灰过滤层22分为上腔室和下腔室，上腔室通过挡灰条或挡灰丝束23与左部分空间连通，下腔室的侧壁穿入与高炉喷煤管线连接的进煤管17，下腔室的底部设有与煤粉加热管12连接的煤粉出口24；左部分空间顶部设有气体放散装置19。

所述煤粉集粉喷吹器11包括通过连通管路43相互连通的集粉段27和喷吹段28两部分；集粉段为圆柱形，圆柱面周围均匀设置多个连接管路42，内侧为空腔，用于存储煤粉；多根与煤粉加热管12连通的连接管路42均匀分布在集粉段圆柱面周围；喷吹段28设有一个或多个出煤口29与喷煤枪13连通，喷吹段28上部设有进气孔30，喷吹段28与煤粉和气体分离装置9的排压管路10连通，同时与喷吹加压管路16连通,喷吹段28下部设有流化装置31，用于煤粉喷吹时流化煤粉。流化装置为本领域公知公用的市售设备。

所述煤粉出口24的底部设有上封板，上封板上设置多个上板孔，多根煤粉加热管12分别与各自的上板孔连接。

所述挡灰过滤层22由网格带25和石子26构成，网格带25为两层钢丝或其它材质构成的网格框架，内部装有石子26，所起的作用是带有灰尘气体通过石子26缝隙时，粉尘接触石子26表面后，被阻拦，失去上升动力下落。

所述挡灰条或挡灰丝束23由丝状物构成，倒垂在静态分离仓体18内，所起的作用是带有灰尘气体可以从挡灰条或挡灰丝束的缝隙通过，煤粉接触挡灰条或挡灰丝束表面后，被阻拦，失去动力下落。

所述左部分空间通过排压管路10与旋风除尘器21连接；所述挡灰过滤层22的上方匹配声波清灰装置20。

所述煤粉出口24内设密封罐38，所述下腔室底部为漏斗结构，漏斗中心通过下料管进入煤粉出口24内的密封罐38，对煤粉出口24进行密封，保证煤粉和气体分离装置9的封闭性。

所述进煤管17端部设有缓冲罐37，进入下腔室的煤粉通过缓冲罐37降低冲击力。

本发明涉及的声波清灰装置20、气体放散装置19、旋风除尘器21和燃烧炉或燃烧器3等等，为市售产品。

所述煤粉加热管12数量为多根，排列成管束布置，煤粉加热管12为无缝钢管，设有翅片，增加换热面积。

所述铁水罐铁水沟除尘罩1为普通除尘罩，铁水罐铁水沟除尘罩1设置在铁水罐32和铁水沟上方；所述除尘器2为常规除尘器，如旋风除尘器、多管除尘器、布袋除尘器、电除尘器和滤筒除尘器等。

所述燃烧炉或燃烧器3为普通的燃烧炉和燃烧器，燃烧气体为可燃气体，燃烧炉或燃烧器热烟气出口与铁水罐铁水沟除尘罩1和煤粉加热器8之间的烟气管路一6相连通。

所述循环引风机4为普通引风机，循环引风机4吸入口与煤粉加热器8的烟气出口连通，循环引风机4出口与出口烟气分配器5和烟筒7连通。

所述烟气管路一6、烟气管路二34和循环管路39设有保温层，减少热量损失。

所述烟筒7为常规设计排风烟筒。

所述煤粉加热器8的外壳为钢制的中间外壳体15，外面设有保温层，多根煤粉加热管12布置在外壳内，外壳内有热烟气通过，与煤粉加热管12换热，用于加热煤粉。

所述中间外壳体15为长条筒状，水平布置，一端与烟气管路一6连通，另一端与烟气管路二34连通；中间外壳体15顶部的侧壁设有上连筒40，与煤粉出口24连接，中间外壳体15底部侧壁设有下连筒41，与煤粉集粉喷吹器11连接；多根煤粉加热管12形成的管束通过上连筒40进入中间外壳体15内加热，然后通过下连筒41与煤粉集粉喷吹器11连接；所述下连筒41的底部设有下封板，下封板上设有多个下板孔，多根煤粉加热管12分别与各自的下板孔连接，多根煤粉加热管12穿过下板孔与煤粉集粉喷吹器11的连接管路42连接。

本实施例的具体工艺流程：

循环引风机4入口依次通过除尘器2、烟气管路二34、煤粉加热器8和烟气管路一6与铁水罐铁水沟除尘罩1出口连通，循环引风机4的出口通过循环管路39与出口烟气分配器5连接；

***工作时，循环引风机4出口出来的气体通过出口烟气分配器5的出气孔33内从上向下喷向铁水罐32，然后，在循环引风机4抽力的作用下上升，与铁水罐铁水沟的流动铁水换热，热烟气被吸入烟气管路一6，同时，燃烧炉或燃烧器3的高温烟气也被吸入烟气管路一6，两股烟气混合到设定温度，进入煤粉加热器8，热烟气与煤粉加热器8内煤粉加热管12中的煤粉换热，煤粉的加热温度可通过燃烧炉或燃烧器3的高温热烟气量进行调节；换热后的烟气通过烟气管路二34进入除尘器2进行除尘，再进入循环引风机4通过循环管路39返回出口烟气分配器5。热烟气在铁水罐铁水沟除尘罩1和铁水罐32外侧空气之间形成一层热烟幕，这样就减少了冷空气进入铁水罐铁水沟除尘罩1，烟气在铁水罐铁水沟除尘罩1内与铁水及高温辐射热能进行热交换，进一步加热烟气温度，热烟气再次被吸入烟气管路一6，循环往复。

从高炉喷煤管线过来的煤粉进入煤粉和气体分离装置9，进行煤粉和气体分离；分离出来的气体通过旋风除尘器21除尘后进入排压管路10，然后进入煤粉集粉喷吹器11；分离出来的煤粉进入煤粉加热管12，在煤粉加热器8内与煤粉加热管12外面的热烟气进行热交换，加热后的煤粉进入煤粉集粉喷吹器11的集粉段27，通过连通管路43进入煤粉集粉喷吹器11的喷吹段28，在喷吹段28内进行流化，煤粉在喷吹加压管路16来的喷吹气体与排压管路10来的煤粉和气体分离装置9产生的气体压力共同作用下，通过喷煤枪13喷入高炉14。

本发明中的燃烧炉或燃烧器3可以一直使用，调整煤粉加热温度，也可以在高炉正常生产,煤粉加热温度稳定后停止使用。

本发明可以通过阀门一35和阀门二36的开闭，调整控制大部分或全部热烟气经过循环管路39返回出口烟气分配器5，少部分从烟筒7排出。

Claims (7)

1.一种利用高炉铁水除尘循环热烟气加热煤粉的装置，其特征在于：铁水罐（32）的上方设有铁水罐铁水沟除尘罩（1），铁水罐铁水沟除尘罩（1）收集的烟气通过烟气管路一（6）进入煤粉加热器（8），煤粉加热器（8）内设有煤粉加热管（12），煤粉加热管（12）的一端通过煤粉和气体分离装置（9）连接高炉喷煤管线，另一端通过煤粉集粉喷吹器（11）连接喷煤枪（13），喷煤枪（13）向高炉（14）内喷吹煤粉；煤粉加热器（8）的烟气出口通过烟气管路二（34）连接除尘器（2）和循环引风机（4）；所述铁水罐铁水沟除尘罩（1）与铁水罐（32）之间设有出口烟气分配器（5），循环引风机（4）通过循环管路（39）连接出口烟气分配器（5）；

所述高炉喷煤管线与煤粉加热管（12）之间设有煤粉和气体分离装置（9），煤粉和气体分离装置（9）为静态分离仓体（18），内部通过挡灰条或挡灰丝束（23）分隔为左右两部分空间，右部分空间内通过挡灰过滤层（22）分为上腔室和下腔室，上腔室通过挡灰条或挡灰丝束（23）与左部分空间连通，下腔室的侧壁穿入与高炉喷煤管线连接的进煤管（17），下腔室的底部设有与煤粉加热管（12）连接的煤粉出口（24）；左部分空间顶部设有气体放散装置（19）。

2.根据权利要求1所述的一种利用高炉铁水除尘循环热烟气加热煤粉的装置，其特征在于：所述煤粉集粉喷吹器（11）包括通过连通管路（43）相互连通的集粉段（27）和喷吹段（28）两部分；集粉段为圆柱形，圆柱面周围均匀设置多个连接管路（42），内侧为空腔，用于存储煤粉；多根与煤粉加热管（12）连通的连接管路（42）均匀分布在集粉段圆柱面周围；喷吹段（28）设有一个或多个出煤口（29）与喷煤枪（13）连通，喷吹段（28）上部设有进气孔（30），喷吹段（28）与煤粉和气体分离装置（9）的排压管路（10）连通，同时与喷吹加压管路（16）连通,喷吹段（28）下部设有流化装置（31），用于煤粉喷吹时流化煤粉。

3.根据权利要求1所述的一种利用高炉铁水除尘循环热烟气加热煤粉的装置，其特征在于：所述煤粉出口（24）的底部设有上封板，上封板上设置多个上板孔，多根煤粉加热管（12）分别与各自的上板孔连接。

4.根据权利要求1所述的一种利用高炉铁水除尘循环热烟气加热煤粉的装置，其特征在于：所述出口烟气分配器（5）为环绕铁水罐上口外沿布置的环形管，环形管的底部密布出气孔（33），出气孔（33）朝向铁水罐内；环形管与循环管路（39）连接；出口烟气分配器（5）水平环形布置，出口烟气分配器（5）通过循环管路（39）与循环引风机（4）出口连通，排出的烟气在铁水罐（32）外侧冷空气和铁水罐铁水沟除尘罩（1）之间形成一层热烟幕，减少了冷空气进入铁水罐铁水沟除尘罩（1），提高了循环热烟气温度。

5.根据权利要求1所述的一种利用高炉铁水除尘循环热烟气加热煤粉的装置，其特征在于：所述烟气管路一（6）连接燃烧炉或燃烧器（3）。

6.根据权利要求1所述的一种利用高炉铁水除尘循环热烟气加热煤粉的装置，其特征在于：所述煤粉加热器（8）的外壳为钢制的中间外壳体（15），外面设有保温层，多根煤粉加热管（12）布置在外壳内，外壳内有热烟气通过，与煤粉加热管（12）换热，用于加热煤粉。

7.根据权利要求6所述的一种利用高炉铁水除尘循环热烟气加热煤粉的装置，其特征在于：所述中间外壳体（15）为长条筒状，水平布置，一端与烟气管路一（6）连通，另一端与烟气管路二（34）连通；中间外壳体（15）顶部的侧壁设有上连筒（40），与煤粉出口（24）连接，中间外壳体（15）底部侧壁设有下连筒（41），与煤粉集粉喷吹器（11）连接；多根煤粉加热管（12）形成的管束通过上连筒（40）进入中间外壳体（15）内加热，然后通过下连筒（41）与煤粉集粉喷吹器（11）连接；所述下连筒（41）的底部设有下封板，下封板上设有多个下板孔，多根煤粉加热管（12）分别与各自的下板孔连接。

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