本實(shí)用新型涉及一種轉(zhuǎn)爐煤氣放散催化燃燒系統(tǒng)。
背景技術(shù):
目前鋼鐵企業(yè)在煉鋼生產(chǎn)過程中,主要采用轉(zhuǎn)爐冶煉。轉(zhuǎn)爐在吹氧過程中產(chǎn)生大量的高溫?zé)煔?,其中CO含量高達(dá)86%以上,其他為CO2、N2等,能源價(jià)值高;國內(nèi)外基本采用未燃法濕法或干法凈化系統(tǒng)對轉(zhuǎn)爐煙氣予以凈化,并實(shí)現(xiàn)煤氣自動回收。
轉(zhuǎn)爐煙氣凈化除塵系統(tǒng)采取未燃法凈化系統(tǒng)。高溫?zé)煔?1400~1600℃) 經(jīng)汽化冷卻煙道冷卻,煙氣溫度降為~900℃,先后進(jìn)入蒸發(fā)洗滌塔、洗滌文氏管(干法臥式電除塵器)進(jìn)行精除塵。當(dāng)凈化后煤氣符合回收條件時(shí),煙氣由三通閥切換至水封逆止閥,經(jīng)過水封逆止閥和氣柜進(jìn)口水封后被送往煤氣柜,然后由煤氣加壓站的加壓風(fēng)機(jī)將煤氣加壓送往各用戶;當(dāng)煙氣不符合回收條件時(shí),煙氣經(jīng)旁通閥、三通閥切換至放散煙囪,然后通過排放煙囪點(diǎn)火放散。
回收煤氣條件CO≧25%,O2<1.5%,在不滿足該條件時(shí),轉(zhuǎn)爐煤氣切換到放散狀態(tài),將轉(zhuǎn)爐煤氣點(diǎn)火燃燒放散。根據(jù)轉(zhuǎn)爐爐容從50噸到300噸,冶煉周期從20分鐘到60分鐘不同,每個(gè)冶煉周期中,在轉(zhuǎn)爐吹氧初期和末期的2-4分鐘, CO濃度較低,此時(shí)都將低濃度的煤氣點(diǎn)火放散。
傳統(tǒng)的火焰燃燒一方面會以可見光的形式損失部分能量,另一方面部分CO 未完全燃燒導(dǎo)致燃燒效率較低,同時(shí)生成毒性污染物NOx污染環(huán)境。催化燃燒是在催化劑表面進(jìn)行的無焰燃燒,借助催化劑使CO在較低溫度下進(jìn)行氧化反應(yīng)。催化燃燒對于改善燃燒過程,降低反應(yīng)溫度,促進(jìn)完全燃燒,抑制有毒有害物質(zhì)的形成等方面有著極為重要的作用。與傳統(tǒng)的火焰燃燒相比,具有明顯的優(yōu)勢:
(1)起燃溫度低,無二次污染
轉(zhuǎn)爐煤氣進(jìn)行熱力燃燒,需加熱至700℃以上高溫,常規(guī)輔助點(diǎn)火裝置均采用高熱值燃料點(diǎn)火燃燒,成本過高,且易產(chǎn)生NOx,造成二次污染;而通過催化劑可以降低燃燒反應(yīng)活化能,使反應(yīng)可以在相對較低的溫度下進(jìn)行,反應(yīng)溫度可降至300-400℃。
(2)能源利用率高
在催化燃燒反應(yīng)中,燃料完全氧化,通常沒有燃料損失,而且燃料和空氣之間的比例可以控制,能夠降低空氣或燃料過剩造成的能量損失。反應(yīng)達(dá)到起燃溫度后,可無需外界供熱,降低能耗,后續(xù)根據(jù)具體運(yùn)行情況調(diào)控供熱。
目前,國內(nèi)鋼廠針對低濃度的煤氣點(diǎn)火放散都設(shè)置了輔助點(diǎn)火器,點(diǎn)火燃料為高熱值焦?fàn)t煤氣,并且24小時(shí)燃燒,被稱為長明燈,每年僅此點(diǎn)火需要的煤氣就價(jià)值數(shù)十萬元,點(diǎn)火裝置投資也要幾十萬元。此外,直接燃燒排放會產(chǎn)生熱力型NOx,對大氣造成污染,燃燒產(chǎn)生的熱量也造成周圍環(huán)境熱污染。一些小型鋼企為節(jié)省該部分投資和運(yùn)行費(fèi)用,甚至放散煤氣不點(diǎn)火燃燒,直接排放,嚴(yán)重污染周圍環(huán)境,損害人們的身體健康。
有鑒于此,亟待提供一種更加合理有效的放散狀態(tài)轉(zhuǎn)爐煙氣處理系統(tǒng),減少環(huán)境污染和鋼企的運(yùn)行成本。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為克服上述缺陷,本實(shí)用新型目的在于提供一種回收放散期煤氣中的熱量、節(jié)約鋼企成本、降低環(huán)境污染的轉(zhuǎn)爐煤氣放散催化燃燒系統(tǒng)。
為達(dá)到上述目的,本實(shí)用新型轉(zhuǎn)爐煤氣放散催化燃燒系統(tǒng),所述的系統(tǒng)至少包括一傳感器、控制裝置以及在轉(zhuǎn)爐煙氣管線連接的受控三通切換閥;其中,當(dāng)所述的煙氣管線內(nèi)的CO含量大于預(yù)定值時(shí),控制裝置控制三通切換閥切換與回收管線連通;當(dāng)所述的煙氣管線內(nèi)的CO含量小于預(yù)定值時(shí),控制裝置控制三通切換閥切換與放散管線連通。
較佳的,在所述的放散管線設(shè)置有催化燃燒反應(yīng)器。
較佳的,所述的催化燃燒反應(yīng)器裝有兩層催化劑,所述的催化劑為貴金屬催化劑和/或非貴金屬催化劑。
較佳的,在所述的催化燃燒反應(yīng)器與三通切換閥之間還依次串聯(lián)有進(jìn)風(fēng)混合段和阻火器;所述進(jìn)風(fēng)混合段內(nèi)部有均流板。
較佳的,在所述的催化燃燒反應(yīng)器后的管線上還設(shè)置有出風(fēng)段、余熱回收系統(tǒng)、軟化供水系統(tǒng)。
較佳的,所述余熱回收系統(tǒng)至少包括熱管式換熱器。
本實(shí)用新型通過對放散煙氣中CO含量進(jìn)行區(qū)分和控制不僅能夠?qū)⒎派㈦A段的煤氣中的熱量充分的燃燒加以利用,同時(shí)也避免了煤氣排放對環(huán)境造成的污染。同時(shí)本實(shí)用新型投資少,短期內(nèi)能夠迅速回收成本。
附圖說明
圖1是本實(shí)用新型中轉(zhuǎn)爐煙氣凈化回收與利用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型,但不能用來限制本實(shí)用新型的范圍。
本實(shí)用新型的一種轉(zhuǎn)爐煤氣放散催化燃燒與余熱資源回收利用集成系統(tǒng),包括一傳感器、控制裝置以及在轉(zhuǎn)爐煙氣管線連接的受控三通切換閥;其中,當(dāng)所述的煙氣管線內(nèi)的CO含量大于預(yù)定值時(shí),控制裝置控制三通切換閥切換與回收管線連通;當(dāng)所述的煙氣管線內(nèi)的CO含量小于預(yù)定值時(shí),控制裝置控制三通切換閥切換與放散管線連通。所述的放散管線包括進(jìn)風(fēng)混合段、阻火器、催化燃燒反應(yīng)器、出風(fēng)段、余熱回收系統(tǒng)、軟化供水系統(tǒng)。
其中,上述進(jìn)風(fēng)混合段內(nèi)部有均流板,可以充分混合放散煤氣和空氣。上述的阻火器防止回火,其耐火溫度不低于1000℃。
上述催化燃燒反應(yīng)器內(nèi)裝有催化劑,優(yōu)選整體式催化劑,反應(yīng)器結(jié)構(gòu)可以為固定床或者流化床。其中,所述催化劑為貴金屬催化劑(Pd/Cu/CeO2/陶瓷蜂窩載體、Pt/Cu/CeO2/金屬蜂窩載體、Au/CeO2/陶瓷蜂窩載體等)、非貴金屬催化劑(MnOx/YSZ/陶瓷蜂窩載體、LaMnO3/陶瓷蜂窩載體、LaCo1-xFexO3/金屬蜂窩載體等)中的一種或幾種。上述催化燃燒反應(yīng)器的點(diǎn)火裝置為燃料點(diǎn)火裝置或電加熱點(diǎn)火裝置。上述催化燃燒反應(yīng)器設(shè)置有溫控裝置,可穩(wěn)定調(diào)控催化燃燒系統(tǒng)起燃溫度范圍為300-700℃。
上述余熱回收系統(tǒng)優(yōu)選熱管式換熱器,高效地將燃燒后煙氣的熱量將水轉(zhuǎn)化為高溫高壓蒸汽,進(jìn)入蒸汽管網(wǎng)。所述蒸汽管網(wǎng)內(nèi)的水需經(jīng)過軟化供水系統(tǒng)進(jìn)行處理。
下面根據(jù)具體運(yùn)行流程,提供一個(gè)實(shí)施例對本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)爐煤氣放散催化燃燒與余熱資源回收利用集成系統(tǒng)裝置進(jìn)行說明。
實(shí)施例1
請參見圖1,本實(shí)用新型為一種轉(zhuǎn)爐煤氣放散催化燃燒與余熱資源回收利用集成系統(tǒng)。
轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)煙氣經(jīng)過干法電除塵器凈化后,煙氣中CO含量大于25%時(shí),三通切換閥將合格的煤氣切換到回收側(cè),煤氣進(jìn)入煤氣柜儲存利用。
轉(zhuǎn)爐在冶煉吹氧初期3分鐘和末期3分鐘,凈化后CO含量在25%以下的煤氣 (約72℃),通過三通切換閥轉(zhuǎn)到放散側(cè),進(jìn)入催化燃燒熱能回收系統(tǒng)。放散煤氣和一定量空氣混合后通過均流板進(jìn)入催化反應(yīng)器。其中,催化反應(yīng)器裝有兩層催化劑,所裝催化劑分別為貴金屬催化劑(Pd/Cu/CeO2/陶瓷蜂窩載體、 Pt/Cu/CeO2/金屬蜂窩載體、Au/CeO2/陶瓷蜂窩載體等)、非貴金屬催化劑 (MnOx/YSZ/陶瓷蜂窩載體、LaMnO3/陶瓷蜂窩載體、LaCo1-xFexO3/金屬蜂窩載體等)中的一種或幾種。催化反應(yīng)器啟動時(shí),燃料點(diǎn)火裝置首先點(diǎn)火,直至催化劑床層溫度達(dá)到400℃。通入放散煤氣和空氣混合氣,在此催化反應(yīng)器內(nèi),煤氣中的CO在催化劑的催化作用下進(jìn)行催化燃燒反應(yīng),CO被氧化生成CO2,并釋放出大量的熱量,調(diào)控放散煤氣與空氣比例,控制催化燃燒速率,使出口煙氣溫度維持在800~900℃。
高溫?zé)煔馔ㄟ^熱管式余熱回收系統(tǒng),熱量經(jīng)過軟化的水轉(zhuǎn)化成高溫高壓蒸汽,并儲存在蓄熱器中,送到鋼廠的蒸汽管網(wǎng)加以高效合理利用。
以上,僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例,但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此,任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi),可輕易想到的變化或替換,都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此,本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。