利用余熱余壓自供富氧空氣的節(jié)能高爐系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高爐設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體是設(shè)及一種利用余熱余壓自供富氧空氣的節(jié) 能高爐系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋼鐵產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈，根據(jù)全球鋼鐵產(chǎn)量和不誘鋼產(chǎn)量報(bào)告，2014年中國(guó) W8. 23億噸的粗鋼產(chǎn)量位居世界第一，占全球粗鋼產(chǎn)量的49. 5%。我國(guó)鋼鐵工業(yè)余熱資源 量高達(dá)455. 1kg標(biāo)準(zhǔn)煤/噸鋼，目前回收利用率僅為日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的一半?？梢?jiàn)我 國(guó)鋼鐵工業(yè)余熱資源回收潛力巨大。
[0003] 與此同時(shí)，高爐富氧噴煤技術(shù)的應(yīng)用大幅降低了焦炭耗量和生鐵成本，提高了生 鐵生產(chǎn)效率。但要提高噴煤比，實(shí)現(xiàn)大噴吹量，提高富氧率是必不可少的手段。由于各企業(yè) 高爐富氧的氧氣來(lái)源大多是煉鋼生產(chǎn)富余氧氣，造成富氧率不穩(wěn)定，氧氣供應(yīng)沒(méi)有保證，不 利于爐況的穩(wěn)定，也不利于充分發(fā)揮富氧噴煤技術(shù)的作用。
[0004] 目前，變壓吸附制取富氧的技術(shù)較為成熟。變壓吸附制氧富氧率很高，可W達(dá)到 60%~95%，但電耗大，成本高。富氧噴煤技術(shù)使用的富氧僅需提高幾個(gè)百分點(diǎn)就可W滿(mǎn) 足實(shí)際生產(chǎn)需要。如果采用變壓吸附，不但消耗寶貴的電能，而且，經(jīng)濟(jì)性不好，很難推廣應(yīng) 用。
[0005] 圖1所示為傳統(tǒng)的煉鐵子系統(tǒng)，傳統(tǒng)煉鐵子系統(tǒng)主要包括；用于加熱將要進(jìn)入高 爐反應(yīng)的空氣的熱風(fēng)爐，與所述熱風(fēng)爐的出氣口連通的高爐，與所述高爐的出氣口連通的 除塵裝置，與所述除塵裝置的出口連通的透平機(jī)W及回?zé)崞鳎钙綑C(jī)出口通過(guò)管路與熱風(fēng) 爐的高溫煤氣入口連通，熱風(fēng)爐的熱風(fēng)爐煙氣出口與所述回?zé)崞鞯母邷責(zé)煔馊肟谶B通，回 熱器的高溫?zé)煔獬隹谶B接煙畫(huà)。所述熱風(fēng)爐排放的高溫?zé)犸L(fēng)爐煙氣用于加熱進(jìn)入熱風(fēng)爐的 空氣，W利用系統(tǒng)廢熱能量；所述透平機(jī)利用高爐煤氣的余壓能量輸出機(jī)械功，所述透平機(jī) 出口的低壓高爐煤氣送至熱風(fēng)爐燃燒用于預(yù)熱富氧空氣。由圖1可知，目前熱風(fēng)爐高溫?zé)?氣余熱利用仍然W預(yù)熱助燃空氣、預(yù)熱高爐煤氣為主，只利用了其中一小部分的能量，還有 一大部分的能量都是W熱量的形式排放掉了，沒(méi)有得到充分利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供了一種利用余熱余壓自供富氧空氣的節(jié)能高爐系統(tǒng)，充分利用被排放 掉的熱風(fēng)爐煙氣中的余熱能量，更直接高效的利用高爐煤氣余壓能量，減少系統(tǒng)燃料消耗， 降低生產(chǎn)成本，同時(shí)增加生鐵產(chǎn)量。
[0007] -種利用余熱余壓自供富氧空氣的節(jié)能高爐系統(tǒng)，包括煉鐵子系統(tǒng)W及富氧制取 子系統(tǒng)，所述富氧制取子系統(tǒng)包括兩組吸/脫附塔W及對(duì)吸/脫附塔提供壓縮空氣的壓縮 機(jī)，每個(gè)吸/脫附塔內(nèi)設(shè)有煙氣通道、空氣通道和換熱介質(zhì)通道，其中煙氣通道的進(jìn)、出口 分別通過(guò)管路與煉鐵子系統(tǒng)的熱風(fēng)爐煙氣出口和煙畫(huà)相連，空氣通道的進(jìn)、出口分別通過(guò) 管路與壓縮機(jī)出口、煉鐵子系統(tǒng)的富氧空氣入口相連；所述兩組吸/脫附塔中的換熱介質(zhì) 通道首尾連通形成實(shí)現(xiàn)吸附熱量回用的循環(huán)通道；所述煙氣通道、空氣通道上設(shè)有閥口。
[0008] 本發(fā)明中，利用吸附塔吸附過(guò)程中放熱、脫附過(guò)程中吸熱的特性，通過(guò)設(shè)置兩組吸 /脫附塔，同時(shí)保證兩組吸/脫附塔交替的進(jìn)行吸附和脫附，可實(shí)現(xiàn)將進(jìn)行吸附過(guò)程的塔內(nèi) 熱量回用至脫附過(guò)程中。而且利用煉鐵子系統(tǒng)的熱風(fēng)爐煙氣對(duì)脫附過(guò)程進(jìn)行供熱，進(jìn)一步 回收煉鐵子系統(tǒng)的熱量。通過(guò)換熱介質(zhì)一方面可W完成對(duì)吸附放熱的回收，另一方面也可 W完成對(duì)吸附過(guò)程的冷卻。
[0009] 本發(fā)明中，所述壓縮機(jī)入口與大氣連通，用于提供壓縮空氣，提高吸附效率；所述 壓縮機(jī)出口與吸/脫附塔空氣入口連通；所述吸/脫附塔空氣出口與第二換熱器空氣進(jìn)口 連通；所述第二換熱器空氣出口與煉鐵子系統(tǒng)中的熱風(fēng)的爐富氧空氣入口連通。所述熱風(fēng) 爐的熱風(fēng)爐煙氣出口與吸/脫附塔高溫?zé)煔馊肟谶B通，所述吸/脫附塔的高溫?zé)煔獬隹谂c 第二換熱器的的高溫?zé)煔馊肟诨蛘邿煯?huà)連通；第二換熱器的高溫?zé)煔獬隹谂c煉鐵廠煙畫(huà)連 通。所述吸/脫附塔的作用是用于吸附空氣中的氮?dú)?，提高含氧率；系統(tǒng)有兩個(gè)吸/脫附 塔，一塔工作時(shí)一塔再生，切換使用。
[0010] 作為優(yōu)選，所述空氣通道的出口和入口部位的管路上均設(shè)有閥口。由于吸附過(guò)程 在高壓下進(jìn)行，所W在一組吸/脫附塔進(jìn)行吸附的過(guò)程中，需要將另外一個(gè)脫附過(guò)程中的 吸/脫附塔的空氣通道的兩端關(guān)閉，避免富氧空氣進(jìn)入到脫附狀態(tài)下吸/脫附塔的空氣通 道內(nèi)。
[0011] 作為優(yōu)選，兩組換熱介質(zhì)通道一側(cè)的兩個(gè)第一端之間通過(guò)動(dòng)力閥口組導(dǎo)通，所述 動(dòng)力閥口組包括：
[0012] 換熱介質(zhì)累，所述換熱介質(zhì)累用于對(duì)換熱介質(zhì)提供動(dòng)力；
[0013] 分別設(shè)置在換熱介質(zhì)累出口與兩個(gè)第一端之間管路上的第一閥口、第二閥口；
[0014] 分別設(shè)置在換熱介質(zhì)累入口與兩個(gè)第一端之間管路上的第S閥口、第四閥口。
[0015] 采用該技術(shù)方案，可通過(guò)對(duì)第一閥口、第二閥口、第S閥口、第四閥口的調(diào)控實(shí)現(xiàn) 在不同狀態(tài)下的換熱介質(zhì)的運(yùn)行方向，保證換熱介質(zhì)先在吸附過(guò)程的塔中吸收熱量，再循 環(huán)至需要熱量的脫附過(guò)程的塔中，進(jìn)一步提高熱量回用效率。
[0016] 作為優(yōu)選，還包括儲(chǔ)存換熱介質(zhì)的容器；所述動(dòng)力閥口組還包括第一=通閥和第 二S通閥；
[0017] 所述第一=通閥的=個(gè)端口分別與所述容器、換熱介質(zhì)累入口、兩個(gè)第一端中任 一端通過(guò)管路相連；
[0018] 所述第二=通閥的=個(gè)端口分別與兩組換熱介質(zhì)通道另一側(cè)的兩個(gè)第二端W及 所述容器相連。
[0019] 采用上述技術(shù)方案，可通過(guò)=通閥，完成在吸附或脫附的不同狀態(tài)下，換熱介質(zhì)的 工作流向。
[0020] 作為優(yōu)選，還包括第一換熱器，所述富氧制取子系統(tǒng)制備的富氧空氣先通過(guò)所述 第一換熱器與煉鐵子系統(tǒng)排出的熱風(fēng)爐煙氣換熱，然后再進(jìn)入煉鐵子系統(tǒng)中。采用該方案 進(jìn)一步利用熱風(fēng)爐煙氣的熱量，提高富氧空氣的溫度。
[0021] 作為進(jìn)一步優(yōu)選，所述煉鐵子系統(tǒng)中熱風(fēng)爐排出的熱風(fēng)爐煙氣一部分進(jìn)入所述第 一換熱器換熱，剩余部分全部進(jìn)入處于脫附過(guò)程的吸/脫附塔中對(duì)脫附過(guò)程提供熱量。由 于對(duì)于煉鐵子系統(tǒng)，部分熱風(fēng)爐煙氣的熱量足W對(duì)富氧空氣提供預(yù)熱能量，采用該技術(shù)方 案，進(jìn)一步提高了對(duì)熱風(fēng)爐煙氣熱量的回用。
[0022] 作為優(yōu)選，所述高爐系統(tǒng)還包括第二換熱器，所述兩組吸/脫附塔排出的煙氣在 所述第二換熱器中與兩組吸/脫附塔制備的富氧空氣進(jìn)行換熱。采用該技術(shù)方案，對(duì)富氧 制取子系統(tǒng)排出的煙氣中蘊(yùn)含的熱量進(jìn)一步回收。
[0023] 作為進(jìn)一步優(yōu)選，所述兩組吸/脫附塔的煙氣管道分別通過(guò)兩個(gè)單獨(dú)的管路與煙 畫(huà)和第二換熱器中煙氣通道入口相連，兩個(gè)單獨(dú)的管路上分別設(shè)有閥口。采用該技術(shù)方案， 當(dāng)富氧制取子系統(tǒng)排出的煙氣溫度太低時(shí)，可W直接通過(guò)閥口控制，直接排出至煙畫(huà)。此時(shí) 可W通過(guò)連通溫度傳感器，通過(guò)溫度傳感器自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)閥口的控制。
[0024] 作為優(yōu)選，所述壓縮機(jī)的