[发明专利]一种带补燃的转炉尾气显热回收系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及转炉炼钢辅助设备及其工艺技术领域，尤其是转炉尾气显热回收及转炉煤气回收干法除尘技术。

背景技术

转炉炼钢最典型的任务之一是对1400℃以上，含碳约4.5％的铁水进行吹氧脱碳反应，使铁水最终含碳量达到约0.04％，反应过程释放大量化学热，生成高浓度CO及少量CO2，尾气温度达到1400～1600℃，含有可观的潜热和显热。在转炉尾气排出过程中，成分合格的气体，就称为转炉煤气。

由于转炉炼钢每一炉需要有兑铁水、吹氧冶炼、静置、出钢、溅渣护炉等过程，整个过程大约需要30分钟，而吹氧时间只有16分钟左右，只有在吹氧期间才产生尾气，因此转炉尾气是间断产生的。而且在吹氧的前期、中期、后期尾气中CO的含量差别很大。以上原因造成转炉尾气温度高、含尘量大，尾气中CO含量的变化范围大，尾气的爆炸极限宽，所以转炉尾气回收一直是钢铁生产中的一大难题。为了对转炉尾气进行回收，首先需要对高温的尾气进行降温，并采取相应的除尘措施，操作过程中需要严格控制尾气的含氧量，以防止尾气爆炸。实际生产过程中对尾气降温经常采用OG法(湿法转炉烟气回收法)或LT法(干法转炉煤气回收法)；控制尾气含氧量是防止尾气爆炸而采取的必要措施，实际生产中要求管道系统的密封性能好。

OG法是先用大量水对含尘尾气进行喷淋、洗涤，在对尾气降温的同时，也对尾气进行了除尘，然后对含水尾气进行脱水，进一步除尘，使含尘量达到回收标准，合格的煤气进入煤气回收系统进行回收。过程中要消耗大量的生产用水，污水、污泥还要进一步进行处理；尾气中大量的热量、烟尘中的含铁材料白白浪费；除尘要求尾气有足够高的流速，高流速意味着系统的阻力非常大，可以达到20000Pa，系统主风机的能耗大；整个系统的占地面积大，污水处理费用高甚至无法处理。由于以上几个缺点，OG法正逐步被淘汰。

LT法是通过精确计算转炉尾气冷却所需的水量，使喷入的水完全汽化，不产生污水。虽然解决了系统污水处理的难题、系统阻力也有所下降(大约在7500Pa)、尾气含尘量也降到了允许的范围、回收的含铁粉尘有所增加，但系统控制复杂，对设备、仪器仪表的的质量要求高，对操作人员的操作水平要求高，耗水量依然很大，系统主风机能耗大，系统一次投资高，而且高温尾气中的大量热量没有利用，造成能源的浪费。

由于炼钢过程中的吹氧不是连续的，因此转炉尾气是间断产生的，高温的尾气是间断进入汽化烟道的，造成汽化烟道的交变热应力很大。汽化烟道在交变热应力的作用下，使用寿命很短，日常维护、维修的工作量也很大。无论是OG法还是LT法，都无法解决汽化烟道使用寿命短，维修更换工作量大，影响炼钢正常生产的难题。

发明的内容

本发明的目的在于提供一种能够实现转炉尾气真正意义上的干法除尘、延长汽化烟道使用寿命、降低转炉煤气回收成本，进行转炉尾气显热安全回收的系统及方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种带补燃的转炉尾气显热回收系统，该系统包括转炉、汽化烟道、与汽化烟道相连的降温装置、尾气除尘、回收与排放系统，其特征在于：所述的转炉尾气显热回收系统还包括一个补燃燃烧室和水冷三通阀，所述水冷三通阀的两个入口分别与补燃燃烧室和转炉尾气出口相连，水冷三通阀的出口与汽化烟道连接。

上述技术方案中，补燃燃烧室采用蓄热式通道燃烧器。

上述技术方案中，所述的水冷三通阀由阀套、翻板和中心轴组成，所述翻板是用耐高温材料制成的，翻板绕中心轴旋转，所述翻板和阀套是中空结构。

上述技术方案中，所述的降温装置采用余热锅炉，由锅筒、蒸汽过热器、膜式水冷壁和落灰水封装置组成。

一种采用上述技术方案所述系统的一种带补燃的转炉尾气显热回收方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

1)在转炉吹氧期间，水冷三通阀与补燃燃烧室连接的入口关闭，转炉尾气通过水冷三通阀，经汽化烟道后，进入降温装置，降温后的尾气经尾气除尘、回收与排放系统回收或排放；

2)在转炉非吹氧期间，水冷三通阀与转炉连接的入口关闭，补燃燃烧室产生的高温烟气通过水冷三通阀，经汽化烟道后，进入降温装置，降温后的烟气经尾气除尘、回收与排放系统排放；；所述补燃燃烧室的工作压力为0～100Pa的微正压状态，燃烧过程是预混式欠氧燃烧，助燃空气与燃料在燃烧器前部预混，燃烧过程中氧气与燃料的化学当量比小于或等于1，即过量空气系数小于或等于1。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

①由于实现了真正意义上的干法除尘，尾气回收过程不需要水，没有污水产生，不需要污水处理设备，占地面积小，并最大限度的回收了尾气中的含铁粉尘。