本實用新型涉及一種轉爐煤氣放散催化燃燒系統。

背景技術：

目前鋼鐵企業在煉鋼生產過程中，主要采用轉爐冶煉。轉爐在吹氧過程中產生大量的高溫煙氣，其中CO含量高達86％以上，其他為CO₂、N₂等，能源價值高；國內外基本采用未燃法濕法或干法凈化系統對轉爐煙氣予以凈化，并實現煤氣自動回收。

轉爐煙氣凈化除塵系統采取未燃法凈化系統。高溫煙氣(1400～1600℃) 經汽化冷卻煙道冷卻，煙氣溫度降為～900℃，先后進入蒸發洗滌塔、洗滌文氏管(干法臥式電除塵器)進行精除塵。當凈化后煤氣符合回收條件時，煙氣由三通閥切換至水封逆止閥，經過水封逆止閥和氣柜進口水封后被送往煤氣柜，然后由煤氣加壓站的加壓風機將煤氣加壓送往各用戶；當煙氣不符合回收條件時，煙氣經旁通閥、三通閥切換至放散煙囪，然后通過排放煙囪點火放散。

回收煤氣條件CO≧25％，O₂<1.5％，在不滿足該條件時，轉爐煤氣切換到放散狀態，將轉爐煤氣點火燃燒放散。根據轉爐爐容從50噸到300噸，冶煉周期從20分鐘到60分鐘不同，每個冶煉周期中，在轉爐吹氧初期和末期的2-4分鐘， CO濃度較低，此時都將低濃度的煤氣點火放散。

傳統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 未完全燃燒導致燃燒效率較低，同時生成毒性污染物NO_x污染環境。催化燃燒是在催化劑表面進行的無焰燃燒，借助催化劑使CO在較低溫度下進行氧化反應。催化燃燒對于改善燃燒過程，降低反應溫度，促進完全燃燒，抑制有毒有害物質的形成等方面有著極為重要的作用。與傳統的火焰燃燒相比，具有明顯的優勢：

(1)起燃溫度低，無二次污染

轉爐煤氣進行熱力燃燒，需加熱至700℃以上高溫，常規輔助點火裝置均采用高熱值燃料點火燃燒，成本過高，且易產生NO_x，造成二次污染；而通過催化劑可以降低燃燒反應活化能，使反應可以在相對較低的溫度下進行，反應溫度可降至300-400℃。

(2)能源利用率高

在催化燃燒反應中，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。反應達到起燃溫度后，可無需外界供熱，降低能耗，后續根據具體運行情況調控供熱。

目前，國內鋼廠針對低濃度的煤氣點火放散都設置了輔助點火器，點火燃料為高熱值焦爐煤氣，并且24小時燃燒，被稱為長明燈，每年僅此點火需要的煤氣就價值數十萬元，點火裝置投資也要幾十萬元。此外，直接燃燒排放會產生熱力型NO_x，對大氣造成污染，燃燒產生的熱量也造成周圍環境熱污染。一些小型鋼企為節省該部分投資和運行費用，甚至放散煤氣不點火燃燒，直接排放，嚴重污染周圍環境，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轉爐煙氣處理系統，減少環境污染和鋼企的運行成本。

技術實現要素：

為克服上述缺陷，本實用新型目的在于提供一種回收放散期煤氣中的熱量、節約鋼企成本、降低環境污染的轉爐煤氣放散催化燃燒系統。

為達到上述目的，本實用新型轉爐煤氣放散催化燃燒系統，所述的系統至少包括一傳感器、控制裝置以及在轉爐煙氣管線連接的受控三通切換閥；其中，當所述的煙氣管線內的CO含量大于預定值時，控制裝置控制三通切換閥切換與回收管線連通；當所述的煙氣管線內的CO含量小于預定值時，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置有催化燃燒反應器。

較佳的，所述的催化燃燒反應器裝有兩層催化劑，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器與三通切換閥之間還依次串聯有進風混合段和阻火器；所述進風混合段內部有均流板。

較佳的，在所述的催化燃燒反應器后的管線上還設置有出風段、余熱回收系統、軟化供水系統。

較佳的，所述余熱回收系統至少包括熱管式換熱器。

本實用新型通過對放散煙氣中CO含量進行區分和控制不僅能夠將放散階段的煤氣中的熱量充分的燃燒加以利用，同時也避免了煤氣排放對環境造成的污染。同時本實用新型投資少，短期內能夠迅速回收成本。

附圖說明

圖1是本實用新型中轉爐煙氣凈化回收與利用系統的結構框圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型的實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不能用來限制本實用新型的范圍。

本實用新型的一種轉爐煤氣放散催化燃燒與余熱資源回收利用集成系統，包括一傳感器、控制裝置以及在轉爐煙氣管線連接的受控三通切換閥；其中，當所述的煙氣管線內的CO含量大于預定值時，控制裝置控制三通切換閥切換與回收管線連通；當所述的煙氣管線內的CO含量小于預定值時，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風混合段、阻火器、催化燃燒反應器、出風段、余熱回收系統、軟化供水系統。

其中，上述進風混合段內部有均流板，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℃。

上述催化燃燒反應器內裝有催化劑，優選整體式催化劑，反應器結構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(MnO_x/YSZ/陶瓷蜂窩載體、LaMnO₃/陶瓷蜂窩載體、LaCo_1-xFe_xO₃/金屬蜂窩載體等)中的一種或幾種。上述催化燃燒反應器的點火裝置為燃料點火裝置或電加熱點火裝置。上述催化燃燒反應器設置有溫控裝置，可穩定調控催化燃燒系統起燃溫度范圍為300-700℃。

上述余熱回收系統優選熱管式換熱器，高效地將燃燒后煙氣的熱量將水轉化為高溫高壓蒸汽，進入蒸汽管網。所述蒸汽管網內的水需經過軟化供水系統進行處理。

下面根據具體運行流程，提供一個實施例對本實用新型的轉爐煤氣放散催化燃燒與余熱資源回收利用集成系統裝置進行說明。

實施例1

請參見圖1，本實用新型為一種轉爐煤氣放散催化燃燒與余熱資源回收利用集成系統。

轉爐爐內煙氣經過干法電除塵器凈化后，煙氣中CO含量大于25％時，三通切換閥將合格的煤氣切換到回收側，煤氣進入煤氣柜儲存利用。

轉爐在冶煉吹氧初期3分鐘和末期3分鐘，凈化后CO含量在25％以下的煤氣 (約72℃)，通過三通切換閥轉到放散側，進入催化燃燒熱能回收系統。放散煤氣和一定量空氣混合后通過均流板進入催化反應器。其中，催化反應器裝有兩層催化劑，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 (MnO_x/YSZ/陶瓷蜂窩載體、LaMnO₃/陶瓷蜂窩載體、LaCo_1-xFe_xO₃/金屬蜂窩載體等)中的一種或幾種。催化反應器啟動時，燃料點火裝置首先點火，直至催化劑床層溫度達到400℃。通入放散煤氣和空氣混合氣，在此催化反應器內，煤氣中的CO在催化劑的催化作用下進行催化燃燒反應，CO被氧化生成CO₂，并釋放出大量的熱量，調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℃。

高溫煙氣通過熱管式余熱回收系統，熱量經過軟化的水轉化成高溫高壓蒸汽，并儲存在蓄熱器中，送到鋼廠的蒸汽管網加以高效合理利用。

以上，僅為本實用新型的較佳實施例，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求所界定的保護范圍為準。