本發明涉及高溫可燃氣體冷卻回收技術領域，特別是涉及一種高溫可燃氣體余熱回收系統及方法。

背景技術：

在轉爐煉鋼過程中，產生大量高溫的轉爐煤氣，轉爐煤氣的主要成分包含co等可燃成分，當轉爐煤氣溫度降低到co燃點溫度后，就可能引起爆炸。為了保障轉爐煤氣余熱回收系統的安全，現有技術一般將轉爐煤氣冷卻到850℃左右，然后采用噴水或者蒸汽的方法快速冷卻，避免co等可燃成分引起的爆炸。

利用噴水冷卻轉爐煤氣時，耗水量大，產生的污水含塵，處理困難，運行成本高；利用蒸汽冷卻時，需要消耗寶貴的蒸汽資源，而制蒸汽需要軟水或者除鹽水，并非真正的“干法”冷卻。利用噴水或者噴蒸汽的方法冷卻轉爐煤氣時，均不能回收轉爐煤氣850℃以下的顯熱，造成余熱資源的巨大浪費。

技術實現要素：

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種高溫可燃氣體余熱回收系統及方法，用于解決現有技術中高溫可燃氣體的余熱回收成本高等問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明第一方面提供一種高溫可燃氣體余熱回收系統，包括供高溫可燃氣體依次通過的汽化冷卻管道、粗除塵器、絕熱管道、余熱鍋爐、精除塵器。

進一步地，所述粗除塵器的底部灰斗上設有吹掃裝置，所述吹掃裝置中的氣體選自氮氣、惰性氣體中的至少一種。

進一步地，所述余熱鍋爐的爐膛內，沿氣體流動方向依次設置有蒸發器、省煤器、熱換管。

進一步地，所述絕熱管道的入口設有噴射裝置，所述噴射裝置中的氣體選自氮氣、惰性氣體中的至少一種。

其中，惰性氣體選自氦、氖、氬、氪、氙、氡、og中的至少一種。

進一步地，所述絕熱管道上設有至少一個排灰斗。

進一步地，所述絕熱管道上設有至少一個防爆門。

進一步地，所述絕熱管道的出口設有蓄熱裝置。

進一步地，所述精除塵器上連接有風機。

進一步地，所述粗除塵器為旋風除塵器，所述旋風除塵器的殼體從外到內依次為金屬密封殼、水冷膜式壁、高溫耐磨澆注料。

進一步地，所述絕熱管道的外壁為金屬光管，所述金屬光管內敷設有絕熱耐火材料層，所述絕熱耐火材料層內設有錨固釘，所述錨固釘焊接于所述金屬光管上。

進一步地，所述精除塵器選自過濾式除塵器。

優選地，所述過濾式除塵器為布袋過濾器。

進一步地，所述高溫可燃氣體選自轉爐煤氣。

進一步地，所述粗除塵器的底部灰斗出口連通有冷渣器。

進一步地，所述粗除塵器的底部灰斗出口與冷渣器之間設有卸灰閥。

本發明第二方面提供一種高溫可燃氣體余熱回收方法，包括將高溫可燃氣體依次進行粗過濾、絕熱輸送、余熱回收、精過濾，得到凈化后的低溫氣體。

進一步地，所述粗過濾是指旋風除塵過濾。

進一步地，在輸送高溫可燃氣體前，對粗過濾器進行排灰處理。

進一步地，對粗過濾器進行排灰處理時，對排出的灰料進行冷卻處理。

進一步地，在輸送高溫可燃氣體前，對絕熱輸送管道進行排灰處理。

進一步地，在輸送高溫可燃氣體前，先采用氮氣和/或惰性氣體對絕熱管道噴氣，排出管道內的空氣，再通過絕熱管道進行絕熱輸送。

進一步地，在輸送高溫可燃氣體時，采用蓄熱裝置加熱輸送氣體，使得輸送氣體中的氧氣充分反應。

進一步地，所述精過濾是指布袋除塵過濾。

進一步地，所述余熱回收是指采用余熱鍋爐進行余熱回收。

如上所述，本發明的一種高溫可燃氣體余熱回收系統及方法，具有以下有益效果：本發明實現從850℃降至200℃的高溫氣體的余熱回收，獲得中低壓蒸汽，可以有效抑制甚至消除煤氣爆炸，有效降低煤氣爆炸風險，實現對高溫含塵煤氣的除塵和熱量回收。

附圖說明

圖1顯示為本發明實施例中高溫可燃氣體余熱回收系統的結構示意圖。

圖2顯示為本發明實施例中余熱鍋爐的結構示意圖。

零件標號說明

1—汽化冷卻管道

2—粗除塵器

3—絕熱管道

4—余熱鍋爐

41—氣體進口

42—蒸發器

43—省煤器

44—熱換管

45—氣體出口

5—精除塵器

6—風機

7—吹掃裝置

8—卸灰閥

9—冷渣器

10—防爆門

11—排灰斗

12—蓄熱裝置

13—噴射裝置

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。

需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，遂圖式中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為復雜。本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，并非用以限定本發明可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調整，在不影響本發明所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本發明所揭示的技術內容得能涵蓋的范圍內。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發明可實施的范圍，其相對關系的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施的范疇。

實施例1

本實施例以轉爐煙氣的余熱回收為例進行說明，當然，該余熱回收系統也適用于其他高溫可燃氣體的回收處理。

一種高溫可燃氣體余熱回收系統，包括依次連接的汽化冷卻管道1、粗除塵器2、絕熱管道3、余熱鍋爐4、精除塵器5。轉爐產生的高溫煙氣在汽化冷卻管道1中進行降溫，使得氣體被冷卻至800℃-1000℃后，依次進入粗除塵器2、絕熱管道3、余熱鍋爐4、精除塵器5，實現進一步的降溫和除塵，得到凈化后的煤氣，通過煤氣回收排放裝置，儲存合格的煤氣，排放不合格的煤氣。

余熱鍋爐4優選為對流式余熱鍋爐。

如圖2所示，本實施例的余熱鍋爐的結構為立式煙道結構，煙道截面為矩形，爐墻為膜式壁爐墻，本實施例的余熱鍋爐包括位于鍋爐進氣端的氣體進口41、位于鍋爐出氣端的氣體出口45，余熱鍋爐4的爐膛內，沿煙氣流動方向依次設置有蒸發器42、省煤器43、熱換管44，蒸發器42的數量可以為1個、2個或多個，省煤器43的規格根據實際需要而定，熱換管44呈模塊化設置，煙氣依次流經蒸發器42、省煤器43、熱換管44外壁，實現熱量回收。熱換管44上設置有振打清灰裝置和激波清灰裝置，便于熱換管44的清灰處理。

粗除塵器2的底部灰斗出口連通有冷渣器9。粗除塵器2回收的大顆粒粉塵落入粗除塵器2的底部灰斗，冷渣器9對高溫渣進行冷卻，然后排出冷卻后的渣料。

粗除塵器2的底部灰斗出口設有卸灰閥8，卸灰閥8優選為高溫卸灰閥，落入粗除塵器2底部的高溫渣通過卸灰閥8排至冷渣器9，實現對排渣量的調節。

粗除塵器2的底部灰斗上設有吹掃裝置7，吹掃裝置7中的氣體選自氮氣、惰性氣體中的至少一種。在轉爐生產間歇，通過氮氣吹掃將滯留在粗除塵器2下部的煤氣趕出，降低爆炸風險。

粗除塵器2、絕熱管道3中吹掃時，采用的氣體為比較穩定的氣體，即不易與空氣中的氧氣發生反應的氣體，可以為氮氣、惰性氣體等，其中，惰性氣體選自氦、氖、氬、氪、氙、氡、og中的至少一種。

絕熱管道3上設有至少一個排灰斗11，氣體中的粉塵可以積累在排灰斗11中，實現進一步的排灰。由于轉爐煤氣等高溫可燃氣體中含有大量粉塵，并且絕熱煙道較長，在煤氣輸送的過程中有部分粉塵會由于重力沉降到絕熱煙道底部，因此需要設置排灰斗11，將煙道底部粉塵定時排出。

絕熱管道3上設有至少一個防爆門10。如果發生爆炸，防爆門10能夠及時打開，保護余熱鍋爐4和粗除塵器2。防爆門10的個數可以根據實際需要而確定。

絕熱管道3的入口設有噴射裝置13，噴射裝置13中的氣體選自氮氣、惰性氣體中的至少一種。在煉鋼吹氧前進行噴氮，隔絕管內的空氣與轉爐入口進來的煤氣。

絕熱管道3出口設有蓄熱裝置12，通過蓄熱保證余熱鍋爐4(即中溫段)煤氣進口溫度不低于650℃，也保證高溫段的空氣燃盡。絕熱管道3上設有多個防爆門10，如果發生爆炸，防爆門10能夠及時打開，保護余熱鍋爐4和粗除塵器2。

精除塵器5上連接有風機6。風機6有助于煤氣的排出。

粗除塵器2為旋風除塵器，旋風除塵器的殼體從外到內依次為金屬密封殼、水冷膜式壁、高溫耐磨澆注料。本實施例具體采用防爆型旋風除塵器，煙氣從旋風筒側面切向進入旋風筒內，通過粉塵與煙氣的重力差進行慣性分離，大顆粒粉塵落入底部灰斗中，細顆粒和轉爐煤氣經過旋風筒上部出口進入后續煙道中。

絕熱管道3的外壁為金屬光管，金屬光管內敷設有絕熱耐火材料層，絕熱耐火材料層內設有錨固釘，錨固釘焊接于金屬光管上，進而將絕熱耐火材料層固定在金屬光管上。

處于中溫段的余熱鍋爐4內部換熱管分三組，進口一組為耐磨光管，中間一組為h型鰭片管，尾部一組為熱管，通過余熱鍋爐4的換熱管束與轉爐煤氣之間的熱交換，能夠將轉爐煤氣溫度降至200℃以內。

精除塵器5選自過濾式除塵器，具體可以為布袋除塵器。本實施例的布袋除塵器殼體為圓柱形，其煙氣進口位于殼體上部，煙氣出口位于下部，殼體內設置有多個箱體，箱體上設置有防爆門和人孔，每個箱體設置若干個濾袋，每個濾袋設有反吹清灰裝置。

實施例2

一種高溫可燃氣體余熱回收方法，該方法可以采用上述系統，包括在輸送高溫可燃氣體時，將高溫可燃氣體依次進行粗過濾、絕熱輸送、余熱回收、精過濾，得到凈化后的低溫氣體。

進一步地，在輸送高溫可燃氣體前，先對粗過濾器和絕熱輸送管道進行排灰處理，去掉氣體中含有的部分顆粒物質。

進一步地，在輸送高溫可燃氣體前，采用氮氣和/或惰性氣體進行吹掃排灰處理，將滯留在粗除塵器2下部的煤氣趕出，降低爆炸風險。

進一步地，排灰處理時，對排出的灰料進行冷卻處理，在將冷卻后的灰料排放。

進一步地，在輸送高溫可燃氣體前，先采用氮氣和/或惰性氣體對絕熱管道3噴氣，排出管道內的空氣，并隔絕絕熱管道3內的空氣與轉爐入口進來的煤氣，高溫可燃氣體可以為轉爐煤氣，轉爐煤氣是由煉鋼吹氧工藝產生。

進一步地，在輸送高溫可燃氣體時，采用蓄熱裝置12加熱輸送氣體，保證余熱回收的進口溫度不低于650℃，使得輸送氣體中氧氣充分反應，即高溫段的空氣燃盡，有效降低爆炸風險。

綜上所述，本發明主要有以下有益效果：1、本發明可以回收轉爐煤氣從850℃降至200℃溫度段內的顯熱，利用顯熱回收蒸汽，節約了能源，并且不需要噴入水或者蒸汽，可以將蒸汽回收量從原來的90kg/噸鋼提高至現在的140千克/噸鋼左右，進一步降低煉鋼能耗，對鋼鐵企業的節能減排事業具有突出貢獻。

2、本裝置采用粗過濾器，能夠捕集大于50μm的粉塵顆粒以及轉爐冶煉噴濺的渣塊，起到預除塵作用，減少粉塵對后續余熱鍋爐換熱面的磨損；另外一個重要作用是去除火花，消除煙氣中攜帶的高溫大顆粒，防止火花引爆轉爐煤氣。

3、余熱鍋爐進口采用蓄熱裝置，在轉爐生產過程中能夠使煤氣中的氧氣充分反應，使其在余熱鍋爐低溫段不存在爆炸性氣體。

4、余熱鍋爐中熱管部分能夠有效吸收高溫段余熱使轉爐煙氣迅速降溫，保證后續布袋除塵器的正常運行，防止高溫煙氣燒毀布袋。

需要說明的是，上述余熱回收系統及方法也適用于其他高溫可燃氣體的處理。

上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。