[發(fā)明專利]從鼓風(fēng)爐設(shè)備內(nèi)的氣體中回收能量

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080047332.5
• 申請日: 2010-10-18
• 公開（公告）號: CN102575899A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 米凱爾·蘇沃羅夫;法比奧·法比奧拉;克里斯蒂亞諾·卡斯塔尼奧拉;卡諾·克羅薩
• 申請（專利權(quán)）人: 保爾伍斯股份有限公司
• 主分類號: F27B1/10
• 分類號: F27B1/10;F27B1/22;C21B5/06;C21B7/22
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及鼓風(fēng)爐設(shè)備(blast?furnace?plant，鼓風(fēng)爐工廠設(shè)備)內(nèi)的氣體處理，且更具體地，涉及在膨脹渦輪機內(nèi)從爐頂氣中回收能量。

背景技術(shù)

如所公知的，氣體在鼓風(fēng)爐(BF)操作中扮演著重要角色。首先，氣體主流是在鼓風(fēng)爐的爐腹區(qū)與爐膛區(qū)之間的過渡處被吹動并將與爐料(鐵礦石、焦炭、熔劑等)作用的氣流(或“鼓風(fēng)”)。在鼓風(fēng)氣流到達鼓風(fēng)爐風(fēng)口之前，其在通過再生爐(regenerative?stove)(也就是考珀式爐(Cowper))時被預(yù)熱，再生爐通常是通過燃燒鼓風(fēng)爐廢氣被加熱的。在考珀式爐上游吸入的環(huán)境空氣形成“冷鼓風(fēng)(cold?blast)”，而考珀式爐下游的被預(yù)熱的鼓風(fēng)被稱為“熱鼓風(fēng)”。

鼓風(fēng)爐中的其他主要氣流是在爐頂離開鼓風(fēng)爐的氣體，也就是“爐頂氣”或“鼓風(fēng)爐氣體”，該氣體是鼓風(fēng)爐的副產(chǎn)物，是在鐵礦石被焦炭和/或其他燃料還原為金屬鐵時產(chǎn)生的。鼓風(fēng)爐爐頂氣通常用作煉鋼廠或考珀式爐中的燃料，但其也可在鍋爐或發(fā)電廠中燃燒。它也可以在燃燒之前與天然氣或焦?fàn)t煤氣結(jié)合，或者提供具有更高熱值的氣體或油的火焰柱(flame?support)從而維持燃燒。

如還公知的，幾十年來，鼓風(fēng)爐都利用內(nèi)部過壓來操作，借助適當(dāng)選擇爐子尺寸，這允許顯著提高材料和能量的轉(zhuǎn)化，且因此提高生鐵的產(chǎn)量。

當(dāng)然，內(nèi)部過壓下的操作也意味著顯著增加了與設(shè)備和操作相關(guān)的附加成本。更具體地，其要求在冷鼓風(fēng)壓縮機(或鼓風(fēng)機)中產(chǎn)生具有適當(dāng)供給壓力水平的壓縮空氣從而形成冷鼓風(fēng)。過壓下的操作還常見的情況是離開爐頂氣的氣體處于顯著高于大氣壓的壓力。然而，爐頂氣仍含有可燃燒的成分，主要是一氧化碳和較低含量的氫氣，并可用作低熱值燃燒氣體，用于產(chǎn)生熱能或者機械能和電能。

離開鼓風(fēng)爐的爐頂氣還攜帶相當(dāng)量的固體物質(zhì)，主要是灰塵形式的物質(zhì)。在爐頂氣的任何后續(xù)使用之前，都要求除去這些固體材料。傳統(tǒng)上這是在鼓風(fēng)爐設(shè)備的氣體凈化分廠中完成的，該廠通常包括第一干燥分離設(shè)備(具有重力分離器(除塵器)和/或軸流旋風(fēng)器(axial?cyclone)和后續(xù)濕式精細凈化設(shè)備(濕式分離器)。由于濕式凈化，爐頂氣溫度下降約100℃，并飽和有水蒸氣，且包括額外的液體水滴。

長期以來就已知，在凈化后，除了利用爐頂氣的熱能，還在膨脹渦輪機中回收加壓鼓風(fēng)爐爐頂氣的氣動能量(pneumatic?energy)。在渦輪機中，爐頂氣膨脹至接近大氣壓，同時產(chǎn)生機械功。渦輪機轉(zhuǎn)子可接合到例如發(fā)電機、冷鼓風(fēng)壓縮機、或任何其他負(fù)載。

如現(xiàn)在還已知的，通過在凈化且因此冷卻的爐頂氣進入渦輪機之前對其加熱，可提高這種膨脹渦輪機(也稱為頂壓回收渦輪機(Top?pressureRecovery?Turbine)-TRT)的效率。為此，人們提出通過燃燒膨脹的爐頂氣而預(yù)熱渦輪機上游的凈化爐頂氣。可替換地，JP?62074009提出通過熱交換器從爐渣粒化過程中提取熱量并將該熱量傳遞到TRT上游的冷卻凈化的爐頂氣。

FR2663685描述了一種用于從鼓風(fēng)爐氣體中回收能量的工藝。鼓風(fēng)爐氣體經(jīng)過精細和/或粗糙的灰塵過濾，然后進入與動力發(fā)生器接合的(壓力回收)渦輪機，并且進一步進入氣體管線以便進一步利用。在膨脹渦輪機(12)之前，如果需要的話，通過壓縮機分流一定比例的氣體(3-15％，優(yōu)選5％)，并且在燃燒室中該氣體可能與高發(fā)熱燃料(如天然氣和焦?fàn)t煤氣)濃縮物燃燒。然后燃燒氣體在氣體渦輪機中膨脹。氣體渦輪機可以被接合至其自身的發(fā)電機或者經(jīng)由離合器接合至膨脹渦輪機發(fā)電器。凈化的鼓風(fēng)爐氣體的未分流部分在注入回收渦輪機之前，優(yōu)選地通過與氣體渦輪機中的膨脹燃燒氣體熱交換，其溫度升高。冷鼓風(fēng)氣流的一部分可以在空氣渦輪機中燃燒。

發(fā)明目的

本發(fā)明目的是提供另一種利用TRT從鼓風(fēng)爐設(shè)備內(nèi)的爐頂氣中回收能量的改進的方式。

通過權(quán)利要求1所述的方法和權(quán)利要求6所述的鼓風(fēng)爐設(shè)備實現(xiàn)該目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了管理鼓風(fēng)爐設(shè)備中的氣流的優(yōu)化方式，該方式允許以提高的效率操作TRT。根據(jù)本發(fā)明的方法，從冷鼓風(fēng)預(yù)熱器(cold?blastpre-heater)(即考珀式爐等)上游的壓縮冷鼓風(fēng)氣流中提取熱量，并將該熱量(至少部分地)傳遞到膨脹渦輪機上游的冷卻凈化的爐頂氣。從冷中提取熱量優(yōu)選地是在其于冷鼓風(fēng)主管中朝著預(yù)加熱器行進時進行，而不會消耗此冷鼓風(fēng)用于加熱凈化的爐頂氣的目的。