[發明專利]空氣變壓吸附富氧提高熱風爐風溫的裝置及其方法

有效

• 申請號: 201310373869.6
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN103451340A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 陳冠軍;張衛東;胡雄光;蔡景春;鄭敬先
• 申請（專利權）人: 首鋼總公司
• 主分類號: C21B9/00
• 分類號: C21B9/00;C21B5/06
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉麗君

技術領域

本發明屬于煉鐵熱風爐節能技術領域，特別涉及一種空氣變壓吸附富氧提高熱風爐風溫的裝置及其方法。

背景技術

資源、能源與環境問題已經成為制約其快速發展的瓶頸。節能降耗、減少排放是企業科學技術進步和可持續發展的必然選擇。通常用空氣含氧量高的富氧空氣進行燃燒，稱為富氧燃燒；變壓吸附是根據混合物中不同的吸附質在吸附劑上的吸附量不同、以及同一吸附質在吸附劑上的吸附量隨著吸附質的分壓不同而變化的原理而設計的物質分離過程。綜合應用富氧燃燒、變壓吸附等技術可實現鋼鐵生產過程中的節能減排。

熱風爐是高爐的附屬設備，其產生的高溫熱風供高爐使用，高爐煤氣和轉爐煤氣均為鋼鐵企業的副產煤氣，充分利用副產煤氣資源是進一步降低鋼鐵生產能耗的重要途徑。而使用單一的高爐煤氣無法實現高風溫，必須采用高溫預熱空氣和煤氣的方法。利用高爐煤氣摻燒轉爐煤氣可提高理論燃燒溫度，提高風溫。同時，但為了降低生產成本，需要降低轉爐煤氣的摻燒比例，在此情況下，要得到較高的風溫比較困難。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠提高熱風爐風溫、降低燃料消耗的空氣變壓吸附富氧提高熱風爐風溫的裝置及其方法。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種空氣變壓吸附富氧提高熱風爐風溫的裝置，包括用于變壓吸附空氣提取氧氣的變壓吸附裝置，與所述變壓吸附裝置連接的第一熱風爐和第二熱風爐，設置在所述變壓吸附裝置前的管道上用于對空氣進行過濾和壓縮的空氣過濾器和空縮機，與所述第一熱風爐和第二熱風爐及所述空氣過濾器連接的鼓風機，并聯在所述變壓吸附裝置和所述空縮機之間的空氣換熱器，及一端連接所述空氣換熱器、另一端連接所述第一熱風爐和所述第二熱風爐、用于對混合煤氣預熱的煤氣熱管換熱器。

進一步地，所述變壓吸附裝置包括第一吸附罐、第二吸附罐、及與所述第一吸附罐和所述第二吸附罐管道連接的真空泵。

進一步地，所述煤氣熱管換熱器連接有用于將高爐煤氣和轉爐煤氣按比例混合成所述混合煤氣的煤氣輸配器。

本發明還提供了一種空氣變壓吸附富氧提高熱風爐風溫的方法，包括如下步驟：

1）來自所述鼓風機的一部分空氣，經過濾和壓縮后、再經所述空氣換熱器與來自所述第一熱風爐和所述第二熱風爐的高溫煙氣換熱干燥、最后經所述變壓吸附裝置升壓吸附和抽空過程提取氧氣，所述氧氣與來自所述鼓風機的另一部分空氣混合得到富氧空氣，所述富氧空氣進入所述第一熱風爐和所述第二熱風爐；

2）高爐煤氣與轉爐煤氣的混合煤氣經過所述煤氣熱管換熱器，與來自所述第一熱風爐和所述第二熱風爐的高溫煙氣換熱得到高溫混合煤氣，所述高溫混合煤氣進入所述第一熱風爐和所述第二熱風爐燃燒；

3）在所述第一熱風爐或所述第二熱風爐的燃燒期，所述富氧空氣的一部分與所述高溫混合煤氣在所述第一熱風爐或所述第二熱風爐內混合燃燒，產生的高溫煙氣在所述第二熱風爐或所述第一熱風爐的送風期將所述富氧空氣的另一部分加熱成高溫富氧空氣，所述高溫富氧空氣從所述第二熱風爐或所述第一熱風爐送風到高爐供高爐使用。

進一步地，所述第一熱風爐或所述第二熱風爐的燃燒期與送風期交替進行,即所述第一熱風爐處于燃燒期，則所述第二熱風爐處于送風期，所述第一熱風爐處于送風期，則所述第二熱風爐處于燃燒期。

進一步地，所述高溫煙氣從所述第一熱風爐和所述第二熱風爐排出后，經過所述煤氣熱管換熱器預熱所述混合煤氣，再經過所述空氣換熱器干燥所述壓縮后的空氣。

進一步地，所述變壓吸附裝置的變壓吸附和抽空過程是所述變壓吸附裝置中的第一吸附罐和第二吸附罐的升壓吸附和抽空周期性交替進行的過程。

進一步地，所述富氧空氣中氧氣的體積百分比為23%～33%。

進一步地，所述高爐煤氣與轉爐煤氣的混合煤氣中轉爐煤氣的體積百分比為5%～10%。

本發明提供的空氣變壓吸附富氧提高熱風爐風溫的裝置及其方法，具有如下優點：

1、可在不預熱助燃空氣的情況下提高理論燃燒溫度，提高風溫

在燃料結構不變情況下，僅預熱摻混有轉爐煤氣的高爐煤氣并采用富氧空氣促使混合煤氣燃燒，實現了高風溫，與不采用富氧空氣燃燒的情況相比，可提高風溫50～100℃。

2、減少煙氣生成量，提高熱風爐熱效率

由于助燃空氣是富氧空氣，故能減少等量煤氣燃燒所需的助燃空氣的量，并且由于是富氧燃燒，能夠使煤氣燃燒充分，減少煙氣的生成量，從而減少了相同排煙溫度的情況下煙氣帶出的熱量，提高了熱風爐的熱效率。