[發明專利]一種工業爐窯近零排放系統及方法

在審

• 申請號: 201710935100.7
• 申請日: 2017-10-10
• 公開（公告）號: CN107543422A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 李朋;程淑明;雍海泉;馮霄紅;張道明;程奇伯
• 申請（專利權）人: 重慶賽迪熱工環保工程技術有限公司;中冶賽迪技術研究中心有限公司
• 主分類號: F27D17/00
• 分類號: F27D17/00;F23G7/06
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發明屬于工業加熱領域領域，涉及一種以天然氣等高熱值燃料為燃料的工業爐窯近零排放系統及方法。

背景技術

能源是人類社會賴以生存和發展的物質基礎，能源的每一次改進和更替都大大推進了人類文明的進步，但能源資源在為人類創造極大財富的同時也帶來了一系列的環境污染問題，同時資源、能源也在一定程度上制約著社會的發展和進步。工業爐窯是一種利用燃料燃燒釋放的能量來加熱物料的裝置，在我國工業領域中廣泛應用于物料的焙燒、干燥、熔化、熔煉、加熱和熱處理等生產環節，耗能巨大，例如軋鋼加熱爐能耗占到了軋鋼工序能耗的60％以上，同時排放了大量的CO₂和相關污染物，因此如何進一步工業爐窯能源的利用效率，降低污染物的排放對我國節能減排目標的實現十分重要。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種工業爐窯近零排放系統及方法，進一步提高工業爐窯的燃料利用效率，降低污染物和CO₂排放，實現工業爐窯燃料的高效利用，煙氣余熱的極限回收，高純CO₂的收集，冷凝水蒸氣的收集，基本實現工業爐窯的近零排放。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種工業爐窯近零排放系統，包括爐窯本體、氧氣供給系統、熱交換器、排煙管道、排煙風機、循環煙氣系統、燃燒器和煙氣后處理系統；

所述循環煙氣系統和煙氣后處理系統并聯在排煙風機后，爐窯本體的煙氣經熱交換器、排煙管道和排煙風機后排出，部分煙氣進入循環煙氣系統，部分煙氣進入煙氣后處理系統；

所述氧氣供給系統包括供氧管道和閥門，用于向爐窯本體提供助燃的氧氣；所述循環煙氣系統包括煙氣流量控制閥II和循環煙氣管道；所述循環煙氣管道和供氧管道相連通并匯合成助燃劑管道；所述助燃劑管道接入熱交換器，然后接入燃燒器；所述煙氣流量控制閥II控制循環煙氣流量；

所述煙氣后處理系統作為單獨模塊存在，包括冷凝式換熱裝置、冷凝水收集系統、二氧化碳捕集系統和余熱利用系統；所述冷凝式換熱裝置分別與余熱利用系統、冷凝水收集系統和二氧化碳捕集系統相連，用于煙氣余熱的極限回收利用、煙氣中水蒸氣的回收以及二氧化碳的捕集；燃燒物在爐窯本體內利用助燃系統燃燒后，通過煙氣后處理系統實現煙氣的近零排放。

進一步，煙氣后處理系統上還設置有煙氣流量控制閥I和煙囪；所述煙氣流量控制閥I位于排煙風機與冷凝式換熱裝置之間，用于控制煙氣的流量；所述煙囪位于煙氣處理系統的最末端，用于排出未能徹底捕及的氣體。

進一步，該系統還包括燃料管道，用于向所述燃燒器提供燃料；所述燃料管道接到燃燒器上，在接到燃氣器前設有燃料控制閥。

進一步，所述燃燒器是蓄熱式燃燒器或常規燃燒器：

當所述燃燒器為常規燃燒器時，所述熱交換器為自身預熱式熱交換器或集中式的常規預熱器，助燃劑管道上設置助燃劑控制閥，所述燃料控制閥配合助燃劑控制閥工作；

當所述燃燒器為蓄熱式燃燒器時，所述熱交換器為蓄熱式熱交換器，并在所述蓄熱式熱交換器與循環煙氣系統之間設置換向閥，實現蓄熱換向燃燒，所述燃料控制閥配合換向閥工作。

進一步，所述燃料為高熱值燃料，包括液化石油氣、天然氣或油。

基于所述系統的一種工業爐窯近零排放方法，包括以下步驟：

S1：燃料供給系統向燃燒器供給燃料；

S2：氧氣供給系統和循環煙氣系統向燃燒器供給助燃劑；

S3：燃料和助燃劑經燃燒器在爐窯本體內燃燒放熱，供給物料加熱使用；

S4：燃燒產生的煙氣經循環煙氣系統一部分循環和氧氣混合作為助燃劑使用，另一部分經冷凝式換熱裝置降溫回收冷凝水，而后進入二氧化碳捕集系統進行二氧化碳捕集；冷凝式換熱裝置放出的冷凝水潛熱供給余熱利用系統使用；

S5：未能捕及的氣體經煙囪排出。

本發明的有益效果在于：本發明的工業爐窯近零排放系統使用煙氣+氧氣替代了傳統燃燒中的助燃空氣，大大增加了煙氣中的三原子氣體的量，增強了爐內的輻射換熱強度，有利于工業爐窯的節能減排，有效提高了爐內的傳熱效率，提高爐窯的燃料利用水平，縮短物料的加熱時間，縮短爐長，降低成本，降低燃料消耗，同時減少了氮氧化物的產生，此外煙氣處理系統可實現煙氣中水蒸氣的回收、二氧化碳的捕集、及煙氣余熱的極限回收利用，整體上實現工業爐窯的能效提升和近零排放。

附圖說明

為了使本發明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發明提供如下附圖進行說明：