专利名称：炼铁高炉高效节能除尘方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于炼铁高炉的高效节能除尘方法及设备。
背景技术：
我国钢铁工业炼铁系统(炼铁、烧结和焦化)能耗占钢铁工业总能耗的67.2％，其中炼铁工序占46.4％。由此可见，高炉炼铁工序是钢铁企业实施节能降耗的重中之重。在国民经济快速发展的拉动下，中国钢铁工业进入快速发展阶段，这也带动了高炉炼铁的快速发展。伴随着中国生铁产量的高速增长，中国高炉炼铁技术水平也取得了一定进展。由于生铁产量的高速增长造成了全国铁矿石，焦碳供应紧张，价位攀升，质量下降，成分不稳定，导致了部分高炉技术经济指标下滑。表现在入炉品位虽提高，但入炉焦比升高，喷煤比下降等现象。中国钢铁工业协会公布的另一份数据表明，目前，发达国家的高炉焦比已经达到300公斤/吨铁以下，燃料比小于500公斤/吨铁。我国重点钢铁企业的入炉焦比为426公斤/吨铁，部分其他企业为488公斤/吨铁左右，高炉工艺的能耗(标煤)比世界先进水平高出50公斤标煤/吨铁至100公斤标煤/吨铁。这一方面体现了我国高炉炼铁与世界先进水平的差距，另一方而也说明了我国高炉炼铁在节能方面还有较大潜力。
高炉除湿鼓风可以稳定鼓风湿度，增大喷煤比和降低焦比的作用。由于高炉锰铁是典型的炉缸强吸热直接还原反应、″上热下凉″、焦比高、吨铁耗风多、湿量大，特别是南方地区锰铁高炉受气候和季节影响，鼓风湿度不稳定造成锰铁高炉技术经济指标恶化而且波动大，在每年高湿度的6、7、8月期间生产锰铁，这种影响和波动尤其明显。目前高炉除湿鼓风普遍存在传热效率低、设备庞大，投资大、运行费用高的缺点。
目前，袋式除尘器以其除尘效率高，运行费用低，占地面积小，结构简单等特点成为工业除尘的主要设备之一，然而，它运用在高炉炉顶煤气除尘方面受到煤气温度的较大限制，高温煤气使得袋式除尘器的滤料成本急剧增加，同时使袋式寿命缩短，整个除尘器袋式变得异常昂贵且需要经常更换。
高炉需要高风温，高风温给高炉主要带来以下好处(1)用鼓风物理热取代焦炭燃烧热，可节约焦炭；(2)减少吨铁煤气量，促使炉顶温度下降，可减少煤气带走热量；(3)减少渣量，可降低炉渣带走热量损失；(4)相应增加产量，降低单位铁热损失；(5)使热量焦中于炉缸，能提高风口前理论燃烧温度(每提高100℃风温，理论燃烧温度提高60～80℃)，提高鼓风动能，有利于活跃炉缸，改善炉缸工作状态，提高高炉热能利用率，减少锰矿消耗；(6)为高炉喷煤提供热补偿，有利于增加喷煤量，提高煤焦置换比。
在目前我国生铁高炉风温范围内，每提高100℃风温，可节焦15～20kg/t铁，相应增产3％左右。根据新钢高炉生产统计数据及应用操作线图理论计算，风温由978.8℃提高到1300℃时，平均每提高100℃风温可节焦60kg/t铁(据俄罗斯科术纳尔钢铁厂1019m3锰铁高炉统计，每降低100℃风温，焦比上升4％～5％。卡萨哥尔冶金厂880m3锰铁高炉风温在1000～1200℃范围内，每提高100℃风温，可节焦6％～8％)，带来增产、降耗、优质的好效果。
发明内容
本发明的目的就是提供一种炼铁高炉高效节能除尘方法和设备，以解决目前高炉炼铁过程中存在的高炉除湿鼓风普遍存在传热效率低、设备庞大、投资大、运行费用高，袋式除尘器耐高温性能差、成本高、寿命短，以及高炉煤气余热余压回收利用不充分、热风炉燃烧温度水平低的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种炼铁高炉高效节能除尘方法首先将进入鼓风机之前的湿空气进行预冷却，然后将经过预冷却后的湿空气通过极速超导热管冷却器冷却，通过极速超导热管冷却器后，湿空气温度被降低到与其空气压力及含湿量相对应的饱和温度以下，湿空气中的水份则凝结析出，这样，湿空气含水量降低，经过高炉鼓风机送入余热回收型袋式除尘装置，经过在余热回收型除尘装置中空气与高炉炉顶煤气换热，空气得到预热温度升高，再进入高炉热风炉加热，最后进入高炉，这样进入热风炉的空气温度提高，提高了热风炉燃烧温度和热风炉效率，降低高炉焦比。
高炉炉顶煤气出来后，首先进入余热回收型袋式除尘装置，在余热回收型袋式除尘装置中与空气换热，高炉煤气温度降低，换热后在余热回收型袋式除尘装置中进行袋式除尘，由于温度降低，对袋式除尘器的滤料要求比较底，提高了除尘效率，除尘器成本降低，延长了袋式寿命，最后降温除尘后的高炉煤气一部分通过减压阀组减压后送到用户储气罐，大部分高炉煤气送入透平膨胀机膨胀作功，带动发电机发电。
本发明的设备包括预冷却装置、再冷却装置、热风炉和余热回收型除尘装置，预冷却装置、再冷却装置和热风炉用管道依次顺序连接，热风炉的出口与高炉的进风口连接；高炉的排气口与余热回收型除尘装置的入口连接。
本发明的有益效果是1.极速超导热管余热回收装置极大提高了高炉煤气余热回收利用效率，余热回收效率较现有平均回收效率高30％，同时提高热风温度80℃以上，提高热风炉效率8％以上，降低高炉焦比15kg/t；2.极速热管余热回收装置对空气进行高效的预冷预热处理，除湿效率高，同时降低除湿设备功率，可将鼓风湿度降低至当地冬季大气水平，使风机工作条件变成“四季如冬”。可多喷吹煤粉，同时提高风机在夏季的出力，满足高炉强化的需要。湿度减少1g/m3相当于提高9℃风温，通过除湿处理可降低空气湿度10-15g/m3，高炉焦比降低约10-15kg/t；3.降低袋式除尘器成本，提高除尘效率，延长除尘器寿命；4.采用全冷冻脱湿方式，鼓风密度提高，相当于增加高炉鼓风量，鼓入风的风温在6-9℃，当大气温度在30℃左右时，可使鼓入风的密度提高，这一提高相当于增加约9％的风量；5.设备投资小，占地面积小，运行费用低。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明设备构成兼工艺流程图；图2是本发明的预冷却和再冷却除湿工艺流程及装置图；图3是本发明预冷却采用的极速超导热管换热器的结构示意图；图4是本发明再冷却采用的极速超导热管冷却器的结构示意图；图5是本发明的余热回收型除尘装置的结构示意图；图6是本发明余热回收型除尘装置的余热回收装置的烟气走向示意图；图7是本发明余热回收型除尘装置的余热回收装置的低温吸热介质的走向示意图；图8是图6的E-E剖视图。
附图标记说明
1.空气过滤器；2.极速超导热管换热器；3.极速超导热管冷却器；4.制冷机组；5.入口空气管道；6.电动机；7.变速箱；8.高炉鼓风机；9.防喘振阀；10.止回阀；11.排气截止阀；12.热风炉；13.高炉；14.余热回收型除尘装置；15.减压阀组；16.储气罐；17.电动蝶阀；18.快速旁通阀；19.透平膨胀机；20.发电机；21.励磁机；22.消音器；31.热管冷凝段；32.热管绝热段；33.热管蒸发段；34.预冷前的湿空气；35.预热前的低湿空气；36.预冷后湿空气；37.冷冻水；141.极速超导热管；142.气包；143.上箱；144.中箱；145.滤袋；146.下箱；147.排灰口；148.支撑；149.绝热隔层；150.排气口。
具体实施例方式
在图1和图2中，进口湿空气首先进入空气过滤器1，出来后进入作为预冷却装置的极速超导热管换热器2的预冷端，经过预冷的湿空气进入作为再冷却装置的极速超导热管冷却器3进行冷却，湿空气中的水蒸汽在极速热管冷却器3中被冷凝析出，除湿后的空气进入极速超导热管换热器2的预热端，提高了空气温度。接着经过消音器22消音后进入高炉鼓风机8，鼓风机8将空气送入极速热管余热回收及除尘一体化装置14，在余热回收型除尘装置14中，空气与高炉13炉顶煤气进行热交换，从而空气得到预热温度升高，最后进入热风炉12。
高炉13炉顶煤气首先进入余热回收型除尘装置14，首先经过余热回收型除尘装置14内的余热回收装置与空气换热，将高炉排放的烟气温度降低。然后经过余热回收型除尘装置14进行袋式除尘，除尘后的高炉烟气除一部分经过减压阀组15被送到储气灌16为用户提供燃气，其余大部分高炉煤气进入透平膨胀机19，带动发电机20励磁机21发出交流电。
制冷机组4为极速热管冷却器3提供冷源。若现场有蒸汽热源，则制冷机组4可采用溴化锂制冷机组，若现场无合适热源，则可采用压缩式制冷机组。
参见图3和图4，本发明的极速超导热管换热器2和极速超导热管冷却器3由多根热管构成，热管由冷凝段31、绝热段32和蒸发段33连接而成。湿空气首先经过极速超导热管换热器2的蒸发段33，通过横向冲刷蒸发段33，湿空气传热给热管内工质，工质蒸发吸热，湿空气得到预冷，温度降低。在热管换热器2的冷凝段31，除湿后的空气横向冲刷冷凝段31，热管内工质冷凝发热。空气得到预热，温度升高。
在图4中，预冷后的湿空气36横向冲刷热管冷却器的热管蒸发段33，湿空气传热给热管内工质，工质蒸发吸热，当温度降低到湿空气饱和温度之下，则有水分凝结析出，达到了除湿的目的。热管冷却器冷凝段3 1采用冷冻水37吸取工质的冷凝放热。
参见图5，本发明的余热回收型除尘装置14为一体化整体装置，包括极速超导热管141、气包142、上箱143、中箱144、下箱146、排灰口147、滤袋145和支撑148，上箱143和下箱1 45分别连接在中箱144的上下端，在中箱144内安装滤袋144，下箱146的底端连接有排灰口147。上述各部分均装于支撑147上。极速超导热管141连接在上箱143的一侧，极速超导热管141的烟气通道与上箱143的一端连接，在对应于极速超导热管141的中部的绝热段处装有绝热隔层149。在上箱143的顶端设有气包142。
该除尘装置14的工作过程为高温含尘烟气(图5中箭头为烟气的流向)首先进入余热回收型除尘装置的热管141余热回收部分，烟气通过极速超导热管141换热将热量传递给采暖循环水、锅炉给水或者锅炉助燃空气等等，降低温度后的含尘烟气进入袋式除尘部分后，从上箱143花板进入滤袋145，粉尘被捕集在滤袋145的内表面。净化后的烟气进入滤袋室的清洁室，汇集到下部的排气口150排出。该装置用于热风炉鼓风的预热，通过热风炉之前鼓风与高炉炉顶煤气在极速超导热管余热回收装置141中的换热，将热风炉之前高炉鼓风温度提高200℃以上。
参见图6，是本发明余热回收型除尘装置14的余热回收部分的烟气走向示意图，高温含尘烟气(图中箭头A)横向冲刷极速超导热管141的蒸发段放热，放热后除尘烟气(图中箭头B)送入器除尘部分。
图7是本发明余热回收型除尘装置14的余热回收部分的低温吸热介质的走向示意图，低温吸热介质(图中箭头C，如锅炉给水、采暖循环水、锅炉助燃空气等等)横向冲刷超导热管141的冷凝段，吸收来自热管141冷凝段的热量后的介质(图中箭头D)，温度升高。
图8是本发明余热回收型除尘装置的余热回收部分的烟气及吸热介质走向示意图，烟气走向(箭头A→B)与低温吸热介质流向(C→D)在俯视平面内为互相垂直，即低温吸热介质从烟气流向的垂直方向进入超导热管141，被超导热管加热。
权利要求
1.一种炼铁高炉高效节能除尘方法，其特征是包括以下步骤(1)预冷却首先将进入鼓风机之前的湿空气进行预冷却；(2)再冷却然后将经过预冷却后的湿空气再冷却，湿空气温度被降低到水蒸汽分气压对应的饱和温度以下时，湿空气中的水份则凝结析出，随后将经过再冷却后的空气由所述的鼓风机送入高炉；(3)余热回收将所述的高炉排出的烟气经过热交换装置回收部分余热并降温，回收的余热可用于预热经过所述的再冷却后的空气，这样进入热风炉的空气温度提高，提高了热风炉燃烧温度和热风炉效率，降低高炉焦比；(4)袋式除尘经过余热回收降温后的高炉所排出的烟气进入袋式除尘装置进行除尘，由于烟气的温度降低，对袋式除尘器的滤料要求比较底，提高了除尘效率，除尘器成本降低，延长了布袋寿命。
2.根据权利要求1所述的炼铁高炉高效节能除尘方法，其特征是经过降温除尘后的高炉烟气一部分通过减压阀组减压后送到用户储气罐，另一部分高炉煤气送入透平膨胀机膨胀作功，带动发电机发电。
3.一种实施权利要求1或2所述的炼铁高炉高效节能除尘方法的设备，其特征是包括预冷却装置、再冷却装置、热风炉和余热回收型除尘装置，预冷却装置、再冷却装置和热风炉通过管道依次顺序连接，热风炉的出口与高炉的进风口连接；高炉的排气口与余热回收型除尘装置的入口连接。
4.根据权利要求3所述的炼铁高炉高效节能除尘设备，其特征是所述的预冷却装置采用极速超导热管换热器，其预冷端与进入鼓风机之前的湿空气连接，其预热端与再冷却装置的输出端连接；该预冷却装置用于湿空气的预冷和除湿后的空气的预热，通过除湿前的湿空气和除湿后的空气在极速超导热管换热器中换热，达到湿空气的预冷和除湿后的空气的预热的目的，采用超导热管制作；所述的再冷却装置采用极速超导热管冷却器其输入端与所述的预冷却装置的预冷端的输出端连接，该再冷却装置的输出端经过所述的预冷却装置的预热端和热风炉后与鼓风机的入风口连接；用于高炉鼓风湿空气的冷却除湿，通过湿空气和制冷机组生产的冷冻水在极速超导热管冷却器中的换热，将湿空气温度降低到与其相同压力和含湿量相对应的饱和温度以下，达到湿空气除湿的目的，采用超导热管制作；所述的余热回收型除尘装置包括在袋式除尘装置的入口连接有余热回收装置，该余热回收装置采用极速超导热管换热器，其冷却端串联在高炉炉顶烟气排放通道，用于降低烟气的温度；该极速超导热管换热器的预热端串联在所述的鼓风机与热风炉之间，用于对高炉鼓风的预热。
5.根据权利要求4所述的炼铁高炉高效节能除尘设备，其特征是所述的余热回收装置与袋式除尘装置为一体化整体装置，余热回收与除尘可在一个装置内完成。
6.根据权利要求3所述的炼铁高炉高效节能除尘设备，其特征是所述的再冷却装置采用溴化锂制冷机组或压缩制冷机组生产的冷冻水进行冷却，或采用换热器通过冷却水对湿空气进行直接冷冻；在有蒸汽热源的现场，宜采用溴化锂制冷机组，无合适蒸汽热源，则采用压缩式制冷机组。
全文摘要
一种炼铁高炉高效节能除尘方法及设备，首先将进入鼓风机之前的湿空气进行预冷却；然后将经过预冷却后的湿空气再冷却，湿空气温度被降低到饱和温度以下，湿空气中的水份则凝结析出，随后将经过再冷却后的空气由所述的鼓风机送入高炉，高炉排出的烟气经过热交换装置回收部分余热并降温，然后袋式除尘；经过降温除尘后的高炉烟气可以储存或发电。本发明的设备采用了极速超导热管换热器进行预冷却、再冷却装置和余热回收，有效解决了目前高炉炼铁过程中存在的高炉除湿鼓风普遍存在传热效率低、设备庞大、投资大、运行费用高，袋式除尘器耐高温性能差、成本高、寿命短，以及高炉煤气余热余压回收利用不充分、热风炉燃烧温度水平低的问题。
文档编号C21B9/14GK101074453SQ200610127368
公开日2007年11月21日 申请日期2006年9月13日 优先权日2006年9月13日
发明者童裳慧, 何家驹, 刘景明, 吴晓光 申请人:童裳慧