一种高炉煤气脱水方法及其脱水装置与流程

本发明涉及一种高炉煤气脱水方法，并及该脱水方法的脱水装置。
背景技术：
：高炉煤气从高炉中产出时含有大颗粒的灰尘，几乎没有水分，如今在供用户使用之前都需要进行湿法或者干法除尘系统处理，再经trt发电机组，最后进入煤气管网。现有的高炉煤气脱水用的填料脱水器的脱水方法占地面积大，投资大，脱水效率低。由于高温的原因，部分水以气体的形态进入高炉煤气，使高炉煤气含水分达到饱和，同时还带有大量的机械水，导致进入热风炉系统的高炉煤气的理论燃烧温度降低，对热风炉的送风温度产生很大的影响；同时，降低热风炉余热回收装置的换热效率，由于煤气预热温度低，煤气结露产生的强酸对换热器、换热元件、膨胀节及各类阀门腐蚀更为严重，造成热风炉不能正常烧炉，影响高炉的正常生产。并且由于煤气中机械水的分解和汽化，也降低了煤气发热值，使得理论燃烧温度降低，从而降低了热风炉拱顶温度，增加了焦炉煤气的用量，同时，水中含有氯离子等强酸根离子，为减少煤气管网中含有氯离子等强酸根离子的大量水分进入煤气换热器，腐蚀换热器及换热元件，降低换热器的使用效率，使得煤气预热温度低，进一步腐蚀煤气管道上的设备。技术实现要素：为了克服现有高炉煤气脱水方法的不足之处，本发明提供能脱除煤气中97%的机械水的高炉煤气脱水方法。本发明的另一个目的是提供一种该高炉煤气脱水方法用的高炉煤气脱水装置。本发明为实现高炉高风温的操作，减少煤气对管道上设备的腐蚀影响的目标，就必须保证热风炉能够达到较高的拱顶温度，要确保热风炉拱顶温度达到一定的水平，就必须保证进入热风炉的高炉煤气有较高的理论燃烧温度。为达到提高燃料的理论燃烧温度的目的，根据对高炉煤气各类脱水方法的比较，丝网脱水装置具有占地小，投资少，脱水效率较高，带来经济效益可观的特点，因此，需要在现有的高炉煤气管道上增设丝网脱水装置，脱除煤气中的机械水及所附带的强酸根离子，提高煤气换热器效率，降低焦炉煤气使用量，提高风温，降低设备维护更换费用，从而达到节能增效的目的。本发明的机理是当带有机械水的气体以一定速度通过丝网时，由于气体流动惯性作用，气体所含机械水与丝网细丝相碰撞而被附着在细丝表面上。细丝表面上的液体进一步扩散及液体本身的重力沉降，使液体形成较大的液滴沿着细丝流至它的交织处。由于细丝的可湿性、液体的表面张力及细丝的毛细管作用，使得液滴越来越大，直至其自身的重力超过气体流动的拉力和液体表面张力的合力时，就被分离而下落，流至设备的下部，经过排水管道将煤气中分离出来的机械水排走。因此，丝网钢丝直径、丝网的目数、丝网的层数、丝网的通径、孔隙率及丝网的间距对脱水效率有一定的影响。（1）丝网目数、丝径的确定：丝网的目数就是每平方英寸上的孔数目，目数越大，孔径越小，一般来讲，目数×孔径=15000，由于丝网孔隙率小，确保脱水装置可脱出直径至少10μm及大于10μm以上的水滴，因此，丝网目数可选用8～10之间，丝径在0.6～0.8mm范围内，设计流速一般选定在3.5～5.5m/s，可以达到防止积灰、精脱水的目的。（2）丝网的层数和通径的确定：为有效提高脱水效率，兼顾煤气遇到丝网产生的阻力，以及丝网的刚度，在确保送风温度的前提下，煤气的流量至少在20万m3/h以上，据此，丝网的层数不易过多，一般厚度选在8～12层之间，一般每组3—5个丝网，组与组的间距在40～60mm，控制高炉煤气通过的压降在50pa以内为最佳。（3）丝网通径的选择：为使脱水装置更好地起到脱水的效果，就必须加大丝网的过流通径面积，丝网面积与管道面积之比控制在5倍左右为佳。因为煤气在管道流动过程中，会因通流面积突然增大，流速减缓，部分大颗粒的水滴因重力作用而下落。（4）为方便机械水的排出，脱水装置的丝网分3、4、3布置，同时考虑高炉煤气含有的粉尘会造成丝网堵塞，充分利用煤气流量波动引起的丝网振动，丝网设置采用可控摆动幅度固定，摆动幅度为20mm，自动清灰。为确保脱出的水及时排掉，在脱水装置的底部须设置数个排水管道。本高炉煤气脱水方法包括下述依次的步骤：i将高炉煤气的压强控制到小于50pa，流速控制到3.5～5.5m/s；ii用煤气变径管道与换热器之间焊接着壳体内装的脱水网架脱水，脱水后的煤气进入换热器。上述的高炉煤气脱水方法是用脱水网架脱水的，脱水网架有8—12层丝网，丝网的目数为英制8～10，丝径在0.6～0.8mm之间。为正常生产，上述的高炉煤气脱水方法还要及时排出脱水网架脱出的水。实现上述高炉煤气脱水方法的高炉煤气脱水装置，它有一个横截面为矩形的用于连接煤气变径管道与换热器的壳体，在壳体内装着脱水用的脱水网架。脱水网架可以在焊接安装壳体时，直接安装在壳体内；也可以把壳体焊接好后，从壳体设置的矩形口中把脱水网架再安装到壳体中，用矩形法兰盖盖住。上述的高炉煤气脱水装置，其特征是：所述高炉煤气脱水网架有8—12层丝网，丝网4的目数为英制8～10，丝径在0.6～0.8mm之间。下面是本高炉煤气脱水装置的脱水网架的较佳设置。它包括丝网架与连接的固定杆，丝网架有丝网及长3800—4000mm的竖杆与长3800—4000mm的横杆组成的丝网框，丝网焊接在丝网框成丝网框架：丝网框架紧固在四杆的矩形网架主体组成丝网架；丝网架分为第一丝网架组、第二丝网架组与第三丝网架组，每一组的丝网架桑在一起；第一丝网架组与第二丝网架组之间相隔40—60mm，第二丝网架组与第三丝网架组之间相隔40—60mm,每组丝网架组用两根以上的固定杆从上焊接在在一起；还设置着矩形法兰盖，壳体的上部设置着矩形口，矩形口焊接着矩形法兰盘；脱水网架的固定杆与矩形法兰盖焊接在一起，矩形法兰盖紧固在矩形法兰盘，两者之间有密封垫，脱水网架设置在壳体内。上述的高炉煤气脱水装置还要及时排出脱水网架脱出的水并能防止煤气漏气，故还有水封装置，即在壳体的壳体底设置着水封装置，水封装置与下水管连接通。为了防止生锈，上述的高炉煤气脱水装置中所述的丝网的材质是双相不锈钢。本发明的有益效果通过在煤气换热器进口侧增加脱水装置，使大量含有氯离子等强酸根离子的水分通过下方的煤气排水器排走，其有益效果有：（1）提高了高炉煤气的理论燃烧温度，从而相应提高了热风炉拱顶温度和送风温度。煤气中机械水的脱除使得高炉煤气的机械水含量降低，从而使煤气的发热值提高，根据机械水对煤气发热量和理论燃烧温度影响的计算，煤气中每减少1%的机械水，理论燃烧温度可以随之提高约12℃。（2）该装置脱水性能良好，可脱除煤气中97%以上的机械水，达到了预期目的。（3）降低了对煤气换热器及其换热元件的腐蚀，延长换热器的使用寿命一倍左右；杜绝了对管道上的膨胀节和各类阀门的腐蚀，减低了日常维检修费用，确保了热风炉的顺利烧炉。经测试高炉煤气水中ph=4，偏酸性，酸性机械水的脱除有效地降低了腐蚀问题。（4）有效提高了换热器的换热效率8.39%。本发明的主要技术经济指标根据高炉双预热煤气成分换算出湿煤气的成分如下：种类co2coh2n2h2oo2合计干煤气21.722.23.352.8——100湿煤气20.821.33.250.74—100在干法除尘运行时，该脱湿器脱水量为：1.8～3.0t/h通过换热器的煤气流量为：245000nm3/h煤气中含机械水总量：20g/m3则该脱湿器脱水量为：1800000/245000=7.35g/m33000000/245000=12.24g/m3煤气中脱除1%的机械水量为：20g/m3÷4=5g/m3则增加脱湿器后煤气中脱除水的百分比为：7.35g/m3÷5g/m3=1.5%（脱水量为1.8t/h时）12.24÷5g/m3=2.4%（脱水量为3.0t/h时）煤气中每减少1%的机械水，理论燃烧温度可以随之提高约12℃，因此理论燃烧温度提高1.5×12=18℃2.4×12=28.8℃考虑热交换热损失系数0.9，相应送风温度提高：18×0.9=16.2℃28.8×0.9=25.9℃根据经验公式可节约焦碳：△k=bt×△t×k0在风温1250℃下，bt取0.034%，焦比k0取350kg/t,△k=16.2×0.034%×350=1.93kg△k=25.9×0.034%×350=3.08kg则吨铁可节焦碳1.93～3.08kg每年可节焦碳：1.93kg/t×8500t/d×360d=5905800kg=5905.8t3.08kg/t×8500t/d×360d=9424800kg=9424.8t每吨焦碳价格1500元，则每年可以节约：885.87～1413.72万元1500元/t×5905.8t=885.87万元1500元/t×9424.8t=1413.72万元延长设备使用寿命一倍，节约更换一次设备及施工费用约300万元。附图说明图1是脱水网架的主视方向的示意图。图2是与图1相对应的左视图。图3是与图1相对应的俯视图。图4是脱水网架安装在壳体内的剖视图。图5是与图4对应的左视图，右上角局部剖开。图6是弯管式水封气装置图，下部局部剖开。上述图中1—丝网架，2—竖杆，3—横杆，4—丝网，5—丝网框，6—丝网框架，7—矩形架横杆，8—固定杆，9—矩形网架主体，10—紧固螺钉，11—第一丝网架组，12—第二丝网架组，13—第三丝网架组，14—脱水网架，15—矩形法兰盖，16—密封垫，17—矩形口，18—六角头螺钉，19—矩形法兰盘，20—壳体，21—间隙，22—壳体底23—下水孔，24—下水管，25—切断阀，26—水封装置，27——水封槽，28—外管，29—排水管，30—焊接处，31—换热器，32—煤气变径管道，33—弯管式水封装置，34—水。具体实施方式下面结合实施例及其附图对本发明的具体实施方式进一步说明。对于下面的实施例的说明有助于理解本发明，但并不是对本发明的限制。本高炉煤气脱水方法是在煤气变径管道与换热器之间安装煤气脱水装置实施的，先说明煤气脱水装置的结构。装置实施例本实施例是用于内径dn2600mm的煤气管道，丝网架1的面积为煤气管道面积的5倍。矩形网架主体9用普通不锈钢，本实施例用304不锈钢，丝网4选用双相不锈钢材料。本高炉煤气脱水装置的实施例先说明高炉煤气脱水网架14的结构，见图1、图2、图3。它包括丝网架1与连接的固定杆8，丝网架1有丝网4及长3800mm的竖杆2与长4000mm的横杆3组成的丝网框5，丝网4焊接在丝网框5成丝网框架6：所述的丝网4丝孔为英制目数为8，丝径为0.6mm；丝网框架6用紧固螺钉如紧固螺钉10紧固在四杆的矩形网架主体9(有矩形架横杆7）组成丝网架1；有十层丝网架1分为第一丝网架组11、第二丝网架组12与第三丝网架组13组成高炉煤气的脱水网架14，每个丝网架组的丝网架1叠在一起。第一丝网架组11、第二丝网架组12与第三丝网架组13之间的距离为50mm；每组丝网架组用三根固定杆8从上焊接在在一起。还有一个壳体20，脱水网架14设置在壳体20内，壳体20上有一个矩形口17，在矩形口17有一个矩形法兰盘19。为方便更换丝网，在脱水装置上部设置矩形法兰盖15，见图4与图5。高炉煤气的脱水网架14的三根固定杆8与矩形法兰盖15焊接在一起，矩形法兰盖15用六角头螺钉18紧固在矩形法兰盘19上，两者之间有密封垫16，脱水网架14设置在壳体20内，脱水网架14与壳体20之间有间隙21。壳体20的壳体底22有下水孔23，下水孔23连接着下水管24。本实施例在下水管24连接切断阀25，切断阀25下连接着水封装置26，水封装置26连接着排水管29。水封装置26防止煤气漏气，可让积水流出。水封装置有多种结构，本实施例是地漏式结构，在排水管29外焊接着外管28，排水管29与外管28之间形成水封槽27，下水管24的下端伸进水封槽27。水封装置也可在切断阀25下连接一上下弯曲的内储水的弯管，见图6，图中切断阀25下的弯管式水封装置33中有水34。使用时，壳体20的一端与换热器31焊接，另一端与煤气变径管道32焊接。在使用过程中，丝网架组可前后摆动，摆动幅度为18～22mm。脱水方法实施例本方法实施例是用上述的高炉煤气脱水装置实施例进行的。距离煤气管道出口1450mm—1550mm，安装在煤气变径管道32与换热器31之间。使煤气管道出口的煤气经过高炉煤气脱水装置脱水后才能进入换热器31。控制高炉煤气通过的压降小于50pa；流速在3.5～5.5m/s之间。第一丝网架组11、第二丝网架组12与第三丝网架组13各组整体前后摆动，摆动幅度共18～22mm,充分利用煤气流量波动引起的丝网振动，避免高炉煤气含有的粉尘造成丝网堵塞，自动清灰。另外，用设置在脱水装置的底部的水封装置26及时排出脱水装置脱出的水。当前第1页12