[发明专利]封闭矿热炉煤气干法净化与回收系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种封闭矿热炉煤气干法净化与回收系统，属于环保领域新技术，特别适用于铁合金行业封闭电炉和化工行业电石炉的煤气干法净化与回收。

背景技术

铁合金作为炼钢脱氧剂和添加剂，是炼钢不可或缺的材料；电石是重要的化工原料，主要用于产生乙炔气，也用于有机合成、氧炔焊接等。

铁合金电炉和电石炉统称矿热炉，炉子结构和冶炼工艺相似。封闭矿热炉煤气温度高，波动大，正常工况温度为150-450℃，特殊工况时高达700℃，且带有火星，煤气粉尘浓度40-100g/m³,其粉尘属于微细粒子，粒径小于2μm的占90%。煤气中气体组份主要是CO、O₂、H₂、H₂O、CO₂等，煤气中含有水蒸气和焦油，当煤气温度过低时，有水和焦油淅出。矿热炉煤气净化属负压操作，密封不严密时，空气会渗入到设备和管道之中，存在爆炸危险性。按规范要求，煤气净化后温度要求小于60℃，方可进入煤气柜贮存。

目前，封闭矿热炉煤气净化普遍采用湿法，即用水洗涤的方法，煤气通过一级洗涤塔、二级文氏管、三级脱水器净化。湿法净化主要存在以下问题：①净化效率低，煤气含尘量高，达不到环保排放标准；②水资源耗量大、污水处理投资高，运行能耗大，产品成本高，没有市场竞争优势；③煤气含水量大、热值低、品质不高；④洗涤水管路和设备经常堵塞、腐蚀或冻结，停炉检修频繁，影响正常生产。

中国专利号为ZL 200520045962.5的文献公开了一种电石炉煤气干法净化装置，其工艺过程是：500-700℃高温煤气首先经空气机力冷却器降温至300-400℃，再进入袋式过滤器净化，净化后的煤气再进入冷凝器第二次冷却，使净煤气的温度下降到焦油汽凝结温度以下，然后进入焦油分离器和焦油过滤器去除焦油和水，最后通过煤气风机送至用户。该工艺不足之处在于：①空气机力冷却器的冷却列管直径小(100-150mm)，运行时经常堵塞；要使用多个轴流风机强制冷却，消耗电能；②冷凝器二次冷却属于直接喷淋水的冷却方式，虽然能够降温析出焦油和水，但需要消耗水资源，并带来水处理问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服封闭矿热炉煤气湿法洗涤工艺和专利ZL 200520045962.5所述方法存在的不足，提供一种封闭矿热炉煤气干法净化与回收系统。

本发明的技术解决方案是：一种封闭矿热炉煤气干法净化与回收系统，它包括封闭矿热炉、空气自然冷却器、袋滤器、水冷式冷凝排水器、煤气风机、煤气柜、自动控制系统；封闭矿热炉、空气自然冷却器、袋滤器、水冷式冷凝排水器、煤气风机、煤气柜依次通过碳钢钢管连接，在封闭矿热炉和空气自然冷却器，以及煤气风机和煤气柜的连接管道上设置切换阀、在封闭矿热炉的炉盖上安装炉压测量装置；自动控制系统通过信号线与上述设备和阀门联接。

本发明所述的空气自然冷却器的上部是∩形散热管束，下部是沉降灰斗，沉降灰斗下部依次设置翻板阀、星形卸灰阀 ，它具有煤气冷却和去除火星二种功能。高温煤气在∩形散热管束中上下流动的同时自然散热，散热面积可根据∩形散热管束的数量和尺寸来调整，火星和大颗粒粉尘可在沉降灰斗中分离；散热管径一般大于300mm，不会发生堵塞。

本发明所述的袋滤器是一种脉冲喷吹型袋式除尘器，它由上箱体、中箱体、灰斗、脉冲喷吹清灰装置、滤袋及袋笼等组成，袋滤器为圆筒结构，清灰气源为N₂。

本发明所述的水冷式冷凝排水器，上部是冷凝器，底部是水封排水器。冷凝器具有冷却煤气、淅出焦油和水的功能，它是用带翅片的S金属管束作为换热部件，管内通水作为冷却介质，下进上出，冷却水循环使用；煤气在冷凝器中上进下出，与管束间接对流换热，煤气冷却时淅出的焦油和水与管束碰撞而分离。水封排水器设置在冷凝器底部，收集焦油和冷凝水，起到密封作用，并能自动排出焦油和水。

本发明所述的空气自然冷却器、袋滤器、水冷式冷凝排水器等装置经集成后形成一套整体设备，竖向布置，呈塔式结构。突破了传统设计一字排开的格局，显著减少了占地面积。