[发明专利]转炉及其汽化冷却烟道、转炉煤气回收前处理系统与方法

说明书

本申请公开了一种转炉及其汽化冷却烟道、转炉煤气回收前处理系统与方法，其中，汽化冷却烟道为可提升转炉煤气回收量的转炉汽化冷却烟道，包括活动烟罩、炉口固定段烟道、中间段烟道和末端烟道；转炉汽化冷却烟道与碳输送系统相连，碳输送系统向烟道内喷射干熄焦除尘灰，进入转炉汽化冷却烟道的转炉煤气中的二氧化碳和氧气分别与干熄焦除尘灰反应生成一氧化碳。本申请提供的转炉汽化冷却烟道内的转炉煤气与干熄焦除尘灰在烟道高温环境下发生反应，利用干熄焦除尘灰将转炉煤气中的二氧化碳和氧气反应为一氧化碳，同时降低了二氧化碳和氧气的含量，提升了转炉煤气对一氧化碳的回收量，即提升了转炉煤气的回收品质，且降低氧气含量也降低了爆炸风险。

技术领域

本申请涉及转炉煤气回收技术领域，尤其涉及一种可提升转炉煤气回收量与热值的转炉汽化冷却烟道、转炉煤气回收前处理系统与方法，以及一种能够提升转炉煤气回收量与热值的转炉。

背景技术

转炉“负能炼钢”是炼钢生产过程中节能技术的综合体现，它不仅体现了节约能源、减少环境污染，还体现了一个厂的能源管理水平。“负能炼钢”的含义是指炼钢过程中回收的煤气和蒸汽能量大于实际炼钢过程中消耗的水、电、风、气等能量总和，而转炉煤气回收就占整个转炉工序能源回收部分的80％～90％，是降低工序能耗、实现负能炼钢的关键环节。因此，为实现节能减排，转炉煤气回收系统已成为当前冶金行业中广泛采用的能量回收的工艺环节之一。

转炉煤气是转炉炼钢过程中的副产品，它是转炉炼钢过程中，铁水中的碳在高温下和吹入的氧生成一氧化碳和少量二氧化碳的混合气体。炉口烟气温度可达1450℃～1600℃，是一种无色、无味的有毒气体，发热量约为6800kJ/m³～10000kJ/m³，燃点约为600℃～700℃，密度为1.25kg/N·m³～1.29kg/N·m³。转炉煤气的成分随冶炼过程而不断变化，其主要成分按比重递减规则排序为：CO、CO₂、N₂、H₂、O₂。在转炉煤气中主要烟气成分为CO，为了达到转炉煤气回收的安全指标，必须保证转炉煤气温度和浓度不在着火点与爆炸极限浓度范围内。

在转炉吹炼过程中，产生约1600℃～1800℃的高温废气，主要成分是CO、O₂、CO₂、N₂和SO₂，CO含量可高达80％以上，含有大量的工业粉尘，含尘浓度可达80～150g/Nm³，吨钢可产生10kg～30kg工业粉尘。因此，转炉烟气具有高温、有毒、易燃易爆、含尘量高等特点，可以被回收使用，实现节能减排。

转炉煤气回收系统的主要工艺系统包括烟道换热装置、冷却装置、粗除尘装置、精除尘装置、引风机、切换站、管网的设置以及控制系统的配备等。转炉烟气净化回收系统主要包括烟气的收集、输导、降温、净化、抽引与放散等过程，但无论是采用OG法(转炉烟气湿法除尘)还是LT法(转炉烟气静电除尘)都离不开汽化冷却烟道。转炉汽化冷却烟道作为炼钢工艺的关键设备之一，其作用在于降低排烟温度、回收高温烟气中的余热，同时收集烟气中的部分烟尘，保证炼钢过程的顺利进行。OG法和LT法主要区别在于汽化烟道后面的除尘方式不一样，但是在汽化烟道部分结构大致相同，主要包括：活动烟罩、炉口固定段烟道、中间段烟道和末段烟道等。

转炉煤气回收量的影响因素包括转炉设备条件、原料条件、钢水碳含量、空气吸入量、煤气回收条件、供氧强度等，其中空气吸入量、煤气回收条件、供氧强度等对其影响尤为显著。

现有转炉煤气回收系统在应用实践中还存在如下不足：在转炉烟气高温(1600℃～1800℃)、高粉尘(80－150g/Nm³)、CO含量高(0-80％)、周期性冶炼等极端条件下，转炉煤气回收量低且煤气热值较低，造成了转炉煤气的极大浪费；进一步的，转炉煤气在冶炼中期CO₂含量和冶炼前后期的O₂含量还有进一步降低的需求，转炉煤气中O₂含量的比重大于2％，则会有爆炸风险。