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高炉煤气升温方法及装置
所属技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体地说是一种高炉煤气升温方法和装置。
背景技术
炼铁高炉在生产过程中，从炉顶排出大量含有高浓度灰尘的荒煤气，为了煤气的利用，需要对煤气进行净化。净化方法有干法除尘和湿法除尘2种。湿法除尘的工艺过程为：从高炉炉顶排出的荒煤气，经过重力除尘器或旋风除尘器初步除尘后，进入洗涤塔和文氏管，在洗涤塔和文氏管内受到水雾和细水流的冲洗而净化。洗涤后含有灰尘的污水通过分离系统将污泥分离出来，水通过水泵和管路再返回到洗涤塔和文氏管。干法除尘分为2种，一种是干法布袋除尘，另一种是干法电除尘。干法布袋除尘的工艺过程为：从高炉炉顶排出的荒煤气，经过重力除尘器或旋风除尘器初步除尘后，进入布袋除尘器，利用布袋的过滤作用直接将粉尘分离出来。干法电除尘的工艺过程为：从高炉炉顶排出的荒煤气，经过重力除尘器或旋风除尘器初步除尘后，进入电除尘器，利用高压静电作用将粉尘分离出来。与湿法除尘相比，干法除尘仅能量损失就减少30％～35％。干法除尘具有节能、节水、环保、煤气净化效果好、经济效益巨大等突出优点，具有很好的发展前景。但是，对于干法布袋除尘器，由于布袋材料等的限制，进入干法布袋除尘器的煤气温度要求为100℃～250℃。煤气温度过高，会烧坏布袋；煤气温度过低，会使煤气中所含的水分结露，从而使得灰尘变的粘性很强，粘附在布袋上，使得除尘器不透气，造成停产或煤气被迫放散。对于干法电除尘器，进入干法电除尘器的煤气温度要求为100℃～300℃。煤气温度过高，会使除尘器结构变形；煤气温度过低，会使煤气中所含的水分结露，从而使得电除尘器的绝缘下降，电场电压降低，使得电除尘器的除尘效率大幅度下降，高炉停产或煤气被迫放散。高炉生产中，由于炉矿波动，使得高炉炉顶排出的荒煤气的温度变化较大，会出现煤气温度过低或过高的情况。通过高炉操作来调整炉顶煤气温度的时间很长。因此，当煤气温度过高时，通常是在干法除尘器与高炉之间的重力除尘器或煤气管道等部位喷水降温，使煤气温度符合要求。但是当煤气温度低于规定的温度(100℃)时，却只能将煤气放散。这样就造成严重的环境污染，还浪费了宝贵的能源。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够在煤气温度过低时调高温度的方法，以及为实现这一方法的装置。
本发明所说的煤气升温方法是这样实现的，在干法除尘器前的煤气管道上安装煤气升温装置，它包括煤气主通道，煤气主通道上的空气管道，安装在煤气主通道内空气管道上的空气喷头，燃烧室，支撑板，点火元件。空气喷头安装在煤气主通道内的空气管道上，空气管道与外部气源管路相连，燃烧室出口与煤气主通道直接相通，煤气主通道的进口与来自重力除尘器的煤气管道相连接，煤气主通道的出口与通往干法除尘器的煤气管道相连接，空气管道用来提供助燃空气，助燃空气可以是温度为800℃～1300℃的高温助燃空气，也可以是常温空气。使用常温助燃空气时，助燃空气与通过燃烧室煤气进口进入燃烧室的煤气在燃烧室内混合，并利用点火元件点火后燃烧，燃烧后的高温废气混入煤气中，其产生的热量使得煤气温度升高，从而使煤气的温度达到干法除尘器所允许的温度范围内。使用高温助燃空气时，可以不安装点火元件，高温助燃空气与通过燃烧室煤气进口进入燃烧室的煤气在燃烧室内混合，利用高温助燃空气的高温和热量点火燃烧，燃烧后的高温废气混入煤气中，其产生的热量使得煤气温度升高，从而使煤气的温度达到干法除尘器所允许的温度范围内。
相比已有技术本发明具有如下优点：
1、利用少量的煤气的燃烧放热，将温度过低的煤气温度提高，可精确控制进入干法除尘器的煤气温度。
2、煤气升温装置的构造简单，造价低，便于推广。
附图1为本发明的结构原理图。
附图2为本发明结构原理的另一个实施例。
附图3为本发明结构原理的又一个实施例。
附图4为本发明结构原理的又一个实施例。
下面结合附图对本发明的设备进行详细说明。
为实现本发明所设计的煤气升温装置为：该装置包括煤气主通道1，在煤气主通道1上固定有空气管道2，空气管道2一端安装有空气喷头3，另一端与气源管路8相连，在煤气主通道1上用支撑板6固定安装有燃烧室5，燃烧室5的一端有煤气进口4，燃烧室5的出口直通煤气主通道1，燃烧室5的内壁敷设耐火材料内衬9，绝缘体14将点火元件13固定在燃烧室5内，导线15为点火元件13提供电源。煤气主通道1两端分别与煤气管道7相连。气源管路8用来提供助燃空气。助燃空气可以是常温空气，也可以是温度为800℃～1300℃的高温助燃空气。当使用高温助燃空气时，可以不安装点火元件13、绝缘体14及导线15。
本发明的工作原理：
在附图1中，燃烧室为内置式。在使用干法除尘工艺的煤气系统中，当煤气温度正常时，煤气从煤气主通道1中流过，气源管路8上的阀门关闭，助燃空气不进入空气喷头3。当煤气温度低于干法除尘工艺规定的下限温度时，气源管路8上的阀门打开，在使用高温助燃空气时，温度为800℃～1300℃的高温助燃空气通过气源管路8、空气管道2进入空气喷头3，在空气喷头3出口与从煤气进口4处进入燃烧室5内陆部分煤气混合，利用高温助燃空气的高温和热量点火燃烧；在使用常温助燃空气时，助燃空气通过气源管路8、空气管道2进入空气喷头3，在空气喷头3出口与从煤气进口4处进入燃烧室5内的部分煤气混合，导线15通电，点火元件13产生电弧使煤气和空气的混合气体点火燃烧，燃烧所消耗的煤气占煤气总量的0.5％～2.5％。燃烧产生的高温废气与经过煤气主通道1的大部分未燃烧煤气混合，使煤气温度升高。通过调节气源管路8上的阀门的开度可以改变进入煤气主通道1的助燃空气量，从而调节煤气主通道1出口的煤气温度，使其符合干法除尘器所需要的温度范围。
在附图2中，燃烧室为外置式。煤气主通道1与煤气管道7相联，燃烧室5安装在煤气主通道1的外面，燃烧室5的进口通过管道10与煤气主通道1相联，燃烧室5的出口通过管道11直通煤气主通道1。煤气主通道1的一部分煤气经过管道10，然后从煤气进口4处进入燃烧室5，与通过气源管路8、空气管道2、空气喷头3进入燃烧室5的助燃空气混合，利用高温助燃空气的高温和热量点火燃烧或利用点火元件13产生的电弧点火燃烧，燃烧室的内壁敷设耐火材料内衬9。燃烧后的高温废气通过管道11直接进入煤气主通道1，与煤气主通道1内的煤气混合，使混合后的煤气温度升高，符合干法除尘器所需要的温度范围。燃烧所消耗的煤气占煤气总量的0.5％～2.5％。
在附图3中，燃烧室也为外置式。煤气主通道1与煤气管道7相联，空气喷头3的喷口由3～20个喷口组成，呈环形排列在燃烧室5的外周，煤气主通道1的一部分煤气经过管道10，然后从煤气进口4处进入燃烧室5，与通过气源管路8、空气管道2、环形空气通道12、空气喷头3进入燃烧室的空气混合，利用高温助燃空气的高温和热量点火燃烧或利用点火元件13产生的电弧点火燃烧，燃烧室的内壁敷设耐火材料内衬9。燃烧后的高温废气通过管道11进入煤气主通道1，与煤气主通道1内的煤气混合，使混合后的煤气温度升高，符合干法除尘器所需要的温度范围。燃烧所消耗的煤气占煤气总量的0.5％～2.5％。
在附图4中，燃烧室5与煤气主通道1合为一体，空气喷头3呈环形布置在煤气主通道1的外周。通过气源管路8、空气管道2、环形空气通道12、空气喷头3进入燃烧室的助燃空气与煤气主通道1中的煤气混合，利用高温助燃空气的高温和热量点火燃烧或利用点火元件13产生的电弧点火燃烧，燃烧后的高温废气与通过煤气主通道1的未燃烧煤气混合，使混合后的煤气温度升高，符合干法除尘器所需要的温度范围。燃烧所消耗的煤气占煤气总量的0.5％～2.5％。
在没有安装煤气余压透平发电机的煤气干法除尘系统中，使用本发明，燃烧一小部分煤气并且燃烧废气混入煤气内部，使煤气热值降低0.6％～3％，但避免了全部煤气被放散造成的损失和污染，比没有使用本发明的系统节能程度达到97％以上，污染减少100％。在安装了煤气余压透平发电机的干法除尘系统中，提高煤气温度所燃烧的一小部分煤气的能量，在煤气余压透平发电机中得到回收，所以没有能量损失，与没有使用本发明的系统相比，节能程度达到100％，污染减少100％。