本技術(shù)涉及鋼鐵冶金行業(yè)，具體而言，涉及一種轉(zhuǎn)爐煤氣高效回收裝置及回收方法。

背景技術(shù)：

1、轉(zhuǎn)爐煉鋼是以鐵水、廢鋼、鐵合金為主要原料，不借助外加熱源，靠鐵液本身的物理熱和鐵液組分間化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生熱量而在轉(zhuǎn)爐中完成煉鋼過(guò)程，是目前使用最普遍的煉鋼工藝。

2、轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物高溫轉(zhuǎn)爐煤氣，轉(zhuǎn)爐煤氣出口溫度高達(dá)1200～1600℃，具有很高的顯熱，一般采用汽化煙道余熱鍋爐回收煙氣的物理顯熱。轉(zhuǎn)爐煤氣一般主要成分為(體積分?jǐn)?shù))：co為40～60％，h2<2％，co2為15～25％，o2為0.4～0.8％，n2為25～35％。

3、轉(zhuǎn)爐煤氣中含有較高的co成分，有毒性和爆炸性，然而轉(zhuǎn)爐煤氣中可燃?xì)怏w主要為co和h2，同時(shí)又是一種很好的燃料。但是由于有o2的存在，當(dāng)進(jìn)入爆炸范圍后就會(huì)爆炸，存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)。

4、同時(shí)，轉(zhuǎn)爐煤氣中有較高含量的co2，大量的co2不僅降低了轉(zhuǎn)爐煤氣的燃燒熱值與能源轉(zhuǎn)換效率，增加了地球環(huán)境負(fù)荷，而且對(duì)煤氣回收和儲(chǔ)存設(shè)備具有一定的腐蝕作用。

5、轉(zhuǎn)爐煤氣回收工藝主要包括以下因素：

6、1、轉(zhuǎn)爐煤氣安全回收的問(wèn)題，必須嚴(yán)格控制煤氣中的氧含量，以減少煤氣爆炸的安全風(fēng)險(xiǎn)。

7、2、由于轉(zhuǎn)爐煤氣中含有15～25％的co2，降低了轉(zhuǎn)爐煤氣熱值。

8、3、co2排放有明確指標(biāo)，減少co2排放對(duì)企業(yè)降本增效，提高競(jìng)爭(zhēng)力有巨大優(yōu)勢(shì)。

9、4、轉(zhuǎn)爐煤氣熱量回收只能采用濕法工藝，通過(guò)大量水洗滌來(lái)補(bǔ)充大量的水蒸氣，從而稀釋氧氣含量，保證系統(tǒng)安全，但是并沒(méi)有對(duì)co2進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

10、轉(zhuǎn)爐煤氣中含有較高的co成分可作為制備高附加值化工產(chǎn)品的原料，因其具有較高的經(jīng)濟(jì)與環(huán)保價(jià)值，是鋼鐵行業(yè)重要的二次能源。如何回收和利用這些煙氣中的熱能，提高煉鋼企業(yè)的能源利用效率和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)減少環(huán)境污染，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展是亟需解決的技術(shù)問(wèn)題。

11、現(xiàn)有對(duì)于轉(zhuǎn)爐煤氣的催化轉(zhuǎn)化中，絕大部分為固定床的形式，通過(guò)在固定床裝填過(guò)量的催化劑，使轉(zhuǎn)爐煤氣在流經(jīng)催化劑床層時(shí)進(jìn)行還原反應(yīng)，將co2還原為co的過(guò)程中消耗o2，降低o2并提高co的含量。

12、但是固定床形式的催化反應(yīng)裝置，需要定期將失效的催化劑床層進(jìn)行更換，同時(shí)難以保證轉(zhuǎn)爐煤氣與催化劑的充分接觸，不能有效地保證轉(zhuǎn)爐煤氣的轉(zhuǎn)化效率。催化還原反應(yīng)需要在高溫條件下進(jìn)行，而如何充分利用轉(zhuǎn)爐煤氣中的熱量進(jìn)行反應(yīng)，在轉(zhuǎn)爐煤氣下游除塵降溫工序之前進(jìn)行轉(zhuǎn)爐煤氣的轉(zhuǎn)化，也是需要重點(diǎn)考慮的技術(shù)方面。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的目的是提供一種轉(zhuǎn)爐煤氣高效回收裝置及回收方法，能夠?qū)⑥D(zhuǎn)爐煤氣中的自身組成轉(zhuǎn)化為熱值較高的co，降低了co2的排放量，轉(zhuǎn)爐煤氣實(shí)現(xiàn)全部回收，提高轉(zhuǎn)爐煤氣的熱值，減少煤氣燃燒放散量，在最大程度上達(dá)到綠色、低碳、減排的技術(shù)效果。

2、同時(shí)能夠改善轉(zhuǎn)爐煤氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)的形式，使作為催化劑的煤粉充分完全地與轉(zhuǎn)爐煤氣進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，保證反應(yīng)效果，提高co2的轉(zhuǎn)化率。

3、煤粉在經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化反應(yīng)后，能夠通過(guò)轉(zhuǎn)爐煤氣下游的除塵降溫工序得到回收處理，可在有效利用轉(zhuǎn)爐煤氣高溫?zé)崃康那疤嵯?，減少?gòu)U棄催化劑的回收操作。

4、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面，本發(fā)明提供一種轉(zhuǎn)爐煤氣高效回收裝置，包括：煤粉儲(chǔ)料裝置以及煤粉給料裝置，所述煤粉給料裝置中的煤粉通過(guò)氣力輸送傳輸至轉(zhuǎn)爐煤氣煙道；

5、所述煤粉給料裝置連接有變頻給料裝置，所述變頻給料裝置通過(guò)給料管道與送料氣管道連接，所述給料管道與所述送料氣管道的相接部位設(shè)置有氣固混合器，所述送料氣管道的末端連接有給料噴射組件，所述給料噴射組件的噴料口伸入所述轉(zhuǎn)爐煤氣煙道用于將氣力輸送的煤粉噴入轉(zhuǎn)爐煤氣煙道；

6、所述給料噴射組件包括多個(gè)，每個(gè)所述給料噴射組件相對(duì)所述轉(zhuǎn)爐煤氣煙道的軸心傾斜設(shè)置，且所述噴料口的噴射路徑在所述轉(zhuǎn)爐煤氣煙道的軸心線(xiàn)上對(duì)中交匯；

7、所述轉(zhuǎn)爐煤氣煙道上安裝有能夠檢測(cè)轉(zhuǎn)爐煤氣組成的氣體檢測(cè)器，所述氣體檢測(cè)器設(shè)置在所述給料噴射組件的下游；

8、所述變頻給料裝置包括變頻給料閥，所述變頻給料閥包括變頻電機(jī)以及安裝在所述給料管道中的給料葉輪；

9、還包括控制單元，所述變頻電機(jī)以及所述氣體檢測(cè)器分別與所述控制單元電連接。

10、在可選的實(shí)施方式中，所述煤粉儲(chǔ)料裝置包括煤粉儲(chǔ)槽以及煤粉鎖斗，所述煤粉儲(chǔ)槽與所述煤粉鎖斗之間設(shè)置有煤粉鎖斗進(jìn)口閥，所述煤粉鎖斗連接有氮?dú)夤芫€(xiàn)，所述氮?dú)夤芫€(xiàn)用于向所述煤粉鎖斗內(nèi)部充注氮?dú)猓雒悍坻i斗的頂部設(shè)置有鎖斗放空閥。

11、在可選的實(shí)施方式中，所述煤粉給料裝置包括煤粉給料倉(cāng)，所述煤粉鎖斗連接在所述煤粉給料倉(cāng)的上方，所述煤粉給料倉(cāng)上設(shè)置有給料倉(cāng)放空閥，所述煤粉給料倉(cāng)與所述煤粉鎖斗之間設(shè)置有煤粉鎖斗出口閥，所述煤粉鎖斗進(jìn)口閥、所述煤粉鎖斗出口閥、所述鎖斗放空閥以及所述給料倉(cāng)放空閥均與所述控制單元電連接。

12、在可選的實(shí)施方式中，所述煤粉鎖斗內(nèi)部設(shè)置有笛管，所述煤粉鎖斗包括位于底部的錐形料斗，所述笛管環(huán)繞布置在所述錐形料斗的里側(cè)，所述氮?dú)夤芫€(xiàn)與所述笛管相接，所述煤粉鎖斗上連接有氮?dú)夥创倒芫€(xiàn)，所述氮?dú)夥创倒芫€(xiàn)連接在所述錐形料斗上，且與所述錐形料斗相切設(shè)置。

13、在可選的實(shí)施方式中，所述鎖斗放空閥以及所述給料倉(cāng)放空閥分別通過(guò)放空管道與氣固緩沖罐連接，所述氣固緩沖罐連接有充壓氮?dú)夤芫€(xiàn)，所述充壓氮?dú)夤芫€(xiàn)與設(shè)置在所述氣固緩沖罐內(nèi)部的噴吹嘴連接，所述噴吹嘴用于使所述氣固緩沖罐中的放空煤粉轉(zhuǎn)化為懸浮狀態(tài)，并在充壓噴吹后由所述氣固緩沖罐導(dǎo)出；

14、所述氣固緩沖罐通過(guò)引射管道與所述氣固混合器連接，用于將放空緩沖的煤粉引射回流至所述氣固混合器。

15、在可選的實(shí)施方式中，所述氣固混合器包括殼體，所述殼體內(nèi)部構(gòu)造為拉瓦爾管結(jié)構(gòu)，包括混合器入口腔、混合器混合腔以及混合器擴(kuò)口腔，所述混合器入口腔內(nèi)部安裝有噴射管，所述噴射管包括噴射直管以及漸縮尖錐管，所述噴射直管的尾端與所述送料氣管道連接，所述混合器入口腔與所述混合器混合腔的相接部位設(shè)置有進(jìn)料口，所述給料管道與所述進(jìn)料口連接；

16、所述混合器入口腔包括入口腔直筒段以及入口腔漸縮段，所述入口腔漸縮段與所述混合器混合腔直通，所述噴射管安裝在所述混合器入口腔中，且所述漸縮尖錐管的頭端越過(guò)所述入口腔直筒段且位于所述入口腔漸縮段，所述入口腔直筒段設(shè)置有引射回流口，所述引射管道與所述引射回流口相接。

17、在可選的實(shí)施方式中，所述給料噴射組件包括一體結(jié)構(gòu)的煤粉料嘴以及氣流噴嘴，所述氣流噴嘴設(shè)置在所述煤粉料嘴的里側(cè)且兩者同心設(shè)置；

18、所述煤粉料嘴包括氣煤料嘴管以及氣煤料噴頭，所述氣流噴嘴包括氣體噴嘴管以及氣體噴頭，所述氣煤料嘴管與所述送料氣管道對(duì)接，所述氣體噴嘴管連接有噴射氣體管道，所述噴射氣體管道用于通過(guò)噴射氣體將所述氣煤料嘴管中的氣煤混合物噴入所述轉(zhuǎn)爐煤氣煙道；

19、所述氣體噴頭設(shè)置在所述氣煤料噴頭的徑向里側(cè)，所述氣煤料噴頭以及所述氣體噴頭共同構(gòu)成所述噴料口；

20、所述氣體噴嘴管與所述噴射氣體管道在所述煤粉料嘴的外部相接，所述氣體噴嘴管由所述氣煤料嘴管的外部垂直伸入，且伸入部分的所述氣體噴嘴管與所述氣煤料嘴管平行延伸；

21、所述氣煤料噴頭以及所述氣體噴頭分別包括尖錐狀結(jié)構(gòu)，且分別包括位于尖端的氣煤料噴口及氣體噴口，所述氣體噴嘴管以及所述氣體噴頭的外徑小于所述氣煤料噴口的內(nèi)徑，所述氣體噴口設(shè)置在所述氣煤料噴口的軸向里側(cè)，且所述氣體噴口與所述氣煤料噴口之間至少具有一段軸向上的長(zhǎng)度間隙。

22、在可選的實(shí)施方式中，所述氣煤料噴頭的尖錐角度大于所述氣體噴頭的尖錐角度，所述氣煤料嘴管與所述氣體噴嘴管之間設(shè)置有環(huán)狀間隙，所述環(huán)狀間隙的寬度不小于所述氣體噴嘴管外徑的二分之一。

23、在可選的實(shí)施方式中，所述給料噴射組件的對(duì)中交匯部位設(shè)置有漸擴(kuò)管，所述漸擴(kuò)管固定在所述轉(zhuǎn)爐煤氣煙道的軸心上，所述漸擴(kuò)管與所述轉(zhuǎn)爐煤氣煙道之間留有間隙。

24、第二方面，本發(fā)明提供一種轉(zhuǎn)爐煤氣高效回收方法，包括以下步驟：

25、轉(zhuǎn)爐煤氣在轉(zhuǎn)爐煤氣煙道中流動(dòng)，煤粉經(jīng)煤粉給料裝置以及變頻給料裝置的給料后，與送料氣管道中的輸送氣在氣固混合器中混合并得到加速輸送；

26、加速輸送的煤粉氣混合物通過(guò)給料噴射組件噴射進(jìn)入轉(zhuǎn)爐煤氣煙道，過(guò)量的煤粉作為催化劑與轉(zhuǎn)爐煤氣接觸進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，在與過(guò)量的催化劑接觸后，轉(zhuǎn)爐煤氣進(jìn)行部分組成的轉(zhuǎn)化反應(yīng)，減少消除轉(zhuǎn)爐煤氣中的o2，提高轉(zhuǎn)爐煤氣中co；

27、轉(zhuǎn)化反應(yīng)后的轉(zhuǎn)爐煤氣通過(guò)轉(zhuǎn)爐煤氣煙道的出口進(jìn)行回收。

28、本技術(shù)中的轉(zhuǎn)爐煤氣高效回收裝置及回收方法，將煤粉給料裝置中的作為催化劑的煤粉通過(guò)氣力輸送傳輸至轉(zhuǎn)爐煤氣煙道，使煤粉直接參與轉(zhuǎn)爐煤氣的轉(zhuǎn)化反應(yīng)，能夠形成煤粉在轉(zhuǎn)爐煤氣煙道中的流化反應(yīng)狀態(tài)，相較于固定床的反應(yīng)形式，噴入轉(zhuǎn)爐煤氣煙道內(nèi)的流化狀態(tài)的煤粉能夠更加充分地與轉(zhuǎn)爐煤氣進(jìn)行接觸，使煤粉更加完全地與轉(zhuǎn)爐煤氣進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，并能夠跟隨轉(zhuǎn)爐煤氣在煙道中的流動(dòng)進(jìn)一步擴(kuò)散，從最大程度上提高co2的轉(zhuǎn)化率，降低o2的含量。

29、煤粉在進(jìn)入煙道內(nèi)，可利用轉(zhuǎn)爐煤氣的高溫?zé)崃克矔r(shí)發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)化為具有高熱值的co，使固相煤粉在瞬時(shí)反應(yīng)中轉(zhuǎn)化為氣相。同時(shí)，未參與反應(yīng)的過(guò)量煤粉能夠跟隨轉(zhuǎn)爐煤氣進(jìn)行下游的降溫除塵工序得到回收，減少了額外需對(duì)廢棄催化劑的回收處理操作。

30、通過(guò)將煤粉以氣力輸送的形式傳輸至轉(zhuǎn)爐煤氣煙道內(nèi)，能夠使輸送氣與煤粉同時(shí)噴入煙道中，強(qiáng)化了煤粉的流化狀態(tài)，并且改善了煤粉在煙道中的擴(kuò)散效果，使氣能夠更加充分完全地與轉(zhuǎn)爐煤氣進(jìn)行接觸反應(yīng)。

31、變頻給料裝置能夠控制煤粉在上游的給料量，結(jié)合煙道中的組分含量，來(lái)控制煤粉的加入量，可在一定范圍內(nèi)控制煤粉的過(guò)量程度，減小轉(zhuǎn)爐煤氣下游降溫除塵操作的負(fù)荷。

32、通過(guò)在變頻給料裝置連接的給料管道與氣力輸送的送料氣管道相接部位設(shè)置氣固混合器，能夠提高送料氣與煤粉的混合效果，使煤粉在送料氣中能夠更加均勻地進(jìn)行分散，利于在噴入煙道后的流化擴(kuò)散。

33、送料氣管道的末端連接的給料噴射組件，通過(guò)將其噴料口伸入轉(zhuǎn)爐煤氣煙道，并將氣力輸送的煤粉噴入轉(zhuǎn)爐煤氣煙道中，可充分保證煤粉在煙道中的擴(kuò)散噴射的補(bǔ)入狀態(tài)，結(jié)合轉(zhuǎn)爐煤氣在煙道中的流動(dòng)，以及煤粉在送料氣中的均勻分散，能夠最大程度上保證煤粉在煙道內(nèi)的流化擴(kuò)散狀態(tài)，改善轉(zhuǎn)化反應(yīng)效果。

34、給料噴射組件包括多個(gè)，每個(gè)給料噴射組件相對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣煙道的軸心傾斜設(shè)置，能夠降低進(jìn)料噴射流對(duì)煙道內(nèi)壁造成的沖刷，噴料口的噴射路徑在轉(zhuǎn)爐煤氣煙道的軸心線(xiàn)上對(duì)中交匯，可從根本上避免對(duì)煙道內(nèi)壁的噴射沖刷，同時(shí)能夠使不同的進(jìn)料噴射流在對(duì)中交匯部位得到撞擊，構(gòu)成爆破擾流的流動(dòng)狀態(tài)，通過(guò)各個(gè)不同進(jìn)料噴射流的相互抵?jǐn)_，可進(jìn)一步增強(qiáng)擴(kuò)散效果。

35、轉(zhuǎn)爐煤氣煙道上安裝有能夠檢測(cè)轉(zhuǎn)爐煤氣中不同組成含量的氣體檢測(cè)器，氣體檢測(cè)器設(shè)置在給料噴射組件的下游，結(jié)合變頻給料裝置包括的變頻電機(jī)以及安裝在給料管道中的給料葉輪，能夠結(jié)合不同組成含量來(lái)針對(duì)性調(diào)整變頻電機(jī)以及給料葉輪的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制煤粉的進(jìn)料量。

36、通過(guò)將變頻電機(jī)以及氣體檢測(cè)器分別與控制單元電連接，能夠使控制單元接收氣體檢測(cè)器檢測(cè)到的轉(zhuǎn)爐煤氣的不同組成含量，進(jìn)一步結(jié)合轉(zhuǎn)爐煤氣的組成含量使控制單元控制調(diào)整變頻電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，最終形成動(dòng)態(tài)檢測(cè)以及控制反饋的控制回路，利于控制煤粉的進(jìn)料量。

37、通過(guò)本技術(shù)中的轉(zhuǎn)爐煤氣高效回收裝置，減少甚至消除了煙氣中的o2含量，使具有較高危險(xiǎn)因素的轉(zhuǎn)爐煤氣進(jìn)入安全范圍，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)廢物治理的同時(shí)提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收的安全性，同時(shí)由于co2與煤粉直接進(jìn)行瞬時(shí)轉(zhuǎn)化反應(yīng)，減少了轉(zhuǎn)爐煤氣中co2含量，提高co產(chǎn)量，降低co2排放量，提高轉(zhuǎn)爐煤氣的熱值，轉(zhuǎn)爐煤氣實(shí)現(xiàn)全部回收，減少煤氣燃燒放散量，避免轉(zhuǎn)爐煤氣的直接排放對(duì)大氣造成的污染，在最大程度上達(dá)到綠色、低碳、減排的技術(shù)效果。

38、本技術(shù)的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說(shuō)明。