專利名稱：一種用于高爐煉鐵的富氧干氣供應裝置的制作方法
技術領域：
—種用于高爐煉鐵的富氧干氣供應裝置技術領域[0001]本實用新型涉及高爐煉鐵工藝技術領域，具體涉及一種將壓縮空氣直接制成可用于高爐煉鐵的富氧干氣的供應裝置。
背景技術：
[0002]在高爐煉鐵工藝中，富氧鼓風技術和脫濕鼓風技術為較為廣泛應用的強化冶煉技術。其中，富氧鼓風主要是在鼓風時加入工業(yè)氧來提高鼓風中的含氧量，使氣體中的富氧含量> 21%，提高冶煉強度和爐缸風口帶燃燒溫度，從而提高高爐產(chǎn)量和降低焦比。而脫濕鼓風則是通過去除高爐鼓風中的水分，使進入高爐的助燃空氣的濕度降低到最佳操作所要求的數(shù)值并保持穩(wěn)定，從而起到提高干風溫度、穩(wěn)定爐況、增加煤粉噴吹量、降低焦比的作用。[0003]目前，富氧鼓風技術中常見富氧加入方法主要是在高爐鼓風機前設置獨立的PSA (變壓吸附)或VPSA (真空變壓吸附)制氧裝置，并將所制富氧在高爐鼓風機前加入進口風管中，或者，將獨立的PSA或VPSA制氧裝置所制富氧經(jīng)氧壓機加壓后在高爐鼓風機與放風閥之間的冷風管上加入。[0004]CN03117856. 1，發(fā)明名稱為“高爐煉鐵富氧噴煤的供氧流程”的中國發(fā)明專利公開了一種采用PSA或VPSA吸附法和常壓輸出氧氣的壓縮膨脹深冷法及膜分離法空分裝置為高爐煉鐵富氧噴煤工藝提供富氧的供氧流程。該技術方案主要是供氧時加在高爐鼓風機吸入口前與空氣一同被高爐鼓風機吸入混合成高爐富氧噴煤煉鐵工藝所需的富氧送入高爐，或經(jīng)加壓后送入高爐鼓風機出口的空氣管內與鼓風機加壓后的空氣混合均勻后送入高爐。該供氧流程仍存在以下缺點由于在制備富氧過程中采用空壓機或真空機組，富氧制備能耗較大 ，且如采用高爐鼓風機后加富氧的方式，則還需增加氧壓機升壓，能耗及投資還需進一步提高，且整套裝置系統(tǒng)運行能耗高、設備占地面積大，投資大。[0005]而就脫濕鼓風而言，當前則主要采用鼓風機吸入側冷卻脫濕的方法，該脫濕方法需增加冷凍機組，投資高，且運行能耗較高。[0006]CN200910103264. 9，發(fā)明名稱為“一種高爐鼓風機機后脫濕裝置”的中國發(fā)明專利公開了一種高爐鼓風機機后脫濕裝置，其技術方案主要是通過將脫濕裝置后置于高爐鼓風機出口，對高爐鼓風機出口的高溫高壓的空氣依次進行預冷、脫濕和回熱。但該技術方案沒有充分利用高爐鼓風機，仍然不能將空氣直接制成可用于高爐煉鐵的富氧干氣，而是需要通過外置添加富氧的方式來滿足可用于高爐煉鐵的富氧干氣的要求。[0007]CN98228550. 7，名稱為“一種玻璃球窯富氧燃燒裝置”的實用新型專利公開了一種玻璃球窯富氧燃燒裝置，由鼓風機、富氧發(fā)生器、水環(huán)式真空泵、氣水分離器、脫濕箱、氣水分離箱、增壓風機、換向裝置、預熱器、噴嘴、空氣凈化器、風管軟連接、排水斗組成，利用膜法富氧技術，提供28 35%02含量的富氧空氣，與天然氣混合燃燒。該技術方案僅僅適用于特定的玻璃球窯，采用膜法富氧技術，通過鼓風機送入空氣，同時需要結合水環(huán)式真空泵提供膜法制富氧的足夠壓差，以及通過增壓風機對所制富氧增壓以滿足后續(xù)要求的壓力。因此，該富氧燃燒裝置仍然存在動力設備投資大、能耗高的缺點，且不適用于高爐煉鐵。[0008]因此，綜合考慮整個高爐煉鐵富氧鼓風供氣流程，并從降低富氧制備能耗及脫濕能耗的角度出發(fā)，有必要建立新的結合脫濕效能的高爐煉鐵富氧干氣供應工藝，以充分利用現(xiàn)有高爐煉鐵工藝中已有裝置，在保證富氧含量的前提下，減少投資和運行成本，節(jié)約能源消耗。實用新型內容[0009]本實用新型旨在克服上述現(xiàn)有技術的缺點，提供了一種與高爐煉鐵強化冶煉過程相適應的富氧干氣供應裝置。該裝置充分利用現(xiàn)有高爐煉鐵冶煉工藝中的設備，將經(jīng)過高爐鼓風機出口增壓后的空氣，經(jīng)PSA制氧單元來直接制備富氧干氣，改變了現(xiàn)有技術中需要外置添加富氧來制取富氧干氣，具備設備投資低、運行能耗低的特點。[0010]為解決以上技術問題，本實用新型所提供的技術方案如下[0011]一種用于高爐煉鐵的富氧干氣供應裝置，包括高爐鼓風機、預冷器、空冷器、PSA制氧單元和熱風爐，其特征在于所述的高爐鼓風機連接預冷器，預冷器連接空冷器，空冷器連接PSA制氧單元，PSA制氧單元連接預冷器，預冷器連接熱風爐；經(jīng)高爐鼓風機增壓后的空氣經(jīng)預冷器、空冷器冷卻降溫，再進入PSA制氧單元得到富氧干氣，所得富氧干氣回到預冷器進行升溫，然后進入熱風爐送往高爐用作助燃。[0012]所述的富氧干氣供應裝置還包括氣水分離器，所述的預冷器連接空冷器，空冷器連接氣水分離器，氣水分離器連接PSA制氧單元，PSA制氧單元連接預冷器；經(jīng)高爐鼓風機增壓后的空氣，經(jīng)預冷器、空冷器冷卻降溫，降溫后的氣體在氣水分離器中脫出氣體中的水分，再進入PSA制氧單元得到富氧干氣。[0013]所述的PSA制氧單元，采用多個吸附塔并聯(lián)，吸附塔內自下而上依次裝填有脫水吸附劑和制氧分子篩，以吸附脫除微量水和氮氣。[0014]所述的吸附塔，每個吸附塔操作步驟依次包括吸附、均壓降壓、順放、逆放、沖洗、 均壓升壓、產(chǎn)品氣升壓。多個吸附塔交錯吸附和再生，從而使空氣得以脫濕并制備得富氧干氣。所制得的富氧干氣與外部添加富氧的方式相比，其含氧量得到大幅度的提高，并且便于調節(jié)、穩(wěn)定性聞。[0015]所述的富氧干氣的氧含量按體積百分比大于21%、露點溫度在-10°C以下、濕度小于 2 g/m3。本實用新型的有益效果在于[0017]1、本實用新型裝置采用PSA制氧單元放置于高爐鼓風機的出口端之后，充分利用了高爐鼓風機所提供的出口空氣的較高壓力，直接將空氣變壓吸附制富氧，使后續(xù)制富氧的過程簡化，無需添加如空壓機或真空機組等動力設備，與目前常用的獨立設置PSA或 VPSA制富氧裝置相比，優(yōu)化了設備投資，大幅降低了富氧制備過程的能耗，極為有效地降低了富氧干氣的制備能耗，提高了高爐煉鐵裝置的經(jīng)濟性，具備低設備投資、低運行能耗的特[0018]2、本實用新型采用預冷器與高爐鼓風機和PSA制氧單元相連接的方式。這里的預冷器發(fā)揮了以下的作用(1)高爐鼓風機出口的空氣先經(jīng)預冷器進行降溫，再進入空冷器進行再次降溫，以滿足PSA的工藝要求；(2)預冷器將PSA制得的富氧干氣作為冷卻介質， 對富氧干氣進行升溫，有效地利用了鼓風機出口氣體的熱量，從而達到了節(jié)能的目的。[0019]3、本實用新型采用預冷器連接空冷器，并于空冷器后設置氣水分離器的方法，很好地利用了高爐鼓風機所提供的出口空氣的較高壓力和溫度，使空氣脫濕處理無需添加冷凍機組，優(yōu)化了設備投資，大幅降低了空氣脫濕處理的能耗，從而極為有效地降低了富氧干氣的制備能耗，進一步提高了高爐煉鐵裝置的經(jīng)濟性，并以此形成結合脫濕效能的高爐煉鐵富氧干氣供應工藝。[0020]4、本實用新型采用多個吸附塔并聯(lián)的PSA制氧單元，多個吸附塔交錯吸附和再生，能很好地脫去空氣中的水分和氮氣，滿足制取高濃度的富氧干氣的要求。所制得的富氧干氣與外部添加富氧的方式相比，其含氧量得到大幅度的提高，并且便于調節(jié)、穩(wěn)定性高。


[0021]圖1是根據(jù)本實用新型內容所實施的高爐煉鐵的富氧干氣供應裝置結構圖。[0022]圖2是本實用新型實施例2的高爐煉鐵的富氧干氣供應裝置結構圖。
具體實施方式
[0023]實施例1[0024]一種用于高爐煉鐵的富氧干氣供應裝置，包括高爐鼓風機、預冷器、空冷器、PSA制氧單元和熱風爐，其特征在于所述的高爐鼓風機連接預冷器，預冷器連接空冷器，空冷器連接PSA制氧單元，PSA制氧單元連接預冷器，預冷器連接熱風爐；經(jīng)高爐鼓風機增壓后的空氣經(jīng)預冷器、空冷器冷卻降溫，再進入PSA制氧單元得到富氧干氣，所得富氧干氣回到預冷器進行升溫，然后進入熱風爐送往高爐用作助燃。[0025]所述的高爐鼓風機出口空氣的表壓壓力為O. 25MPa。[0026]所述的PSA制氧單元，采用多個吸附塔并聯(lián)，吸附塔內自下而上依次裝填有脫水吸附劑和制氧分子篩，以吸附脫除微量水和氮氣。[0027]所述的吸附塔，每個吸附塔操作步驟依次包括吸附、均壓降壓、順放、逆放、沖洗、 均壓升壓、產(chǎn)品氣升壓。[0028]所述的進入PSA制氧單元前的空氣溫度為85°C以下。[0029]進入PSA制氧單元前的空氣濕度為5 10g/m3。[0030]所述的富氧干氣的露點溫度在-10°C以下，含氧量大于21%，濕度小于2g/m3。[0031 ] 本實用新型充分利用高爐最重要的動力設備——高爐鼓風機，不但直接通過本實用新型所述富氧干氣供應裝置制取高爐冶煉所需的氧氣，而且提供克服高爐料柱阻力所需的氣體動力，無須以添加富氧的方式作為高爐煉鐵的富氧干氣。[0032]實施例2[0033]同樣道理，如實施例1[0034]一種用于高爐煉鐵的富氧干氣供應裝置，包括高爐鼓風機、預冷器、空冷器、PSA制氧單元和熱風爐，其特征在于所述的高爐鼓風機通過管道連接預冷器，預冷器連接空冷器，空冷器連接PSA制氧單元，PSA制氧單元連接預冷器，預冷器連接熱風爐；所述的高爐鼓風機出口空氣的表壓壓力為O. 35Mpa，所述的進入PSA制氧單元前的空氣溫度為85 °C，濕度為10g/m3，得到露點溫度為-10°C，含氧量23%，濕度為1. 92 g/m3的富氧干氣，所得富氧干氣回到預冷器進行升溫，然后進入熱風爐送往高爐用作助燃。[0035]所述的富氧干氣供應裝置還包括氣水分離器，所述的預冷器連接空冷器，空冷器連接氣水分離器，氣水分離器連接PSA制氧單元，PSA制氧單元連接預冷器；經(jīng)高爐鼓風機增壓后的空氣，經(jīng)預冷器、空冷器冷卻降溫，降溫后的氣體在氣水分離器中脫出氣體中的水分，再進入PSA制氧單元得到富氧干氣。[0036]實施例3[0037]同樣道理，如前述[0038]—種用于高爐煉鐵的富氧干氣供應裝置，包括高爐鼓風機、冷卻器、氣水分離器、 PSA制氧單元和熱風爐，其特征在于所述的高爐鼓風機通過管道連接預冷器，預冷器連接空冷器，空冷器連接PSA制氧單元，PSA制氧單元連接預冷器，預冷器連接熱風爐；所述的高爐鼓風機出口空氣的表壓壓力O. 45Mpa，所述的進入PSA制氧單元前的空氣溫度為75°C，濕度為8g/m3，得到露點溫度為-20°C，含氧量22%，濕度為O. 76 g/m3的富氧干氣，所得富氧干氣回到預冷器進行升溫，然后進入熱風爐送往高爐用作助燃。[0039]實施例4[0040]同樣道理，如前述[0041]一種用于高爐煉鐵的富氧干氣供應裝置，包括高爐鼓風機、冷卻器、氣水分離器、 PSA制氧單元和熱風爐，其特征在于所述的高爐鼓風機通過管道連接預冷器，預冷器連接空冷器，空冷器連接PSA制氧單元，PSA制氧單元連接預冷器，預冷器連接熱風爐；所述的高爐鼓風機出口空氣的表壓壓力O. 58Mpa，所述的進入PSA制氧單元前的空氣溫度為65°C，濕度為6g/m3，得到露點溫度為-30°C，含氧量23%，濕度為O. 28 g/m3的富氧干氣，所得富氧干氣回到預冷器進行升溫，然后進入熱風爐送往高爐用作助燃。[0042]實施例5[0043]同樣道理，如前述一種用于高爐煉鐵的富氧干氣供應裝置，包括高爐鼓風機、冷卻器、氣水分離器、 PSA制氧單元和熱風爐，其特征在于所述的高爐鼓風機通過管道連接預冷器，預冷器連接空冷器，空冷器連接PSA制氧單元，PSA制氧單元連接預冷器，預冷器連接熱風爐；所述的高爐鼓風機出口空氣的表壓壓力為O. 75Mpa，所述的進入PSA制氧單元前的空氣溫度為80°C， 濕度為5g/m3，得到露點溫度為_40°C，含氧量24%，濕度為O. 09 g/m3的富氧干氣，所得富氧干氣回到預冷器進行升溫，然后進入熱風爐送往高爐用作助燃。[0045]本實用新型很好地利用了高爐鼓風機所提供的出口空氣的較高壓力，使后續(xù)的空氣脫濕處理和變壓吸附制富氧過程都無需添加如冷凍機組、空壓機、氧壓機、真空泵等動力設備，從而與目前常用的獨立設置PSA (或VPSA)制富氧裝置以及冷卻法脫濕裝置相比，優(yōu)化了設備投資，大幅降低了空氣脫濕處理及制富氧過程的能耗，極為有效地降低了富氧干氣的制備能耗，提高了高爐煉鐵裝置的經(jīng)濟性，并以此形成可同時滿足富氧鼓風和脫濕鼓風要求的，具備低設備投資、低運行能耗特點的富氧干氣供應流程。
權利要求1.一種用于高爐煉鐵的富氧干氣供應裝置，包括高爐鼓風機、預冷器、空冷器、PSA制氧單元和熱風爐，其特征在于所述的高爐鼓風機連接預冷器，預冷器連接空冷器，空冷器連接PSA制氧單元，PSA制氧單元連接預冷器，預冷器連接熱風爐。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于高爐煉鐵的富氧干氣供應裝置，其特征在于所述的富氧干氣供應裝置還包括氣水分離器，所述的預冷器連接空冷器，空冷器連接氣水分離器，氣水分離器連接PSA制氧單元，PSA制氧單元連接預冷器。
3.根據(jù)權利要求1或者2所述的一種用于高爐煉鐵的富氧干氣供應裝置，其特征在于所述的PSA制氧單元，采用多個吸附塔并聯(lián)。
專利摘要本實用新型涉及高爐煉鐵工藝技術領域，提供了一種與高爐煉鐵冶煉過程相適應的富氧干氣供應裝置。本實用新型的富氧干氣供應裝置，其特征在于所述的高爐鼓風機連接預冷器，預冷器連接空冷器，空冷器連接PSA制氧單元，PSA制氧單元連接預冷器，預冷器連接熱風爐。該裝置充分利用現(xiàn)有高爐煉鐵冶煉工藝中的設備，將經(jīng)過高爐鼓風機出口增壓的空氣，經(jīng)PSA來直接制備富氧干氣，具備設備投資低、運行能耗低的特點。
文檔編號C21B9/16GK202849472SQ20122044879
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月5日 優(yōu)先權日2012年9月5日
發(fā)明者李東林, 郎治, 王華金, 蘇為民, 馬光俊 申請人:李東林, 郎治, 王華金, 蘇為民, 馬光俊