转炉烟气处理和还原全钒钛球团的复合系统和方法技术方案

本发明专利技术属于钢铁冶金生产技术领域，尤其涉及一种转炉烟气处理和还原全钒钛球团的复合系统和方法。收集来自炼钢转炉顶部排出的高温烟气，经除尘处理后，对烟气中CO浓度进行实时检测，当检测到烟气中CO体积浓度低于40％时，将烟气通入气基还原竖炉中还原含铬全钒钛球团矿，从所述气基还原竖炉中出来的烟气经过余热回收、除杂干燥处理后，存储到储气柜中供用户使用。本发明专利技术的系统充分利用钢企中的副产资源，将转炉烟气利用在钒钛磁铁矿的还原工艺上，大幅降低生产成本，缩短生产周期，提高生产效率，实现节能减排，资源综合利用的大循环。

A Composite System for Treatment and Reduction of All-Vanadium-Titanium Pellets from Converter Flue Gas

The invention belongs to the technical field of iron and steel metallurgy production, in particular to a composite system for treating and reducing all vanadium and titanium pellets from converter flue gas. The high temperature flue gas discharged from the top of the converter is collected. After dust removal, the CO concentration in the flue gas is measured in real time. When the volume concentration of CO in the flue gas is detected to be less than 40%, the flue gas is fed into the gas-based reduction shaft furnace to reduce the chromium-bearing vanadium-titanium pellets. The flue gas from the gas-based reduction shaft furnace is stored in the gas holder after waste heat recovery, impurity removal and drying. Users can use it. The system of the invention makes full use of by-product resources in steel enterprises, utilizes converter flue gas in the reduction process of vanadium titanium magnetite, greatly reduces production cost, shortens production cycle, improves production efficiency, realizes a large cycle of energy saving, emission reduction and comprehensive utilization of resources.

【技术实现步骤摘要】
转炉烟气处理和还原全钒钛球团的复合系统和方法
本专利技术属于钢铁冶金生产
，尤其涉及一种转炉烟气处理和还原全钒钛球团的复合系统和方法。
技术介绍
全钒钛磁铁矿的冶炼，目前高炉-转炉工艺对高钛渣带来的一系列难题尚不能很好的解决，对其中的有价组元也不能很好的利用。因此需要以全钒钛磁铁矿高效冶炼为目标，对全钒钛球团矿的金属化还原、有价组元的高效分离的气基直接还原新工艺进行研究。竖炉的气基直接还原相较于传统的煤基更为节能减排，同时避免了煤炭对钛渣的污染而降低了TiO2的品位。目前技术上包括天然气-竖炉和煤制气-竖炉直接还原钒钛磁铁矿，该工艺除了对球团要求较高的机械强度、较低的低温粉化率和还原膨胀率，还要求较高的还原气温度，但煤制气和天然气除了设备投资高、还原气的成本高，达到较高的还原气温度还需要消耗大量的燃料，燃烧效率低导致生产成本居高不下，急需新的思路打破生产僵局。钢铁工业生产用总能约有70％会转换为二次能源(包括副产煤气)，但我们尚有30％左右的二次能源没有得到充分回收利用。日本是全世界煤气资源利用率最高的国家之一，而我国目前多数企业平均煤气回收率低、消耗量大且放散严重。转炉烟气中CO的浓度和热值均较高，但放散率也较高，其物理热及化学潜热所带来的价值每年损失重大，有必要对烟气进行资源化综合回收利用。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了提高对转炉烟气的资源化综合利用率、减少资源浪费和节省冶金企业的生产成本，本专利技术提供了一种转炉烟气处理和还原全钒钛球团的复合系统和方法，将由炼钢转炉释放的高温烟气收集、处理后进行全钒钛球团的还原，还原后的烟气还可以继续处理利用。本专利技术的系统既可以用于实际生产，也可依次做成实验装置模型，用于研究转炉烟气的资源化利用相关的课题。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：本专利技术提供一种转炉烟气处理和还原全钒钛球团的复合方法，包括：收集来自炼钢转炉顶部排出的高温烟气，经除尘处理后，对烟气中CO浓度进行实时检测，当检测到烟气中CO体积浓度低于40％时，将烟气通入气基还原竖炉中还原含铬全钒钛球团矿，从所述气基还原竖炉中出来的烟气经过余热回收、除杂干燥处理后，存储到储气柜中供用户使用；当检测到烟气中CO体积浓度不低于40％时，将烟气直接进行余热回收、除尘除杂处理后，存储到转炉煤气柜中供用户使用。本专利技术还提供一种转炉烟气处理和还原全钒钛球团的复合系统，包括：烟气处理装置、气基还原竖炉和烟气回收处理装置；所述烟气处理装置包括转炉烟罩和CO浓度自动检测器，所述转炉烟罩收集来自炼钢转炉顶部排出的高温烟气，并将高温烟气通入CO浓度自动检测器，经CO浓度自动检测器检测后，根据检测结果，通过所述CO浓度自动检测器上的开关阀门，将高温烟气通入气基还原竖炉或余热及转炉烟气回收系统。进一步地，所述烟气处理装置还包括高温旋风除尘器，所述高温旋风除尘器的左上方通过汽化降温烟道与转炉烟罩的顶部连接，所述高温旋风除尘器的顶部通过烟气通道与CO浓度自动检测器连接；炼钢转炉顶部排出的高温烟气经过转炉烟罩收集并通过汽化降温烟道降温进入高温旋风除尘器，由高温旋风除尘器将烟气中的烟尘降低后，送入CO浓度自动检测器中，并由所述的CO浓度自动检测器对烟气中CO浓度进行检测。进一步地，所述烟气回收处理装置包括第一对流换热器、蓄热器和煤气柜；高温烟气进入第一对流换热器，通过换热回收高温烟气的一部分热能，第一对流换热器中的过热水蒸汽储存至蓄热器中，从第一对流换热器出来的烟气变为低温烟气，经除杂干燥处理后，存储至煤气柜中供使用。进一步地，所述烟气回收处理装置还包括第一余热锅炉和蒸汽冷凝发电机组，所述第一余热锅炉的一侧与蒸汽冷凝发电机组连接，所述第一余热锅炉还与蓄热器串联连接，蓄热器起到稳定第一余热锅炉对蒸汽冷凝发电机组供气压力平衡的作用；其中，蓄热器和第一余热锅炉内的水蒸汽通入蒸汽发电机组进行蒸汽发电。进一步地，所述烟气回收处理装置还包括净化干燥器，从对流换热器出来的低温烟气进入净化干燥器进行深度净化除杂和干燥后，通入煤气柜。进一步地，所述烟气回收处理装置还包括压缩机，所述压缩机的一端连接有净化干燥器，另一端与煤气柜连接，经净化干燥器除杂干燥后的低温烟气先由压缩机压缩，后通入煤气柜供用户使用。进一步地，所述对流换热器连接有冷水塔，通过冷水塔向对所述流换热器提供冷水，以与高温烟气热交换吸收其的物理显热。进一步地，所述蒸汽发电机组发电后产生的冷却水返回至对流换热器中，以吸收高温烟气的物理显热，或者通入冷水塔对烟气进行湿法除尘处理。进一步地，所述气基还原竖炉的内径为80～90mm，反应区高300～400mm。进一步地，所述余热及转炉烟气回收系统包括第二对流换热器、第二余热锅炉、蒸汽发电机组和烟气柜；高温烟气进入第二对流换热器通过换热回收高温烟气的一部分热能，接着通入第二余热锅炉再次回收部分热能；从第二余热锅炉出来的烟气变为低温烟气，经除尘和除杂处理后，存储至烟气柜中供使用；其中第二对流换热器和第二余热锅炉产生的水蒸汽通入蒸汽发电机组进行蒸汽发电；其中，所述第二对流换热器中包括烟气-水换热过程，并加热后的水或水蒸汽通过管道通入第二余热锅炉内；所述蒸汽发电机组发电后产生的冷却水返回至第二对流换热器中，以吸收高温烟气的物理显热，或者通入冷水冲淋塔对烟气进行湿法除尘处理；第二余热锅炉还与蒸汽蓄热塔串联连接，蒸汽蓄热塔起到对第二余热锅炉内的蒸汽进行补充和储存的作用。(三)有益效果本专利技术提供一种转炉烟气处理和还原全钒钛球团的复合系统和方法，收集来自炼钢转炉顶部排出的高温烟气，经除尘处理后，对烟气中CO浓度进行实时检测，当检测到烟气中CO体积浓度低于40％时，将烟气通入气基还原竖炉中还原含铬全钒钛球团矿，从所述气基还原竖炉中出来的烟气经过余热回收、除杂干燥处理后，存储到储气柜中供用户使用。本专利技术的方法具有以下优点：1)充分利用钢企中的副产资源，实现节能减排，资源综合利用的大循环；2)设备改造成本低，不必配备造价昂贵、操作复杂的煤制气设备，也无需消耗大量昂贵的天然气，大大节省了原料成本；3)节省了生产成本，还原炉气(即烟气)本身就是高温，无需额外燃料点燃和升高反应温度，节省了大量原需提高还原气温度所带来的能源消耗；4)生产符合节能减排和竖炉生产的要求，烟气中没有复杂的、有害的、影响生产流程的物质，还原过程只有单一的高品位球团炉料，没有焦炭和造渣物的混入，生产效果能达到一般的气基竖炉还原钒钛矿的基本水平和产品要求；5)还原反应进行过程快，缩短了生产周期，大大提高了生产效率，同时有效地避免了炉料出现软熔黏结的现象；6)相比于煤制气和天然气，本专利技术操作简单且安全性高，进入气基还原竖炉的烟气温度可在入炉前控制，且易控制一个适宜的温度范围内，同时不会影响转炉的正常生产；7)还原反应产生的烟气具有相当高的物理热和丰富的混合气资源(CO2和N2)，仍具有资源化利用的价值。附图说明图1为本专利技术提供的转炉烟气处理和还原全钒钛球团的复合系统的工艺流程图；图2为本专利技术提供的转炉烟气处理和还原全钒钛球团的复合系统的装置图。【附图标记说明】1：炼钢转炉；2：转炉烟罩；3：汽化降温烟道；4：高温旋风除尘器；5：CO浓度自动检测器；6：气基还原竖炉；7：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种转炉烟气处理和还原全钒钛球团的复合方法，其特征在于，包括：收集来自炼钢转炉顶部排出的高温烟气，经除尘处理后，对烟气中CO浓度进行实时检测，当检测到烟气中CO体积浓度低于40％时，将烟气通入气基还原竖炉中还原含铬全钒钛球团矿，从所述气基还原竖炉中出来的烟气经过余热回收、除杂干燥处理后，存储到储气柜中供用户使用；当检测到烟气中CO体积浓度不低于40％时，将烟气直接进行余热回收、除尘除杂处理后，存储到转炉煤气柜中供用户使用。

【技术特征摘要】
1.一种转炉烟气处理和还原全钒钛球团的复合方法，其特征在于，包括：收集来自炼钢转炉顶部排出的高温烟气，经除尘处理后，对烟气中CO浓度进行实时检测，当检测到烟气中CO体积浓度低于40％时，将烟气通入气基还原竖炉中还原含铬全钒钛球团矿，从所述气基还原竖炉中出来的烟气经过余热回收、除杂干燥处理后，存储到储气柜中供用户使用；当检测到烟气中CO体积浓度不低于40％时，将烟气直接进行余热回收、除尘除杂处理后，存储到转炉煤气柜中供用户使用。2.一种转炉烟气处理和还原全钒钛球团的复合系统，其特征在于，包括：烟气处理装置、气基还原竖炉和烟气回收处理装置；所述烟气处理装置包括转炉烟罩(2)和CO浓度自动检测器(5)，转炉烟罩(2)收集来自炼钢转炉顶部排出的高温烟气，并将高温烟气通入CO浓度自动检测器(5)，经CO浓度自动检测器(5)检测后的高温烟气通过CO浓度自动检测器(5)上的阀门通入气基还原竖炉和烟气回收处理装置。3.根据权利要求2所述的转炉烟气处理和还原全钒钛球团的复合系统，其特征在于，所述烟气处理装置还包括高温旋风除尘器(4)，高温旋风除尘器(4)的左上方通过汽化降温烟道(3)与转炉烟罩(2)的顶部连接，高温旋风除尘器(4)的顶部通过烟气通道与CO浓度自动检测器(5)连接；炼钢转炉顶部排出的高温烟气经过转炉烟罩(2)收集并通过汽化降温烟道(3)降温进入高温旋风除尘器(4)，由高温旋风除尘器(4)将烟气中的烟尘降低后，送入CO浓度自动检测器(5)中，并由所述的CO浓度自动检测器(5)对烟气中CO浓度进行检测。4.根据权利要求2所述的转炉烟气处理和还原全钒钛球团的复合系统，其特征在于，所述烟气回收处理装置包括第一对流换热器(7)、蓄热器(8)和煤气柜(13)；高温烟气进入第一对流换热器(7)，通过换热回收高温烟气的一部分热能，第一对流换热器(7)中的过热水蒸汽储存至蓄热器...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛向欣，宋翰林，张金鹏，杨合，程功金，黄壮，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21