本实用新型涉及煤气净化回收技术领域，特别是指一种高炉料罐均压煤气全回收系统。
背景技术：
钢铁企业的高炉在正常生产过程中，由于要不断的将矿石、焦炭等原燃料装入炉顶的料罐，再通过炉顶装料设备间歇性地将原燃料装入炉内，进行还原冶炼过程，得到合格的铁水。炉顶装料设备周期性地进行开上密阀、受料、关上密阀、均压、开下密阀、布料、关下密阀，料罐煤气放散等动作的执行。料罐在排料过程中，高炉内的脏煤气会进入到料罐内，导致料罐内均压煤气的含尘量增大，直接放散污染环境。
目前，大部分企业没有对均压煤气进行回收操作，而是简单净化后对空排放。料罐内的均压煤气和高炉内的部分脏煤气混合后通过旋风除尘器和消音器,直接排入大气,对环境产生污染。由于旋风除尘器只能除去煤气中一部分较大直径颗粒的粉尘，其余的粉尘都随着放散煤气直接排入了大气中，并且高炉煤气为含有大量co和少量h2、ch4等有毒、可燃物的混合气体，这对大气环境尤其是高炉生产区域造成了严重的污染，同时也白白浪费了这部分煤气能源。
单座高炉每天料罐放散约300次，高炉炉顶料罐每小时约放散15次，即每天约放散360次。我国2018年铁水产量为7.71亿吨(9.28亿粗钢)，按吨铁放散煤气量6nm3计算，年均压煤气放散量达46亿立方米左右，如此多的煤气排入大气，污染非常严重，浪费大量能源，未回收均压煤气的经济损失高达4.6亿人民币(高炉煤气单价按0.10元/nm3计算)。虽然料罐均压煤气是间断、周期性地进行放散，但合理回收该部分能源具有重要意义。
国内外高炉料罐均压煤气回收技术存在回收效率低，对煤气官网干扰大，实施的半回收和引射全回收方式都没有大量的推广。半回收方式是将料罐中的高炉脏煤气经回收除尘器及阀门送至净煤气管网，煤气回收量约为50％～65％，是目前采用较多的一种形式。引射全回收方式是在回收管道上增加引射器，将料罐内剩余的煤气引射至回收管网，以此增加回收的煤气量，但其回收过程对管网压力冲击较大，引射器效率低，回收时间长。抽风式料罐均压煤气全回收方式由于安全性差，密封性差，风机抽力小，回收时间长，无法满足料罐煤气回收的工艺要求，企业完全不认可该方式。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题是提供一种高炉料罐均压煤气全回收系统，用以全部回收炉顶料罐的均压煤气，避免半回收方式将料罐均压煤气对空部分排放和引射全回收方式对煤气官网冲击大、效率低的缺点，实现料罐均压煤气全部回收，减少对空气的污染和能源浪费，回收煤气粉尘。
该系统包括高炉料罐、一次均压管道及阀门、二次均压管道及阀门、自然放散管道及除尘、煤气回收管道及阀门、氮气安全保护管道及阀门、煤气回收管路、真空罐和真空泵；高炉料罐通过管道与旋风除尘器入口连接，旋风除尘器的出口分别连接一次均压管道、自然放散管道和煤气回收管道，在煤气回收管道上安装煤气回收除尘器，煤气除尘器底部安装卸灰阀，煤气除尘器出口连接真空罐和真空泵。
其中，高炉料罐和旋风除尘器之间的管道上设置粉尘回收液动阀门，高炉料罐和粉尘回收液动阀门之间的管道上接入二次均压管道，二次均压管道末端连接二次均压氮气罐，二次均压管道上设置二次均压阀门。
一次均压管道末端连接一次煤气均压总管，旋风除尘器和一次煤气均压总管之间的管道上依次设置一次均压电动盲板阀a、一次均压液动阀门和一次均压电动盲板阀b。
自然放散管道上靠近旋风除尘器处设置自然放散电动盲板阀，自然放散电动盲板阀后依次设置自然放散液动阀门和自然放散消音器。
煤气回收管道上靠近旋风除尘器依次设置煤气回收手动阀门a煤气回收液动阀门和煤气回收手动阀门b，煤气回收手动阀门b后的管道分为两路，一路管道上设置安全放散手动阀门和安全放散液动阀门，另一路管道上设置煤气回收电动阀门a和煤气回收电动盲板阀a，煤气回收电动盲板阀a后的管道连接煤气回收除尘器，煤气回收除尘器后的管道分为两路，一路管道上设置煤气回收电动盲板阀b、煤气回收电动阀门b和煤气回收止回阀，另一路管道上设置真空手动阀a和真空电动阀a，真空电动阀a之后的管道接入真空罐，真空罐后的管路上设置真空手动阀c和真空电动阀b，真空电动阀b后的管道上接真空泵，真空泵后的管道上设置真空止回阀a和真空手动阀b，真空手动阀b之后的管道和煤气回收止回阀之后的管道汇合，接入净煤气官网。
真空电动阀b、真空泵、真空止回阀a和真空手动阀b设置为两组，两组设置真空电动阀b、真空泵、真空止回阀a和真空手动阀b的管道并联接入真空手动阀c和净煤气官网之间。
两组真空电动阀b、真空泵、真空止回阀a和真空手动阀b一备一用。
真空泵的真空度数值根据料罐容积设定为-300kpa～500kpa。
卸灰阀包括卸灰电动阀和卸灰手动阀，煤气回收除尘器下部依次设置卸灰手动阀和卸灰电动阀。
煤气回收除尘器的进口和出口处可以接入氮气，检修管道及阀门时使用。
一次均压煤气总管的煤气压力为180～210kpa，净煤气管网的压力为8-10kpa。
在煤气回收除尘器的进出口位置允许安装波纹管，便于布置现场管道和回收除尘器的安装位置。
高炉料罐出口处允许安装波纹管进行管道径向和轴向位置补偿。
煤气回收除尘器的底部允许安装卸灰设备或输灰系统。
真空罐允许采用两个罐体进行交替作业，避免真空泵频繁启停。
高炉料罐设有压力检测点；煤气回收除尘器的入口和出口管道上分别设有温度、压力检测点。
本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：
1.煤气回收过程无引射器设备，不需要外接高压煤气，对净煤气官网的压力无冲击，料罐均压煤气能够实现100％回收，避免均压煤气直接排放，污染大气。环境污染和资源浪费，满足节能减排及环保要求。
2.料罐回收煤气含尘低，粉尘含量≤5mg/nm3，回收后的煤气可以直接进入煤气管网或用于料罐一次均压。
3.料罐煤气全回收过程不占用装料工艺时间，不影响高炉的装料时序，不消耗额外的煤气资源。
4.该发明的整体结构布置灵活，改造成本低，全自动化操作，可靠性稳定，煤气无外排，对环境零污染，节能环保。
附图说明
图1为本实用新型的高炉料罐均压煤气全回收系统单真空泵结构示意图；
图2为本实用新型的高炉料罐均压煤气全回收系统双真空泵结构示意图。
其中：1-高炉料罐；2-二次均压阀门；3-二次均压氮气罐；4-粉尘回收液动阀门；5-旋风除尘器；6-一次均压电动盲板阀a；7-一次均压液动阀门；8-一次均压电动盲板阀b；9-一次煤气均压总管；10-自然放散电动盲板阀；11-自然放散液动阀门；12-自然放散消音器；13-煤气回收手动阀门a；14-煤气回收液动阀门；15-煤气回收手动阀门b；16-安全放散手动阀门；17-安全放散液动阀门；18-煤气回收电动阀门a；19-煤气回收电动盲板阀a；20-煤气回收除尘器；21-煤气回收电动盲板阀b；22-煤气回收电动阀门b；23-煤气回收止回阀；24-净煤气管网；25-卸灰电动阀；26-卸灰手动阀；27-真空手动阀a；28-真空电动阀a；29-真空罐；30-真空电动阀b；31-真空泵；32-真空止回阀a；33-真空手动阀b；34-真空手动阀c；30’-真空电动阀bi；31’-真空泵i；32’-真空止回阀ai；33’-真空手动阀bi。
具体实施方式
为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本实用新型提供一种高炉料罐均压煤气全回收系统。
如图1所示，该系统包括高炉料罐1、一次均压管道及阀门、二次均压管道及阀门、自然放散管道及除尘、煤气回收管道及阀门、氮气安全保护管道及阀门、煤气回收管路、真空罐29和真空泵31；高炉料罐1通过管道与旋风除尘器5入口连接，旋风除尘器5的出口分别连接一次均压管道、自然放散管道和煤气回收管道，在煤气回收管道上安装煤气回收除尘器20，煤气除尘器20底部安装卸灰阀，煤气除尘器20出口连接真空罐29和真空泵31。
其中，高炉料罐1和旋风除尘器5之间的管道上设置粉尘回收液动阀门4，高炉料罐1和粉尘回收液动阀门4之间的管道上接入二次均压管道，二次均压管道末端连接二次均压氮气罐3，二次均压管道上设置二次均压阀门2。
一次均压管道末端连接一次煤气均压总管9，旋风除尘器5和一次煤气均压总管9之间的管道上依次设置一次均压电动盲板阀a6、一次均压液动阀门7和一次均压电动盲板阀b8。
自然放散管道上靠近旋风除尘器5处设置自然放散电动盲板阀10，自然放散电动盲板阀10后依次设置自然放散液动阀门11和自然放散消音器12。
煤气回收管道上靠近旋风除尘器5依次设置煤气回收手动阀门a13煤气回收液动阀门14和煤气回收手动阀门b15，煤气回收手动阀门b15后的管道分为两路，一路管道上设置安全放散手动阀门16和安全放散液动阀门17，另一路管道上设置煤气回收电动阀门a18和煤气回收电动盲板阀a19，煤气回收电动盲板阀a19后的管道连接煤气回收除尘器20，煤气回收除尘器20后的管道分为两路，一路管道上设置煤气回收电动盲板阀b21、煤气回收电动阀门b22和煤气回收止回阀23，另一路管道上设置真空手动阀a27和真空电动阀a28，真空电动阀a28之后的管道接入真空罐29，真空罐29后的管路上设置真空手动阀c34和真空电动阀b30，真空电动阀b30后的管道上接真空泵31，真空泵31后的管道上设置真空止回阀a32和真空手动阀b33，真空手动阀b33之后的管道和煤气回收止回阀23之后的管道汇合，接入净煤气官网24。
如图2所示，真空电动阀b30、真空泵31、真空止回阀a32和真空手动阀b33可以设置为两组，设置真空电动阀b30、真空泵31、真空止回阀a32和真空手动阀b33的管道同设置真空电动阀bi30’、真空泵i31’、真空止回阀ai32’和真空手动阀bi33’的管道并联接入真空手动阀c34和净煤气官网24之间。
两组真空电动阀b30、真空泵31、真空止回阀a32和真空手动阀b33一备一用。
真空泵的真空度数值根据料罐容积设定为-300kpa～500kpa。
卸灰阀包括卸灰电动阀25和卸灰手动阀26，煤气回收除尘器20下部依次设置卸灰手动阀26和卸灰电动阀25。
上述一次均压管道和阀门，用于平衡料罐内的煤气压力和高炉内的煤气压力；二次均压氮气罐和二次均压阀门，用于提高均压煤气的压力；该系统能够全回收料罐均压煤气，而且还能够进行控制切换为半回收均压煤气和自然放散均压煤气的方式，并在回收系统中设定有安全放散管道和阀门。
高炉料罐均压煤气全回收的工艺流程为：
步骤一：半回收过程。料罐回收阀门打开，料罐内的荒煤气经过旋风除尘器进行粗除尘，除尘后的半净煤气经过三通接口,电动阀，煤气盲板阀，进入煤气回收除尘器，经过过滤后的煤气经过三通第1出口及安装在管道1上的电动阀，煤气盲板阀，止回阀进入净煤气官网，料罐煤气压力达到设定值30kpa～50kpa，停止回收过程，开启自然放散阀门，料罐剩余煤气排入大气。煤气回收除尘器过滤的粉尘沉淀在除尘器底部，通过手动和电动排灰阀门进行回收。
步骤二：全回收过程。当料罐均压煤气完成半回收过程后，料罐压力降低至30kpa～50kpa，开启全回收模式。关闭半回收模式下，煤气除尘器出口的电动阀门，开启真空罐入口处的两个阀门，煤气回收除尘器过滤后的煤气经过三通第2出口变径后，连接两个球阀进入真空罐，真空罐通过真空泵将真空罐内压力抽成-200kpa～-500kpa，高炉料罐与真空罐内产生压差，料罐内剩余的30kpa～50kpa压力煤气就会进入真空罐内，达到100％回收料罐煤气。
真空罐可以根据现场工艺要求布置两个或三个罐体，交替使用，以此降低真空泵的启停冲击，实现全回收过程气体压力无干扰。
步骤三：自然放散过程。料罐煤气不进行回收，直接排入大气。即经过旋风除尘器除尘后的煤气直接经过电动盲板阀，液动阀门，及消音器排入大气。
该系统能灵活实现三种工作模式：1、自然放散模式；2、半回收模式；3、全回收模式。
该料罐均压煤气自然放散模式是在高炉出现异常状况或检修停炉时采用的一种工作方式。它区别于现行高炉料罐均压煤气不回收方式，自然放散模式要求煤气回收管道上煤气回收液动阀门14、安全放散液动阀门17、煤气回收电动阀门a18三个阀门必须关闭。当料罐中的均压煤气自然放散时，自然放散电动盲板阀10常开，自然放散液动阀门11开启，煤气回收液动阀门14关闭，安全放散液动阀门17关闭，煤气回收电动阀门a18关闭，均压煤气经过自然放散消音器12排入大气，放散结束后关闭自然放散液动阀门11，自然放散过程结束。
自然放散过程中一次均压电动盲板阀a6开，一次均压液动阀门7闭合，一次均压电动盲板阀b8常开。
本发明的料罐均压煤气半回收模式是关闭自然放散液动阀门11，煤气回收手动阀门a13常开，煤气回收液动阀门14打开，煤气回收手动阀门b15常开，安全放散手动阀门16常开，安全放散液动阀门17关闭，煤气回收电动阀门a18打开，煤气回收电动盲板阀a19常开，此时料罐内的均压煤气进入煤气回收除尘器20，进行细微粉尘颗粒除尘。料罐经过除尘后的粉尘被收集在煤气回收除尘器20的底部，通过常开卸灰手动阀26和卸灰电动阀25进行粉尘收集二次利用。经过煤气回收除尘器20净化后的煤气，依次进入煤气回收电动盲板阀b21，煤气回收电动阀门b22，煤气回收止回阀23后接入净煤气官网24。完成料罐均压煤气半回收过程。
均压煤气半回收过程中一次均压电动盲板阀a6开，一次均压液动阀门7闭合，一次均压电动盲板阀b8常开。
半回收过程中高炉料罐1中的煤气压力为200kpa～250kpa，净煤气管网24的煤气压力为10kpa，因为压力差的存在，均压煤气会从高炉料罐1中向净煤气管网24方向流动。
本发明的料罐均压煤气全回收模式是建立在半回收模式的基础上，真空罐内的真空度根据料罐体积设定为-300kpa～-500kpa，当均压煤气从高炉料罐1中向净煤气管网24方向流动，在料罐压力值降低为50kpa的设定值时，真空手动阀a27常开，真空电动阀a28开启，关闭煤气回收电动阀门b22，半回收模式未回收的剩余煤气在压力的推动下，进入真空罐29，将剩余的均压煤气全部回收到真空罐29内。真空泵31的主要作用是将真空罐29内的压力降至-300kpa～-500kpa，与料罐1内的压力形成压力差，保证高炉料罐1内的剩余煤气能够全部流向净煤气官网。
真空罐29的真空度形成步骤是关闭真空电动阀a28，常开真空手动阀d34，关闭真空电动阀c35，打开真空电动阀b30，常开真空手动球阀c33，真空泵31开始工作，真空罐29内的真空度达到设定值，真空泵31停止工作，关闭真空电动阀b30，完成真空罐29形成真空度的过程。
当全回收模式开启时，高炉料罐1内的压力为50kpa的均压煤气依次通过煤气回收手动阀门a13,煤气回收液动阀门14,煤气回收手动阀门b15,煤气回收电动阀门a18,煤气回收电动盲板阀a19,煤气回收除尘器20,真空手动阀a27,真空电动阀a28,进入真空罐29。此时，关闭28，开启真空泵29，完成真空罐29的真空度的过程，即将真空罐29内的均压煤气排入净煤气管网24，完成均压煤煤气全回收过程。
均压煤气全回收过程中安全放散手动阀门16常开，安全放散液动阀门17关闭；一次均压管道上的一次均压液动阀门6关闭；自然放散管道上的自然放散液动阀门11关闭。
高炉料罐装料结束后，进行一次均压操作。开启一次均压管道上的液动阀门7，一次均压电动盲板阀a6常开，一次均压电动盲板阀b8常开。一次煤气均压总管9中的半净煤气通过旋风除尘器5和粉尘回收液动阀门4进入料罐内，保持高炉料罐1和高炉炉内压力平衡。如果一次均压不能满足和高炉炉内压力的平衡，则开启二次均压阀门2，二次均压氮气罐3中的高压氮气进入高炉料罐1中，保证高炉料罐1和高炉炉内压力平衡。高炉炉内压力根据操作要求一般维持在180kpa～250kpa。
本发明对于不同类型的高炉料罐1的几何容积大小，全回收方式的真空过程可以采用布置两个真空罐体方式。即增加一套真空管路。包括真空电动阀bi30’、真空泵i31’、真空止回阀ai32’和真空手动阀bi33’。实现真空泵一用一备的工作方式。具体实施方式见附图2。
全回收模式出现故障或检修时，可通过plc自动控制将系统切换至半回收回收工作模式或自然放散工作模式。实现多种工作模式的互补性，和控制系统的灵活性，对高炉装料均压过程的时序完全没有影响。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
1.一种高炉料罐均压煤气全回收系统，其特征在于：包括高炉料罐(1)、一次均压管道及阀门、二次均压管道及阀门、自然放散管道及除尘、煤气回收管道及阀门、氮气安全保护管道及阀门、煤气回收管路、真空罐(29)和真空泵(31)；高炉料罐(1)通过管道与旋风除尘器(5)入口连接，旋风除尘器(5)的出口分别连接一次均压管道、自然放散管道和煤气回收管道，在煤气回收管道上安装煤气回收除尘器(20)，煤气除尘器(20)底部安装卸灰阀，煤气除尘器(20)出口连接真空罐(29)和真空泵(31)。
2.根据权利要求1所述的高炉料罐均压煤气全回收系统，其特征在于：所述高炉料罐(1)和旋风除尘器(5)之间的管道上设置粉尘回收液动阀门(4)，高炉料罐(1)和粉尘回收液动阀门(4)之间的管道上接入二次均压管道，二次均压管道末端连接二次均压氮气罐(3)，二次均压管道上设置二次均压阀门(2)。
3.根据权利要求1所述的高炉料罐均压煤气全回收系统，其特征在于：所述一次均压管道末端连接一次煤气均压总管(9)，旋风除尘器(5)和一次煤气均压总管(9)之间的管道上依次设置一次均压电动盲板阀a(6)、一次均压液动阀门(7)和一次均压电动盲板阀b(8)。
4.根据权利要求1所述的高炉料罐均压煤气全回收系统，其特征在于：所述自然放散管道上靠近旋风除尘器(5)处设置自然放散电动盲板阀(10)，自然放散电动盲板阀(10)后依次设置自然放散液动阀门(11)和自然放散消音器(12)。
5.根据权利要求1所述的高炉料罐均压煤气全回收系统，其特征在于：所述煤气回收管道上靠近旋风除尘器(5)依次设置煤气回收手动阀门a(13)煤气回收液动阀门(14)和煤气回收手动阀门b(15)，煤气回收手动阀门b(15)后的管道分为两路，一路管道上设置安全放散手动阀门(16)和安全放散液动阀门(17)，另一路管道上设置煤气回收电动阀门a(18)和煤气回收电动盲板阀a(19)，煤气回收电动盲板阀a(19)后的管道连接煤气回收除尘器(20)，煤气回收除尘器(20)后的管道分为两路，一路管道上设置煤气回收电动盲板阀b(21)、煤气回收电动阀门b(22)和煤气回收止回阀(23)，另一路管道上设置真空手动阀a(27)和真空电动阀a(28)，真空电动阀a(28)之后的管道接入真空罐(29)，真空罐(29)后的管路上设置真空手动阀c(34)和真空电动阀b(30)，真空电动阀b(30)后的管道上接真空泵(31)，真空泵(31)后的管道上设置真空止回阀a(32)和真空手动阀b(33)，真空手动阀b(33)之后的管道和煤气回收止回阀(23)之后的管道汇合，接入净煤气官网(24)。
6.根据权利要求5所述的高炉料罐均压煤气全回收系统，其特征在于：所述真空电动阀b(30)、真空泵(31)、真空止回阀a(32)和真空手动阀b(33)设置为两组，两组设置真空电动阀b(30)、真空泵(31)、真空止回阀a(32)和真空手动阀b(33)的管道并联接入真空手动阀c(34)和净煤气官网(24)之间。
7.根据权利要求6所述的高炉料罐均压煤气全回收系统，其特征在于：所述两组真空电动阀b(30)、真空泵(31)、真空止回阀a(32)和真空手动阀b(33)一备一用。
8.根据权利要求6所述的高炉料罐均压煤气全回收系统，其特征在于：所述真空泵的真空度数值根据料罐容积设定为-300kpa～500kpa。
9.根据权利要求1所述的高炉料罐均压煤气全回收系统，其特征在于：所述卸灰阀包括卸灰电动阀(25)和卸灰手动阀(26)，煤气回收除尘器(20)下部依次设置卸灰手动阀(26)和卸灰电动阀(25)。
技术总结