Система газоочистки доменного газа

Авторы патента:

C21B5/06 - использование колошникового газа в доменном процессе (в коксовых печах C10B)

B01D47/06 - очистка распыленной водой

Владельцы патента RU 2771427:

Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") (RU)

Изобретение относится к утилизации вторичных энергетических ресурсов в черной металлургии, в частности в доменном производстве, и предназначено для использования в системах газоочистки, в частности в скрубберах мокрой газоочистки доменного газа. Система газоочистки включает корпус, входной и выходной газовые патрубки, систему подачи воды и систему удаления воды, не менее двух гидрозатворов, снабженных регулирующими дросселями, соединенными жёстким приводом с поплавковой камерой, и гидроагрегат, включающий гидротурбину и асинхронный двигатель, при этом гидроагрегат установлен последовательно с регулирующим дросселем на одном из гидрозатворов скруббера. Изобретение позволяет получить дополнительную электроэнергию за счет утилизации избыточного совокупного давления воды и газа. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Известны системы утилизации энергии доменного газа [Авторское свидетельство СССР № 1420023, C21B 5/06, опубл. 30.08.1986].

Такие системы включают основной элемент ГУБТ (газоутилизационную бескомпрессорную турбину) – агрегат, работающий за счет перепада давления доменного газа, вращает электрогенератор.

Однако потенциальные энергетические ресурсы доступны в последующих блоках цикла доменного производства, в частности, в системах газоочистки.

Известны способы мокрой газоочистки доменного газа [патент № 2324525, МПК C21B 5/06, опубл. 20.05.2008].

Такие способы реализуются в устройстве мокрого форсуночного скруббера.

Вода после орошения газового потока, поступающего из доменной печи, отводится в шламовый лоток системы газоочисток. В нижней конусной (бункерной) части скруббера врезаны сливные трубы (гидрозатворы) с регулирующими дросселями. Каждый дроссель связан с помощью системы рычагов и тяг с определенной выносной поплавковой камерой. При повышении уровня воды в скруббере поплавок, закрепленный на валу, поднимается. И наоборот, при понижении уровня воды поплавок опускается, поворачивая вал. Конец вала через уплотнительную грундбуксу выведен наружу поплавковой камеры и при помощи рычага и регулируемой тяги поворачивает рычаг регулирующего дросселя «на сброс воды» или на «закрытие». Несмотря на избыточное давление газа в скруббере вода не сбрасывается из скруббера полностью и обеспечивается герметичность процесса очистки газа.

При этом давление геодезического столба воды в скруббере и избыточное давление газа не используется.

Таким образом, в уровне техники существует возможность, связанная с утилизацией избыточного совокупного давления воды и газа в скруббере.

Известны конструкции малых гидроэлектростанций [Авторское свидетельство СССР № 1204774, МПК F03B 13/00, опубл. 15.01.1986].

Такие системы устанавливаются на перепадах уровней воды в естественных природных условиях или рукотворных плотинах.

При этом в уровне техники не известны документы, описывающие возможность установки таких агрегатов на системы газоочистки, в том числе доменных газов ввиду таких ограничений, как чистота воды, а также необходимость обеспечения технологического уровня воды в скруббере.

В настоящем изобретении предложена технологическая схема утилизации избыточного совокупного давления воды и газа, состоящая из скруббера мокрой газоочистки, включающего корпус, входной и выходной газовые патрубки, систему подачи воды и систему удаления воды, не менее двух гидрозатворов, снабженных регулирующими дросселями, соединенными жёстким приводом с поплавковой камерой, и гидроагрегата, включающего гидротурбину и асинхронный двигатель, причем гидроагрегат установлен последовательно с регулирующим дросселем на одном из гидрозатворов скруббера.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение дополнительной электроэнергии за счет утилизации избыточного совокупного давления воды и газа.

Кроме того, система может содержать по меньшей мере один перепускной клапан, установленный параллельно гидроагрегату. Такое исполнение может дополнительно пропускать воду в случае аварийных ситуаций или при выводе турбины в ремонт.

Сущность настоящего изобретения дополнительно проиллюстрирована следующими графическими материалами:

Фигура 1. Технологическая схема утилизации избыточного совокупного давления воды и газа, где:

1 – скруббер (газоочистительный аппарат, основанный на промывке газа жидкостью);

2 – входной газовый патрубок (обеспечивает подвод газа к скрубберу);

3 –поплавковая камера (обеспечивает поддержание заданного уровня воды);

4 – жёсткий привод (система рычагов и тяг, связывающая регулирующий дроссель с выносной поплавковой камерой, обеспечивающая передачу усилия на механизм);

5 – гидрозатвор (изогнутая труба, в которой удерживается вода, препятствующая проникновению газов из скруббера в окружающую среду);

6 – дроссель резервного сброса, перепускной (резервное обеспечение проточности воды);

7 – предтурбинный затвор (предназначен для подачи или прекращения подачи воды на гидроагрегат);

8 – гидроагрегат (агрегат, объединяющий в своём составе гидротурбину и двигатель вместе с их вспомогательными системами);

9 – система удаления воды;

10 – шламовый лоток системы газоочисток (обеспечение отвод загрязненной воды оборотного цикла для последующей очистки);

11 – рама гидроагрегата (закрепляет гидроагрегат на фундаменте и обеспечивает жёсткость конструкции);

12 – фундамент (строительная несущая конструкция, которая воспринимает все нагрузки от вышележащих конструкций и распределяет их по основанию).

Осуществление предлагаемой системы происходит в соответствии с фиг. 1.

Вода после орошения газового потока, поступающего из доменной печи, через входной штуцер газа (2) отводится в шламовый лоток системы газоочисток (10). В нижней конусной (бункерной) части скруббера (1) врезаны сливные трубы (гидрозатворы) (5) с регулирующими дросселями. Каждый дроссель связан с помощью системы рычагов и тяг (4) с выносной поплавковой камерой (3). При повышении уровня воды в скруббере (1) поплавок, закрепленный на валу, поднимается. И наоборот, при понижении уровня воды поплавок опускается, поворачивая вал. Конец вала через уплотнительную грундбуксу выведен наружу поплавковой камеры и при помощи рычага и регулируемой тяги (4) поворачивает рычаг регулирующего дросселя (6) «на сброс воды» или на «закрытие». Несмотря на избыточное давление газа в скруббере вода не сбрасывается из скруббера полностью и обеспечивается герметичность процесса очистки газа.

Вода из скруббера (1) через гидрозатвор (5) через предтурбинный затвор (7) поступает в проточный тракт гидротурбины (8), подводится к рабочему колесу, создает на валу турбины крутящий момент и далее отводится через отводящий трубопровод (9) в шламовый лоток системы газоочисток (10).

Гидротурбина закреплена рамой (11) на фундаменте (12) и состоит из статорной части, включающей в себя аванкамеру, кожух вала с колоннами статора, камеру рабочего колеса, которые совместно с диффузором отсасывающей трубы образуют проточный тракт, и роторной части, состоящей из рабочего колеса, вала, подшипникового узла и уплотнения вала (не показано).

Предлагаемая система позволяет получить 75 кВт электроэнергии, которую можно испрользовать, в том числе для внутренних нужд производства.

Таким образом, предлагаемая система обеспечивает достижение технического результата.

1. Система газоочистки доменного газа, состоящая из скруббера мокрой газоочистки, включающего корпус, входной и выходной газовые патрубки, систему подачи воды и систему удаления воды, не менее двух гидрозатворов, снабженных регулирующими дросселями, соединенными жестким приводом с поплавковой камерой, и гидроагрегата, включающего гидротурбину и асинхронный двигатель, причем гидроагрегат установлен последовательно с регулирующим дросселем на одном из гидрозатворов скруббера.

2. Система по п.1, характеризующаяся тем, что содержит по меньшей мере один перепускной клапан, установленный параллельно гидроагрегату.

Группа изобретений относится к способам получения чугуна и стали на установке для производства чугуна или стали с низким уровнем CO2-выбросов. Осуществляют загрузку ряда (1) печей для производства чугуна железной рудой и коксом, вводят окисляющий газа в ряд (1) печей для производства чугуна, обезуглероживают отходящий газ (3) ниже по потоку относительно ряда (1) печей для производства чугуна с получением таким образом потока (8) СО2-обогащенного отходящего газа и потока (9) обезуглероженного отходящего газа, содержащего не более 10 об.% СО2 и предпочтительно не более 3 об.% СО2, и вводят по меньшей мере 50% потока (9) обезуглероженного отходящего газа обратно в ряд (1) печей для производства чугуна в качестве рециркулируемого потока восстановительного газа.

Производственный сталелитейный комплекс и способ эксплуатации производственного комплекса // 2710492

Изобретение относится к сталелитейному производственному комплексу, включающему доменную печь для производства чугуна, конвертер для производства нерафинированной стали, газоотводную систему для газов, возникающих при производстве чугуна и/или нерафинированной стали, и энергетическую установку для производства электроэнергии.

Комплекс установок для производства стали и способ эксплуатации комплекса установок // 2709323

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для производства стали. Комплекс выполнен с доменной печью для производства чугуна, конвертерной сталеплавильной установкой для производства сырой стали, газопроводной системой для газов, выделяющихся при производстве чугуна и/или при производстве сырой стали, и с электростанцией для выработки электроэнергии.

Способ снижения выбросов co2 при работе металлургического завода // 2693980

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для производства чугуна и нерафинированной стали на металлургическом заводе с использованием неочищенных отходящих газов, в качестве которых используют по меньшей мере частичное количество колошникового газа доменной печи, образующегося в доменной печи при производстве чугуна, и частичное количество конвертерного газа, образующегося при производстве нерафинированной стали, которые отбирают для получения синтез-газа, используемого для производства химических продуктов, причем для получения синтез-газа используют от 1% до 60%, предпочтительно от 10% до 60% неочищенных газов, образующихся в виде колошникового газа доменной печи и конвертерного газа.

Комплекс установок для производства стали и способ эксплуатации комплекса установок // 2670822

Изобретение относится к области металлургии, а именно к комплексу установок для производства стали с доменной печью для производства чугуна, конвертерной сталеплавильной установкой для производства сырой стали, газопроводной системой для газов, выделяющихся при производстве чугуна и/или при производстве сырой стали.

Комплекс установок для производства стали и способ эксплуатации комплекса установок // 2670513

Изобретение относится к металлургии. Технический результат – повышение экономичности производства стали.

Способ производства синтез-газа в цикле работы металлургического завода // 2661688

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве синтез-газа, при котором осуществляют смешивание части колошникового газа доменной печи, и/или части конвертерного газа, и/или части коксового газа с образованием по меньшей мере двух потоков полезного газа. Первый поток полезного газа образуют из смеси по меньшей мере двух потоков газа: колошникового газа доменной печи, конвертерного газа и коксового газа, второй поток полезного газа – из конвертерного газа, или колошникового газа доменной печи, или из смеси конвертерного газа и колошникового газа доменной печи, причем из полученного первого потока полезного газа получают при кондиционировании первый синтез-газ, содержащий в качестве основных компонентов СО и H2 или N2 и Н2, а из второго потока образуют свободный от H2 газ, содержащий в качестве основного компонента СО.

Способ и установка для подачи дутья в доменную печь // 2659540

Изобретение относится к способу и установке для подачи дутья в доменную печь. Установка для подачи дутья в доменную печь (1) содержит многочисленные подогреватели (4, 5, 6) горячего дутья, причем каждый подогреватель имеет подвод холодного дутья, подвод топлива, воздухоподвод, отвод горячего дутья и один или более отводов отходящего газа, рекуператор (30) отходящего тепла, соединенный со средством подачи топлива для передачи рециркуляционного колошникового газа в рекуператор, содержащим соединительный трубопровод между доменной печью и рекуператором, причем рекуператор соединен с отводами отходящего газа подогревателей, непосредственно соединен с подводами топлива подогревателей и соединен с подводами холодного дутья подогревателей, компрессор, соединяющий отводы отходящего газа подогревателей с подводами холодного дутья подогревателей, посредством чего отходящий газ из одного подогревателя (5) подается через рекуператор отходящего тепла и компрессор в качестве холодного дутья в другой подогреватель (4).

Металлургическая установка с эффективным использованием отходящего тепла // 2610999

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в металлургическом комплексе для производства стали. Комплекс имеет установку для плавления и/или восстановления металлов и газогенераторную установку, генерирующую экспортируемый газ, причем содержащуюся в экспортируемом газе двуокись углерода и/или воду в разделительном устройстве по меньшей мере частично удаляют из экспортируемого газа, при этом полученный газ перед подачей на вышерасположенную установку нагревают в топочном устройстве посредством сжигания топочного газа, причем топочный газ подают в топочное устройство в объеме, который больше, чем требуется для нагрева полученного газа.

Способ регулирования теплоты сгорания отходящих газов из установок для получения чугуна или для синтез-газа // 2598062

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для регулирования теплоты сгорания утилизируемого газа металлургического завода. Способ, в котором по меньшей мере часть утилизируемого газа, выводимого из соответствующей металлургической печи со встроенной установкой для отделения СО2, при необходимости собираемого в резервуаре для утилизируемого газа, используют в газовой турбине для генерирования тепловой энергии, причем отходящий газ из газовой турбины подают в использующий тепло отходящих газов парогенератор для получения пара, причем к утилизируемому газу перед газовой турбиной (28), в частности до присоединенного перед газовой турбиной резервуара для утилизируемого газа, в зависимости от величины теплоты сгорания утилизируемого газа после добавления остаточного газа, в частности после резервуара для утилизируемого газа, примешивают по меньшей мере часть остаточного газа из установки для отделения СО2, причем содержание остаточного газа повышают, когда теплота сгорания утилизируемого газа возрастает сверх предварительно заданного максимального значения теплоты сгорания, и содержание остаточного газа снижают, когда теплота сгорания утилизируемого газа сокращается ниже предварительно заданного минимального значения теплоты сгорания.

Аппарат для мокрой очистки газов // 2765422

Изобретение относится к области очистки запыленных газов. Аппарат для мокрой очистки газов содержит цилиндрический корпус с коническим днищем и патрубками для вывода очищенного газа и вывода шлама, встроенное в корпус устройство, состоящее из камеры всасывания, конфузора и горловины, форсунку и каплеулавливающее устройство.