本实用新型专利技术公开钢厂退火炉保护气体制取高纯氢系统，属于废气回收再利用技术领域。在本技术方案中，包括将原料废气压缩和降温的压缩单元、脱除原料废气中杂质的预处理单元、将氢气纯化的变压吸附单元及脱氧塔，压缩单元与钢厂退火炉的原料废气连接，压缩单元与预处理单元连接，预处理单元与变压吸附单元连接，变压吸附单元与脱氧塔连接，压缩单元、预处理单元、变压吸附单元和脱氧塔之间形成保护气体回收制取的通路。实现对钢厂退火炉保护气体使用后（即原料废气）的分离纯化，并制得高纯氢，不仅有效的节约资源，降低能耗；而且，将废气处理后再利用，降低了对环境的压力。
【技术实现步骤摘要】
钢厂退火炉保护气体制取高纯氢系统
本技术涉及钢厂退火炉保护气体制取高纯氢系统，尤其涉及一种钢厂退火炉保护气体使用后的废气制取高纯氢系统，属于废气回收再利用
技术介绍
钢厂退火炉广泛用于有色金属和黑色金属的光亮退火产品领域，其使用的保护气一般由H2和N2组成，其中，氢气含量包括5%、25%、75%及100%，氢气含量越高，加热速率和冷却速率越高，同时，工件内部和外部的温度分布更均匀；且氢气密度低，可大幅降低单位能耗，此外有助于提高金属表面的清洁度。目前，但由于高氢及全氢退火炉在我国应用有限，配套提供高纯氢气对一般用户有一定局限性，故常将使用后的保护气体（即废气）直接排放或烧掉，这造成极大的资源浪费，以及增加了环境压力。于2012年09月05日公开了一种公开号为CN102653815A，名称为“镜面板退火炉保护气回收循环利用装置”的专利文献，其中，公开：镜面板退火炉排出的保护气尾气-氮氢混合气，经降温、淋洗除尘、冷却除水、增压、除油、除氧、除水、除氮等净化处理后，得到的净化氢气重新作为保护气进入镜面板退火炉循环使用，降低了氢气的使用成本。不仅如此，吸附再生式干燥装置中每个装置单元的再生气的排出口与捕集罐的进口相连接，这样吹扫再生后的气体进入捕集罐，重新进行降温、淋洗除尘、冷却除水、增压、除油、除氧、除水、除氮的净化处理，这样该保护气回收循环利用装置实现了氢气零排放，做到了真正意义上的节能减排。于2018年01月02日公开了一种公开号为CN206823371U，名称为“一种罩式退火炉的尾气回收净化及循环利用系统”的专利文献，其中，公开：包括顺次连接设置的第一冷凝装置、前级油气分离装置、氢气压缩装置、后级油气分离装置、第二冷凝装置、除氧装置、变压吸附装置、氧气测试仪、露点仪及氢气纯度仪。该技术所述的尾气回收净化系统不仅能够完全除去尾气中的油气，并且该技术所述的尾气回收系统由于不含淋洗装置，而是借助于两级冷凝器和两级油气分离装置除去气体中的粉尘颗粒，故而该技术无需单独设置除水装置，由此可大幅降低设备的投资成本。此外，公开号为CN1754004（公开日为2006年03月29日）的专利文献公开“从处理炉废气中回收氢气的装置及方法”，以及公开号为CN110917740A（公开号为2020年03月27）的专利文献公开了“无取向硅钢卧式连续退火炉烟回收再利用系统”。但现有技术还存在的技术问题为：涉及的设备占地面积广、结构复杂，回收工艺中能耗高，且废气处理效率较低，所得氢气产品纯度较低，不能较好的适应于现有生产。
技术实现思路
本技术旨在克服现有技术的不足，而提出了钢厂退火炉保护气体制取高纯氢系统。在本技术方案中，通过压缩单元、预处理单元、变压吸附单及脱氧塔等设置，实现对钢厂退火炉保护气体使用后（即原料废气）的分离纯化，并制得高纯氢，这不仅有效的节约资源，降低能耗；而且，将废气处理后再利用，降低了对环境的压力。为了实现上述技术目的，提出如下的技术方案：钢厂退火炉保护气体制取高纯氢系统，包括将原料废气压缩和降温的压缩单元、脱除原料废气中杂质的预处理单元、提高氢气浓度的变压吸附单元及脱氧塔，压缩单元进气口与钢厂退火炉的原料废气出口连接，压缩单元出气口与预处理单元进气口连接，预处理单元出气口与变压吸附单元进气口连接，变压吸附单元出气口与脱氧塔进气口连接，压缩单元、预处理单元、变压吸附单元和脱氧塔之间形成保护气体回收制取的通路。优选的，所述压缩单元与钢厂退火炉之间设置有原料缓冲罐，用于缓冲自钢厂退火炉中收集的原料废气，提高制取高纯氢工艺的稳定性和可控性。优选的，所述钢厂退火炉与原料缓冲罐之间设置有原料冷却器，将来自PSA系统的原料废气进行冷却，为原料废气进入制取高纯氢系统做准备，保证制取工艺的稳定性和可控性。优选的，所述压缩单元包括压缩机，压缩机上部设有进气口，下部设有出气口；压缩机连接有高压电机，若功率低于200kW，采用低压电机，进而保证原料废气气源压力稳定。优选的，所述压缩机为螺杆式压缩机或活塞式压缩机，能较好的适应于原料废气特点和便于维护等。优选的，所述预处理单元包括用于脱除原料废气中有机物杂质的除油塔，除油塔进气口与压缩单元连接，除油塔出气口与变压吸附单元连接；除油塔进气口设置在除油塔下部，除油塔出气口设置在除油塔上部。优选的，所述预处理单元还包括预处理吸附塔和加热器，预处理吸附塔进气口与除油塔连接，预处理吸附塔出气口与变压吸附单元连接，将经除油塔处理后的气体进一步吸附处理，提高气源纯度，并为变压吸附单元做预处理；加热器设置在预处理吸附塔与变压吸附单元之间，预处理吸附塔、加热器及变压吸附单元依次连接，加热器将变压吸附单元中的解吸气加热，并输送至预处理吸附塔，经预处理吸附塔吸附处理，消除有害气体，进而保证解吸气可直接向外界排放，而不污染环境。优选的，所述变压吸附单元包括吸附塔，吸附塔进气口与预处理单元连接；吸附塔进气口设置在吸附塔下部，吸附塔出气口设置在吸附塔上部。优选的，所述变压吸附单元还包括产品缓冲罐、顺放气缓冲罐和解吸气缓冲罐，产品缓冲罐进气口与吸附塔出气口连接，产品缓冲罐出气口与脱氧塔连接；顺放气缓冲罐与吸附塔连接，顺放气缓冲罐与吸附塔之间形成顺放气的循环通路；解吸气缓冲罐与吸附塔连接，解吸气缓冲罐还与预处理单元连接。优选的，所述产品缓冲罐包括产品缓冲罐Ⅰ和产品缓冲罐Ⅱ，产品缓冲罐Ⅰ进气口与吸附塔出气口连接，产品缓冲罐Ⅰ出气口与脱氧塔进气口连接，脱氧塔出气口与产品缓冲罐Ⅱ进气口连接，且脱氧塔与产品缓冲罐Ⅱ之间设置有产品冷却器。由于脱氧塔中的脱氧工序是放热过程（会使温度升高30-100℃，具体随氧含量而对应变化），若脱氧塔直接连接后端的PSA系统（常温吸附），则必须有降温换热工序，否则严重影响工艺的稳定性和安全性等，因此，此处产品冷却器的设置，较好解决该问题。优选的，所述产品缓冲罐Ⅱ与钢厂退火炉连接，或者，产品缓冲罐Ⅱ与氢气压缩机连接，经压缩后灌装外售，以作他用，比如：燃料电池制备工艺。在本技术方案的预处理塔和处理塔中，主要吸附H2O、N2、CO2、CH4、CO、酸性物质等杂质。在本技术方案中，涉及的原料缓冲罐、原料冷却器、压缩机、除油塔、预处理吸附塔、加热器、吸附塔、产品缓冲罐、顺放气缓冲罐、解吸气缓冲罐、脱氧塔及产品冷却器等的数量，可根据实际情况而设定；对于数量为多个的设备的连接方式，可根据需求进行并联或串联；同时，根据实际情况需求（比如：安全性和可控性要求等），设备之间的管道上设置阀门的数量、位置和之类，比如：气动高性能程控截止阀。对于所得高纯氢产品：H2≥99.99mol％，N2＜5ppm，O2＜1ppm，CO＜1ppm，CO2＜1ppm，CH4＜1ppm；压力大于0.7MPaG；对于经预处理吸附塔处理后的解吸尾气，其压力和热值稳定，且尾气压力不低于0.03MPaG。采用本技术方案，带来的有益技术效果为：1）在本技术的制取本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.钢厂退火炉保护气体制取高纯氢系统，其特征在于：包括将原料废气压缩和降温的压缩单元（1）、脱除原料废气中杂质的预处理单元（2）、提高氢气浓度的变压吸附单元（3）及脱氧塔（6），压缩单元（1）进气口与钢厂退火炉（4）的原料废气出口连接，压缩单元（1）出气口与预处理单元（2）进气口连接，预处理单元（2）出气口与变压吸附单元（3）进气口连接，变压吸附单元（3）出气口与脱氧塔（6）进气口连接，压缩单元（1）、预处理单元（2）、变压吸附单元（3）和脱氧塔（6）之间形成保护气体回收制取的通路。/n
【技术特征摘要】
1.钢厂退火炉保护气体制取高纯氢系统，其特征在于：包括将原料废气压缩和降温的压缩单元（1）、脱除原料废气中杂质的预处理单元（2）、提高氢气浓度的变压吸附单元（3）及脱氧塔（6），压缩单元（1）进气口与钢厂退火炉（4）的原料废气出口连接，压缩单元（1）出气口与预处理单元（2）进气口连接，预处理单元（2）出气口与变压吸附单元（3）进气口连接，变压吸附单元（3）出气口与脱氧塔（6）进气口连接，压缩单元（1）、预处理单元（2）、变压吸附单元（3）和脱氧塔（6）之间形成保护气体回收制取的通路。
2.根据权利要求1所述的钢厂退火炉保护气体制取高纯氢系统，其特征在于：所述压缩单元（1）与钢厂退火炉（4）之间设置有原料缓冲罐（5），钢厂退火炉（4）与原料缓冲罐（5）之间设置有原料冷却器（7）。
3.根据权利要求1所述的钢厂退火炉保护气体制取高纯氢系统，其特征在于：所述压缩单元（1）包括压缩机（11），压缩机（11）上部设有进气口，下部设有出气口。
4.根据权利要求3所述的钢厂退火炉保护气体制取高纯氢系统，其特征在于：所述压缩机（11）为螺杆式压缩机或活塞式压缩机。
5.根据权利要求1或3所述的钢厂退火炉保护气体制取高纯氢系统，其特征在于：所述预处理单元（2）包括用于脱除原料废气中有机物杂质的除油塔（21），除油塔（21）进气口与压缩单元（1）连接，除油塔（21）出气口与变压吸附单元（3）连接；除油塔（21）进气口设置在除油塔（21）下部，除油塔（21）出气口设置在除油塔（21）上部。
6.根据权利要求5所述的钢厂退火炉保护气体制取高纯氢系统，其特征在于：所述预处理单元（2）还包括预处理吸附塔（22）和加热器（23），预处理吸附塔...
【专利技术属性】
技术研发人员：周礼，汪然，罗仕林，
申请(专利权)人：成都华西堂环保科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51
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