转炉一次烟气除尘调质模拟试验用调质装置及其试验方法与流程

本发明涉及烟气除尘和模拟试验，具体涉及一种转炉一次烟气除尘调质模拟试验用调质装置及其试验方法。

背景技术：

1、转炉煤气中低温段余热及粉尘资源化回收日益受到行业重视。我国2024年粗钢产量约10.05亿t，2025年约9.61亿t，其中转炉炼钢占比超过80%，是国内主流炼钢工艺。目前转炉一次烟气主要采用og法或lt法进行除尘处理，技术相对成熟，但仍存在以下突出问题：

2、其一，难以稳定满足超低排放要求。现行排放标准要求含尘浓度≤10 mg/nm³，现有除尘系统在长期运行中稳定性不足，且排放粉尘中仍含有较多可回收组分。

3、其二，余热回收不充分。现有系统仅通过汽化冷却烟道回收1400℃~1000℃高温段显热，吨钢仅产约100 kg饱和中压蒸汽，回收率仅约40%；1000℃以下至200℃的中低温段显热尚未有效回收。

4、为挖掘节能潜力，国内高校、研究机构及钢铁企业正积极推进转炉一次烟气中低温段余热回收技术开发：通过取消或减少蒸发冷却器的大水量喷雾，改用余热锅炉回收中低温显热。然而，喷水量大幅降低后，烟气湿度下降，将导致转炉一次烟气粉尘比电阻升高，进而影响后续静电除尘器的除尘效率。

5、目前尚缺乏可在实验室条件下模拟上述工况、系统研究调质工艺对粉尘比电阻及除尘效率影响的专用试验装置。因此，亟需一种能够灵活调节调质条件、准确获取试验数据的转炉一次烟气除尘调质模拟试验用调质装置及其试验方法。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的转炉一次烟气除尘调质模拟试验用调质装置及其试验方法。

2、根据本发明一方面的实施例提供的转炉一次烟气除尘调质模拟试验用调质装置，包括：

3、转炉一次烟气输送管路，向所述装置输送原始转炉一次烟气，所述输送管路上设置有入口温度计、入口流量计和入口压力表；

4、调质器，与所述输送管路连接，所述调质器包括调质器壳体和调质器腔，以及向所述调质腔内的转炉一次烟气喷射调质介质的混合喷枪，所述调质介质为气态介质和/或液态介质；

5、输出管路，与所述调质器的下部连接，所述输出管路包括金属软管，用于输出调质后的烟气，所述输送管路上设置有出口温度计、出口流量计和出口压力表。

6、在一些实施方式中，还包括与所述混合喷枪连接的调质介质供应管路，所述调质介质供应管路包括依次相连的调质介质管、调质介质泵和调质介质桶，所述调质介质管上还设置有流量调节阀、调质介质压力表和调质介质流量计。

7、在一些实施方式中，还包括与所述混合喷枪连接的调质气供应管路，用于向所述混合喷枪提供加压气体以实现调质介质与调质气的混合喷射。

8、在一些实施方式中，所述调质介质为水基调质剂、含有so3或nh3气体、水蒸气或者惰性气体中的一种或几种的组合。

9、在一些实施方式中，所述调质器为圆筒状结构，在其顶部端盖上布置有混合喷枪，混合喷枪为一个或多个，单个混合喷枪设置于顶部端盖中心，或者多个混合喷枪以端盖中心为圆心按照圆周阵列均匀布置；混合喷枪中气态介质和液态介质充分混合。

10、在一些实施方式中，所述调质器和所述金属软管上设置有保温层；

11、所述调质器上还设置有检修门，用于检修和排出废液。

12、在一些实施方式中，所述调质器上的烟气进气口与出气口设置在同一直径平面上，所述进气口在调质器筒体的上部位置，在筒体的总高度的上三分之一以内，所述出气口在调质器筒体的下部位置，在筒体的总高度的下三分之一以内。

13、在一些实施方式中，所述输出管路的出口与静电除尘器连接，所述输出管路中的所述金属软管用于补偿热胀冷缩的伸缩量，同时也便于在试验过程中的连接。

14、在一些实施方式中，还包括控制系统，所述控制系统与入口温度计、入口流量计、入口压力表、出口温度计、出口流量计和出口压力表分别电连接。

15、根据本发明的另一方面的实施例，提供了一种根据上述实施方式中任一项所述装置的试验方法，包括以下步骤：

16、s1：在开始模拟试验之前，检查装置各部分是否连接完好，检查调质介质是否已经准备妥当；

17、s2：打开控制系统主电源，为装置上电，检查各检测监测仪表是否正常显示；

18、s3：开启装置中的调质介质泵，确认调质介质泵是否正常，确认调质介质压力表、调质介质流量计是否正常，是否能够达到试验设定的参数；

19、s4：通过调节调质介质泵或者流量调节阀，调节调质介质的压力和流量；

20、s5：检查装置中的入口温度计、入口流量计、入口压力表、出口温度计、出口流量计、出口压力表是否正常，确认能将检测数据及时传输到控制系统；

21、s6：检测控制系统是否能够自动记录相关的数据，从而可以为转炉一次烟气除尘调质模拟试验用调质提供数据，为后续计算静电除尘效率提供支撑；

22、s7：稳定运行设定时间后，进入装置停车程序；

23、s8：重复s1-s7步骤可以开展不同的试验，调节混合喷枪的喷射速率模拟不同的调质工况；或者，采用不同的调质介质，完成不同调质条件的模拟试验。

24、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

25、本发明实施例能够在实验室条件下真实模拟转炉一次烟气中低温余热回收工况，填补了该领域专用试验装置的空白。

26、调质介质种类与喷入量可调，支持水基调质剂、含有so3或nh3气体、水蒸气或者惰性气体中的多种组合，适应不同试验需求。

27、混合喷枪与进出气口结构优化，确保调质介质与试验气体充分混合，调质效果稳定可靠。

28、全尺寸透明端盖与底部检修门设计，兼顾内部可视性与清灰便利性，提升试验可操作性。

29、系统集成检测与自动控制功能，数据自动采集，试验重复性好，结果可信度高，可为工程设计与运行优化提供科学依据。

1.一种转炉一次烟气除尘调质模拟试验用调质装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的转炉一次烟气除尘调质模拟试验用调质装置，其特征在于，还包括与所述混合喷枪（6）连接的调质介质供应管路，所述调质介质供应管路包括依次相连的调质介质管（16）、调质介质泵（17）和调质介质桶（18），所述调质介质管（16）上还设置有流量调节阀（13）、调质介质压力表（14）和调质介质流量计（15）。

3.根据权利要求2所述的转炉一次烟气除尘调质模拟试验用调质装置，其特征在于，还包括与所述混合喷枪（6）连接的调质气供应管路，用于向所述混合喷枪（6）提供加压气体以实现调质介质与调质气的混合喷射。

4.根据权利要求3所述的转炉一次烟气除尘调质模拟试验用调质装置，其特征在于，所述调质介质为水基调质剂、含有so3或nh3气体、水蒸气或者惰性气体中的一种或几种的组合。

5.根据权利要求1所述的转炉一次烟气除尘调质模拟试验用调质装置，其特征在于，所述调质器（7）为圆筒状结构，在其顶部端盖上布置有混合喷枪（6），所述混合喷枪为一个或多个，单个混合喷枪（6）设置于顶部端盖中心，或者多个混合喷枪（6）以端盖中心为圆心按照圆周阵列均匀布置；所述混合喷枪（6）内部设有气液混合通道，使气态介质和液态介质在枪体内充分混合后喷出。

6.根据权利要求1所述的转炉一次烟气除尘调质模拟试验用调质装置，其特征在于，所述调质器（7）的外壁和所述金属软管（20）的外壁上均包覆有保温层（21）；

7.根据权利要求1所述的转炉一次烟气除尘调质模拟试验用调质装置，其特征在于，所述调质器（7）上的烟气进气口与出气口设置在同一直径平面上，所述进气口位于调质器筒体的上部位置，且处于筒体总高度的上三分之一区域内，所述出气口位于调质器筒体的下部位置，且处于筒体总高度的下三分之一区域内。

8.根据权利要求1所述的转炉一次烟气除尘调质模拟试验用调质装置，其特征在于，所述输出管路的出口用于与静电除尘器连接，所述输出管路中的所述金属软管（20）用于补偿系统热胀冷缩产生的伸缩量，同时也便于试验过程中的管路连接与拆卸。

9.根据权利要求1所述的转炉一次烟气除尘调质模拟试验用调质装置，其特征在于，还包括控制系统（23），所述控制系统（23）与入口温度计（1）、入口流量计（2）、入口压力表（3）、出口温度计（10）、出口流量计（11）和出口压力表（12）分别电连接。

10.一种根据权利要求1-9任一项所述转炉一次烟气除尘调质模拟试验用调质装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：