转炉烟气处理系统的制作方法

1.本实用新型属于转炉炼钢技术领域，具体涉及一种转炉烟气处理系统。


背景技术：

2.转炉炼钢是当前最主要的炼钢方式，吹氧脱碳是转炉炼钢最主要的过程之一，在吹氧脱碳过程中，转炉会产生大量的烟气，烟气的主要成分为co(约占66％)、co2(约占16％)和n2(约占17％)，还有少量的o2和ar。由于转炉烟气中含有大量的co，因此转炉烟气也被称为转炉煤气，其具有易燃易爆的特性。转炉煤气的初始温度一般在1600℃左右，其中包含了大量炼钢产生的粉尘，粉尘含量约为80～150g/m3，粉尘主要成分为feo、fe、cao、mno、sio2以及c等。
3.目前最常见的转炉烟气处理方法有两种。第一种是og法，也称为湿法除尘，其主要流程是使1600℃左右的转炉烟气通过汽化冷区烟道进行余热回收，在烟气温度降低至900℃左右时喷大量的水冷却，同时起到粗除尘和防爆作用，并进一步采用文氏管喷水精除尘后将高热值低氧含量的煤气回收、将低热值或含氧量高的煤气点燃排空。第二种是干法除尘，主要有lt法和dds法，其主要流程是使1600℃左右的转炉烟气通过汽化冷区烟道进行余热回收，待烟气温度降至900℃左右时喷水雾冷却，然后通过静电除尘器精除尘，再回收高质量煤气、点燃低质量煤气并排空。与湿法除尘相比，干法除尘的除尘效果更好，喷水少，不需要进行污水和污泥处理，因此，近年来新建的转炉系统多采用干法除尘系统，也有很多钢厂将现有的湿法除尘系统改造成干法除尘系统，干法除尘系统已经成为目前应用最广泛的转炉烟气处理系统。
4.但是，转炉烟气干法除尘本质上并不是真正的全干式除尘，在烟气进入蒸发冷却器之后，系统会根据风量和风温进行喷水，以起到粗除尘和降温的目的。此时，约900℃的烟气在直接喷水或水雾冷却的情况下余热全部浪费，无法进行回收，影响了系统的整体能效。此外，由于转炉烟气中粉尘颗粒较小，静电除尘器的除尘效果很难达到超低排放的效果。


技术实现要素：

5.本实用新型涉及一种转炉烟气处理系统，至少可解决现有技术的部分缺陷。
6.本实用新型涉及一种转炉烟气处理系统，包括通过烟气管道依次连接的转炉烟罩、汽化冷却烟道、余热回收装置、除尘机构和切换站，所述切换站的烟气出口分别连接放散烟囱和煤气柜，所述汽化冷却烟道与所述余热回收装置之间的烟气管道包括混流管体，所述混流管体内布置有能使烟气产生旋流的旋流器。
7.作为实施方式之一，所述旋流器包括导流管以及布置于导流管出口端的第一旋流叶片组，所述导流管通过安装支架固定于所述混流管体内并且与所述混流管体的内壁之间围设形成有烟气流通环腔，于所述烟气流通环腔的出口端布置有第二旋流叶片组。
8.作为实施方式之一，所述混流管体上设有用于向所述烟气流通环腔中喷入碳粉或焦粉的喷粉装置。
9.作为实施方式之一，所述旋流器为陶瓷器件。
10.作为实施方式之一，该转炉烟气处理系统还包括蒸发冷却器，所述蒸发冷却器布置于所述余热回收装置与所述除尘机构之间。
11.作为实施方式之一，该转炉烟气处理系统还包括旁通管，所述旁通管一端旁接于所述汽化冷却烟道与所述余热回收装置之间的烟气管道上，另一端与所述蒸发冷却器连接，于所述旁通管上设有旁通阀，于旁通管旁接点与所述余热回收装置之间的烟气管道上设有控制阀。
12.作为实施方式之一，所述余热回收装置与所述蒸发冷却器之间布置有声波团聚器。
13.作为实施方式之一，所述除尘机构包括静电除尘器。
14.作为实施方式之一，所述余热回收装置包括余热锅炉。
15.本实用新型至少具有如下有益效果：
16.本实用新型提供的转炉烟气处理系统，在余热回收装置之前的管道内设置旋流器，使经过的转炉烟气产生旋流，增大烟气的煤气成分与氧气(包括烟气中的氧气以及管道中残留的氧气)的接触碰撞几率(尤其是基于旋流的中心负压作用，能较好地诱导卷吸管道中残留的氧气)，由于温度在自燃点(605℃)以上的转炉煤气与氧气接触时会迅速发生氧化反应，而不会因煤气与氧气的混合而导致爆炸，因此，上述旋流器的设置可以使烟气中所含氧气以及管道内残留的氧气被快速地消耗，显著地降低煤气温度降低至自燃点以下时与氧气混合而爆炸的可能性；而且利用烟气的旋流效果，能起到一定的烟气除尘效果，减少余热回收装置内被粉尘堵塞的情况以及降低后续除尘机构的工作负担。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
18.图1为本实用新型实施例提供的转炉烟气处理系统的结构示意图；
19.图2为本实用新型实施例提供的混流管体的结构示意图。
具体实施方式
20.下面对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.如图1和图2，本实用新型实施例提供一种转炉烟气处理系统，包括通过烟气管道依次连接的转炉烟罩2、汽化冷却烟道3、余热回收装置15、除尘机构5和切换站7，所述切换站7的烟气出口分别连接放散烟囱9和煤气柜8，所述汽化冷却烟道3与所述余热回收装置15之间的烟气管道包括混流管体14，所述混流管体14内布置有能使烟气产生旋流的旋流器14。
22.上述转炉烟罩2为本领域常规设备，其罩设在转炉1上面，用于捕集转炉冶炼过程中产生的烟气，该转炉烟罩2的烟气出口与汽化冷却烟道3连接，捕集的烟气可进入至汽化冷却烟道3内。在汽化冷却烟道3内，通过辐射换热能使烟气温度由1600℃左右降至900℃左右，实现对转炉烟气的高温段余热回收利用。
23.在其中一个实施例中，上述余热回收装置15包括余热锅炉15，进一步优选为采用对流式余热锅炉15，在另外的实施例中，采用对流式换热器等换热设备也为可行方案。上述余热回收装置15用于回收转炉烟气的中温段余热，优选为能使烟气温度由900℃左右降低至250℃左右；本实施例中，采用余热锅炉15，并控制该余热锅炉15的出口烟气温度在200～300℃范围内。上述余热锅炉15通常采用立式布置，高温烟气从上口入、下口出，这样更有利于余热的吸收和灰尘的排出；该余热锅炉15从上至下可分为高温段、中温段和低温段，可实现对转炉烟气余热的梯级利用，达到经济、高效回收烟气中温段余热的目的；该余热锅炉15出口下方设置有排灰系统，用于排泄余热锅炉15中沉积下来的灰尘，排灰系统上设置有阀门和锁气装置，以保证泄灰时空气不会进入锅炉内；余热锅炉15内部设置有清灰装置，可以定期对换热壁面粘附的灰尘进行清理；余热锅炉15内部设置有4～8个防爆阀门，在压力过大时可起到紧急泄爆的作用。
24.本实施例提供的转炉烟气处理系统，在余热回收装置15之前的管道内设置旋流器14，使经过的转炉烟气产生旋流，增大烟气的煤气成分与氧气(包括烟气中的氧气以及管道中残留的氧气)的接触碰撞几率(尤其是基于旋流的中心负压作用，能较好地诱导卷吸管道中残留的氧气)，由于温度在自燃点(605℃)以上的转炉煤气与氧气接触时会迅速发生氧化反应，而不会因煤气与氧气的混合而导致爆炸，因此，上述旋流器14的设置可以使烟气中所含氧气以及管道内残留的氧气被快速地消耗，显著地降低煤气温度降低至自燃点以下时与氧气混合而爆炸的可能性；而且利用烟气的旋流效果，能起到一定的烟气除尘效果，减少余热回收装置15内被粉尘堵塞的情况以及降低后续除尘机构5的工作负担。
25.旋流器14一般采用多个旋流叶片141环形布置而成，旋流叶片141的板面相对于烟气流通方向具有倾斜角度。优选地，上述旋流器14为陶瓷器件，耐高温性能较好，因此能长期稳定可靠地工作。在其中一个实施例中，上述旋流叶片141直接安装在混流管体14的内壁上。在另外的实施例中，所述旋流器14包括导流管141以及布置于导流管141出口端的第一旋流叶片组，所述导流管141通过安装支架固定于所述混流管体14内并且与所述混流管体14的内壁之间围设形成有烟气流通环腔，于所述烟气流通环腔的出口端布置有第二旋流叶片组；基于该设计，能在混流管体14内形成两股旋流烟气，不仅能提高对管道中残留氧气的消耗效果，而且能提高转炉烟气自身的混合效果，进一步提高对烟气中氧气的消耗效果，除尘效果也更佳。
26.在进一步优选的方案中，可在上述混流管体14上设置喷粉装置，用于向上述烟气流通环腔中喷入碳粉/焦粉，可显著地提高上述氧气消耗效果，尤其是基于上述第二旋流叶片组的旋流作用，能使喷入的碳粉/焦粉与烟气充分混合，除氧效果较佳。上述喷粉装置可包括沿混流管体14周向环设的多个喷枪。
27.相应地，可在旋流器14的出口侧管道底部设置卸灰口，以适时排出管道内积灰。
28.进一步优选地，如图1，该转炉烟气处理系统还包括蒸发冷却器4，所述蒸发冷却器4布置于所述余热回收装置15与所述除尘机构5之间。蒸发冷却器4可进一步对烟气进行降
温，可使烟气温度满足后续除尘机构5的条件要求，例如当后续除尘机构5采用静电除尘器时，可通过该蒸发冷却器4使烟气温度降至130～150℃；另外，在正常工况下，经余热回收装置15换热后，高温烟气变成了低温烟气，在蒸发冷却器4中不需要喷大量的水或水雾进行降温，只需要喷少量的水雾对烟气进行调质即可，因此能大幅减少水和蒸汽的用量，降低能耗。当后续除尘机构5采用静电除尘器时，通过对烟尘进行调质，可提高静电除尘器的除尘效果。
29.上述除尘机构5优选为采用干法除尘设备，例如上述的采用静电除尘器的方案；在另外的实施例中，该除尘机构5也可采用陶瓷纤维过滤器，该陶瓷纤维过滤器主要包括过滤箱和设置于过滤箱内的陶瓷纤维滤管，陶瓷纤维滤管作为其核心设备，主要由低密度多孔陶瓷纤维压制形成，可以耐500℃以上的温度，并且具有良好的过滤性，除尘效率可达到99％以上，烟气经过陶瓷纤维过滤器过滤后，烟尘浓度可降至10mg/m3以下。为了达到较好的除尘和清灰效果，烟气从陶瓷纤维过滤器的下方流入、上方流出；陶瓷纤维过滤器下方设置有排灰系统，用于排泄陶瓷纤维过滤器过滤下来的灰尘，为了防止排灰时空气进入系统管道内，排灰系统上设置有阀门和锁气装置。为确保陶瓷纤维过滤器的过滤效果，避免过滤的阻损过大，根据过滤压力检测结果每间隔一段时间通过反吹系统对陶瓷纤维过滤器进行反吹，使过滤面上粘附的灰尘落入下面的排灰系统。
30.进一步优选地，如图1，所述余热回收装置15与所述蒸发冷却器4之间布置有声波团聚器16。声波团聚器16是通过声波的振动使烟气中大小不一的粉尘颗粒产生不同速度、不同频率的振动而进行碰撞，碰撞后的粉尘会团聚在一起，从而减少粉尘的数量、增大粉尘的粒度，以便使粉尘在后续更容易沉降或通过除尘器去除；声波团聚器16为现有设备，其一般包括声波发生装置和声波放大装置，具体结构此处不作赘述。显然地，上述声波团聚器16也可设置在蒸发冷却器4与除尘机构5之间。
31.进一步优选地，如图1，该转炉烟气处理系统还包括旁通管，所述旁通管一端旁接于所述汽化冷却烟道3与所述余热回收装置15之间的烟气管道上，另一端与所述蒸发冷却器4连接，于所述旁通管上设有旁通阀11，于旁通管旁接点与所述余热回收装置15之间的烟气管道上设有控制阀。在该旁通管旁接点处，可采用三通管10实现主管路与旁通管的连接，该三通管10可采用水冷三通管10或隔热三通管10，以保证其能长期承受1000℃左右烟气的高温、短期可承受1200℃以上的烟气高温。受设备布置的限制，该三通管10一般与余热回收装置15之间具有一定的距离，二者之间可通过水冷管道或绝热管道连接；上述旁通管也优选为采用水冷管道或绝热管道。在其中一个实施例中，上述水冷管道包括金属管道并在该金属管道外部绕有一圈圈的水冷管；上述隔热管道则是采用耐高温金属材料制成的管道并且在管道内壁喷涂了隔热材料。
32.上述旁通阀11优选采用可自动启闭的耐高温阀门，例如采用耐高温蝶阀；宜保证该旁通阀11能长期承受1000℃左右烟气的高温、短期可承受1200℃以上的烟气高温。在其中一个实施例中，上述控制阀包括高温蝶阀12和高温盲板阀13，优选为采用可自动启闭的自动控制阀门；宜保证这些阀门能长期承受1000℃左右烟气的高温、短期可承受1200℃以上的烟气高温。
33.通过设置旁通管，使汽化冷却烟道3出口烟气能在两种烟气流向之间切换，当余热回收装置15出现异常或需要检修时，使烟气经旁通管
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蒸发冷却器4
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除尘机构5进行处理，
保证系统的正常运行，避免造成转炉1停产等问题。另外，可根据烟气的产生时期而控制其走向，例如在转炉吹炼初期，烟气温度相对较低、含尘量较大，此时可控制这部分烟气经旁通管
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蒸发冷却器4
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除尘机构5进行处理，可有效地减少余热回收装置15被堵塞的情况或者说延长余热回收装置15的使用时间/减少余热回收装置15的检修频次，而在转炉吹炼中期和吹炼后期，则控制产生的烟气经余热回收装置15
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蒸发冷却器4
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除尘机构5进行处理。
34.上述系统适于对现有转炉烟气处理系统的改造，即在现有的汽化冷却烟道3
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蒸发冷却器4
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除尘机构5的结构基础上，在汽化冷却烟道3出口侧设置三通管10，将上述余热回收装置15所在管路一端连接在该三通管10上，另一端连接在蒸发冷却器4上。这种改造方式操作方便、改造成本低，因此具有推广价值。
35.进一步地，如图1，在蒸发冷却器4与声波团聚器16之间也设有控制阀，该控制阀可包括盲板阀17与蝶阀18，当烟气经旁通管流通时，可防止蒸发冷却器4中的烟气沿主管路反蹿。进一步地，当烟气经旁通管流通时，可在余热回收装置15之前的高温蝶阀12与高温盲板阀13之间通入氮气，在声波团聚器16之后的盲板阀17与蝶阀18之间通入氮气，通入的氮气可以起到气密封作用，同时可以阻断高温传热，便于对余热回收装置15进行检修。
36.本实用新型实施例还涉及上述转炉烟气处理系统的运行方法，包括：
37.在转炉1正常生产期间，转炉烟罩2吸入的转炉烟气依次经汽化冷却烟道3、余热回收装置15和除尘机构5处理后，经风机6送入切换站7，根据烟气成分判断是否符合煤气回收条件，符合煤气回收条件时，通过切换站7使烟气进入煤气柜8，不符合煤气回收条件时，通过切换站7使烟气通过放散烟囱9排放。
38.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。