基于干法除尘的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，具体涉及一种基于干法除尘的转炉烟气处理系统。


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.转炉干法除尘系统虽然除尘效果比湿法除尘系统好，但仍然存在以下弊端：
5.(1)现有的干法除尘系统中，精除尘采用静电除尘而非过滤式除尘，目前效果最好的干法除尘系统烟尘排放浓度仅能达到15mg/m3以内，大多数干法除尘仅能稳定在20mg/m3以内，无法满足钢铁超低排放的要求(转炉一次除尘排放限值为10mg/m3)；
6.(2)干法除尘系统在蒸发冷却器内喷水雾使烟气从900℃左右将至250℃左右，导致转炉烟气中温段余热(900℃～250℃)全部浪费，同时，喷水雾还浪费了大量水和蒸汽；
7.(3)一般情况下，针对干法除尘系统的直接改造往往会严重影响炼钢生产，通常会造成较长时间的停产，给企业带来巨大的经济损失，使得大多数企业望而却步。


技术实现要素：

8.本实用新型涉及一种基于干法除尘的转炉烟气处理系统，至少可解决现有技术的部分缺陷。
9.本实用新型涉及一种基于干法除尘的转炉烟气处理系统，包括通过烟气管道依次连接的转炉烟罩、汽化冷却烟道、余热回收机构、主路除尘机构和切换站，所述切换站的烟气出口分别连接放散烟囱和煤气柜，所述主路除尘机构包括沿烟气流通方向依次布置的声
波团聚器和陶瓷纤维过滤器。
10.作为实施方式之一，该基于干法除尘的转炉烟气处理系统还包括除尘旁路，所述除尘旁路一端旁接于所述余热回收机构与所述主路除尘机构之间的烟气管道上，另一端连接于所述主路除尘机构与所述切换站之间的烟气管道上；于所述除尘旁路上设有旁路除尘机构和第一旁路控制阀。
11.作为实施方式之一，所述旁路除尘机构包括静电除尘器。
12.作为实施方式之一，所述声波团聚器与除尘旁路入口端旁接点之间的烟气管道上设有第一主路控制阀。
13.作为实施方式之一，所述汽化冷却烟道与所述余热回收机构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。
14.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旋流叶片，所述混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。
15.作为实施方式之一，所述旋流器为陶瓷器件。
16.作为实施方式之一，该基于干法除尘的转炉烟气处理系统还包括冷却旁路，所述冷却旁路一端旁接于所述汽化冷却烟道与所述余热回收机构之间的烟气管道上，另一端连接于所述余热回收机构与所述主路除尘机构之间的烟气管道上；于所述冷却旁路上设有蒸发冷却器和第二旁路控制阀。
17.作为实施方式之一，所述余热回收机构与冷却旁路入口端旁接点之间的烟气管道上设有第二主路控制阀。
18.本实用新型至少具有如下有益效果：
19.本实用新型采用声波团聚器与陶瓷纤维过滤器组合进行精除尘，能有效地提高对烟气的精除尘效果，排放烟气的烟尘浓度可以稳定控制在10mg/m3以内，实现转炉一次除尘超低排放，提高转炉烟气处理系统的环保性。
附图说明
20.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。
21.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；
22.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
23.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。
24.如图1，本实用新型实施例提供一种基于干法除尘的转炉烟气处理系统，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、余热回收机构5、主路除尘机构和切换站9，所述切换站9的烟气出口分别连接放散烟囱11和煤气柜10，所述主路除尘机构包括沿烟气流通方向依次布置的声波团聚器8和陶瓷纤维过滤器7。
25.上述转炉烟罩2为本领域常规设备，其罩设在转炉上面，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。
26.声波团聚器8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8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。
27.陶瓷纤维过滤器7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7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7的下方流入、上方流出；陶瓷纤维过滤器7下方设置有排灰系统，用于排泄陶瓷纤维过滤器7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7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7进行反吹，使过滤面上粘附的灰尘落入下面的排灰系统。
28.本实施例提供的转炉烟气处理系统，采用声波团聚器8与陶瓷纤维过滤器7组合进行精除尘，能有效地提高对烟气的精除尘效果，排放烟气的烟尘浓度可以稳定控制在10mg/m3以内，实现转炉一次除尘超低排放，提高转炉烟气处理系统的环保性。
29.进一步地，如图1，上述转炉烟气处理系统还包括除尘旁路，所述除尘旁路一端旁接于所述余热回收机构5与所述主路除尘机构之间的烟气管道上，另一端连接于所述主路除尘机构与所述切换站9之间的烟气管道上；于所述除尘旁路上设有旁路除尘机构和第一旁路控制阀18。可选地，该第一旁路控制阀18采用蝶阀；优选为在旁路除尘机构的两侧分别设置第一旁路控制阀18，出口侧第一旁路控制阀18可防止主路除尘机构中流通的烟气反蹿至该除尘旁路中。在其中一个实施例中，上述旁路除尘机构包括静电除尘器6。
30.基于上述结构，可根据实际工况确定烟气是否经除尘旁路流通，例如在烟气量较大时通过主路除尘机构与旁路除尘机构同时工作。当主路除尘机构与旁路除尘机构同时工作时，两路净化烟气混合后，主路除尘机构出口的净化烟气可对旁路除尘机构出口的净化烟气进行稀释，防止旁路除尘机构出口的净化烟气浓度不达标的情况。
31.进一步地，如图1，所述声波团聚器8与除尘旁路入口端旁接点之间的烟气管道上设有第一主路控制阀。则可使主路除尘机构与旁路除尘机构切换工作，例如当主路除尘机构出现故障或需要检修时，使旁路除尘机构投入工作，能保证系统的正常运行。同样地，在主路除尘机构的两侧分别设置第一主路控制阀，出口侧第一主路控制阀可防止除尘旁路中流通的烟气反蹿至主路除尘机构中。该第一主路控制阀可采用蝶阀171与盲板阀172的阀组。
32.在其中一个实施例中，上述余热回收机构5包括余热锅炉5，进一步优选为采用对流式余热锅炉5，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。上述余热回收机构5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5，并控制该余热锅炉5的出口烟气温度在200～300℃范围内。上述余热锅炉5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5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5出口下方设置有排灰系统，用于排泄余热锅炉5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5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5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。
33.进一步优化上述转炉烟气处理系统，如图1和图2，所述汽化冷却烟道3与所述余热回收机构5之间的烟气管道包括混流管体12，所述混流管体12内布置有能使烟气产生旋流的旋流器。在余热回收机构5之前的管道内设置旋流器，使经过的转炉烟气产生旋流，能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，减少余热回收机构5内被粉尘堵塞的情况以及降低后续除尘机构的工作负担。
34.旋流器一般采用多个旋流叶片121环形布置而成，旋流叶片121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121直接安装在混流管体12的内壁上。在另外的实施例中，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12内并且与所述混流管体12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12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。
35.在进一步优选的方案中，可在上述混流管体12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12周向环设的多个喷枪。
36.相应地，可在旋流器的出口侧管道底部设置卸灰口，以适时排出管道内积灰。
37.进一步优化上述转炉烟气处理系统，如图1，该基于干法除尘的转炉烟气处理系统还包括冷却旁路，所述冷却旁路一端旁接于所述汽化冷却烟道3与所述余热回收机构5之间的烟气管道上，另一端连接于所述余热回收机构5与所述主路除尘机构之间的烟气管道上；于所述冷却旁路上设有蒸发冷却器4和第二旁路控制阀14。其中，可在汽化冷却烟道3出口侧设置三通管13，用于连接冷却主路及上述冷却旁路，该三通管13可采用水冷三通管或隔
热三通管，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13一般与余热回收机构5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；上述冷却旁路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。
38.上述第二旁路控制阀14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。同样地，在蒸发冷却器4的两侧分别设置第二旁路控制阀14，出口侧第二旁路控制阀14可防止冷却主路中流通的烟气反蹿至冷却旁路中，该出口侧第二旁路控制阀14可采用普通蝶阀。
39.进一步地，如图1，所述余热回收机构5与冷却旁路入口端旁接点之间的烟气管道上设有第二主路控制阀。基于上述设计，使汽化冷却烟道3出口烟气能在两种烟气流向之间切换，当余热回收机构5出现异常或需要检修时，使烟气经冷却旁路进行处理，保证系统的正常运行，避免造成转炉停产等问题。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冷却旁路进行处理，可有效地减少余热回收机构5被堵塞的情况或者说延长余热回收机构5的使用时间/减少余热回收机构5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机构5进行处理，以便充分回收转炉烟气的热量。
40.在其中一个实施例中，上述第二主路控制阀包括高温蝶阀151和高温盲板阀152，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。同样地，在余热回收机构5的两侧分别设置第二主路控制阀，出口侧第二主路控制阀可防止冷却旁路中流通的烟气反蹿至冷却主路中，该出口侧第二主路控制阀可采用普通蝶阀153与普通盲板阀154的组合。
41.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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静电除尘器6的结构基础上，在汽化冷却烟道3出口侧设置三通管13，将上述余热回收机构5所在管路一端连接在该三通管上，另一端连接至蒸发冷却器4出口侧的烟气管道上；和/或，在蒸发冷却器4出口侧设置三通管，将上述主路除尘机构所在管路一端连接在该三通管上，另一端连接至静电除尘器6出口侧的烟气管道上。这种改造方式操作方便、改造成本低，因此具有推广价值。
42.本实用新型实施例还涉及如上所述的转炉烟气处理系统的运行方法，包括：
43.在转炉正常生产期间，转炉烟罩2吸入的转炉烟气依次经汽化冷却烟道3、余热回收机构5、声波团聚器8和陶瓷纤维过滤器7处理后，经风机16送入切换站9，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9使烟气进入煤气柜10，不符合煤气回收条件时，通过切换站9使烟气通过放散烟囱11排放。
44.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。