一种多级水冷隔板锌钠烟气粉尘收集装置及其处理方法与流程

1.本发明涉及冶金绿色生产技术领域，更具体地说，涉及一种多级水冷隔板锌钠烟气粉尘收集装置及其处理方法。


背景技术：

2.随着绿色生产标准的不断升级，冶金固废、危废不出厂的新标准。钢铁冶金生产中产生的污泥粉尘量为钢产量的10％，需要循环利用。然随着废钢循环再生大于2％的含zn元素量较高的危废尘泥，需要经转底炉还原脱锌后，才能再次到冶金生产的配料中循环利用。
3.基于锌zn熔点419.5℃、沸点906℃，钠na熔点97.72℃、沸点370.87℃及其活性高的特性，转底炉污泥脱锌还原后，烟气中高浓度锌烟气粉尘收集，已经严重制约了目前工业化大生产的顺利进行。锌钠烟气粉尘收集工业化应用，急需开发高效率新型收集装置，提升系统运行效率。
4.经检索，中国专利申请号为201720315888的申请案公开了一种氧化锌烟气冷却管道，主要包括烟气管道，烟气管道外部包过有水冷腔；烟气管道包括膨胀部和缩紧部；膨胀部和缩紧部相互交错排列连接；相邻的缩紧部上设有挡板，挡板的尾部沿烟气流动方向相互交错排列焊接有呈30
°‑
45
°
夹角倾斜设置，挡板上设有气孔。烟气管道为互为半圆的膨胀部和缩紧部组成，两者形成半圆弯道，既可以增大冷水腔中水与烟气管道外壁的接触，提高冷却效率。相互交错的倾斜挡板设置，改变了氧化锌烟气的流动方向，进一步增大了氧化锌烟气在烟气管道内部的运动路程，提高冷却速率。但该申请案无法解决工业化大生产污泥脱锌还原后高浓度锌烟气粉尘收集问题。
5.又如中国专利申请号为2017106384244的申请案公开了一种转底炉锌粉烟气回收预处理装置及其预处理工艺，预处理装置包括至少2个通过减尘烟气导出管串联连通的转底炉烟气降温降尘装置；与末端的转底炉烟气降温降尘装置通过末级减尘烟气导出管连通的收尘装置；烟气降温机构呈封闭的桶状结构，含锌粉尘烟气导入管与桶状结构的顶部相通，桶状结构内壁固定有下伸的挡尘板；减尘烟气导出管固定于桶状结构的上部侧面；桶状结构的底部呈收口状，和降尘放灰管相通。该申请案通过至少两级强制降温机构和空气导游机构相对隔离对烟气降温，并通过自然重力及惯性除尘，但占地空间较大，难以广泛实施应用。


技术实现要素：

6.1.发明要解决的技术问题
7.本发明的目的在于克服现有技术中高浓度锌烟气收集处理难度较大、影响生产效率的不足，拟提供一种多级水冷隔板锌钠烟气粉尘收集装置及其处理方法，本发明的收集装置能够高效收集高浓度含锌烟气粉尘，保障高作业率连续运行，并满足含锌污泥脱锌大生产烟气超净排放需求，提升快速增长的钢铁冶金绿色制造危废“不出厂”的大生产需求。
8.2.技术方案
9.为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
10.本发明的一种多级水冷隔板锌钠烟气粉尘收集装置，包括收集箱体，收集箱体的两端分别设有进风烟气管和出风烟气管；收集箱体内沿长度延伸方向间隔设有多组水冷隔板，多组水冷隔板依次上下交错设置，形成供烟气变向通过的流通通道，收集箱体的底部对应设置有集灰斗和排料阀。
11.更进一步地，当进风烟气管和出风烟气管在收集箱体两端呈对角布置时，内部的水冷隔板的数量为偶数；当进风烟气管和出风烟气管在收集箱体两端呈对称分布时，内部的水冷隔板的数量为奇数
12.更进一步地，收集箱体的底部设有多组集灰斗，每组集灰斗对应位于相邻两组水冷隔板围成的通道下方。
13.更进一步地，水冷隔板到达的高度不低于进风烟气管和出风烟气管所在高度位置的两倍。
14.更进一步地，水冷隔板的两侧分别安装有水冷刮刀，水冷刮刀由动力机构驱动沿水冷隔板往复上下运动。
15.更进一步地，水冷刮刀为三角形刮刀，其宽侧面与水冷隔板接触，且水冷刮刀安装在驱动链条上，由驱动链条驱动往复上下运动。
16.更进一步地，收集箱体底部的集灰斗为不对称型结构，且集灰斗侧边安装有振打器。
17.更进一步地，集灰斗一侧垂直，另一侧为与水平面倾斜角度不小于60
°
的斜面。
18.更进一步地，集灰斗数量设置与水冷隔板匹配，即两个集灰斗交点位于水冷隔板正下方。
19.更进一步地，收集箱体上开设有多个检修孔，分别对应位于进出口位置，以及对应内部水冷隔板的端部位置。
20.本发明的一种多级水冷隔板锌钠烟气粉尘收集处理方法，水冷隔板内通循环水冷却，每组水冷隔板进水口安装有流量调节阀，冷却水流速控制在0.5～0.8m/s；烟气从进风烟气管进入后，经上下交错的水冷隔板围成的折弯式通道变向流通，实现烟气的充分降温和降尘，水冷隔板两侧的水冷刮刀进行周期性粘接粉尘的清理，降尘进入底部对应的不对称结构的集灰斗中进行交替排灰。
21.3.有益效果
22.采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
23.(1)本发明的收集装置，多组水冷隔板依次上下交错设置，形成供烟气变向通过的流通通道，引导烟气流变向，实现烟气充分的降温及降尘，短流程解决生产线的瓶颈问题，且水冷隔板装置占地，空间小；且利用水冷隔板保障冷却强度，杜绝生产烟气系统参冷风实现压力稳定，降低主风机负荷，减少烟气处理及排放量15％以上，生产系统高效节能。
24.(2)本发明的收集装置，收集箱体的底部设有多组集灰斗，集灰斗为不对称型结构，针对锌钠烟气粉尘粘性较强、容易粘接的特性，采用非对称型设计有利于促进烟尘的充分沉降和排出。
25.(3)本发明的收集装置，水冷隔板的两侧分别安装有水冷刮刀，水冷刮刀由动力机构驱动沿水冷隔板往复上下运动，可以及时有效清理水冷隔板粘接的含锌粉灰，保障隔板
冷却效果。
26.(4)本发明的锌钠烟气粉尘处理方法，整个过程杜绝生产工艺系统兑冷风，实现锌粉尘收集后的烟气温度控制在100℃～200℃，进入布袋除尘器最终实现生产烟气粉尘浓度小于10mg/nm3超净排放标准，方便工业化大生产装置的安全快速检修，协同保障脱锌生产线高作业率连续运行，提升脱锌生产线的作业率，提升快速增长的钢铁冶金绿色制造危废“不出厂”的大生产需求。
附图说明
27.图1为本发明的收集装置结构示意图。
28.示意图中的标号说明：
29.100、收集箱体；101、进风烟气管；102、出风烟气管；103、检修孔；104、水冷隔板；105、水冷刮刀；106、驱动链轮；107、被动链轮；108、驱动链条；109、集灰斗；110、排料阀；111、振打器。
具体实施方式
30.为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
33.实施例1
34.如图1所示，本实施例的一种多级水冷隔板锌钠烟气粉尘收集装置，包括收集箱体100，收集箱体100的两端分别设有进风烟气管101和出风烟气管102；收集箱体100内沿长度延伸方向间隔设有多组水冷隔板104，多组水冷隔板104依次上下交错设置，形成供烟气变向通过的流通通道，收集箱体100的底部对应设置有集灰斗109和排料阀110。
35.本实施例实践应用中，是在布袋除尘器与余热锅炉之间增设该多级水冷隔板锌钠烟气粉尘收集装置，以充分收集熔点419.5℃的高浓度含锌zn烟气。通过设置多级水冷隔板104，每级水冷隔板104内均设有冷却水循环流通管道，以增加冷却强度，水冷隔板104的水流进口处还设有流量调节阀，通过流量控制，与每级烟气温度降温目标自动调节，能够保障每级水冷隔板104降温70
±
5℃，能够满足将烟气温度从500℃快速降低到100℃～200℃需求。且本实施例水冷隔板104依次呈上下交错分布，采用方形机械原理的降尘结构压力损失小，每级水冷隔板104的压力损失不会超过100pa。且水冷隔板104采用铸造件，并进行精加工，保障其平整度的稳定性及良好的表面光洁度，降低粉灰的附着、方便粉灰的清理。
36.需要说明的是，如图中所示，本实施例中水冷隔板104的设置旨在收集箱体100内部形成波浪形的上下折弯，如图中箭头所示为烟气流通路径，烟气进入后即被第一级水冷隔板104遮挡开始发生变向折弯，烟气出口时出风烟气管102所对应的位置被最后一级水冷隔板104遮挡，使得烟气经最后一次折弯变向后经出风烟气管102排出。如此，当进风烟气管
101和出风烟气管102在收集箱体100两端呈对角布置时，如图1所示，进风烟气管101和出风烟气管102分别位于两端的上下不同侧，此时内部的水冷隔板104的数量为偶数，以实现烟气的充分多次折弯；同理，当进风烟气管101和出风烟气管102在收集箱体100两端呈对称分布时，即进风烟气管101和出风烟气管102分别同位于两端的上侧或下侧位置，在收集箱体100两端呈对称布置时，则内部的水冷隔板104的数量为奇数，以满足上述变向需求。
37.进一步地，本实施例中水冷隔板104到达的高度不小于进风烟气管101和出风烟气管102所在高度位置的两倍，即以图1中位置所示，多级水冷隔板104分别为在收集箱体100的内壁顶部向下延伸，以及自收集箱体100的内壁底部向上延伸，本实施例所指高度即指水冷隔板104的延伸长度不小于进风烟气管101和出风烟气管102的管口口径的两倍，以保障烟气的充分变向，并可根据现场空间条件，在保障冷却强度的前提下，调整水冷隔板104的高度和数量。
38.本实施例中收集箱体100的底部设有多组集灰斗109，每组集灰斗109对应位于相邻两组水冷隔板104围成的通道下方，以及两端水冷隔板104与收集箱体100端部侧壁之间围成的通道下方，经沉降的烟尘即对应落入集灰斗109内，每个集灰斗109底部还设有排料阀110，可以定期排灰。
39.实施例2
40.本实施例的一种多级水冷隔板锌钠烟气粉尘收集装置，基本同实施例1，更进一步地，本实施例中水冷隔板104的两侧分别安装有水冷刮刀105，水冷刮刀105由动力机构驱动沿水冷隔板104往复上下运动。具体地，水冷刮刀105为截面呈三角形的刮刀，为了保持其强度及工作稳定性，采用正中间通冷却水的铸钢精加工件，保障其清灰侧面与水冷隔板104充分接触，且水冷刮刀105安装在驱动链条108上，由驱动链条108驱动往复上下运动。具体地说，本实施例的水冷刮刀105采用截面为等腰三角形的结构，其延伸宽度则与水冷隔板104的宽度相对应，以保障对水冷隔板104表面的充分清理。等腰三角形的最长底边一侧为与水冷隔板104相接触侧面，且水冷刮刀105的两端中部还分别连接有进出冷却水的软管通道，以实现对水冷刮刀105的充分冷却，使用过程中可以有效避免清理过程中水冷刮刀105上下移动时弯曲，保障其与水冷隔板104的充分贴合严密，保障清理效果。
41.如图1所示，本实施例中的动力机构可采用行业内常见的动力电机和链轮链条相配合的方式，动力电机输出端与驱动链轮106相连并驱动其转动，水冷隔板104的两端分别对应设置有相配合的驱动链轮106和被动链轮107，驱动链轮106和被动链轮107之间设有驱动链条108，驱动链条108上即设有侧面与水冷隔板104相接触的三角形水冷刮刀105，通过驱动链条108的驱动则使两侧的水冷刮刀105周期性往复上下运动，如5
‑
8分钟为一周期，清理水冷隔板104粘接的含锌粉灰。进一步地，集灰斗109侧边安装有振打器111，图1中所示为在两侧均安装有振打器111，可10
‑
15分钟振动一次，集灰斗109底部的排料阀110可10
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15分钟交替排灰一次，与振打工作同步。
42.本实施例中收集箱体100上开设有多个检修孔103，分别对应位于进出口位置，以及对应内部水冷隔板104的端部位置，如图中所示，进风烟气管101和出风烟气管102对应的进出口位置，每级水冷隔板104的非固定端端头位置均设有检修孔103，以满足快速检修及有限空间作业的安全需求。
43.实施例3
44.本实施例的一种多级水冷隔板锌钠烟气粉尘收集装置，基本同上述实施例，更进一步地，本实施例中收集箱体100底部的集灰斗109为不对称型结构，具体地，如图中所示为集灰斗109一侧垂直，另一侧为与水平面倾斜角度不小于60
°
的斜面，锌钠烟气粉尘粘性较强，容易粘接，采用非对称型设计有利于促进烟尘的充分沉降和排出。需要说明的是，本实施例中集灰斗109的数量与水冷隔板104的设置数量相对应配合，如图1中所示，设置四级水冷隔板104，则对应五组集灰斗109，且结合集灰斗109的一侧垂直设置，即相邻两个集灰斗109的顶部交点位置位于水冷隔板104底部的正下方，集灰斗109的垂直侧顶部即为交点位置，垂直侧底部亦位于水冷隔板104底部的正下方位置，如此可充分保障粉尘的直接沉降排出，减少高粘性粉尘的集聚粘接。
45.本实施例的多级水冷隔板锌钠烟气粉尘收集处理方法，即利用上述实施例中的收集装置，其中水冷隔板104内通循环水冷却，每组水冷隔板104进水口安装有流量调节阀，冷却水流速控制在0.5～0.8m/s；烟气从进风烟气管101进入后，经上下交错的水冷隔板104围成的折弯式通道变向流通，实现烟气的充分降温和降尘，水冷隔板104两侧的水冷刮刀105进行周期性粘接粉尘的清理，且集灰斗数量设置与水冷隔板匹配，即两个集灰斗交点位于水冷隔板正下方。保障全部降尘进入底部对应的不对称结构的集灰斗109中进行交替排出。
46.本实施例通过多级水冷隔板式的粉尘收集、面对锌烟气粉尘容易粘接的特性，有针对性地采用往复清理的水冷刮刀105、不对称的集灰斗109，以及多个检修孔103等的配置，协同完成工业化大生产，含锌污泥脱锌生产线高作业率稳定运行，高效收集高浓度含锌烟气粉尘，满足含锌污泥脱锌大生产烟气超净排放需求。整个过程杜绝生产系统兑冷风，实现锌粉尘收集后的烟气温度控制在100℃～200℃，进入布袋除尘器最终实现生产烟气粉尘浓度小于10mg/nm3超净排放标准，方便工业化大生产装置的安全快速检修，保障高作业率连续运行，提升转底炉脱锌生产线的作业率，提升快速增长的钢铁冶金绿色制造的大生产需求。
47.本实施例中利用上下交错设置的水冷隔板104，引导烟气流变向，实现烟气充分的降温及降尘，短流程解决生产线的瓶颈问题，且水冷隔板装置占地，空间小；利用水冷隔板104保障冷却强度，杜绝生产烟气系统兑冷风实现压力稳定，降低主风机负荷节约电耗11％以上，减少烟气处理及排放量15％以上，生产系统高效、节能、节电、经济，转底炉产品金属化球质量好；经检测回收烟气70％～80％的粉尘，含锌达83％，协同提升布袋除尘效率；转底炉生产作业率由74％提升到85％，每年含锌污泥处理量由10万吨提升到11.7万吨，集中回收锌粉“锌粉危废”，降低二次污染风险。
48.以下结合具体实践案例进一步说明。
49.实施例4
50.本实施例的一种多级水冷隔板锌钠烟气粉尘收集装置，如图1所示，包括：4级水冷隔板104，对应5个不对称的集灰斗109，收集箱体100的配套布置可充分利用现场空间：长3000mm，宽1800mm，高3500mm，侧壁两侧对称均匀分布2*6＝12个￠800的检修孔103。每级水冷隔板104两侧安装三角形的水冷刮刀105周期循环清理粘接的高锌粉灰，保障冷却强度的稳定，检修周期由原来的7天延长到19天。长方形的收集箱体100通道面积是烟气管道面积的3倍以上，当生产工艺波动造成应力波动时，收集箱体100起到“蓄能器”作用，实现整个生产系统全过程的平稳、缓冲以及稳定性，以达到整个系统的参数更加匹配，效率更高，生产
操作调节更容易。12个￠800的检修孔103，检修时全部打开快速降温投入检修，检修时间从传统的20小时左右缩短到了8小时，进一步提升作业率，减少了复产升温时间降低能源消耗。
51.其次，当锌烟气粉尘收集后不进入换热器回收烟气热量，直接进入布袋除尘器，需要烟气温度降低到150℃以下，可增加两级水冷隔板104为共6级，按照烟气温度要求调节冷却水量，减少换热器的设备检修维护，提升工业化大生产脱锌生产线运行效率。进一步地，水冷隔板104中冷却水出口温度达80℃左右也可引到生球烘干系统，充分利用余热。
52.进一步地，为了扩大检修空间保障冷却效果，减少锌烟气粉尘收集装置设备数量，可将水冷隔板104减少到3级，为了保障冷却效率，不降低换热面积可将收集箱体100高度加高到高5000mm，不仅使水冷刮刀105、驱动链条108、集灰斗109等设备配置数量、设备控制检修数量同步减少，进一步提升设备运行效率，同时收集箱体100容积加大，“蓄能器”作用更佳。同时也进一步提升生产系统全过程的平稳、缓冲的稳定性，更好的满足整个系统的参数匹配，效率改善，生产操作调节便捷。
53.以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。