一种转炉一次烟气细颗粒声波团聚除尘消白系统及方法与流程

1.本技术涉及除尘消白装置领域，具体而言，涉及一种转炉一次烟气细颗粒声波团聚除尘消白系统及方法。


背景技术：

2.国内钢铁厂、燃煤电厂等均面临着超净排放的要求，传统的除尘技术虽然可以做到去除占重量99％的颗粒，但是对人体呼吸系统有害的亚微米、微米级颗粒却无法除去被直排入了大气，这些细颗粒粉尘直径小、比表面积大，容易富集有毒重金属及其它污染物后通过呼吸进入人体并沉积在肺泡上，从而对人体的肺部等器官造成严重影响，对健康极为不利。
3.国家生态环境部颁布的《关于推进钢铁行业超低排放的意见》要求，转炉一次烟气颗粒物排放浓度小时均值不高于10mg/m3。转炉一次烟尘主要在转炉冶炼过程的吹氧冶炼期形成，其含尘浓度高，颗粒细，其主要颗粒物为fe、ca、si、al、zn、na和mg等，烟气主要是由铁水中碳氧化反应产生，主要成分为co，也有少量的co2和因物理夹带产生的细小颗粒。
4.因此，需要研制一种除尘效率高、占地面积小、处置成本低、运行能耗少、无二次污染且兼具消白的装置。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于提供一种转炉一次烟气细颗粒声波团聚除尘消白系统及方法，其能够快速高效的除去烟气中微细颗粒。
6.本技术的实施例是这样实现的：
7.本技术实施例提供一种转炉一次烟气细颗粒声波团聚除尘消白系统，其包括具有转炉一次烟气进口的缓冲罐、一端与缓冲罐顶部通过管路连通的团聚罐及与团聚罐另一端通过管路连通的旋风分离器，团聚罐与缓冲罐连接的一端设有喇叭，喇叭电连接有功率放大器，功率放大器电连接有信号发生器，团聚罐顶部设有多个喷淋头，喷淋头通过管路连接有喷淋系统，团聚罐内还设有位于喇叭和喷淋头之间的雾化喷头，雾化喷头通过管路连通有雾化发生系统，团聚罐的底部通过管路连通有污水罐，团聚罐内还设有位于喷淋头下方的螺旋状的冷凝管，冷凝管的两端分别贯穿出团聚罐并连接有冷凝水进口和冷凝水出口。
8.在一些可选的实施方案中，缓冲罐还连接有用于检测其内部温度的温湿度传感器。
9.在一些可选的实施方案中，缓冲罐的底部通过管路连通有灰斗。
10.在一些可选的实施方案中，团聚罐远离喇叭的一端设有吸声海绵。
11.在一些可选的实施方案中，旋风分离器的底部通过管路连通有污水槽。
12.本技术还提供了一种转炉一次烟气细颗粒声波团聚除尘消白方法，包括以下步骤：
13.向转炉一次烟气释放声波的同时喷洒雾化液滴，随后对转炉一次烟气进行冷凝降
温和喷淋冲洗，最后将转炉一次烟气进行旋风分离。
14.在一些可选的实施方案中，释放声波时，声波频率为 1000hz
‑
1500khz，声压级为120
‑
150db。
15.在一些可选的实施方案中，喷洒雾化液滴时，喷洒压力为 0.5
‑
1mpa，雾化液滴的粒径为15
‑
30μm，雾化液滴的喷洒方向与转炉一次烟气的移动方向之间的夹角为15
‑
20
°
，转炉一次烟气的移动方向与声波的传播方向平行，雾化液滴的喷射量为5
‑
30g/m3。
16.在一些可选的实施方案中，雾化液滴内添加有十二烷基硫酸纳、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、聚丙烯酰胺中的至少一种，添加物的质量体积浓度为0.1
‑
1％。
17.在一些可选的实施方案中，冷凝降温是将转炉一次烟气穿过冷凝器，冷凝器和转炉一次烟气之间的温度差在40℃以上。
18.本技术的有益效果是：本实施例提供的转炉一次烟气细颗粒声波团聚除尘消白系统包括具有转炉一次烟气进口的缓冲罐、一端与缓冲罐顶部通过管路连通的团聚罐及与团聚罐另一端通过管路连通的旋风分离器，团聚罐与缓冲罐连接的一端设有喇叭，喇叭电连接有功率放大器，功率放大器电连接有信号发生器，团聚罐顶部设有多个喷淋头，喷淋头通过管路连接有喷淋系统，团聚罐内还设有位于喇叭和喷淋头之间的雾化喷头，雾化喷头通过管路连通有雾化发生系统，团聚罐的底部通过管路连通有污水罐，团聚罐内还设有位于喷淋头下方的螺旋状的冷凝管，冷凝管的两端分别贯穿出团聚罐并连接有冷凝水进口和冷凝水出口。本实施例提供的转炉一次烟气细颗粒声波团聚除尘消白系统及方法能够快速高效的除去烟气中微细颗粒。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。
20.图1为本技术实施例提供的转炉一次烟气细颗粒声波团聚除尘消白系统的结构示意图。
21.图中：100、缓冲罐；101、转炉一次烟气进口；110、团聚罐； 120、旋风分离器；130、喇叭；140、功率放大器；150、信号发生器； 160、喷淋头；170、喷淋系统；180、雾化喷头；190、雾化发生系统； 200、污水罐；210、冷凝管；220、冷凝水进口；230、冷凝水出口； 240、温湿度传感器；250、灰斗；260、吸声海绵；270、污水槽。
具体实施方式
22.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
23.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通
技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
24.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
25.在本技术的描述中，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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
26.此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
27.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
28.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
29.以下结合实施例对本技术的转炉一次烟气细颗粒声波团聚除尘消白系统及方法的特征和性能作进一步的详细描述。
30.如图1所示，本技术实施例提供了一种转炉一次烟气细颗粒声波团聚除尘消白系统，其包括具有顶部设有转炉一次烟气进口101的缓冲罐100，缓冲罐100顶部通过管路与团聚罐110的一端连通，团聚罐110的另一端通过管路连通有旋风分离器120，团聚罐110与缓冲罐100连接的一端设有喇叭130，喇叭130电连接有功率放大器140，功率放大器140电连接有信号发生器150，团聚罐110顶部中间设有三个喷淋头160，喷淋头160通过管路连接有用于将喷淋水输送至三个喷淋头160的喷淋系统170，团聚罐110内还设有位于喇叭130和喷淋头160之间的雾化喷头180，雾化喷头180通过管路连通有用于将喷淋液输送至雾化喷头180的雾化发生系统190，团聚罐110的底部通过管路连通有污水罐200，团聚罐110内还设有位于喷淋头160 下方的螺旋状的冷凝管210，冷凝管210的两端分别贯穿出团聚罐110 并连接有冷凝水进口220和冷凝水出口230，缓冲罐100的顶部还连接有用于检测其内部温度的温湿度传感器240，缓冲罐100的底部通过管路连通有灰斗250，团聚罐110远离喇叭130的一端设有吸声海绵260，旋风分离器120的底部通过管路连通有污水槽270。
31.本技术还提供了一种转炉一次烟气细颗粒声波团聚除尘消白方法，其是使用上述
的转炉一次烟气细颗粒声波团聚除尘消白系统进行的，包括以下步骤：
32.将转炉一次烟气通过转炉一次烟气进口101通入至缓冲罐100 内存储，使用缓冲罐100顶部连接的温湿度传感器240检测缓冲罐 100内转炉一次烟气进口101的温度和湿度，将十二烷基硫酸纳、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、聚丙烯酰胺中的至少一种配置成质量体积浓度为0.1
‑
1％的添加液加入至雾化发生系统190内，将喷淋水加入至喷淋系统170内，将冷却水经过冷凝水进口220通入冷凝管210 后经冷凝水出口230排出，控制雾化发生系统190将添加液形成雾化液滴喷入至团聚罐110内，并使用喷淋系统170将喷淋水经三个喷淋头160喷下，控制信号发生器150和功率放大器140使喇叭130产生声波，随后将缓冲罐100内的转炉一次烟气通入至团聚罐110内，使转炉一次烟气在声波作用下与雾化液滴混合反应复合团聚，将转炉一次烟气内颗粒团聚并凝聚形成大颗粒与烟气分离，随后经过冷凝管 210的冷却作用和喷淋头160的喷淋冲洗将转炉一次烟气内团聚颗粒冲下，并经团聚罐110的底部通过管路进入污水罐200，同时将除尘后转炉一次烟气通入旋风分离器120进一步分离，最后将分离气体经旋风分离器120顶部排出，液体经旋风分离器120底部管路通入污水槽270，同时缓冲罐100内储存转炉一次烟气内大颗粒灰尘落下后经管路进入灰斗250存放。可选的，释放声波时，声波频率为 1000hz
‑
1500khz，声压级为120
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150db。可选的，喷洒雾化液滴时，喷洒压力为0.5
‑
1mpa，雾化液滴的粒径为15
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30μm；可选的，雾化液滴的喷洒方向与转炉一次烟气的移动方向之间的夹角为15
‑
20
°
，转炉一次烟气的移动方向与声波的传播方向平行，雾化液滴的喷射量为5
‑
30g/m3；可选的，雾化液滴内添加有十二烷基硫酸纳、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、聚丙烯酰胺中的至少一种，添加物的质量体积浓度为0.1
‑
1％。可选的，冷凝降温是通过将转炉一次烟气穿过冷凝器，冷凝器和转炉一次烟气之间的温度差在40℃以上。
33.本实施例提供的转炉一次烟气细颗粒声波团聚除尘消白系统及方法通过将转炉一次烟气引入至团聚罐内的团聚室，并向团聚室内的转炉一次烟气释放声波并喷洒含有化学药剂的雾化液滴，使转炉一次烟气内的大颗粒在声波和含有化学药剂的雾化液滴综合作用下团聚分离，随后对转炉一次烟气进行冷凝降温和喷淋冲洗，将团聚的大颗粒冲洗与转炉一次烟气分离，从而有效的降低排放的转炉一次烟气中的颗粒物浓度并降低处理能耗，使得相同能耗消耗下颗粒物团聚效率更高，细颗粒去除效率最高可达98.5％，且减少设备占地面积；同时采用声波与冷凝相结合的技术手段，在促进颗粒团聚的同时也有效降低了湿烟羽，使得转炉一次烟气的含湿量减低75％，转炉一次烟气的温度在78℃左右，经冷凝后的冷凝水出口温度可达38℃，可用于其它需要热源的地方，在一定程度上也回收了热源，在降低能耗方面有明显优势，环保效益和经济效益显著。
34.实施例1
35.本实施例提供的转炉一次烟气细颗粒声波团聚除尘消白方法包括以下步骤：
36.将转炉一次烟气通过转炉一次烟气进口101通入至缓冲罐100 内，将十二烷基硫酸纳、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠和聚丙烯酰胺按 1：1：1：1的质量比混合后加水制备得到添加液，将添加液加入至雾化发生系统190内雾化后喷洒至团聚罐110内，添加液的质量体积浓度为1％，喷雾流量为30g/m3，喷雾液滴的粒径为30μm左右，控制信号发生器150和功率放大器140使喇叭130产生声源频率 1450hz、声压级150db的声波，随后将缓冲罐100内的转炉一次烟气通入至团聚罐110内，转炉一次烟气的流量为130m3/h，使转炉一次烟气在声波
作用下与雾化液滴混合反应复合团聚，雾化液滴的喷洒方向与转炉一次烟气的移动方向之间的夹角为20
°
，吸声海绵厚 35mm，烟气进口与声波传播方向平行，将转炉一次烟气内颗粒团聚并凝聚形成大颗粒与烟气分离，随后经过冷凝管210的冷却作用和喷淋头160的喷淋冲洗将转炉一次烟气内团聚颗粒冲下，并经团聚罐 110的底部通过管路进入污水罐200，同时将除尘后转炉一次烟气通入旋风分离器120进一步分离，最后将分离气体经旋风分离器120 顶部排出，冷凝水进口220的温度为7℃，冷凝水的流速为1.0m/s，转炉一次烟气在团聚罐110内停留时间为4s。
37.经检测，前后颗粒物浓度去除率为98.5％，烟气含湿量降低至 10.8％。
38.实施例2
39.本实施例提供的转炉一次烟气细颗粒声波团聚除尘消白方法包括以下步骤：
40.将转炉一次烟气通过转炉一次烟气进口101通入至缓冲罐100 内，将十二烷基硫酸纳、羧甲基纤维素钠按1：1的质量比混合后加水制备得到添加液加入至雾化发生系统190内雾化后喷洒至团聚罐 110内，添加液的质量体积浓度为1％，喷雾流量为5g/m3，喷雾液滴的粒径为15μm左右，控制信号发生器150和功率放大器140使喇叭 130产生声源频率1000hz、声压级120db的声波，随后将缓冲罐100 内的转炉一次烟气通入至团聚罐110内，转炉一次烟气的流量为 130m3/h，使转炉一次烟气在声波作用下与雾化液滴混合反应复合团聚，雾化液滴的喷洒方向与转炉一次烟气的移动方向之间的夹角为 20
°
，吸声海绵厚35mm，烟气进口与声波传播方向平行，将转炉一次烟气内颗粒团聚并凝聚形成大颗粒与烟气分离，随后经过冷凝管 210的冷却作用和喷淋头160的喷淋冲洗将转炉一次烟气内团聚颗粒冲下，并经团聚罐110的底部通过管路进入污水罐200，同时将除尘后转炉一次烟气通入旋风分离器120进一步分离，最后将分离气体经旋风分离器120顶部排出，冷凝水进口220的温度为7℃，冷凝水的流速为1.0m/s，转炉一次烟气在团聚罐110内停留时间为4s。
41.经检测，前后颗粒物浓度去除率为91％，烟气含湿量降低至10％。
42.实施例3
43.本实施例提供的转炉一次烟气细颗粒声波团聚除尘消白方法包括以下步骤：
44.将转炉一次烟气通过转炉一次烟气进口101通入至缓冲罐100 内，将十二烷基硫酸纳加水制备得到添加液加入至雾化发生系统190 内雾化后喷洒至团聚罐110内，添加液的质量体积浓度为0.5％，喷雾流量为15g/m3，喷雾液滴的粒径为15μm左右，控制信号发生器 150和功率放大器140使喇叭130产生声源频率1250hz、声压级 130db的声波，随后将缓冲罐100内的转炉一次烟气通入至团聚罐 110内，转炉一次烟气的流量为130m3/h，使转炉一次烟气在声波作用下与雾化液滴混合反应复合团聚，雾化液滴的喷洒方向与转炉一次烟气的移动方向之间的夹角为20
°
，吸声海绵厚35mm，烟气进口与声波传播方向平行，将转炉一次烟气内颗粒团聚并凝聚形成大颗粒与烟气分离，随后经过冷凝管210的冷却作用和喷淋头160的喷淋冲洗将转炉一次烟气内团聚颗粒冲下，并经团聚罐110的底部通过管路进入污水罐200，同时将除尘后转炉一次烟气通入旋风分离器120进一步分离，最后将分离气体经旋风分离器120顶部排出，冷凝水进口 220的温度为7℃，冷凝水的流速为1.0m/s，转炉一次烟气在团聚罐 110内停留时间为4s。
45.经检测，前后颗粒物浓度去除率为95％，烟气含湿量降低至8％。
46.实施例4
47.本实施例提供的转炉一次烟气细颗粒声波团聚除尘消白方法包括以下步骤：
48.将转炉一次烟气通过转炉一次烟气进口101通入至缓冲罐100 内，将十二烷基硫酸纳、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠按质量比1：1： 1混合后加水制备得到添加液加入至雾化发生系统190内雾化后喷洒至团聚罐110内，添加液的质量体积浓度为0.5％，喷雾流量为15g/m3，喷雾液滴的粒径为15μm左右，控制信号发生器150和功率放大器140 使喇叭130产生声源频率1250hz、声压级130db的声波，随后将缓冲罐100内的转炉一次烟气通入至团聚罐110内，转炉一次烟气的流量为130m3/h，使转炉一次烟气在声波作用下与雾化液滴混合反应复合团聚，雾化液滴的喷洒方向与转炉一次烟气的移动方向之间的夹角为20
°
，吸声海绵厚35mm，烟气进口与声波传播方向平行，将转炉一次烟气内颗粒团聚并凝聚形成大颗粒与烟气分离，随后经过冷凝管 210的冷却作用和喷淋头160的喷淋冲洗将转炉一次烟气内团聚颗粒冲下，并经团聚罐110的底部通过管路进入污水罐200，同时将除尘后转炉一次烟气通入旋风分离器120进一步分离，最后将分离气体经旋风分离器120顶部排出，冷凝水进口220的温度为7℃，冷凝水的流速为1.0m/s，转炉一次烟气在团聚罐110内停留时间为4s。
49.经检测，前后颗粒物浓度去除率为96％，烟气含湿量降低至 7.5％。
50.以上所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。