CN102243025A - 一种电炉烟气余热回收利用工艺及设备 - Google Patents

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Abstract

提供一种电炉烟气余热回收利用工艺：首先电炉产生的高温烟气通过烟罩、汽化冷却烟道进入燃烧沉降室，出来的烟气进入蓄热式快速降温装置，通过其两组蓄热单元A、B周期性的变换工作状态，烟气进入布袋除尘器除尘，再经排烟风机、烟囱排入大气。提供一种电炉烟气余热回收利用设备，主要包括烟罩、烟道、燃烧沉降室、烟气和循环空气出入口、循环风机、对流式余热锅炉、布袋除尘器、排烟机、烟囱，其特征是：蓄热式快速降温装置安装在燃烧沉降室后面，该装置主要由带蜂窝陶瓷蓄热体的换热单元A和换热单元B组成，该装置有两种工作模式；本发明的优点是在实现低温烟气余热充分回收的同时避免了二噁英的重新合成，实现了烟气的达标排放。

Description

一种电炉烟气余热回收利用工艺及设备
技术领域：
本发明涉及一种钢铁冶金技术领域，特别是涉及炼钢生产中的一种电炉烟气余热回收利用工艺及设备。
背景技术：
现有的电炉烟气余热利用方式是从电炉产生的高温烟气，经排烟罩进入水冷烟道，经过燃烧沉降室、水冷烟道喷雾冷却后温度降低到350℃，再与二次烟气混合后进入布袋除尘器，净化后的烟气经排烟风机和烟囱排入大气。这种电炉烟气余热利用方式存在如下缺陷：1.采用水冷方式，冷却水量大，消耗的电能大；2.采用喷雾冷却方式，冷却速度快，虽然解决了电炉烟气在700℃重新合成二噁碤的问题，但是造成大量余热无法利用，同时，增加了烟气流量，增加了排烟风机的电耗。为了提高电炉烟气余热利用效果，近年来高温段采用气化冷却燃烧沉降室和烟道设备，低温段采用对流式余热锅炉回收余热设备，极大地提高了电炉烟气余热利用效果。但是，由于该工艺在700℃的重新合成二噁碤的温度阶段，采用缓慢的对流式余热锅炉回收余热，将不可避免地造成电炉烟气二噁碤的排放超标。目前，还没有一种在充分回收电炉烟气余热同时，能够有效的避免二噁碤的再次合成的余热回收工艺及设备。
发明内容：
本发明的目的是提供在充分提高电炉烟气余热回收率的同时，有效的避免二噁碤再次合成的一种电炉烟气余热回收利用工艺及设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种电炉烟气余热回收利用工艺，其特征是：首先，电炉产生的高温烟气通过烟罩、汽化冷却烟道进入燃烧沉降室，在燃烧沉降室烟气中的可燃气体和二噁碤等有害物质得到充分燃烧分解后，出来的温度为850-1000℃的烟气进入蓄热式快速降温装置，蓄热式快速降温装置由两组蓄热单元A、B组成，通过周期性的变换工作状态，烟气将热量传给循环空气后温度降低到150℃以下，然后烟气进入高效布袋除尘器进行精除尘，确保从布袋除尘器出来的烟气的含尘量降低到10mg/nm3以下，之后，烟气经排烟风机进入烟囱排入大气，在蓄热式快速降温装置内，被烟气加热的循环空气温度达到700℃以上，然后循环空气进入对流式余热锅炉将热量用于产生蒸汽回收余热，降温后的循环空气在循环风机的作用下，再次进入蓄热式快速降温装置回收余热；蓄热式快速降温装置由两组蓄热单元A、B组成，它有两种工作状态，当处于工作状态A时，来自燃烧沉降室的高温烟气通过高温换向阀，从蓄热单元A的下部进入蓄热式快速降温装置，烟气将余热传递给蜂窝陶瓷蓄热体，此时，蓄热单元A处于蓄热状态，而从对流式余热锅炉来的低温循环空气通过低温换向阀从蓄热单元B的上方进入蓄热式快速降温装置，循环空气将蜂窝陶瓷蓄热体在上一循环内积蓄的热量吸收，变为高温气体后进入对流式余热锅炉回收余热，此时，蓄热单元B处于放热状态；当处于工作状态B时，通过高温换向阀(2)和低温换向阀(12)的换向，使来自燃烧沉降室的高温烟气，从蓄热单元B的下部进入蓄热式快速降温装置，而从对流式余热锅炉来的低温循环空气则从蓄热单元A的上方进入蓄热式快速降温装置，从而使蓄热单元A、B的工作状态(蓄热、放热)变换，高温烟气的余热就是通过蓄热式快速降温装置循环交替地变换工作状态实现回收的。提供一种电炉烟气余热回收利用设备，主要包括电炉上方安置的烟罩、烟道及相互连接的带沉降室排灰阀的燃烧沉降室、烟道入口、烟气出口、循环空气入口、循环空气出口、循环风机、带在线余热锅炉清灰和排灰装置的对流式余热锅炉、带布袋除尘器排灰装置的布袋除尘器、排烟机、烟囱，其特征是：蓄热式快速降温装置安装在燃烧沉降室带有烟道入口的后面，蓄热式快速降温装置主要由换热单元A和换热单元B组成，换热单元A主要由蜂窝陶瓷蓄热体A、储灰斗A、排灰阀A组成，换热单元B主要由蜂窝陶瓷蓄热体B、储灰斗B、排灰阀B组成，当高温换向阀、低温换向阀分别左旋时，烟道入口与蓄热式快速降温装置的换热单元A的下部接通，换热单元A的烟气出口与布袋除尘器联通；换热单元B上部的循环空气入口与循环风机联通，换热单元B的下部循环空气出口与对流式余热锅炉联通；当高温换向阀和低温换向阀分别右旋时，烟道入口与蓄热式快速降温装置的换热单元B的下部接通，换热单元B上部的烟气出口与布袋除尘器联通；换热单元A上部的循环气体入口与循环风机联通，换热单元A的下部循环气体出口与对流式余热锅炉联通；在布袋除尘器出口设置排烟机，排烟机与烟囱相连通。其特征还在于是：蓄热式快速降温装置采用垂直布置方式；蓄热式快速降温装置的换热单元A和换热单元B可以分别由1组或多组蜂窝陶瓷蓄热体组成；冷却烟道、燃烧沉降室采用气化冷却方式；高温换向阀采用水冷结构。
本发明的有益效果是：由于采用了蓄热式快速降温装置，其蜂窝陶瓷蓄热体具有巨大的单位体积换热面积，换热强度大，降温迅速，所以，克服了现有技术的缺陷，在实现低温烟气余热充分回收的同时避免了二噁碤的重新合成，实现了烟气的达标排放。
附图说明：
图1是本发明实施例“一种电炉烟气余热回收利用工艺及设备”示意图。
图2是本发明实施例中的蓄热式快速降温装置的工作模式A示意图。
图3是本发明实施例中的蓄热式快速降温装置的工作模式B示意图。
附图中：1.沉降室排灰阀；2.高温换向阀；3.排灰阀B；4.燃烧沉降室；5.排灰阀A；6.电炉；7.烟罩；8.换热单元A；9.换热单元B；10.烟道；11.蓄热式快速降温装置；12.低温换向阀；13.循环风机；14.对流式余热锅炉；15.余热锅炉清灰和排灰装置；16.布袋除尘器；17.排烟机；18.布袋除尘器排灰装置；19.烟囱；20.烟道入口；21.储灰斗A；22.蜂窝陶瓷蓄热体A；23.循环空气入口；24.烟气出口；25.蜂窝陶瓷蓄热体B；26.储灰斗B；27.循环空气出口；附图中：实线为电炉烟气介质；虚线为循环空气介质。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明实施例作进一步详细说明：一种电炉烟气余热回收利用工艺：如图1所示：电炉6产生的高温烟气，首先经过烟罩7、汽化冷却烟道10，进入燃烧沉降室4，在这里烟气中的可燃气体和二噁碤等有害物质，得到充分燃烧分解。从燃烧沉降室4出来的温度为850-1000℃的烟气，进入蓄热式快速降温装置11，该装置由两组换热单元A8、B9组成，通过周期性的变换工作状态，烟气将热量传给循环空气后温度降低到150℃以下，然后烟气进入高效袋式除尘器16进行精除尘，确保从高效布袋除尘器16出来的烟气的含尘量降低到10mg/nm3以下。之后，烟气经排烟机17进入烟囱19排入大气。在蓄热式快速降温装置11内，被烟气加热的循环空气温度达到700℃以上，然后循环空气进入对流式余热锅炉14，将热量用于产生蒸汽回收余热，降温后的循环空气在循环风机13的作用下，再次进入蓄热式快速降温装置11回收余热。蓄热式快速降温装置11由两组换热单元A8、B9组成，它有两种工作状态，如附图2所示：当处于工作状态A时，来自燃烧沉降室4的高温烟气通过高温换向阀2，从换热单元A的下部进入蓄热式快速降温装置11，烟气将余热传递给蜂窝陶瓷蓄热体A，此时，换热单元A处于蓄热状态。而从对流式余热锅炉14来的低温循环空气通过低温换向阀12，从换热单元B9的上方进入蓄热式快速降温装置11，循环空气将蜂窝陶瓷蓄热体B在上一循环内积蓄的热量吸收，变为高温气体后进入对流式余热锅炉14回收余热，此时，换热单元B9处于放热状态。在附图3中，当处于工作状态B时，通过高温换向阀2和低温换向阀12的换向，使来自燃烧沉降室4的高温烟气，从换热单元B9的下部进入蓄热式快速降温装置11，而从对流式余热锅炉14来的低温循环空气则从换热单元A8的上方进入蓄热式快速降温装置11，从而使换热单元A8、B9的工作状态(蓄热、放热)变换。高温烟气的余热就是通过蓄热式快速降温装置11循环交替地变换工作状态实现回收的。蓄热式快速降温装置11的核心组件是蜂窝陶瓷蓄热体，由于蜂窝陶瓷蓄热体具有巨大的单位体积换热面积，因此换热强度大，高温烟气迅速从850-1000℃降低到150℃，从而有效地避免了在700℃的温度阶段重新合成二噁碤的发生。这就是蓄热式快速降温装置实现快速降温和避免的重新合成二噁碤的机理。由于电炉烟气含有大量的细微粉尘，所以蓄热式快速降温装置11采用垂直布置方式，这样由于惯性的原因，烟气在进入蜂窝陶瓷蓄热体前，会有部分灰尘降落到下部，起到粗除尘的作用，因此在每个换热单元的下方设有储灰斗和排灰阀。进入蓄热式快速降温装置11的含粉尘烟气，不可避免地会在蜂窝陶瓷蓄热体内积聚，但是由于采用循环工作模式，在蓄热式快速降温装置内，工作模式A时含粉尘的煤气气流的方向由下向上流动，工作模式B时干净的循环空气气流的方向由上向下流动，不断变换方向，干净的循环空气起到了对蓄热式快速降温装置的反清洗作用，因此蓄热式快速降温装置11不会堵塞。对于蓄热式快速降温装置11的两组换热单元A8、B9而言，每组换热单元可以由1组或多组蓄热体组成，组数越多在换向阀换向过程中引起的压力波动越小。由于高温换向阀2的工作温度在850-1000℃，所以高温换向阀2采用水冷结构。为了充分回收余热，在高温段的冷却烟道10和燃烧沉降室4采用气化冷却方式。为了清灰方便，对流式余热锅炉14设置有在线余热锅炉清灰和排灰装置15。如图1所示：一种电炉烟气余热回收利用设备，主要包括电炉6、烟罩7、烟道10、沉降室排灰阀1、燃烧沉降室4、烟道入口20、烟气出口24、循环空气入口23、循环空气出口27、循环风机13、余热锅炉清灰和排灰装置15、对流式余热锅炉14、布袋除尘器排灰装置18、布袋除尘器16、排烟机17、烟囱19，其特征是：蓄热式快速降温装置11安装在燃烧沉降室4烟道入口20的后面，蓄热式快速降温装置11由换热单元A8和换热单元B9组成，换热单元A8由蜂窝陶瓷蓄热体A22、储灰斗A21、排灰阀A5组成，换热单元B9由蜂窝陶瓷蓄热体B25、储灰斗B26、排灰阀B3组成；当高温换向阀2和低温换向阀12都左旋时，烟道入口20与蓄热式快速降温装置11的换热单元A8的下部接通，换热单元A8的烟气出口24与布袋除尘器16联通；换热单元B9上部的循环空气入口23与循环风机13联通，换热单元B9的下部循环空气出口27与对流式余热锅炉14联通；当高温换向阀2和低温换向阀12都右旋时，烟道入口20与蓄热式快速降温装置11的换热单元B9的下部接通，换热单元B9上部的烟气出口24与布袋除尘器16联通；换热单元A8上部的循环气体入口23与循环风机13联通，换热单元A8的下部循环气体出口27与对流式余热锅炉14联通；在布袋除尘器16出口设置排烟机17，排烟机17与烟囱19相连通；蓄热式快速降温装置11采用垂直布置方式；蓄热式快速降温装置11的换热单元A8和换热单元B9可以分别由1组或多组蜂窝陶瓷蓄热体A22、B25组成；冷却烟道10、燃烧沉降室4采用气化冷却方式；高温换向阀2采用水冷结构。

Claims (6)

1.提供一种电炉烟气余热回收利用工艺，其特征是：首先，电炉产生的高温烟气通过烟罩(7)、汽化冷却烟道(10)进入燃烧沉降室(4)，在燃烧沉降室(4)烟气中的可燃气体和二噁碤等有害物质得到充分燃烧分解后，出来的温度为850-1000℃的烟气进入蓄热式快速降温装置(11)，蓄热式快速降温装置(11)由两组蓄热单元A(8)、B(9)组成，通过周期性的变换工作状态，烟气将热量传给循环空气后温度降低到150℃以下，然后烟气进入高效布袋除尘器(16)进行精除尘，确保从布袋除尘器出来的烟气的含尘量降低到10mg/nm3以下，之后，烟气经排烟风机(17)进入烟囱(19)排入大气，在蓄热式快速降温装置(11)内，被烟气加热的循环空气温度达到700℃以上，然后循环空气进入对流式余热锅炉(14)将热量用于产生蒸汽回收余热，降温后的循环空气在循环风机(13)的作用下，再次进入蓄热式快速降温装置(11)回收余热；蓄热式快速降温装置(11)由两组蓄热单元A(8)、B(9)组成，它有两种工作状态，当处于工作状态A时，来自燃烧沉降室(4)的高温烟气通过高温换向阀(2)，从蓄热单元A(8)的下部进入蓄热式快速降温装置(11)，烟气将余热传递给蜂窝陶瓷蓄热体(22)，此时，蓄热单元A(8)处于蓄热状态，而从对流式余热锅炉(14)来的低温循环空气通过低温换向阀(12)从蓄热单元B(9)的上方进入蓄热式快速降温装置(11)，循环空气将蜂窝陶瓷蓄热体(25)在上一循环内积蓄的热量吸收，变为高温气体后进入对流式余热锅炉(14)回收余热，此时，蓄热单元B(9)处于放热状态，当处于工作状态B时，通过高温换向阀(2)和低温换向阀(12)的换向，使来自燃烧沉降室(4)的高温烟气，从蓄热单元B(9)的下部进入蓄热式快速降温装置(11)，而从对流式余热锅炉(14)来的低温循环空气则从蓄热单元A(8)的上方进入蓄热式快速降温装置(11)，从而使蓄热单元A(8)、B(9)的工作状态蓄热、放热变换，高温烟气的余热就是通过蓄热式快速降温装置(11)循环交替地变换工作状态实现回收的。
2.提供一种电炉烟气余热回收利用设备，主要包括电炉(6)上方安置的烟罩(7)、烟道(10)及相互连接的带沉降室排灰阀(1)的燃烧沉降室(4)、烟道入口(20)、烟气出口(24)、循环空气入口(23)、循环空气出口(27)、循环风机(13)、带在线余热锅炉清灰和排灰装置(15)的对流式余热锅炉(14)、带布袋除尘器排灰装置(18)的布袋除尘器(16)、排烟机(17)、烟囱(19)，其特征是：蓄热式快速降温装置(11)安装在燃烧沉降室(4)带有烟道入口(20)的后面，蓄热式快速降温装置(11)主要由换热单元A(8)和换热单元B(9)组成，换热单元A(8)主要由蜂窝陶瓷蓄热体A(22)、储灰斗A(21)、排灰阀A(5)组成，换热单元B(9)主要由蜂窝陶瓷蓄热体B(25)、储灰斗B(26)、排灰阀B(3)组成；当高温换向阀(2)、低温换向阀(12)分别左旋时，烟道入口(20)与蓄热式快速降温装置(11)的换热单元A(8)的下部接通，换热单元A(8)的烟气出口(24)与布袋除尘器(16)联通；换热单元B(9)上部的循环空气入口(23)与循环风机(13)联通，换热单元B(9)的下部循环空气出口(27)与对流式余热锅炉(14)联通；当高温换向阀(2)和低温换向阀(12)分别右旋时，烟道入口(20)与蓄热式快速降温装置(11)的换热单元B(9)的下部接通，换热单元B(9)上部的烟气出口(24)与布袋除尘器(16)联通；换热单元A(8)上部的循环气体入口(23)与循环风机(13)联通，换热单元A(8)的下部循环气体出口(27)与对流式余热锅炉(14)联通；在布袋除尘器(16)出口设置排烟机(17)，排烟机(17)与烟囱(19)相连通。
3.如权利要求2所述的“一种电炉烟气余热回收利用设备”，其特征是：蓄热式快速降温装置(11)采用垂直布置方式。
4.如权利要求2所述的“一种电炉烟气余热回收利用设备”，其特征是：蓄热式快速降温装置(11)的换热单元A(8)和换热单元B(9)可以分别由1组或多组蜂窝陶瓷蓄热体(A22、B25)组成。
5.如权利要求2所述的“一种电炉烟气余热回收利用设备”，其特征是：冷却烟道(10)、燃烧沉降室(4)采用气化冷却方式。
6.如权利要求2所述的“一种电炉烟气余热回收利用设备”，其特征是：高温换向阀采用水冷结构。
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