CN102851084A - 转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统。对转炉一次烟气的处理方法按照是否回收转炉煤气分为燃烧法和未燃法两大类，未燃法又可以分为湿法和干法两种。不过无论是湿法还是干法都存在着各自的优缺点。本发明提供的除尘系统包含：烟气烟罩，设置于转炉炉口处，用于收集所述转炉工作时产生的烟气；干式蒸发冷却除尘器，通过管道与所述烟气烟罩相连；蒸发冷却洗涤除尘器，与所述干式蒸发冷却除尘器相连；可调喉口文氏管除尘器，与所述蒸发冷却洗涤除尘器相连；以及脱水除雾器，与所述可调喉口文氏管除尘器。本发明的系统兼具湿式和干式除尘技术的优点，同时简单化了系统结构。

Description

转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统

技术领域

本发明涉及冶金环境保护技术，尤其涉及转炉一次烟气煤气半干式冷却系统。

背景技术

转炉吹氧过程中产生的高温含尘烟气，温度可达到1400-1600℃；含尘70-200g/NM³，并且CO含量最高可达86％。因此，在排放该烟气之前，必须对它进行处理。目前世界上对转炉一次烟气的处理方法按照是否回收转炉煤气分为燃烧法和未燃法两大类。美国等国家的部分转炉采用不回收煤气的燃烧法全干式除尘，而在日本、欧洲、中国等全球大部分国家的转炉较多地采用回收煤气的未燃法。未燃法又可以分为湿法和干法两种。目前被最广泛采用的是以日本OG为代表的湿式除尘设备，少部分转炉采用以LT为代表的干式除尘设备。

OG类(包括新OG)的湿式除尘设备的优点是除尘主体工艺设备简单，操作安全可靠，特别是工艺控制方面，无论是自动控制，还是手动控制都很安全可靠，对转炉煤气和余热资源的回收利用都有积极的促进作用。其缺点是配套的水处理设备庞大，用水量和水处理量大，能耗高，设备维修量大。这些缺点使OG类的设备已经越来越不适应节能减排低碳的形势要求。属于被淘汰的设备。LT类干式除尘设备一直被认为是转炉一次烟气煤气除尘设备发展的方向，我国有关部门在多个五年计划中都将其列为节能减排、清洁生产推广技术设备，许多研究院所和企业也都投入了大量的资源用于其国产化，确实达到了节电的优点，一次除尘电耗只有湿法的50％，不需要庞大的水处理配套设备。但其缺点也是先天性的：存在安全隐患、自动控制连锁复杂和设备维修量大、综合能耗和运行成本并不比湿法低等。因此，推广了几十年后全球也只有约100座的转炉采用这一技术，70余座在中国，并且多存在问题。目前只有回收的煤气经过饱和冷却器洗涤除尘后正常时才能达到被有意无意广泛宣传的10mg/Nm³以下。据考察，包括国外转炉LT系统在内的排放数据，比较好的一般在20-30mg/Nm³。其最主要的问题是不稳定，排放不好时粉尘浓度达到100-200mg/Nm³，比湿法还高。因此，转炉一次烟气半干法在业界开始得到越来越普遍的认可和利用，被认为是更适合中国国情的转炉除尘技术。

早在1975年公开出版的《氧气转炉烟气净化及回收设计参考资料》中，就介绍了一种采用旋风除尘与文氏管除尘相结合的半干半湿法，但因为除尘效率不高、耗水量大没有得到普及应用。日本专利JPA1981075508，JPA1987093308，JP 63297520A1-5都公开了事实上的半干法，干式冷却除尘分别采用叶片除尘、旋风除尘器+废热锅炉、或颗粒层冷却除尘等，这些方法从理论上都比较理想，可能是由于系统比较复杂没有见到得到利用的信息。中国专利CN10138263A公开了一种转炉烟气冷却、净化方法，采用蒸发冷却器对烟气进行初步的冷却和净化，采用可调文氏管对烟气进行最终的冷却和净化。该方法的主要缺点是蒸发冷却器的出口温度，高达到200℃，除尘效率低只有40-45％。一方面不合理不经济，因为转炉一次烟气采用未燃法处理时烟气中粉尘颗粒约90％大于10微米，而在干收尘部分只除去40-45％没有充分发挥其作用；更关键的是转炉可调喉口文氏管通常的设计入口条件是烟气温度约70-75℃，饱和状态、含尘浓度约10-15g/Nm³，按照该方法则入口烟气温度为150-200℃，为不饱和状态，含尘浓度最高达100g/Nm³。另一方面达不到要求的出口浓度，即使能达到也要消耗过多的水和能量，与LT干法的煤气饱和冷却类似，排水还存在较高的升温且含尘量多，还必须进入车间外的水处理系统处理，对于干法的优点利用不充分、对湿法的问题解决得不彻底。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统，该系统兼具湿式和干式除尘技术的优点，同时简单化了系统结构。本发明的系统即适合新转炉中，也适用于对现有的转炉未燃法和燃烧法的局部进行改造。

根据上述目的，本发明的转炉一次烟气煤气的半干式冷却除尘系统包含：

烟气烟罩，设置于转炉炉口处，用于收集所述转炉工作时产生的烟气；

干式蒸发冷却除尘器，通过管道与所述烟气烟罩相连；

蒸发冷却洗涤除尘器，与所述干式蒸发冷却除尘器相连；

可调喉口文氏管除尘器，与所述蒸发冷却洗涤除尘器相连；以及

脱水除雾器，与所述可调喉口文氏管除尘器相连。

在上述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统中，所述烟气烟罩包括：

活动烟罩，设置于所述转炉的炉口处；

固定烟罩，设置于所述活动烟罩上方；以及

烟罩口喷雾装置，所述喷雾装置设置于所述活动烟罩上，所述喷雾装置包含：

环形组合喷淋管，布置在所述烟罩外圆周上；

供水管路，一端连接水源，另一端与所述环形组合喷淋管相连；

供气管路，一端连接气源，另一端与所述环形组合喷淋管相连；

喷嘴，设置于所述环形组合喷淋管上；

供水控制单元，与所述供水管路相连，用于控制供水管路的供水；以及

供气控制单元，与所述供气管路相连，用于控制供气管路的供水。

在上述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统中，所述环形组合喷淋管具有多组，以同心圆形式布置在所述烟罩外圆周上。

在上述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统中，所述喷嘴为双流体气体雾化喷嘴。

在上述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统中，所述喷嘴包含吹风喷嘴和压力雾化喷嘴。

在上述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统中，所述干式蒸发冷却除尘器包括：

非金属补偿器，连接到汽化冷却烟道上；

蓄热换热段，与所述非金属补偿器相连；

冷却塔，包括一个冷却塔体，所述蓄热换热段位于所述冷却塔体上部，在所述冷却塔体内设置有喷枪，所述喷枪与水源相连，用于向所述冷却塔体内喷射细水雾；

旋风除尘再热段，位于所述冷却塔体下部；

烟气出口管道；设置于所述旋风除尘再热段侧面；以及

密封卸出灰装置，与所述旋风除尘再热段的底部相连。

在上述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统中，所述喷枪还与气源相连。

在上述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统中，所述非金属补偿器包含：

法兰，连接到所述汽化冷却烟道上；

隔热导流环管，呈环状结构，在所述环状结构中填充有耐火材料；以及

均流板，设置在所述隔热导流环管的内圈。

在上述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统中，所述均流板为内衬耐火材料的钢板。

在上述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统中，所述喷枪是双流体气雾喷枪或压力雾化喷枪。

在上述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统中，所述蓄热换热段包括：

位于上部的多孔耐火砖；

位于上部的支撑梁；以及

位于所述多孔耐火砖和所述支撑梁之间、纵向设置的多根换热管，在所述换热管外填充有耐火材料。

在上述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统中，所述换热管包括导流管和位于所述导流管内的换热插件。

在上述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统中，在所述导流管外还设置有隔热层。

在上述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统中，所述旋风除尘再热段采用铸铁、合金或钢板多管或单管旋风除尘再热段。

在上述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统中，所述可调喉口文氏管除尘器采用环缝式可调喉口文氏管除尘器，所述环缝式可调喉口文氏管除尘器包含：

收缩段，所述收缩段的大口端设置有进气口；

扩张段，位于所述收缩段的下方，并与所述收缩段相连，所述扩张段的大口端设置有出气口；

所述收缩段与所述扩张段的连接处形成喉口；

锥体，设置于所述喉口处；

驱动联杆，由多根连杆串接构成，所述驱动联杆的一端与所述锥体相连接；

配重块，设置于所述驱动联杆的另一端处；以及

驱动力装置，通过一驱动执行元件与所述驱动联杆的另一端相连。

在上述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统中，在所述扩张段内设置有上部定位装置，在所述收缩段内设置有下部定位装置。

在上述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统中，所述驱动联杆通过密封支承穿过所述扩张段。

在上述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统中，所述配重块的重量根据所述环缝式可调喉口文氏管的锥体的重量设置。

在上述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统中，所述配重块的重量根据所述环缝式可调喉口文氏管工作时承受的烟气的动负荷设置。

在上述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统中，所述可调喉口文氏管除尘器采用环缝式可调喉口文氏管除尘器，所述环缝式可调喉口文氏管除尘器包含：

收缩段，所述收缩段的大口端设置有进气口；

扩张段，位于所述收缩段的上方，并与所述收缩段相连，所述扩张段的大口端设置有出气口；

所述收缩段与所述扩张段的连接处形成喉口；

锥体，设置于所述喉口处；

驱动联杆，由多根连杆串接构成，所述驱动联杆的一端与所述锥体相连接；

配重块，设置于所述驱动联杆的另一端处；以及

驱动力装置，通过一驱动执行元件与所述驱动联杆的另一端相连。

在上述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统中，在所述扩张段内设置有上部定位装置，在所述收缩段内设置有下部定位装置。

在上述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统中，所述驱动联杆通过密封支承穿过所述扩张段。

在上述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统中，所述配重块的重量根据所述环缝式可调喉口文氏管的锥体的重量设置。

在上述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统中，所述配重块的重量根据所述环缝式可调喉口文氏管工作时承受的烟气的动负荷设置。

附图说明

图1A是本发明转炉一次烟气煤气半干式冷却系统的一个实施例的示意图；

图1B是本发明转炉一次烟气煤气半干式冷却系统的另一个实施例的示意图；

图2是转炉一次烟气烟罩的结构示意图；

图3是干式蒸发冷却除尘器的结构示意图；

图3A和图3B分别示出了图3中非金属补偿器的俯视图和剖面图；

图3C和图3D分别示出了图3中蓄热换热段的俯视图和剖面图；

图4A和图4B分别示出了可调喉口文氏管除尘器的两个实施例。

具体实施方式

请参见图1A，图1A示出了本发明的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统的结构示意图。如图1A所示，整个转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统包括：烟气烟罩1、干式蒸发冷却除尘器2、蒸发冷却洗涤除尘器3、可调喉口文氏管除尘器4和脱水除雾器5。

转炉6产生一次烟气，从顶部由烟气烟罩1收集，并通过管道7进入到后面的干式蒸发冷却除尘器2中。管道7作为烟气烟罩1与干式蒸发冷却除尘器2之间的连接通道。转炉6产生的一次烟气的温度可达到1500℃左右，在烟气烟罩1内对一次烟气进行初步的汽化冷却并回收余热，使烟气温度降到800-1000℃。

经过初步汽化冷却后的烟气进入到干式蒸发冷却除尘器2中。在干式蒸发冷却除尘器2中，通过固体钢耐组合结构，对烟气进行蓄热换热冷却和喷水雾蒸发冷却，使烟气温度冷却到90-130℃，并分离和回收超过80％或折合吨钢5-12kg/t的干粉尘。

经过干式蒸发冷却除尘器2的初步冷却净化后的干烟气进入到蒸发冷却洗涤除尘器3，继续蒸发冷却到饱和温度约67℃，同时采用喷雾洗涤除尘，使烟气含尘浓度降低到10-20g/Nm³。接着饱和烟气进入到可调喉口文氏管除尘器4，使烟气的粉尘浓度进一步降低到50甚至10mg/Nm³以下。经过可调喉口文氏管除尘器4净化后的烟气进入到脱水除雾器5，在脱水除雾器5中进行脱水除雾，最后通过风机和三通切换阀排放烟气，或者回收转炉煤气。

下面结合图2-图4进一步描述烟气烟罩1、干式蒸发冷却除尘器2、蒸发冷却洗涤除尘器3、可调喉口文氏管除尘器4和脱水除雾器5的具体实施方式。

如图2所示，图2示出了转炉一次烟气烟罩1的具体结构。图2中转炉氧枪18从转炉口伸入到转炉6中，采用顶吹的方式向转炉6吹入氧气。转炉6的底部设置有底吹系统10，底吹系统10向转炉6内吹入Ar/N₂。在转炉6的炉口处设置有烟气烟罩1。烟气烟罩1分为两个部分，活动烟罩17和固定烟罩16。活动烟罩17设置在转炉6的炉口处。固定烟罩16设置在活动烟罩17上方。固定烟罩16上开设下料口15。在活动烟罩17上，设置有多功能喷雾装置，该多功能喷雾装置包括：环形组合喷淋管12，布置在活动烟罩17的外圆周上。环形组合喷淋管12根据需要可以设置一组，也可以设置多组(图2中仅示出了一组的结构)。对于多组环形组合喷淋管，采用以同心圆的形式布置分别在活动烟罩17的外圆周上。

多功能喷雾装置还包括供水管路13A和供气管路13B，分别与环形组合喷淋管12相连，用于向环形组合喷淋管12提供水和气体。供水管路13A和供气管路13B的另一端则分别连接水源和气源。在本发明的一个实施例中，气源可以采用氮气、二氧化碳、压缩烟气或者压缩空气之一，也可以是这些气源的组合，气源的压力较佳的值为0.3-0.5兆帕。在本发明的另一个实施例中，气源可以选择蒸汽，较佳地，其压力较佳值为0.5-0.8兆帕。

在环形组合喷淋管12上，设置有喷嘴11。喷嘴11用于将流入到环形组合喷淋管12内的气体或液体喷出。在本发明的一个实施例中，喷嘴11可以采用双流体气体雾化喷嘴。在本发明的另一个实施例中，喷嘴11也可以采用吹风喷嘴和压力雾化喷嘴组合的方式。吹风喷嘴用于喷出气体，压力雾化喷嘴用于喷出液体。较佳地，双流体气体雾化喷嘴或者压力雾化喷嘴喷出的雾化颗料直径在50-300微米的范围。

再请参见图2，多功能喷雾装置还包括供水控制单元14A和供气控制单元14B。供水控制单元14A连接到供水管路13A上，其作用是控制供水管路13A的供水。例如根据需要可以通过设置在管路上的阀门打开或者关闭供水管路。供气控制单元14B连接到供气管路13B上，其作用是控制供气管路13B的供气。例如根据需要可以通过设置在管路上的阀门打开或者关闭供气管路。

本实施例中，喷雾装置的工作原理如下：当转炉6加料后转到吹炼位开始下氧枪时，由供水控制单元14A开启供水管路13A，使喷嘴喷出少量水雾，以冷却设备。同时，供气控制单元14B开启供气管路13B，使喷嘴喷出气体，产生气体幕，以防止烟罩内吸入过多的空气，这样有利于提高烟气中一氧化碳含量，以实现转炉煤气的极限回收。

当氧枪吹氧一段时间(约数分钟)后，碳开始氧化，烟罩口会出现正压冒烟，此时，可以通过供水控制单元14A控制，加大喷嘴喷出的水量，使高温烟气体积瞬间收缩减少，对冒出的烟气进行冷却和收缩，以便于除尘系统收集，同时也可以去除大部分粉尘，这样吹氧期间就可以调整二次除尘系统，减少排烟量，具有节能减排效果。

烟气烟罩口1通过采用喷细水雾的方式，有效地实现了：1)在烟气压力为正压偏高时实现烟气的快速干式蒸发冷却，使烟气体积收缩压力降低，并减少吹氧期产生的二次烟气量；2)在烟气压力为负压时则隔绝吸入过多的空气，使燃烧率控制在0.03以下，减少一次烟气量，提高转炉煤气回收量和热值；3)适当冷却烟罩和炉口设备，减少漏水；4)减少炉口粘钢渣。

请参见图3，图3示出了干式蒸发冷却除尘器2的结构示意图。如图3所示，干式蒸发冷却除尘器2的最上部为非金属补偿器21，在非金属补偿器21的下方与之连接的是蓄热换热段24，在蓄热换热段24的下方依次是冷却塔26、旋风除尘再热段27和密封卸出灰装置28。

非金属补偿器21通过汽化冷却烟道(管道)7连接到前面的烟气进口。非金属补偿器21通过法兰连接到烟气冷却烟道7上。

图3A和图3B分别示出了图3中非金属补偿器21的俯视图和剖面图。其中，图3B是沿图3A中A-A线的剖视而得。请同时参见图3A和图3B，非金属补偿器21包含法兰211、隔热导流环管212和均流板213。法兰211位于非金属补偿器21的上部，用于将非金属补偿器21连接到前面的汽化冷却烟道7上。隔热导流环管212呈环状结构，采用钢板制作，在环状结构中填充耐火材料。均流板213设置在隔热导流环管22的内圈，均流板213采用内衬耐火材料的钢板制成，如此使得进入到干式蒸发冷却除尘器的烟气流量分布尽量均匀。

图3C和图3D分别示出了图3中蓄热换热段24的俯视图和剖面图。其中，图3D是沿图3C中B-B线剖视而得。请同时参见图3C和图3D，蓄热换热段24的上部是多孔耐火砖246，下部是支撑梁242。在多孔耐火砖246和支撑梁242之间纵向设置有多根换热管243，在换热管243外填充有耐火材料244。换热管243包括导流管245和换热插件247。导流管245形成圆环状，中间中空，用于通过高温烟气，换热插件247设置于导流管245中，另外，还可以在导流管245的外壁设置隔热层241。

请回到图3，冷却塔26包含一个冷却塔体261，在冷却榙体261内设置有喷枪262。冷却塔体261可以是钢板焊接而成的立式或卧式结构，外加耐火材料隔热保温层，最外层可采用彩色或镀锌板，并带有一定数量的检修和卸爆门(图中未示出)。喷枪262与水源相连，用于向冷却塔体261内喷射细水雾。更佳地，可以将喷枪262还与气源相连，以产生现颗粒更细的水雾。喷枪262可以选用双流体气雾喷枪或者压力雾化喷枪，气体可选择氮气、蒸汽或其它惰性气体的一种。可以根据烟气量和温度的变化通过自动控制调节装置控制喷枪262的喷水量和喷雾颗粒大小，实现喷雾颗粒的100％快速蒸发和出口温度在要求的范围内，并提高除尘效率。

图3C和图3D中所示的蓄热换热段24设置在冷却塔体261的上部，烟气通过汽化冷却烟道先进入到非金属补偿器21中，在金属补偿器21中实现均流后，通过蓄热换热段24进入到冷却塔261内。在蓄热换热段24中，钢耐组合结构吸热，进一步实现烟气的均流和降温，可以将吹氧期开始喷雾的最高烟气温度从800-1000℃降低到500-700℃，并在非吹氧期将烟气湿度提高到90℃以上，一方面可以降低冷却后烟气的含湿量，另一方面也使系统内设备保持在结露温度以上，减少粘灰机率。

旋风除尘再热段27设置在冷却塔体261的下部，其中除尘部分采用铸铁、合金或钢板材料制成，可以提高除尘效率。另一方面，其具有的再热功能能防止少量未蒸发的水滴粘接。旋风除尘再热段27的侧边，开设有烟气出口271，经过上述处理后的烟气通过该烟气出口271传送到后续的处理设备中作进一步处理。旋风除尘再热段27的下部用于排放粉尘颗粒，在旋风除尘再热段27的下方设置有密封卸出灰装置28，用于收集旋风除尘再热段27产生的粉尘颗粒。在实用新型中，旋风除尘再热段27和密封卸出灰装置28采用了市面上的现成产品，因此，对其结构不再赘述。

如图4A所示，图4A示出了可调喉口文氏管除尘器的结构示意图。请参见图4A，在本实施例中，采用如图4A中示出下进气环缝式可调喉文氏管。文氏管根据现场的需要分为上进气和下进气两种进气方式。在图1A的实施例中，可以选用下进气环缝式可调喉文氏管，因此，在图4A的实施例对下进气环缝式可调喉文氏管的结构进行描述和介绍。

如图4A所示，环缝式可调喉文氏管除尘器3一般包括收缩段311和扩张段312。收缩段311的开口向下，下端开口较大，然后逐渐向上收缩。收缩段311下端的大口端设置有进气口311A，烟气从该进气口311A进入。扩张段312的开口向上，上端开口较大，然后逐渐向下收缩。扩张段312的下端开口与收缩段311的上端开口连接，形成一体，收缩段311和扩张段312的连接处形成喉口。扩张段312上端的大口端设置有出气口312A，经处理后的烟气从该出气口312A排出。

在喉口处，设置一个锥体31(也可称为重铊)，当该锥体31上下移动时，可以调节喉口通气量。当从下方的收缩段311进入的烟气量变化时，可以上下移动锥体31，调节喉口的通气量，使通过喉口的烟气速度始终稳定在要求的数值上，或者使进出品的压差保质在设定值上，以达到控制出口烟气的粉尘浓度。

在图4A的实施例中，还包括有一组驱动装置。驱动装置包括有驱动联杆36、配重块38和驱动动力装置310。驱动联杆36根据需要可以由多根连杆组成，每根连杆之间通过可转动的方式连接。在本实施例中，驱动联杆36由三根连杆构成，第一根连杆(也是驱动联杆)的一端与锥体31相连接，穿过锥体31，一直向下延伸穿出锥体31。第二根连杆与第一根连杆串接，同时转向后，穿出扩张段312。为了保持密封，在第二根连杆穿出扩张段312时，通过一个密封支承37进行连接。第三根连杆与第二根连杆串接，同时转向后，向下延伸。其自由端(也是驱动联杆的另一端)通过一驱动执行元件39连接到驱动动力装置310上。驱动动力装置310工作时，可以带动驱动联杆36移动，从而带动锥体31上下移动，调节喉口的大小。由于锥体31的重量比较重，因此需要较大的动力才能移动锥体31。在本实施例中，为了减小驱动动力装置310功率，还增设了配重块38。配重块38设置在驱动联杆的另一端(第三联杆)上。配重块38的重量根据环缝式可调喉口文氏管的锥体的重量设置，因此，配重块38利用驱动联杆36的杠杆效应，可以抵消锥体31的大部分负荷，一方面可以减少驱动动力装置310的功率，更重要的是可以提高调节速度和精度。另一方面，由于从进气口311A进入的烟气对锥体31会产生动负荷，因此，配重块38的重量也可以根据环缝式可调喉口文氏管工作时承受的烟气的动负荷设置。

再请参见图4A，在本实施例中，还可以包括上部定位装置33和下部定位装置32。上部定位装置33设置在扩张段312内，下部定位装置32设置在收缩段311内。上部定位装置33的作用是，对锥体31向上移动的量进行限定，即当锥体31上移动上部定位装置33的位置时，将被上部定位装置33挡住，不能再向上移动。下部定位装置32的作用是，对锥体31向下移动的量进行限定，即当锥体31向下移动下部定位装置32的位置时，将被下部定位装置32挡住，不能再向下移动。如传统的文氏管一样，在本实施例的可调喉口文氏管除尘器中，同样设置有喷水装置34。

可调喉口文氏管除尘器3通过调节喉口的气流通过面积来保证烟气的速度在100-150米/秒，使出口烟气含尘浓度降低到50或10mg/Nm3以下，同时实现转炉炉口烟气的微差压控制。可调喉口文氏管除尘器3进行精除尘，主要去除10微米以下特别是亚微米级的粉尘。

请回到参见图1A，脱水除雾器5通过管道连接到可调喉口文氏管除尘器3上。脱水除雾器5的作用是对烟气进行脱水除雾。脱水除雾器5可以选用旋风流喷雾三级复合脱水除雾器。烟气首先从侧面切线方向进入脱水除雾器5。烟气沿脱水除雾器5壁旋转向上，实现旋风脱水。在脱水除雾器5中部设置有旋流片脱水器51，对烟气进行加速，使之碰撞壁板，从而实现旋流脱。同时在脱水除雾器5下部增加双流体喷雾喷枪52，所喷水滴的颗粒速度可达20-40米/秒，同时高速喷雾颗粒与烟气中水滴的碰撞、凝聚、长大实现脱水。喷雾颗粒因为很细，也有部分被蒸发，实现蒸发冷凝脱水除雾。也可以采用卧式水雾分离器脱水除雾。

继续参见图1B。图1B示出了本发明的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统的另一个实施例。在图1B的示意图中，仅示出了局部的与图1A同的结构部分。与图1A的实施例相比，其区别在于，可调喉口文氏管除尘器4采用了上进气环缝可调喉口文氏管除尘器，脱水除雾器5采用了卧式的结构。

上进气环缝可调喉口文氏管除尘器的结构如图4B所示。上进气环缝式可调喉文氏管一般包括收缩段3A11和扩张段3A12。收缩段3A11的开口向上，上端开口较大，然后逐渐向下收缩。收缩段3A11上端的大口端设置有进气口3A11A，烟气从该进气口3A11A进入。扩张段3A12的开口向下，下端开口较大，然后逐渐向上收缩。扩张段3A12的上端开口与收缩段3A11的下端开口连接，形成一体，收缩段3A11和扩张段3A12的连接处形成喉口。扩张段3A12下端的大口端设置有出气口3A12A，经处理后的烟气从该出气口3A12A排出。

在喉口处，设置一个锥体3A1(也可称为重铊)，当该锥体3A1上下移动时，可以调节喉口通气量。当从上方的收缩段3A11进入的烟气量变化时，可以上下移动锥体3A1，调节喉口的通气量，使通过喉口的烟气速度始终稳定在要求的数值上，或者使进出品的压差保质在设定值上，以达到控制出口烟气的粉尘浓度。

下进气环缝文氏管除尘器还包括有一组驱动装置。驱动装置包括有驱动联杆3A6、配重块3A8和驱动动力装置3A10。驱动联杆3A6根据需要可以由多根连杆组成，每根连杆之间通过可转动的方式连接。在本实施例中，驱动联杆3A6由三根连杆构成，第一根连杆(也是驱动联杆)的一端与锥体3A1相连接，穿过锥体3A1，一直向上延伸穿出锥体3A1。第二根连杆与第一根连杆串接，同时转向后，穿出扩张段3A12。为了保持密封，在第二根连杆穿出扩张段3A12时，通过一个密封支承3A7进行连接。第三根连杆与第二根连杆串接，同时转向后，向上延伸。其自由端(也是驱动联杆的另一端)通过一驱动执行元件3A9连接到驱动动力装置3A10上。驱动动力装置3A10工作时，可以带动驱动联杆A6移动，从而带动锥体3A1上下移动，调节喉口的大小。由于锥体3A1的重量比较重，因此需要较大的动力才能移动锥体3A1。在本实施例中，为了减小驱动动力装置3A10功率，还增设了配重块3A8。配重块3A8设置在驱动联杆的另一端(第三联杆)上。配重块3A8的重量根据环缝式可调喉口文氏管的锥体的重量设置，因此，配重块3A8利用驱动联杆3A6的杠杆效应，可以抵消锥体3A1的大部分负荷，一方面可以减少驱动动力装置3A10的功率，更重要的是可以提高调节速度和精度。另一方面，由于从进气口3A11A进入的烟气对锥体3A1会产生动负荷，因此，配重块3A8的重量也可以根据环缝式可调喉口文氏管工作时承受的烟气的动负荷设置。

下进气环缝文氏管除尘器还可以包括上部定位装置3A3和下部定位装置3A2。上部定位装置3A3设置在收缩段3A11内，下部定位装置3A2设置在扩张段3A12内。上部定位装置3A3的作用是，对锥体3A1向上移动的量进行限定，即当锥体3A1上移动上部定位装置3A3的位置时，将被上部定位装置3A3挡住，不能再向上移动。下部定位装置3A2的作用是，对锥体3A1向下移动的量进行限定，即当锥体3A1向下移动下部定位装置3A2的位置时，将被下部定位装置3A2挡住，不能再向下移动。

如传统的文氏管一样，在本实施例的文氏管中，同样设置有喷水装置3A4。

如上所述，本发明的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统依靠组合直接喷雾蒸发冷却和除尘技术，辅助利用蓄热换热干冷却、旋风除尘和可调喉口文氏管除尘，对转炉一次烟气回收煤气进行除尘净化。除尘后一次烟气和回收煤气的粉尘浓度主要取决于风机的全压，在与OG湿法相同的风机全压(～26千帕)设备条件下，粉尘浓度可以达到50或10mg/Nm³以下，不同的操作控制策略是：按照50mg/Nm³以下控制，因管网阻力比OG系统降低4-6千帕，风机转速可以适当降低，具有节能效益，预计吨钢节电为1度/吨钢；而按照额定全压运行，则粉尘浓度可以达到10mg/Nm³以下，比干法除尘器出口的粉尘浓度还低、并且稳定，不再需要转炉煤气在煤气柜出口的二次湿式电除尘器净化，也不像LT干法还需要风机后的煤气饱和冷却器冷却和净化，可以在风机前就达到煤气利用要求的粉尘浓度，并且排放烟气粉尘浓度达到世界领先水平。采用喷雾蒸发冷却，相同喷水量的换热量是OG湿法的10倍以上，因此冷却烟气的用水量与干法接近。除尘组合采用喷雾除尘器和旋风除尘器、文氏管精除尘器的方法，使除尘用水量与干法的煤气冷却相同，是OG湿法的50％以下，并且可以不再需要传统的OG水处理设备，具有显著的节水节能效益。

Claims (24)

1.转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统，包含：

烟气烟罩，设置于转炉炉口处，用于收集所述转炉工作时产生的烟气；

干式蒸发冷却除尘器，通过管道与所述烟气烟罩相连；

蒸发冷却洗涤除尘器，与所述干式蒸发冷却除尘器相连；

可调喉口文氏管除尘器，与所述蒸发冷却洗涤除尘器相连；以及

脱水除雾器，与所述可调喉口文氏管除尘器。

2.如权利要求1所述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统，其特征在于，所述烟气烟罩包括：

活动烟罩，设置于所述转炉的炉口处；

固定烟罩，设置于所述活动烟罩上方；以及

烟罩口喷雾装置，所述喷雾装置设置于所述活动烟罩上，所述喷雾装置包含：

环形组合喷淋管，布置在所述烟罩外圆周上；

供水管路，一端连接水源，另一端与所述环形组合喷淋管相连；

供气管路，一端连接气源，另一端与所述环形组合喷淋管相连；

喷嘴，设置于所述环形组合喷淋管上；

供水控制单元，与所述供水管路相连，用于控制供水管路的供水；以及

供气控制单元，与所述供气管路相连，用于控制供气管路的供水。

3.如权利要求2所述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统，其特征在于，所述环形组合喷淋管具有多组，以同心圆形式布置在所述烟罩外圆周上。

4.如权利要求2所述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统，其特征在于，所述喷嘴为双流体气体雾化喷嘴。

5.如权利要求2所述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统，其特征在于，所述喷嘴包含吹风喷嘴和压力雾化喷嘴。

6.如权利要求1所述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统，其特征在于，所述干式蒸发冷却除尘器包括：

非金属补偿器，连接到汽化冷却烟道上；

蓄热换热段，与所述非金属补偿器相连；

冷却塔，包括一个冷却塔体，所述蓄热换热段位于所述冷却塔体上部，在所述冷却塔体内设置有喷枪，所述喷枪与水源相连，用于向所述冷却塔体内喷射细水雾；

旋风除尘再热段，位于所述冷却塔体下部；

烟气出口管道；设置于所述旋风除尘再热段侧面；以及

密封卸出灰装置，与所述旋风除尘再热段的底部相连。

7.如权利要求6所述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统，其特征在于，所述喷枪还与气源相连。

8.如权利要求6或7所述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统，其特征在于，所述非金属补偿器包含：

法兰，连接到所述汽化冷却烟道上；

隔热导流环管，呈环状结构，在所述环状结构中填充有耐火材料；以及

均流板，设置在所述隔热导流环管的内圈。

9.如权利要求6或7所述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统，其特征在于，所述均流板为内衬耐火材料的钢板。

10.如是权利要求7所述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统，其特征在于，所述喷枪是双流体气雾喷枪或压力雾化喷枪。

11.如权利要求6或7所述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统，其特征在于，所述蓄热换热段包括：

位于上部的多孔耐火砖；

位于上部的支撑梁；以及

位于所述多孔耐火砖和所述支撑梁之间、纵向设置的多根换热管，在所述换热管外填充有耐火材料。

12.如权利要求11所述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统，其特征在于，所述换热管包括导流管和位于所述导流管内的换热插件。

13.如权利要求12所述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统，其特征在于，在所述导流管外还设置有隔热层。

14.如权利要求1所述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统，其特征在于，所述旋风除尘再热段采用铸铁、合金或钢板多管或单管旋风除尘再热段。

15.如权利要求1所述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统，其特征在于，所述可调喉口文氏管除尘器采用环缝式可调喉口文氏管除尘器，所述环缝式可调喉口文氏管除尘器包含：

收缩段，所述收缩段的大口端设置有进气口；

扩张段，位于所述收缩段的下方，并与所述收缩段相连，所述扩张段的大口端设置有出气口；

所述收缩段与所述扩张段的连接处形成喉口；

锥体，设置于所述喉口处；

驱动联杆，由多根连杆串接构成，所述驱动联杆的一端与所述锥体相连接；

配重块，设置于所述驱动联杆的另一端处；以及

驱动力装置，通过一驱动执行元件与所述驱动联杆的另一端相连。

16.如权利要求15所述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统，其特征在于，在所述扩张段内设置有上部定位装置，在所述收缩段内设置有下部定位装置。

17.如权利要求15所述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统，其特征在于，所述驱动联杆通过密封支承穿过所述扩张段。

18.如权利要求15所述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统，其特征在于，所述配重块的重量根据所述环缝式可调喉口文氏管的锥体的重量设置。

19.如权利要求15所述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统，其特征在于，所述配重块的重量根据所述环缝式可调喉口文氏管工作时承受的烟气的动负荷设置。

20.如权利要求1所述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统，其特征在于，所述可调喉口文氏管除尘器采用环缝式可调喉口文氏管除尘器，所述环缝式可调喉口文氏管除尘器包含：

收缩段，所述收缩段的大口端设置有进气口；

扩张段，位于所述收缩段的上方，并与所述收缩段相连，所述扩张段的大口端设置有出气口；

所述收缩段与所述扩张段的连接处形成喉口；

锥体，设置于所述喉口处；

驱动联杆，由多根连杆串接构成，所述驱动联杆的一端与所述锥体相连接；

配重块，设置于所述驱动联杆的另一端处；以及

驱动力装置，通过一驱动执行元件与所述驱动联杆的另一端相连。

21.如权利要求20所述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统，其特征在于，在所述扩张段内设置有上部定位装置，在所述收缩段内设置有下部定位装置。

22.如权利要求20所述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统，其特征在于，所述驱动联杆通过密封支承穿过所述扩张段。

23.如权利要求20所述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统，其特征在于，所述配重块的重量根据所述环缝式可调喉口文氏管的锥体的重量设置。

24.如权利要求20所述的转炉一次烟气煤气半干式冷却除尘系统，其特征在于，所述配重块的重量根据所述环缝式可调喉口文氏管工作时承受的烟气的动负荷设置。

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