CN102899444A - 转炉烟气处理系统及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢铁企业环保设备和除尘方法，即转炉烟气处理系统及处理方法。它包括顺次连接的炉口喷氮密封烟罩、分段汽化冷却烟道、高温热管蒸汽发生器、喷雾蒸发冷却器、长颈可调喉口文氏管、叶轮式复合脱水器、风机、煤气自动连续检测装置、三通切换阀；三通切换阀与煤气柜连接；或三通切换阀与烟囱连通。其工艺是：先对炉口与烟罩之间形成软密封幕，烟气经过分段气化冷却后，再进入高温热管冷却；先采用干法喷雾蒸发冷却粗除尘后，再采取湿法文氏管精除尘、降温，然后进行烟气脱水，最后进入煤气回收阶段。实现湿法和干法相结合处理，将余热回收、煤气回收、污水处理、粉尘清除都统筹在烟气处理和利用系统中，充分发挥设备的组合作用。

Description

转炉烟气处理系统及处理方法

 

技术领域 　

本发明涉及一种钢铁企业环保设备和除尘方法，即转炉烟气处理系统及处理方法。

背景技术

在现有技术中，钢铁企业在冶炼时，会产生大量烟气，烟气中含有大量的粉尘和硫等有害气体，同时还会产生余热和煤气等可用物质，所以烟气处理与利用是冶金行业节能减排的一大课题。目前按烟气冷却和粉尘收集的方法不同主要分为：湿法净化除尘系统、干法净化除尘系统。

湿法净化除尘系统的演变历史较长，也在不断改进，现在比较先进的是第四代湿法工艺，它的优点很多，但主要缺点是：整个烟气是用水来处理，用水量多，水资源消耗大；喷淋洗涤和环缝洗涤于一体，增加了塔体的高度，使烟道出口距离变短，影响烟气余热回收，特别是用水直接喷雾冷却烟气，烟气的显热被白白浪费。

干法净化除尘系统优点十分显著，在国际上已被认定为今后的发展方向，我国已将其列为“十一五”计划中重点开发推广技术项目，该技术1969年发明成功到现在40多年，我国引进也10多年，其推广速度不快，应该从某种程度上说明其存在一定的问题。主要缺点是一次性投资多，往往以数亿元人民币计；由于自动化程度高且操作和维护要求都很高，这对许多控制水平偏低的中小转炉不适用；特别是电除尘器结垢、腐蚀问题始终不能彻底解决；而且烟气中大量热能水冷的显热也没有得到有效地回收利用。

在干法不完全适合国内实际情况，短时间内还不可能广泛应用和实现的情况下，应该结合我国国情，寻找从“湿法”向“干法”过渡最经济快捷的途径，控制和操作像湿法一样简单，效果与干法相同或接近的一种技术。按着这样的思路我们自主研发了“湿法和干法相结合”的工艺技术。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足而提供一种采用“湿法和干法相结合”的工艺方法和设备排布，烟尘处理效果好的转炉烟气处理系统及处理方法。

本发明的技术解决方案是：转炉烟气处理系统包括顺次连接的炉口喷氮密封烟罩、分段汽化冷却烟道、高温热管蒸汽发生器、喷雾蒸发冷却器、长颈可调喉口文氏管、叶轮式复合脱水器、风机、煤气自动连续检测装置、三通切换阀；三通切换阀与煤气柜连接；或三通切换阀与烟囱连通。分段气化冷却烟道、高温热管蒸汽发生器还分别与汽包连接。

分段气化冷却烟道、高温热管蒸汽发生器分别与汽包4连接。

长颈可调喉口文氏管与叶轮式复合脱水器之间的联络管上增加有喷嘴。

其工艺过程是：先对炉口与烟罩之间的烟气喷氮气，形成软密封幕，进行降温，阻止烟气外溢；烟气经过分段汽化冷却后，实现烟气降温；烟气再进入高温热管冷却；先采用干法喷雾蒸发冷却进行粗除尘后，再采取湿法文氏管精除尘，然后进行烟气脱水，最后进入煤气回收阶段。

本方法结合我国国情，采用“湿法和干法相结合”的工艺技术，采纳了干法和湿法各自的优点，摈弃了它们的缺点，控制和操作像湿法一样简单，效果与干法相同或接近，是从“湿法”向“干法”过渡最经济快捷的途径。将余热回收、煤气回收、脱硫技术、污水处理、粉尘清除都统筹在烟气处理和利用系统中，充分发挥设备的组合作用。

本发明的优点是：1、转炉烟气从烟罩吸入汽化冷却烟道的过程中，负压会使烟罩与炉口周围的野风大量被吸入，本技术利用安装在烟罩下缘的环管中喷出氮气形成氮封幕，对炉口与烟罩之间的烟气进行软密封补偿及降温。隔离吸入空气，阻止了烟气的外溢，减少一氧化碳燃烧，提高煤气回收量，缓解了除尘压力，防止了炉口喷水雾可能引发的系统漏水导致的不安全因素。2、转炉余热回收历来大都因为烟气温度高、烟尘量大、现场环境恶劣等因素，一直成为转炉余热回收利用的难题。本技术实行两级余热回收措施，先采用汽化冷却方式，回收1500度到900度的大量显然。在汽化冷却后，再采用的高温热管技术，通过高温热管蒸气发生器回收烟气由900℃到200℃以下的显热，解决了转炉炼钢行业长期存在的余热回收率低的能源浪费问题，节约了蒸发冷却的用水量。3、喷雾蒸发冷却器采用电子控制系统，根据炉口烟气变化，精确控制喷嘴的水量、压力、喷射时间，使喷入烟气的水雾快速完全蒸发。由于烟气到达蒸发冷器时体积和温度大大降低，完成部分出干灰的工艺过程，用水量大大减少，设备不结垢，不腐蚀，除尘效果明显。4、采用新型电液伺服系统。可根据炉口微差压检测连锁实现文氏管喉口精确控制，操作灵便，使各期喉口开度与各期工艺操作相匹配，达到精除尘的目的。还兼有调节气量和净化煤气两种功能。5、煤气脱水系统采用叶轮式复合脱水器。旋流脱水器前加排水水封、上部增加挡板后脱水效果更好。6、采用交流变频调速电机控制，随时调节风机转速，有效的控制风速和流量，提高煤气回收质量和数量。同时该风机调速范围宽、调速精度高、动态反应快、节电。7、采用本技术投资和改造量少、改造时间短，特别适合现有湿法除尘系统的升级改造，同样也适合新建项目。8、因为本技术采用干法和湿法相结合的工艺，如果要转向干法，只要把文氏管和脱水器改为电除尘就可以，过渡起来方便。

下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。 

附图说明

图1是本发明结构简图。 

具体实施方式

参见图1，一种转炉烟气处理系统，包括转炉1，包括顺次连接的炉口喷氮密封烟罩2、分段气化冷却烟道3－1、3－2、3－3、高温热管蒸汽发生器5、喷雾蒸发冷却器6、长颈可调喉口文氏管7、叶轮式复合脱水器8、风机9、煤气自动连续检测装置10、三通切换阀11；三通切换阀11与煤气柜12连接；或三通切换阀11与烟囱13连通。烟罩2在CN202492534U公开的转炉炉口与烟罩软密封装置中有详细报道。

烟罩2、分段气化冷却烟道3－1、3－2、3－3、高温热管蒸汽发生器5分别与汽包4连接。喷雾蒸发冷却器6与干灰收集装置15相通，长颈可调喉口文氏管7、叶轮式复合脱水器8分别与污水处理系统14-2、14-1相连。上述各设备可以是常规设备，也可以是改进性能更好的设备，均能实现本发明效果。

转炉烟气处理方法，其工艺过程是：烟气经过分段气化冷却（余热回收）后，再进入高温热管冷却（余热回收），开始采用干法喷雾蒸发冷却（粗除尘）后，再采取湿法文氏管除尘（降温），然后进行煤气脱水（净化），最后进入煤气回收阶段。同时还有热力循环系统、粉尘和污水处理系统为之配套。

分段气化冷却：分段气化冷却烟道3－1、3－2、3－3可分为4段。一是烟罩2段，烟罩上采用环蛇形管排列的汽化水装置，强制循环方式独立循环，与汽包4联通。炉口喷氮密封装置的环管上排布着喷嘴，将氮气喷向炉口方向，对炉口烟气形成软密封幕。二是固定烟道段（3－1），三是主烟道段（3－2），四是尾部烟道段（3－3），均采用密排管式，自然循环方式独立循环。各段气化冷却得到的蒸汽，被集中在汽包4内，经储热器混合后供发电或其他使用。此时烟气温度从1500左右度降低到900度左右。另外适当降低加入软水温度，增加换热量。

高温热管冷却：系统采用高温热管蒸汽发生器5，高温烟气直接进入高温热管蒸发段，逐步经过高温热管区，中温热管区和低温热管区降到200度以下，进入喷雾蒸发冷却器6，此时大量热量被置换，产生的蒸汽集中在气包内，由若干根热管组成的余热回收装置，经储热器混合后供发电或其他使用。

干法喷雾蒸发冷却：喷雾蒸发冷却器6采用双层单向喷嘴，高压喷射，精确控制喷嘴的水量、压力、喷射时间，使喷入烟气的水雾快速完全蒸发，冷却后的烟气湿度低于饱和状态，不产生泥浆水。在实现蒸发冷却的同时，还有很高的除尘效果。烟尘进入下面的干灰收集装置15。

湿法文氏管除尘：长颈可调喉口文氏管7采用电液伺服自动系统控制的长颈圆形重砣式顺装可调喉口文氏管。烟气经蒸发冷却后，经文氏管进水装置，烟气与进水装置喷出的水逐渐加速，高速气流将滴雾化成极小的颗粒，与细小的粉尘相组合，达到精除尘的目的。文氏管还兼有调节气量和净化煤气两种功能，也是煤气回收的关键设备。烟尘随水进入下部污水处理系统14-2。

烟气脱水净化：系统采用叶轮式复合脱水器8。烟气经文氏管后进入脱水器，先进行复档脱水段，继续上行进入叶轮脱水净化，水和烟尘进入下部污水处理系统14-1

煤气回收：在交流变频调速电机控制的风机9后，三通切换阀11前，设有煤气自动连续检测装置10，当烟气中煤气大于35%时（同时满足有关指标），三通切换阀11切换到回收状态，经水封逆止阀等进入煤气柜12储存。当不满足条件时，三通切换阀11切换到放散状态，通过烟囱13，经点火燃烧后放散。

粉尘和污水处理：由文氏管除下来的粉尘，用原有系统连续或间歇喷水冲洗的方式，冲洗并输送到污水处理系统14-2，脱水器8脱下来的水进入污水处理系统14-2。分别进行污泥分离和污水处理，处理后的水循环，通过污泥泵喷射到蒸发冷却器排出的干灰中，防止干灰运送和造球过程中的二次扬尘，可直接造球作为冷却剂回炉使用。

热力循环：汽化冷却烟道其工作原理就是一个环形烟道式锅炉，先后经过上水管、汽气化冷却、汽包、储热器、蒸汽管网使用。同时给水要经过软水、除氧器、除氧水箱、给水泵、汽包、循环泵等设备，按锅炉原理组合。

Claims (4)

1.一种转炉烟气处理系统，其特征在于包括顺次连接的炉口喷氮密封烟罩（2）、分段气化冷却烟道（3－1、3－2、3－3）、高温热管蒸汽发生器（5）、喷雾蒸发冷却器（6）、长颈可调喉口文氏管（7）、叶轮式复合脱水器（8）、风机（9）、煤气自动连续检测装置（10）、三通切换阀（11）；三通切换阀（11）与煤气柜（12）连接；或三通切换阀（11）与烟囱（13）连通。

2.按照权利要求1所述的转炉烟气处理系统，其特征在于分段气化冷却烟道（3－1、3－2、3－3）、高温热管蒸汽发生器（5）分别与汽包4连接。

3.按照权利要求1所述的转炉烟气处理系统，其特征在于长颈可调喉口文氏管（7）与叶轮式复合脱水器（8）之间的联络管上增加有喷嘴。

4.一种转炉烟气处理方法，其特征在于其工艺过程是：先对炉口与烟罩之间的烟气喷氮气，形成软密封幕，进行降温，阻止烟气外溢；烟气经过分段气化冷却后，实现烟气降温；烟气再进入高温热管冷却；先采用干法喷雾蒸发冷却后，再采取湿法文氏管除尘、降温，然后进行煤气脱水，最后进入煤气回收阶段。