CN103436659B - 容积泵真空精炼系统及其工艺方法 - Google Patents

Abstract

一种容积泵真空精炼系统，包括依次顺序连接的真空脱气工艺腔室、气体冷却除尘器、真空主阀、高真空废气冷却器、耐高温袋式除尘器、真空模式切换阀、真空泵组、真空排气冷却器组、废气成分分析及流量检测装置、文丘里干湿组合除尘器，以及废气燃烧装置；其中，所述真空泵组包括至少4级压缩工艺。本发明所述容积泵真空精炼系统不仅实现了PM2.5粉尘含量的排放控制，而且使真空泵组运行效率高、电耗低，并延长设备使用寿命更长，且更有利于站房内噪声综合治理。

Description

容积泵真空精炼系统及其工艺方法

技术领域

本发明涉及钢水二次真空精炼技术领域，尤其涉及一种容积泵真空精炼系统及其工艺方法。

背景技术

真空精炼工艺是钢水二次精炼方法之一，也是生产高附加值钢种的重要手段之一。真空精炼工艺过程为真空条件下，钢水在真空容器中进行循环或沸腾脱气，废气通过真空泵经中间设备和管道排出，达到净化钢水的目的，并能够满足炼钢、精炼、连铸的生产节奏要求，在物流、时间、空间、温度等方面满足炼钢厂生产要求。

上世纪中期，冶金行业广泛使用真空炉外精炼，因炉外真空精炼所产生废气含有大量的高温粉尘和CO可燃气体，对高温烟气粉尘的降温除尘没有成熟技术，且容积泵结构受设计、材料性能、制造水平等技术限制，不能解决粉尘对容积泵的磨损和泵内气流通道堵塞等问题，故蒸汽喷射真空泵在炉外真空精炼得到广泛应用至今。

当今计算机技术高速发展，尤其是计算机三维设计技术应用于机械工业，使容积泵结构设计、材料选用、机械加工制造等水平得到快速发展，基本解决了高温烟气粉尘对容积泵的磨损和泵内气流通道堵塞等问题，且变频技术也在电机上广泛应用，促使容积泵在炉外真空精炼得到部分应用，炉外真空精炼选用容积泵将是今后发展趋势。

目前炉外真空精炼脱气使用容积泵系统，通常采用数十套单元小气量干式机械真空泵组并联运行，且每单元干式机械真空泵组由多台机械真空泵并联、串联组成三级压缩排气，即第一级由一台或多台罗茨真空泵并联连接，第二级罗茨真空泵串联于第一级排气管，第三级螺杆真空泵串联于第二级排气管，真空精炼废气经第三级螺杆真空泵压缩致压力略高于大气压并直接向大气中排放，此容积泵系统用于炉外真空精炼脱气工艺。

但是，其主要存在如下缺点：

（1）炉外真空精炼脱气，系统配置数十套单元小气量干式机械真空泵组并联运行，每单元机械真空泵组由多台机械真空泵并联串联组成，致使机械真空泵配置数量高达几十台，且若一台机械真空泵出现故障时，所属单元的其它机械真空泵将无法运行，从而使机械真空泵系统的可靠性显著降低，故障率显著升高，系统备机数量显著增加；

（2）每单元机械真空泵组配置采用并联、串联三级压缩，系统排气压缩比高，被抽气体压缩温度过高，致使每单元机械真空泵的容积效率降低，泵体、轴承工作温度过高而使机械真空泵使用寿命短，单位电力消耗高，单位冷却水消耗高，不利于节能减排；

（3）因机械真空泵配置数量多，为监控每台机械真空泵的运行工况，系统监控测点及变频器配置数量成倍增加，电气、仪表等设备投资费用大，且机电仪日常维护工作量也成倍增加；

（4）根据真空脱气精炼工艺要求，真空脱气分高真空和低真空二种精炼模式，高真空精炼模式下机械真空泵耗能最大，而现有的机械真空泵系统只有一种高真空运行模式，致使在低真空精炼脱气模式下运行高真空模式，能耗居高不下，浪费电能；

（5）因系统配置的除尘器仅能过滤粒径5μm以上粉尘，故RH真空排气，无法控制排气中PM2.5粉尘含量，且超过国家对PM2.5控制标准，不利于生态环境保护。

有鉴于此，寻求一种低能耗的容积泵真空精炼新型工艺，且解决真空精炼排气PM2.5控制，成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了本发明一种容积泵真空精炼之工艺方法。

发明内容

本发明是针对现有技术中，所述传统机械真空泵投资费用大、能耗高、排污不达标等缺陷，提供一种容积泵真空精炼系统。

本发明之又一目的是针对现有技术中，所述传统机械真空泵投资费用大、能耗高、排污不达标等缺陷，提供一种容积泵真空精炼系统的工艺方法。

为实现本发明之目的，本发明提供一种容积泵真空精炼系统，所述容积泵真空精炼系统包括依次顺序连接的真空脱气工艺腔室、气体冷却除尘器、真空主阀、高真空废气冷却器、耐高温袋式除尘器、真空模式切换阀、真空泵组、真空排气冷却器组、废气成分分析及流量检测装置、文丘里干湿组合除尘器，以及废气燃烧装置；其中，所述真空泵组包括至少4级压缩工艺。

可选地，所述各级压缩工艺之压缩比为6～9，且末级排气压力为0.13～0.15MPa。

可选地，所述真空泵组进一步包括呈并联设置的第一级罗茨机械真空泵、呈并联设置的第二级罗茨机械真空泵、呈并联设置的第三级罗茨机械真空泵，以及呈并联设置的第四级螺杆机械真空泵。

可选地，所述真空排气冷却器组进一步包括间隔设置在所述第一级罗茨机械真空泵与所述第二级罗茨机械真空泵之间的第一级真空排气冷却器、间隔设置在所述第二级罗茨机械真空泵与所述第三级罗茨机械真空泵之间的第二级真空排气冷却器，以及间隔设置在所述第三级罗茨机械真空泵与所述第四级螺杆机械真空泵之间的第三级真空排气冷却器。

可选地，所述真空脱气工艺腔室用于真空脱气，所述真空脱气为真空循环脱气（RH）、真空脱气（VD）、真空底吹氧脱气（VOD）。

可选地，所述耐高温袋式除尘器进一步将经过所述高真空废气冷却器冷却的冶炼废气中的粗颗粒粉尘过滤分离，使得所述废气中的粉尘颗粒直径小于5μm，且所述粉尘的含量小于等于5mg/m³。

可选地，所述真空模式切换阀用于选择性控制所述容积泵真空精炼系统分别处于高真空脱气模式，或者低真空脱气模式下进行真空精炼。

可选地，所述废气成分分析及流量检测装置用以对所述真空精炼的废气成分及废气流量进行在线检测分析，以实现真空状态下对钢水进行合金自动投料、钢水定氢自动检测及真空泵流量自动跟踪冶炼废气量。

可选地，所述文丘里干湿组合除尘器用以将经过所述废气成分分析及废气流量检测装置的废气之细颗粒粉尘（PM2.5级）凝聚成大颗粒粉尘，并与不凝聚废气分离。

为实现本发明之又一目的，本发明提供一种容积泵真空精炼之工艺方法，所述工艺方法包括：

执行步骤S1：真空脱气冶炼废气，并以T₁℃的温度进入所述气体冷却除尘器；

执行步骤S2：在所述气体冷却除尘器中进一步将温度为T₁℃的废气冷却至T₂℃，并将所述废气中粗颗粒粉尘经过重力、旋风分离；

执行步骤S3：调节所述真空主阀，将所述真空泵组与所述RH、VD、VOD之真空脱气工艺腔室切断，以满足所述RH、VD、VOD之真空冶炼的工艺要求；

执行步骤S4：将温度为T₂℃的冶炼废气经过所述高真空废气冷却器进一步冷却至所述耐高温袋式除尘器之允许温度；

执行步骤S5：将经过所述高真空废气冷却器冷却的冶炼废气中的粗颗粒粉尘进一步经过所述耐高温袋式除尘器过滤分离；

执行步骤S6：调节所述真空模式切换阀，控制所述容积泵真空精炼系统分别处于高真空脱气模式，或者低真空脱气模式下进行真空精炼；

当所述容积泵真空精炼处于高真空脱气模式运行时，则所述容积泵真空精炼之工艺方法进一步包括：

执行步骤S71a：启动所述第一级罗茨机械真空泵，将所述低压力废气压缩升压（绝压P₁），并压送至所述第一级真空排气冷却器；

执行步骤S72a：经过所述第一级真空排气冷却器将所述第一级罗茨机械真空泵排气中的压缩热进行冷却至所述第二级罗茨机械真空泵的允许温度；

执行步骤S73a：经过所述第二级罗茨机械真空泵将所述第一级真空排气冷却器排出的废气压缩升压（绝压P₂），并压送至所述第二级真空排气冷却器；

执行步骤S74a：经过所述第二级真空排气冷却器将所述第二级罗茨机械真空泵排气中的压缩热进行冷却至所述第三级罗茨机械真空泵的允许温度；

执行步骤S75a：经过所述第三级罗茨机械真空泵将所述第二级真空排气冷却器排出的废气压缩升压（绝压P₃），并压送至所述第三级真空排气冷却器；

执行步骤S76a：经过所述第三级真空排气冷却器将所述第三级罗茨机械真空泵排气中的压缩热进行冷却至所述第四级螺杆机械真空泵的允许温度；

执行步骤S77a：经过所述第四级螺杆机械真空泵将所述第三级真空排气冷却器排出的废气压缩升压（绝压P₄），并压送至所述废气成分分析及废气流量检测装置；

执行步骤S78a：将经过所述废气成分分析及废气流量检测装置的废气之细颗粒粉尘（PM2.5级）通过所述文丘里干湿组合除尘器凝聚成大颗粒粉尘，并与不凝聚废气分离；

执行步骤S79a：将经过所述文丘里干湿组合除尘器的废气之可燃气体在所述废气燃烧装置内进行燃烧；

当所述容积泵真空精炼处于低真空脱气模式时，则所述容积泵真空精炼之工艺方法进一步包括：

执行步骤S71b：启动所述第三级罗茨机械真空泵，将所述低压力废气压缩升压（绝压P₃），并压送至所述第三级真空排气冷却器；

执行步骤S72b：经过所述第三级真空排气冷却器将所述第三级罗茨机械真空泵排气中的压缩热进行冷却至所述第四级螺杆机械真空泵的允许温度；

执行步骤S73b：经过所述第四级螺杆机械真空泵将所述第三级真空排气冷却器排出的废气压缩升压（绝压P₄），并压送至所述废气成分分析及废气流量检测装置；

执行步骤S74b：将经过所述废气成分分析及废气流量检测装置的废气之细颗粒粉尘（PM2.5级）通过所述文丘里干湿组合除尘器凝聚成大颗粒粉尘，并与不凝聚废气分离；

执行步骤S75b：将经过所述文丘里干湿组合除尘器的废气之可燃气体在所述废气燃烧装置内进行燃烧。

综上所述，本发明所述容积泵真空精炼系统采用了文丘里干湿组合除尘器，实现了PM2.5粉尘含量的排放控制，改善了废气排放周边环境，符合国家环保节能、清洁生产的循环经济发展政策。因容积泵真空精炼系统配置的真空泵组之单机排气量大，且合理控制压缩比，使真空泵组运行时不处于过热，运行效率更高，设备运行电耗更低，设备使用寿命更长。因容积泵真空精炼系统配置的机械真空泵数量少，故站房内设备噪声和混响噪声均低于传统的机械真空泵系统，更有利于站房内噪声综合治理。

附图说明

图1所示为本发明容积泵真空精炼系统的结构示意图；

图2所示为本发明容积泵真空精炼之工艺方法的流程图。

具体实施方式

为详细说明本发明创造的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。

请参阅图1、图2，图1所示为本发明容积泵真空精炼系统的结构示意图。图2所示为本发明容积泵真空精炼之工艺方法的流程图。所述容积泵真空精炼系统1包括依次顺序连接的真空脱气工艺腔室10、气体冷却除尘器11、真空主阀12、高真空废气冷却器13、耐高温袋式除尘器14、真空模式切换阀15、真空泵组16、真空排气冷却器组17、废气成分分析及流量检测装置18、文丘里干湿组合除尘器19，以及废气燃烧装置20。

其中，所述真空脱气工艺腔室10用于真空脱气，所述真空脱气包括但不限于真空循环脱气（RH）、真空脱气（VD）、真空底吹氧脱气（VOD）等。所述真空脱气冶炼废气是在真空状态下排出钢液中的CO、H₂、O₂、N₂等废气，以确保钢的品质。在所述真空状态下，RH、VD、VOD真空冶炼所排出的含尘废气温度约为1200℃，因真空状态下，所述废气稀薄，且采用水冷真空管，则所述废气温度衰减较大，并以T₁℃的温度进入所述气体冷却除尘器11。

所述气体冷却除尘器11进一步将温度为T₁℃的所述废气冷却至T₂℃，并将所述废气中粗颗粒粉尘经过重力、旋风分离，以降低后续设备之工作温度和减少设备之磨损。

所述真空主阀12用于将所述真空泵组16和所述真空脱气工艺腔室10切断，以满足所述RH、VD、VOD之真空脱气工艺腔室10进行真空冶炼的工艺要求。

所述高真空废气冷却器13用于将温度为T₂℃的所述冶炼废气进一步冷却至所述耐高温袋式除尘器14之允许温度，以降低所述耐高温袋式除尘器14之工作温度和设备规模，并提高所述耐高温袋式除尘器14的使用寿命和工作效率。

所述耐高温袋式除尘器14进一步将经过所述高真空废气冷却器13冷却的冶炼废气中的粗颗粒粉尘过滤分离，使得所述废气中的粉尘颗粒直径小于5μm，且所述粉尘的含量小于等于5mg/m³，以保证所述真空泵组16的正常工作。

所述真空模式切换阀15用于选择性控制所述容积泵真空精炼系统1分别处于高真空脱气模式，或者低真空脱气模式下进行真空精炼。

所述真空泵组16，所述真空泵组16包括至少4级压缩工艺。具体地，所述真空泵组16进一步包括呈并联设置的第一级罗茨机械真空泵161、呈并联设置的第二级罗茨机械真空泵162、呈并联设置的第三级罗茨机械真空泵163，以及呈并联设置的第四级螺杆机械真空泵164。作为本领域技术人员，容易理解地，本发明所述容积泵真空精炼系统1之真空泵组16可优选的设置4级及以上压缩工艺，非限制性的列举，例如所述真空泵组16包括5级压缩工艺。在本发明中，优选地，所述各级压缩工艺之压缩比为6～9，且末级排气压力为0.13～0.15MPa。

所述真空排气冷却器组17进一步包括间隔设置在所述第一级罗茨机械真空泵161与所述第二级罗茨机械真空泵162之间的第一级真空排气冷却器171、间隔设置在所述第二级罗茨机械真空泵162与所述第三级罗茨机械真空泵163之间的第二级真空排气冷却器172，以及间隔设置在所述第三级罗茨机械真空泵163与所述第四级螺杆机械真空泵164之间的第三级真空排气冷却器173。

所述废气成分分析及流量检测装置18用以对所述真空精炼的废气成分及废气流量进行在线检测分析，以实现真空状态下对钢水进行合金自动投料、钢水定氢自动检测及真空泵流量自动跟踪冶炼废气量。

所述文丘里干湿组合除尘器19用以将经过所述废气成分分析及废气流量检测装置的废气之细颗粒粉尘（PM2.5级）凝聚成大颗粒粉尘，并与不凝聚废气分离，以确保废气排放达标。

所述废气燃烧装置20用以将经过所述文丘里干湿组合除尘器的废气之可燃气体进行燃烧，以降低真空精炼对大气环境的污染。

请继续参阅图2，并结合参阅图1，本发明所述容积泵真空精炼系统1具有高真空脱气模式和低真空脱气模式，所述高真空脱气模式和所述第低真空模式之高真空度、低真空度是相对所述两种模式下的真空度之大小而言。明显地，本发明所述容积泵真空精炼系统1在低真空脱气模式下运行较高真空模式下运行更具节能之功效。

作为具体实施方式，非限制性的列举，所述容积泵真空系统1具有4级压缩工艺，但具体数值的列举不应视为对本发明技术方案的限制。本发明所述容积泵真空精炼之工艺方法1包括：

执行步骤S1：真空脱气冶炼废气；

在本发明中，所述真空脱气工艺腔室10用于真空脱气。所述真空脱气包括但不限于真空循环脱气（RH）、真空脱气（VD）、真空底吹氧脱气（VOD）。所述真空脱气冶炼废气是在真空状态下排出钢液中的CO、H₂、O₂、N₂等废气，以确保钢的品质。在所述真空状态下，RH、VD、VOD真空冶炼所排出的含尘废气温度约为1200℃，因真空状态下，所述废气稀薄，且采用水冷真空管，则所述废气温度衰减较大，并以T₁℃的温度进入气体冷却除尘器11。

执行步骤S2：在所述气体冷却除尘器11中进一步将温度为T₁℃的废气冷却至T₂℃，并将所述废气中粗颗粒粉尘经过重力、旋风分离，以降低后续设备之工作温度和减少设备之磨损；

执行步骤S3：调节所述真空主阀12，将所述真空泵组16与所述RH、VD、VOD之真空脱气工艺腔室10切断，以满足所述RH、VD、VOD之真空冶炼的工艺要求；

执行步骤S4：将温度为T₂℃的冶炼废气经过所述高真空废气冷却器13进一步冷却至所述耐高温袋式除尘器14之允许温度，以降低所述耐高温袋式除尘器14之工作温度和设备规模，并提高所述耐高温袋式除尘器14的使用寿命和工作效率；

执行步骤S5：将经过所述高真空废气冷却器13冷却的冶炼废气中的粗颗粒粉尘进一步经过所述耐高温袋式除尘器14过滤分离，使得所述废气中的粉尘颗粒直径小于5μm，且所述粉尘的含量小于等于5mg/m³，以保证所述真空泵组16的正常工作；

执行步骤S6：调节所述真空模式切换阀15，控制所述容积泵真空精炼系统1分别处于高真空脱气模式，或者低真空脱气模式下进行真空精炼；

当所述容积泵真空精炼处于高真空脱气模式运行时，则所述容积泵真空精炼之工艺方法进一步包括：

执行步骤S71a：启动所述第一级罗茨机械真空泵161，将所述低压力废气压缩升压（绝压P₁），并压送至所述第一级真空排气冷却器171；

执行步骤S72a：经过所述第一级真空排气冷却器171将所述第一级罗茨机械真空泵161排气中的压缩热进行冷却至所述第二级罗茨机械真空泵162的允许温度，以提高所述第二级罗茨机械真空泵162的工作效率；

执行步骤S73a：经过所述第二级罗茨机械真空泵162将所述第一级真空排气冷却器171排出的废气压缩升压（绝压P₂），并压送至所述第二级真空排气冷却器172；

执行步骤S74a：经过所述第二级真空排气冷却器172将所述第二级罗茨机械真空泵162排气中的压缩热进行冷却至所述第三级罗茨机械真空泵163的允许温度，以提高所述第三级罗茨机械真空泵163的工作效率；

执行步骤S75a：经过所述第三级罗茨机械真空泵163将所述第二级真空排气冷却器172排出的废气压缩升压（绝压P₃），并压送至所述第三级真空排气冷却器173；

执行步骤S76a：经过所述第三级真空排气冷却器173将所述第三级罗茨机械真空泵163排气中的压缩热进行冷却至所述第四级螺杆机械真空泵164的允许温度，以提高所述第四级螺杆机械真空泵164的工作效率；

执行步骤S77a：经过所述第四级螺杆机械真空泵164将所述第三级真空排气冷却器173排出的废气压缩升压（绝压P₄），并压送至所述废气成分分析及废气流量检测装置18；

所述废气成分分析及废气流量检测装置18用以对所述真空精炼的废气成分及废气流量进行在线检测分析，以实现真空状态下对钢水进行合金自动投料、钢水定氢自动检测及真空泵流量自动跟踪冶炼废气量。

执行步骤S78a：将经过所述废气成分分析及废气流量检测装置18的废气之细颗粒粉尘（PM2.5级）通过所述文丘里干湿组合除尘器19凝聚成大颗粒粉尘，并与不凝聚废气分离，以确保废气排放达标；

执行步骤S79a：将经过所述文丘里干湿组合除尘器19的废气之可燃气体在所述废气燃烧装置20内进行燃烧，以降低所述真空精炼对大气环境的污染。

当所述容积泵真空精炼处于低真空脱气模式时，则所述容积泵真空精炼之工艺方法进一步包括：

执行步骤S71b：启动所述第三级罗茨机械真空泵163，将所述低压力废气压缩升压（绝压P₃），并压送至所述第三级真空排气冷却器173；

执行步骤S72b：经过所述第三级真空排气冷却器173将所述第三级罗茨机械真空泵163排气中的压缩热进行冷却至所述第四级螺杆机械真空泵174的允许温度，以提高所述第四级螺杆机械真空泵174的工作效率；

执行步骤S73b：经过所述第四级螺杆机械真空泵174将所述第三级真空排气冷却器173排出的废气压缩升压（绝压P₄），并压送至所述废气成分分析及废气流量检测装置18；

所述废气成分分析及废气流量检测装置18用以对所述真空精炼的废气成分及废气流量进行在线检测分析，以实现真空状态下对钢水进行合金自动投料、钢水定氢自动检测及真空泵流量自动跟踪冶炼废气量。

执行步骤S74b：将经过所述废气成分分析及废气流量检测装置18的废气之细颗粒粉尘（PM2.5级）通过所述文丘里干湿组合除尘器19凝聚成大颗粒粉尘，并与不凝聚废气分离，以确保废气排放达标；

执行步骤S75b：将经过所述文丘里干湿组合除尘器19的废气之可燃气体在所述废气燃烧装置20内进行燃烧，以降低真空精炼对大气环境的污染。

为了凸显本发明之有益效果，请参阅表1，并结合参阅图1、图2，表1所示为本发明容积泵真空精炼系统与传统干式机械真空泵配置对比图。

表1本发明容积泵真空精炼系统与传统干式机械真空泵配置对比图

对比内容	本发明	传统机械真空泵	结论
				同等抽气能力机械泵配置数量	低	高	本发明配置数量少
站房土建投资	低	高	本发明站房容积利用系数高
				系统配电容量	低	高	本发明配电容量小
设备及自控检测投资	低	高	本发明好
				系统运行能源消耗	低	高	本发明好
系统排气增压级数	4	3	本发明压缩比合理
				系统运行综合效率	高	低	本发明好
系统排气真空模式	高真空/低真空模式	高真空模式	本发明节能
				设备日常维护成本	低	高	本发明好
设备运行故障率	低	高	本发明好
				对被抽气体含尘量要求	高	高	相当

设备占地面积	低	高	本发明好
				真空泵设备品种数量	4种	3种	传统真空泵系统略好
设备运行综合噪声	低	高	本发明好
				PM2.5控制	能控制	不能控制	本发明好

作为本领域技术人员，容易理解地，采用本发明所述容积泵真空精炼系统及其工艺方法，主要具有以下优点：

（1）本发明所述容积泵真空精炼系统配置大流量机械真空泵，真空泵的配置数量降低，站房土建投资、设备投资低，系统设备控制简单，且生产操作、维护简单，系统运行可靠性显著增加，系统故障率显著降低；

（2）本发明所述容积泵真空精炼系统采用至少4级压缩工艺，气体压缩效率高，能源消耗低，真空泵使用寿命长；

（3）本发明所述容积泵真空精炼系统监控所需要的测点数低，电气设备数量配置低，机、电、仪等建设投资低，机、电、仪等日常维护工作量和维护成本低；

（4）本发明所述容积泵真空精炼系统分高真空脱气模式和低真空脱气模式，并可根据工艺要求自动选择，从而使真空泵系统运行能耗、运行成本更低；

（5）与传统的机械真空泵系统相比，本发明配电总容量下降约30%，且本发明之机械真空泵运行总电耗亦下降约30%、泵的机械冷却水等下降约40%；

（6）在本发明中，各级真空泵组采用并联形式，同级机械真空泵的每台泵均可以互为备用。

综上所述，本发明所述容积泵真空精炼系统采用了文丘里干湿组合除尘器，实现了PM2.5粉尘含量的排放控制，改善了废气排放周边环境，符合国家环保节能、清洁生产的循环经济发展政策。因容积泵真空精炼系统配置的真空泵组之单机排气量大，且合理控制压缩比，使真空泵组运行时不处于过热，运行效率更高，设备运行电耗更低，设备使用寿命更长。因容积泵真空精炼系统配置的机械真空泵数量少，故站房内设备噪声和混响噪声均低于传统的机械真空泵系统，更有利于站房内噪声综合治理。

本领域技术人员均应了解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可对本发明进行各种修改和变型。因而，如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护范围内时，认为本发明涵盖这些修改和变型。

Claims (9)

1.一种容积泵真空精炼系统，其特征在于，所述容积泵真空精炼系统包括依次顺序连接的真空脱气工艺腔室、气体冷却除尘器、真空主阀、高真空废气冷却器、耐高温袋式除尘器、真空模式切换阀、真空泵组、真空排气冷却器组、废气成分分析及流量检测装置、文丘里干湿组合除尘器，以及废气燃烧装置；其中，所述真空泵组包括至少4级压缩工艺，所述各级压缩工艺之压缩比为6～9，且末级排气压力为0.13～0.15MPa。

2.如权利要求1所述的容积泵真空精炼系统，其特征在于，所述真空泵组进一步包括呈并联设置的第一级罗茨机械真空泵、呈并联设置的第二级罗茨机械真空泵、呈并联设置的第三级罗茨机械真空泵，以及呈并联设置的第四级螺杆机械真空泵。

3.如权利要求2所述的容积泵真空精炼系统，其特征在于，所述真空排气冷却器组进一步包括间隔设置在所述第一级罗茨机械真空泵与所述第二级罗茨机械真空泵之间的第一级真空排气冷却器、间隔设置在所述第二级罗茨机械真空泵与所述第三级罗茨机械真空泵之间的第二级真空排气冷却器，以及间隔设置在所述第三级罗茨机械真空泵与所述第四级螺杆机械真空泵之间的第三级真空排气冷却器。

4.如权利要求1所述的容积泵真空精炼系统，其特征在于，所述真空脱气工艺腔室用于真空脱气，所述真空脱气为真空循环脱气、真空脱气、真空底吹氧脱气。

5.如权利要求1所述的容积泵真空精炼系统，其特征在于，所述耐高温袋式除尘器进一步将经过所述高真空废气冷却器冷却的冶炼废气中的粗颗粒粉尘过滤分离，使得所述废气中的粉尘颗粒直径小于5μm，且所述粉尘的含量小于等于5mg/m³。

6.如权利要求1所述的容积泵真空精炼系统，其特征在于，所述真空模式切换阀用于选择性控制所述容积泵真空精炼系统分别处于高真空脱气模式，或者低真空脱气模式下进行真空精炼。

7.如权利要求1所述的容积泵真空精炼系统，其特征在于，所述废气成分分析及流量检测装置用以对所述真空精炼的废气成分及废气流量进行在线检测分析，以实现真空状态下对钢水进行合金自动投料、钢水定氢自动检测及真空泵流量自动跟踪冶炼废气量。

8.如权利要求1所述的容积泵真空精炼系统，其特征在于，所述文丘里干湿组合除尘器用以将经过所述废气成分分析及废气流量检测装置的废气之细颗粒粉尘凝聚成大颗粒粉尘，并与不凝聚废气分离，其中，细颗粒粉尘为PM2.5级。

9.如权利要求1所述的容积泵真空精炼之工艺方法，其特征在于，所述工艺方法包括：

执行步骤S1：真空脱气冶炼废气，并以T₁℃的温度进入所述气体冷却除尘器；

执行步骤S2：在所述气体冷却除尘器中进一步将温度为T₁℃的废气冷却至T₂℃，并将所述废气中粗颗粒粉尘经过重力、旋风分离；

执行步骤S3：调节所述真空主阀，将所述真空泵组与所述真空循环脱气、所述真空脱气、所述真空底吹氧脱气之真空脱气工艺腔室切断，以满足所述真空循环脱气、所述真空脱气、所述真空底吹氧脱气之真空冶炼的工艺要求；

执行步骤S4：将温度为T₂℃的冶炼废气经过所述高真空废气冷却器进一步冷却至所述耐高温袋式除尘器之允许温度；

执行步骤S5：将经过所述高真空废气冷却器冷却的冶炼废气中的粗颗粒粉尘进一步经过所述耐高温袋式除尘器过滤分离；

执行步骤S6：调节所述真空模式切换阀，控制所述容积泵真空精炼系统分别处于高真空脱气模式，或者低真空脱气模式下进行真空精炼；

当所述容积泵真空精炼处于高真空脱气模式运行时，则所述容积泵真空精炼之工艺方法进一步包括：

执行步骤S71a：启动第一级罗茨机械真空泵，将低压力废气压缩升压至绝压P₁，并压送至第一级真空排气冷却器；

执行步骤S72a：经过所述第一级真空排气冷却器将所述第一级罗茨机械真空泵排气中的压缩热进行冷却至第二级罗茨机械真空泵的允许温度；

执行步骤S73a：经过所述第二级罗茨机械真空泵将所述第一级真空排气冷却器排出的废气压缩升压至绝压P₂，并压送至第二级真空排气冷却器；

执行步骤S74a：经过所述第二级真空排气冷却器将所述第二级罗茨机械真空泵排气中的压缩热进行冷却至第三级罗茨机械真空泵的允许温度；

执行步骤S75a：经过所述第三级罗茨机械真空泵将所述第二级真空排气冷却器排出的废气压缩升压至绝压P₃，并压送至第三级真空排气冷却器；

执行步骤S76a：经过所述第三级真空排气冷却器将所述第三级罗茨机械真空泵排气中的压缩热进行冷却至第四级螺杆机械真空泵的允许温度；

执行步骤S77a：经过所述第四级螺杆机械真空泵将所述第三级真空排气冷却器排出的废气压缩升压至绝压P₄，并压送至所述废气成分分析及废气流量检测装置；

执行步骤S78a：将经过所述废气成分分析及废气流量检测装置的废气之细颗粒粉尘通过所述文丘里干湿组合除尘器凝聚成大颗粒粉尘，并与不凝聚废气分离，其中，所述细颗粒粉尘为PM2.5级；

执行步骤S79a：将经过所述文丘里干湿组合除尘器的废气之可燃气体在所述废气燃烧装置内进行燃烧；

当所述容积泵真空精炼处于低真空脱气模式时，则所述容积泵真空精炼之工艺方法进一步包括：

执行步骤S71b：启动所述第三级罗茨机械真空泵，将所述低压力废气压缩升压至绝压P₃，并压送至所述第三级真空排气冷却器；

执行步骤S72b：经过所述第三级真空排气冷却器将所述第三级罗茨机械真空泵排气中的压缩热进行冷却至所述第四级螺杆机械真空泵的允许温度；

执行步骤S73b：经过所述第四级螺杆机械真空泵将所述第三级真空排气冷却器排出的废气压缩升压，并压送至所述废气成分分析及废气流量检测装置；

执行步骤S74b：将经过所述废气成分分析及废气流量检测装置的废气之细颗粒粉尘通过所述文丘里干湿组合除尘器凝聚成大颗粒粉尘，并与不凝聚废气分离；

执行步骤S75b：将经过所述文丘里干湿组合除尘器的废气之可燃气体在所述废气燃烧装置内进行燃烧。