CN104180678A - 防堵塞的转底炉烟气处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种防堵塞的转底炉烟气处理系统及方法，包括依次连接的进烟口（11），垂直烟道（1），强制汽化冷却装置（3），空气换热装置（5），二次冷却器（9），布袋除尘装置（12），排气口（13）。一种防堵塞的转底炉烟气处理方法，进烟口（11）的温度设为1200℃以上，烟气从进烟口（11）进入垂直烟道（1）后沿烟道进入强制汽化冷却装置（3）获得温度控制在600℃以上的一级降温烟气；一级降温烟气进入所述空气换热装置（5）降温，获得温度在300℃以上的二级降温烟气；二级降温烟气进入二次冷却器（9），获得温度在150-190℃的三级降温烟气；三级降温烟气进入布袋除尘装置（12）后从排气口（13）排出。

Description

防堵塞的转底炉烟气处理系统及方法

技术领域

本发明涉及高温烟气处理技术领域，具体地，涉及一种防堵塞的转底炉烟气处理系统及方法。

 

背景技术

钢铁生产过程中，不可避免地产生了大量的废弃尘泥，企业每生产1t钢大约产生100kg左右的尘泥，而这些尘泥中所含有的锌、钾、铁、铅、钠等有害元素，直接排放会对环境造成严重污染，需要进行进一步地回收利用和尘泥处理。传统的尘泥处理方法以低Zn尘泥烧结处理，高Zn尘泥外销或填埋为主，这种处理方法不仅无法实现对废弃尘泥中有用元素的合理利用，也造成了高炉结瘤、清洁难度大等问题。随着钢铁冶炼量的加大，这些问题造成了资源的浪费也开始严重影响钢铁冶炼的顺利进行。

近年来，国内外逐渐开始采用转底炉工艺来处理钢铁企业产生的废弃尘泥，该工艺通过烧嘴燃烧煤气来升高及保持炉膛温度，利用尘泥自身所含的碳形成球团，在转底炉内加热至约1300℃，还原尘泥中的氧化铁达到还原的目的，而尘泥中的Zn和碱金属随烟气挥发，同时也达到脱锌的目的。以钢铁企业尘泥等固废为处理对象的转底炉在工作过程中，产生大量的高温烟气，废气带走的热量约占热支出的40％。如果有效利用这部分热量能极大降低转底炉工艺的运行成本。另外，高温烟气中含有大量粘性大的粉尘颗粒，极易附着在烟气降温、余热回收的装置上，降低能量利用效率，也使得烟气处理系统易出现粘结堵塞，增加了清洗难度，不利于整个生产流程的持续进行。

目前国内外转底炉处理钢铁厂含锌尘泥高温烟气处理均参照新日铁的技术，烟气系统由余热锅炉，换热器，布袋除尘器等组成。余热锅炉用来余热回收蒸汽，换热器用来预热助燃空气，布袋除尘器用来烟气除尘和回收次氧化锌粉尘。这种烟气处理系统虽然能实现基本的烟气回收利用处理，但由于高温烟气经过余热锅炉和换热器经常发生堵塞现象，不得不经常停产检修，严重影响转底炉的连续生产。

烟气系统的堵塞给转底炉的生产运行造成一系列的后果：烟气系统堵塞造成转底炉内形成正压，进一步导致煤气外溢，破坏了转底炉内还原条件，且设备操作、安全性下降；尤其是造成转底炉烟气系统堵塞的粘结物粘性大、腐蚀性及吸水性强，且与氧化锌粉尘结合形成致密物质，清洁困难且设备易损坏，易造成清洁人员中毒。

 

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种防堵塞的转底炉烟气处理系统及方法。

根据本发明提供的一种防堵塞的转底炉烟气处理系统，其特征在于，包括依次连接的进烟口（11），垂直烟道（1），强制汽化冷却装置（3），空气换热装置（5），二次冷却器（9），布袋除尘装置（12），排气口（13）；

其中，所述空气换热装置（5）包含二级灰尘收集腔（502），后端检修门（6），竖直换热管道（503）；所述二级灰尘收集腔（502）设置在所述竖直换热管道（503）的底部，所述后端检修门（6）设置在所述二级灰尘收集腔（502）的侧面；所述竖直换热管道（503）包含双层管壁，内层管壁围成的空间构成烟气通道内层，内层与外层围成的控件构成换热空气外层；在所述竖直换热管道（503）靠近二级灰尘收集腔（502）的底部设置有进气口（504），远离二级灰尘收集腔（502）的顶部设置有出气口（505）；所述进气口（504）和出气口（505）与所述竖直换热管道（503）的换热空气外层连通；所述进气口（504）与一引风机（4）相连；所述烟气通道内层径向平面上设置有阻灰挡板（501）。

作为优化方案，所述垂直烟道（1）顶部设置有顶盖（101），侧下方设置有前端检修门（2），底部设置有一级灰尘收集腔（102）。

作为优化方案，所述一级灰尘收集腔（102）和二级灰尘收集腔（502）底部都设有凹凸折面设置的灰尘沉积结构。

作为优化方案，所述强制汽化冷却装置（3）包含有内壁和汽化介质层，所述汽化介质层设置于所述内壁外侧，内壁内为所述转底炉烟气的通道，所述汽化介质层中填充有汽化介质。

作为优化方案，所述汽化介质为水。

作为优化方案，所述竖直换热管道（503）中平行设置有两个所述阻灰挡板（501），两个所述阻灰挡板（501）错位设置在所述烟气通道内层的不同径向平面上。

作为优化方案，所述空气换热装置（5）包含3个所述竖直换热管道（503），所述三个竖直换热管道（503）并联。

作为优化方案，所述二次冷却器（9）上设有野风阀（8）；所述布袋除尘装置（12）与所述二次冷却器（9）通过一排气管道连接，所述排气管道上设置有一紧急风阀（10）。

一种防堵塞的转底炉烟气处理方法，采用所述的系统，所述进烟口（11）的温度设置为1200℃以上，所述烟气从所述进烟口（11）进入所述垂直烟道（1），所述垂直烟道（1）对烟气缓冲，烟气夹带的固废在所述垂直烟道（1）中出现一次沉积；烟气沿烟道进入强制汽化冷却装置（3）进行降温，强制汽化冷却装置（3）出口获得温度控制在600℃以上的一级降温烟气；所述一级降温烟气进入所述空气换热装置（5），一级降温烟气在所述竖直换热管道（503）中热交换进行降温，降温过程中凝结的粉尘颗粒在自身重力和阻灰挡板（501）的作用下进行二次沉积，降沉至二级灰尘收集腔（502）中，在所述空气换热装置（5）出口获得温度控制在300℃以上的二级降温烟气；所述二级降温烟气进入二次冷却器（9），通过混风进行降温，获得温度控制在150-190℃的三级降温烟气；所述三级降温烟气进入布袋除尘装置（12）进行除尘和次氧化锌粉尘回收后，通过排气口（13）排出。

作为优化方案，所述垂直烟道（1）顶端设置有顶盖（101），在系统故障需要检修时，开启所述顶盖（101）进行紧急排气。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明提供的防堵塞的转底炉烟气处理系统，是一种易清理,运行稳定的烟气处理方法。

垂直烟道（1）的设计改变烟气流速和气流方向，有利于烟气中灰尘的垂直沉降，底部设有一级灰尘收集腔（102）和前端检修门（2），利于灰尘沉降后的收集和清理；所述顶盖（101）还可用于烟气系统故障维修时的紧急排气。

强制汽化冷却装置（3）作为高温段冷却，1300℃的烟气急速降温到约980℃，约产生压力为2MPa的蒸汽8-12t/h，高温区间的巨大温差易实现高效率的换热且实现了余热的合理利用。

空气换热装置（5）设置大空腔的二级灰尘收集腔（502）及下侧的后端检修门（6），有利于防止温度降低过程中粉尘颗粒凝结所造成的烟道堵塞，底部包含的凹凸折面设置的灰尘沉积结构，可避免灰尘被烟气气流带走，利于灰尘沉积。竖直换热管道（503）设置为竖直上升管道有利于烟气降温过程中的粉尘颗粒沉降，其中设置的阻灰挡板（501）能起到促进灰尘沉积和增加烟气扰动的作用。

本发明可以与相应的温度控制系统配合应用进行工业生产。将强制汽化冷却装置（3）出口温度控制在600℃以上，空气换热装置（5）出口温度控制在300℃以上，保证烟气在500-600℃温度区间时处于具有大空腔结构的空气换热装置（5）内，避免了因高温粘堵导致的管道堵塞。而大于300℃的烟气进入二次冷却器（9）后，开启野风阀（8），冷空气迅速进入二次冷却器（9）与烟气混合降温，烟气温度立即降低至200℃以下，避开200-300℃温度区间的低温粘堵。以约170℃的烟气进入布袋除尘装置（12），完成烟气除尘和回收次氧化锌粉尘后通过排气口的风机进行排气。本发明与温度控制系统进行配合应用，可以有效地防止烟道堵塞，保证转底炉生产的连续运行。

 

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为一种防堵塞的转底炉烟气处理系统的结构示意图；

图2为一种防堵塞的转底炉烟气处理方法流程图。

图中，1-垂直烟道，101-顶盖，102-一级灰尘收集腔，2-前端检修门，3-强制汽化冷却装置，4-引风机，5-空气换热装置，501-阻灰板，502-二级灰尘收集腔，503-竖直换热管道，504-进气口，505-出气口，6-后端检修门，7-旁通阀，8-野风阀，9-二次冷却器，10-紧急风阀，11-进烟口，12-布袋除尘装置，13-排气口。

 

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示的一种防堵塞的转底炉烟气处理系统，其特征在于，包括依次连接的进烟口（11），垂直烟道（1），强制汽化冷却装置（3），空气换热装置（5），二次冷却器（9），布袋除尘装置（12），排气口（13）；

所述空气换热装置（5）包含二级灰尘收集腔（502），后端检修门（6），竖直换热管道（503）；所述二级灰尘收集腔（502）设置在所述空气换热装置（5）的底部，包含烟气通道内层和换热空气外层；在所述竖直换热管道（503）靠近二级灰尘收集腔（502）的底部设置有进气口（504），远离二级灰尘收集腔（502）的顶部设置有出气口（505）；所述进气口（504）和出气口（505）与所述竖直换热管道（503）的换热空气外层连通；所述进气口（504）与一引风机（4）相连，所述引风机（4）用于将外界空气引入空气换热装置（5）进行热交换；所述烟气通道内层径向平面上设置有阻灰挡板（501），利于促进烟气中的固体颗粒沉降和烟气扰动增加换热效率。

本实施例中所述垂直烟道（1）包括设置在顶部的顶盖（101），设置在侧下方的前端检修门（2），设置在底部的一级灰尘收集腔（102）。所述一级灰尘收集腔（102）底部包含凹凸折面设置的灰尘沉积结构，可避免灰尘被烟气气流带走，利于灰尘沉积。

在防堵塞的转底炉烟气处理系统正常运行的情况下，垂直烟道（1）的设计改变烟气流速和气流方向，有利于烟气中灰尘的垂直沉降，底部设有一级灰尘收集腔（102）和前端检修门（2），利于灰尘沉降后的收集和清理；在防堵塞的转底炉烟气处理系统出现故障时，所述顶盖（101）还可用于烟气系统故障紧急排气。

空气换热装置（5）底部设置大空腔的二级灰尘收集腔（502）足够沉积大量烟气降温过程中凝结出的粉尘颗粒，大空腔结构也便于烟气的流通，有利于防止温度降低过程中粉尘颗粒凝结所造成的烟道堵塞。空气换热装置（5）下侧设置的后端检修门（6）方便在二级灰尘收集腔（502）堆积大量灰尘需要进行清理，或出现故障需要进行检测修理时进行清理和检修。二级灰尘收集腔（502）底部包含的凹凸折面设置的灰尘沉积结构，在灰尘沉降下来后将沉积于凹陷部分，可避免灰尘被烟气气流带走，利于灰尘沉积。

竖直换热管道（503）设置为竖直上升管道有利于烟气降温过程中的粉尘颗粒受重力作用沉降，且竖直设置的管道内壁上也不易附着灰尘。

本实施例中所述空气换热装置（5）包含3个并联的竖直换热管道（503）。有利于增大热交换的受热面积，竖直设置的大直径竖直换热管道（503）也避免了出现管道堵塞。

本实施例中所述出气口（505）与原料干燥室（图中未示出）通过一连通管道连通，在所述连通管道上设置有一旁通阀（7）。打开旁通阀（7），经过空气换热装置（5）与烟气热交换获得大量热量的空气进入原料干燥室，可用于原材料的烘干处理。原本烘干原料需要制造干燥的热风，本实施例节约了烘干原料需要的能源，也合理地利用了烟气的热能。

本实施例中所述出气口（505）与燃烧室连通，经过空气换热装置（5）与烟气热交换获得大量热量的空气直接进入燃烧室提高了燃烧效率，避免了低温空气进入燃烧室时产生的热量浪费，也合理地利用了烟气的热能。

本实施例中的所述竖直换热管道（503）中平行设置有两个阻灰挡板（501），两个所述阻灰挡板（501）错位设置在所述烟气通道内层的不同径向平面上。其中设置的阻灰挡板（501）能起到促进灰尘沉积的作用，而本实施例以两个阻灰挡板（501）分割烟气通道内层构成的空间，可以增加烟气扰动，使烟气通道内层的烟气更加充分地发生热交换，提高了热交换效率。

本实施例中的阻灰挡板（501）为可拆卸设置，在粘黏过多的粉尘颗粒后，或是在检修时，可以跟换新的阻灰挡板（501）。

本实施例的强制汽化冷却装置（3）包含有内壁和汽化介质层，内壁内为所述转底炉烟气通道，内壁之外为汽化介质层，所述汽化介质层中设置有不断填充进来的汽化介质，所述汽化介质用于在内壁处与所述转底炉烟气热交换不断发生汽化。由于汽化过程中需要瞬间吸收大量的热量，从而实现了烟气的快速降温。

本发明将强制汽化冷却装置（3）作为高温段冷却，可以将1300℃的烟气急速降温到约980℃，约产生压力为2MPa的蒸汽8-12t/h，高温区间的巨大温差易实现高效率的换热且实现了余热的合理利用。汽化所产生的高温蒸汽可以用于工业生产，避免了对烟气热量的浪费。

本实施例中所述汽化介质为水。本发明不限于本实施例，也可以使用其他具有高温汽化大量吸热的介质作为汽化介质。

本实施例中所述二次冷却器（9）包含有野风阀（8），用于对进入二次冷却器（9）的烟气迅速混风，进而对烟气快速降温；在布袋除尘装置（12）包含一烟气入口，在与所述烟气入口连接的管道上设置有一紧急风阀（10），用于出现温度异常时的紧急通风冷却操作，避免损坏布袋除尘装置（12）。

导致管道堵塞的主要物质是碱金属化合物，当温度低于一定温度时，碱金属卤化物开始凝结，粘堵分为高温粘堵和低温粘堵两种，分别发生在两个温度区间内。

高温粘堵，在温度处于600-500℃区间内，即高温烟气温度降至600℃的时候，部分碱金属化合物开始发生气液相变，发生粘堵现象，该区间的凝结现象较为严重，是造成管道堵塞的主要原因。

低温粘堵，在温度处于300-200℃区间内，即烟气温度降至300℃的时候，以卤化锌为主要成分的低熔点卤化物开始发生凝结，与烟气中粉尘结合产生致密的粘结物。

本发明通过温度控制，将所述高温粘堵控制在空气换热管道（503）内，而空气换热管道（503）的结构设计使得这种粘堵不易造成管道堵塞，可容许较大量的沉积物，检后端修门（6）便于沉积物的清理。在二次冷却器（9）中通过调节野风阀（8）的开度以实现烟气冷风混合，迅速降低烟气温度，避开低温粘堵的温度区间，可有效防止低温粘堵的产生。

如图2所示，本发明还提供一种防堵塞的转底炉烟气处理方法，采用所述的系统，所述进烟口（11）的温度设置为1200℃以上。本实施例中设置为1300℃。所述烟气从所述进烟口（11）进入所述垂直烟道（1），所述垂直烟道（1）对烟气缓冲，烟气夹带的固废在所述垂直烟道（1）中出现一次沉积；烟气沿烟道进入强制汽化冷却装置（3）进行降温，强制汽化冷却装置（3）出口获得温度控制在600℃以上的一级降温烟气，本实施例中设置为980℃。所述一级降温烟气进入所述空气换热装置（5），一级降温烟气在所述竖直换热管道（503）中热交换进行降温，降温过程中凝结的粉尘颗粒在自身重力和阻灰挡板（501）的作用下进行二次沉积，降沉至二级灰尘收集腔（502）中，阻灰挡板（501）促使所述一级降温烟气在竖直换热管道（503）中扰动提高热交换效率，在所述空气换热装置（5）出口获得温度控制在300℃以上的二级降温烟气，本实施例中设置为350℃。所述二级降温烟气进入二次冷却器（9），通过混风进行降温，获得温度控制在150-190℃的三级降温烟气，本实施例中设置为170℃。所述三级降温烟气进入布袋除尘装置（12）进行除尘和次氧化锌粉尘回收后，通过排气口（13）排出。

本实施例可以与相应的温度控制系统配合应用进行工业生产。将强制汽化冷却装置（3）出口温度控制在600℃以上，空气换热装置（5）出口温度控制在300℃以上，保证烟气在500-600℃温度区间时处于具有大空腔结构的空气换热装置（5）内，避免了因高温粘堵导致的管道堵塞。而大于300℃的烟气进入二次冷却器（9）后，开启野风阀（8），冷空气迅速进入二次冷却器（9）与烟气混合降温，烟气温度立即降低至200℃以下，避开200-300℃温度区间的低温粘堵。以约170℃的烟气进入布袋除尘装置（12），完成烟气除尘和回收次氧化锌粉尘后进入通过排气口。的气泵进行排气。本发明与温度控制系统进行配合应用，可以有效地防止烟道堵塞，保证转底炉生产的连续运行。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种防堵塞的转底炉烟气处理系统，其特征在于，包括依次连接的进烟口（11），垂直烟道（1），强制汽化冷却装置（3），空气换热装置（5），二次冷却器（9），布袋除尘装置（12），排气口（13）；

其中，所述空气换热装置（5）包含二级灰尘收集腔（502），后端检修门（6），竖直换热管道（503）；所述二级灰尘收集腔（502）设置在所述竖直换热管道（503）的底部，所述后端检修门（6）设置在所述二级灰尘收集腔（502）的侧面；所述竖直换热管道（503）包含双层管壁，内层管壁围成的空间构成烟气通道内层，内层与外层围成的控件构成换热空气外层；在所述竖直换热管道（503）靠近二级灰尘收集腔（502）的底部设置有进气口（504），远离二级灰尘收集腔（502）的顶部设置有出气口（505）；所述进气口（504）和出气口（505）与所述竖直换热管道（503）的换热空气外层连通；所述进气口（504）与一引风机（4）相连；所述烟气通道内层径向平面上设置有阻灰挡板（501）。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述垂直烟道（1）顶部设置有顶盖（101），侧下方设置有前端检修门（2），底部设置有一级灰尘收集腔（102）；当所述系统出现故障需要检修时，打开所述顶盖用于紧急排气。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述一级灰尘收集腔（102）和二级灰尘收集腔（502）底部都设有凹凸折面设置的灰尘沉积结构。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述强制汽化冷却装置（3）包含有内壁和汽化介质层，所述汽化介质层设置于所述内壁外侧，内壁内为所述转底炉烟气的通道，所述汽化介质层中填充有汽化介质。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述汽化介质为水。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述竖直换热管道（503）中平行设置有两个所述阻灰挡板（501），两个所述阻灰挡板（501）错位设置在所述烟气通道内层的不同径向平面上。

7.根据权利要求1或6所述的系统，其特征在于，所述空气换热装置（5）包含3个所述竖直换热管道（503），所述三个竖直换热管道（503）并联。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述二次冷却器（9）上设有野风阀（8），向高温烟气混入低温空气进行降温；所述布袋除尘装置（12）与所述二次冷却器（9）通过一排气管道连接，所述排气管道上设置有一紧急风阀（10），用于在出现温度异常时的紧急通风冷却操作，避免损坏布袋除尘装置（12）。

9.一种防堵塞的转底炉烟气处理方法，其特征在于，采用权利要求1所述的系统，所述进烟口（11）的温度设置为1200℃以上，所述烟气从所述进烟口（11）进入所述垂直烟道（1），所述垂直烟道（1）对烟气缓冲，烟气夹带的固废在所述垂直烟道（1）中出现一次沉积；烟气沿烟道进入强制汽化冷却装置（3）进行降温，强制汽化冷却装置（3）出口获得温度控制在600℃以上的一级降温烟气；所述一级降温烟气进入所述空气换热装置（5），一级降温烟气在所述竖直换热管道（503）中热交换进行降温，降温过程中凝结的粉尘颗粒在自身重力和阻灰挡板（501）的作用下进行二次沉积，降沉至二级灰尘收集腔（502）中，在所述空气换热装置（5）出口获得温度控制在300℃以上的二级降温烟气；所述二级降温烟气进入二次冷却器（9），通过混风进行降温，获得温度控制在150-190℃的三级降温烟气；所述三级降温烟气进入布袋除尘装置（12）进行除尘和次氧化锌粉尘回收后，通过排气口（13）排出。

10.根据权利要求9所述的，其特征在于，所述垂直烟道（1）顶端设置有顶盖（101），在系统故障需要检修时，开启所述顶盖（101）进行紧急排气。