CN104328234B - 一种高炉煤气粉尘粗收集装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高炉煤气粉尘粗收集装置及方法，包括壳体、煤气管、倒锥体及隔板；所述壳体上部设有煤气出口，所述煤气管上部设有煤气入口，底部设有扩张段，所述煤气管竖直设置在壳体中，所述隔板悬置于煤气管扩张段及壳体内壁之间，并将煤气管扩张段及壳体内壁之间区域分隔成气流通道与壁面环道，所述倒锥体固定设置在煤气管外壁上并对应封堵在隔板上方，所述气流通道与壁面环道间通过旋流段相连通；本方法有效的结合了重力和旋风除尘设备的优点，实现了同装置内两级收粉，提高了粗除尘收粉的效率，减轻了后续布袋除尘的负荷，降低了粉尘对设备的磨损率，延长收粉装置的使用寿命和减少了设备维护量。
Description
技术领域
本发明属于高炉煤气净化技术领域，具体涉及一种高炉煤气粉尘粗收集装置及方法。
背景技术
高炉冶炼所产生的副产品之一高炉煤气，常作为热风炉、焦炉、加热炉、发电厂锅炉等的主要燃料，是钢铁厂运行的重要能源，其净化程度直接影响了下游工艺中燃烧设备的使用，当粉尘含量较高时，会造成管道与燃烧设备的堵塞、耐火材料的渣化及设备腐蚀磨损等，随着冶炼技术和环保排放要求的提高，也对煤气净化提出了更高的要求。
目前高炉炼铁产生的高炉煤气，其净化均是由粗除尘加精除尘两级完成，粗除尘多采用重力除尘器，也有采用国外PW的旋风除尘，精除尘多采用湿法洗涤除尘和干法布袋除尘。重力除尘器具有结构简单、投资低、运行费用低、易维护及阻损小等优点，但是其效率较低。旋风除尘器结构较复杂、设备磨损严重、阻损较大，但除尘效率高。湿法洗涤除尘占地面积大、系统复杂、易堵塞、检修工作量大，而干法布袋除尘占地小、系统简单、煤气温度高、效率高等优点。因此目前以重力除尘的粗除尘加干法除尘的精除尘组合成为高炉煤气净化发展的主流。
重力加布袋除尘的组合从目前的运行来看，仍还有待完善的方面，重力粗除尘效率低，尤其是随着冶炼强度的增加、为了控制冶炼成本原燃料条件又在降低情况下，煤气量及煤气含粉尘量也随着增加，除尘负荷也相应的增加，这样布袋在高负荷运行情况下，出现了布袋易损坏，除尘效率降低的现象。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高炉煤气粉尘粗收集装置及方法，旨在有机的结合重力和旋风除尘的优点，提高粗除尘的效率，减轻后续布袋除尘的负荷；另外在提高粗除尘效率的同时，降低设备的磨损，延长其使用寿命。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高炉煤气粉尘粗收集装置，其特征在于：包括壳体、煤气管、倒锥体及隔板；所述壳体上部设有煤气出口，所述煤气管上部设有煤气入口，底部设有扩张段，所述煤气管竖直设置在壳体中，所述隔板悬置于煤气管扩张段及壳体内壁之间，并将煤气管扩张段及壳体内壁之间区域分隔成气流通道与壁面环道，所述倒锥体固定设置在煤气管外壁上并对应封堵在隔板上方，所述气流通道与壁面环道间通过旋流段相连通。
进一步，所述旋流段为设置在隔板与倒锥体间的旋流片，所述旋流片的旋转角度β1≤90°。
进一步，所述旋流片的旋转角度β1为20°～70°。
进一步，所述旋流段为若干个设置在隔板与倒锥体间的旋流通道，所述旋流通道的旋转角度β2≤90°。
进一步，所述旋流通道的旋转角度β2为20°～70°。
进一步，所述旋流段为开设在隔板上的旋流通孔。
进一步，所述煤气管扩张段的扩张角度α≤45°。
进一步，还包括挡灰锥体，所述挡灰锥体对应悬置于煤气管扩张段与壳体底部之间。
本发明还公开了一种高炉煤气粉尘粗收集方法，主要包括以下步骤：
(1)高炉煤气由上而下从煤气入口进入，经过竖直的扩张段，在重力作用下大颗粒煤气粉尘收集于壳体底部，完成高炉煤气的一级收粉；
(2)经过沉降的高炉煤气带着剩余粉尘沿气流通道上升；
(3)带剩余粉尘上升的高炉煤气经过旋流段时，在离心力和相互碰撞力的作用下，较细小粉尘沿壁面环道沉降到壳体底部，完成高炉煤气的二级收粉；
(4)带细小粉尘的高炉煤气由壳体上部的煤气出口排出。
本发明的有益效果在于：本装置结构简单、造价低廉、使用及维护方便，有效的结合了重力和旋风除尘设备的优点，实现了同装置内两级收粉，提高了粗除尘收粉的效率，减轻了后续布袋除尘的负荷；先重力收集大颗粒粉尘，再旋流收集小颗粒粉尘，降低了粉尘对设备的磨损率，克服了现有旋风除尘的缺点，延长收粉装置的使用寿命和减少了设备维护量。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为带旋流片的收集装置结构示意图；
图2为带旋流通道的收集装置结构示意图；
图3为带旋流通孔的收集装置结构示意图；
图4为带挡灰锥体的收集装置结构示意图；
图5为图1的A-A向剖视图；
图6为图2的B-B向剖视图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
如图所示，本发明中的高炉煤气粉尘粗收集装置，其特征在于：包括壳体10、煤气管、倒锥体5及隔板4；所述壳体10上部设有煤气出口9，所述煤气管上部设有煤气入口1，底部设有扩张段2，所述煤气管竖直设置在壳体10中，所述隔板4悬置于煤气管扩张段2及壳体10内壁之间，并将煤气管扩张段2及壳体10内壁之间区域分隔成气流通道6与壁面环道8，所述倒锥体5固定设置在煤气管外壁上并对应封堵在隔板4上方，所述气流通道6与壁面环道8间通过旋流段相连通。
在本实施例中，煤气入口1为钢管焊接而成的斜三通管，扩张段2则为钢板焊接而成的上小下大的异径管，煤气管竖直设置在壳体10的中心处，高炉的下降管与煤气入口1相连接，从高炉炉顶出来的带粉尘高炉煤气由上而下从煤气入口1沿轴线方向进入到竖直的扩张段2，气流在扩张段流速逐渐降低，不产生旋流流动，依靠重力将大颗粒粉尘收集于壳体10底部3。隔板4为固定在壳体10上的焊接的环板，倒锥体5为直径由小变大、再由大变小的变径锥体，钢制的倒锥体5固定在隔板4上方的扩张段2外壁处，壳体10、扩张段2、隔板4及倒锥体5共同形成气流通道6、旋流段及壁面环道8，气流通道6迫使带着剩余粉尘的高炉煤气沿扩张段2的两边由下向上逆向流动，气流经过旋流段时产生旋转流动，在离心力的作用下与壁面发生碰撞，较细颗粒则沿壁面环道8沉降到壳体10底部3，最后带着细粉的高炉煤气由上部煤气出口9排出进入下一步工序。
旋流段具有多种结构形式，本实施例中的旋流段为设置在隔板4与倒锥体5间的旋流片11，如图1所示。旋流片11上端与倒锥体5焊接，下端与隔板4焊接。旋流片11可选用固定式旋流片或角度可调的活动式旋流片，旋流片11在水平面上的旋转角度β1≤90°；其中，旋转角度β1的取值可根据粉尘的收集效率、煤气流动的阻损情况及旋流片11的磨损情况综合确定；优选的，旋流片11在水平面上的旋转角度β1为20°～70°。为了进一步延长旋流片11的使用寿命，旋流片11上面还可以设置耐磨衬板。
作为上述方案的替换方案，所述旋流段也可为若干个设置在隔板4与倒锥体5间的旋流通道12，气流顺着旋流通道流出后，也形成了旋转流动，如图2所示。所述旋流通道12在水平面上的的旋转角度β2≤90°；其中，旋转角度β2的取值可根据粉尘的收集效率、煤气流动的阻损情况及旋流通道12的磨损情况综合确定；优选的，旋流通道12在水平面上的旋转角度β2为20°～70°。当然，也可在旋流通道12上设置耐磨衬板，进一步延长旋流通道12的使用寿命。
作为上述方案的替换方案，所述旋流段为开设在隔板4上的旋流通孔14，如图3所示。即倒锥体5直接封堵在气流通道6上方，气流仅依靠倒锥体5的形状来改变流向，气流通道6内由下而上的气流通过旋流通孔14流出，与倒锥体5和壳体10发生惯性碰撞，一部分颗粒被反弹或沉降到壁面环道8中，也可实现高炉煤气的两极收粉。当然，在此种结构中，气流与壁面碰撞的机会小于加设旋流片11和旋流通道12的结构，故此其收集效率略低于前两中结构。
在本实施例中，所述煤气管扩张段2的扩张角度α≤45°，该角度范围内，高炉煤气不会在煤气管中产生旋流流动，可最大限度的完成高炉煤气的一级收粉。
在本实施例中，还包括挡灰锥体13，所述挡灰锥体13对应悬置于煤气管扩张段2与壳体10底部3之间，可有效防止二次扬尘现象。具体的，带粉尘气流从扩张段2出来后的流动路径改变为由下至上，这样会形成转吸，造成二次扬尘现象(即将已经沉降的粉尘再次带走)，在壳体10底部3设置挡灰锥体13，已沉降的粉尘即落于锥体下方，从而避免了气流转走粉尘，提高了粉尘收集效率。
本发明中的高炉煤气粉尘粗收集方法，主要包括以下步骤：
(1)高炉煤气由上而下从煤气入口进入，首先经过竖直的扩张段2，不产生旋流流动，在重力作用下大颗粒煤气粉尘收集于壳体10底部3，完成高炉煤气的一级收粉；
(2)经过沉降的高炉煤气带着剩余粉尘沿气流通道6上升；
(3)带剩余粉尘上升的高炉煤气经过旋流段时，在离心力和相互碰撞力的作用下，较细小粉尘沿壁面环道8沉降到壳体10底部3，完成高炉煤气的二级收粉；
(4)带细小粉尘的高炉煤气由壳体10上部的煤气出口9排出，即完成高炉煤气粉尘的粗收集，从煤气出口9排出的高炉煤气则进入下一步工序继续处理。本粗收集方法的所有过程均在同一壳体内完成，过程简单，收集效率高。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (9)
1.一种高炉煤气粉尘粗收集装置，其特征在于：包括壳体、煤气管、倒锥体及隔板；所述壳体上部设有煤气出口，所述煤气管上部设有煤气入口，底部设有扩张段，所述煤气管竖直设置在壳体中，所述隔板悬置于煤气管扩张段及壳体内壁之间，并将煤气管扩张段及壳体内壁之间区域分隔成气流通道与壁面环道，所述倒锥体固定设置在煤气管外壁上并对应封堵在隔板上方，所述气流通道与壁面环道间通过旋流段相连通。
2.根据权利要求1所述的高炉煤气粉尘粗收集装置，其特征在于：所述旋流段为设置在隔板与倒锥体间的旋流片，所述旋流片的旋转角度β1≤90°。
3.根据权利要求2所述的高炉煤气粉尘粗收集装置，其特征在于：所述旋流片的旋转角度β1为20°～70°。
4.根据权利要求1所述的高炉煤气粉尘粗收集装置，其特征在于：所述旋流段为若干个设置在隔板与倒锥体间的旋流通道，所述旋流通道的旋转角度β2≤90°。
5.根据权利要求4所述的高炉煤气粉尘粗收集装置，其特征在于：所述旋流通道的旋转角度β2为20°～70°。
6.根据权利要求1所述的高炉煤气粉尘粗收集装置，其特征在于：所述旋流段为开设在隔板上的旋流通孔。
7.根据权利要求1所述的高炉煤气粉尘粗收集装置，其特征在于：所述煤气管扩张段的扩张角度α≤45°。
8.根据权利要求1至7任一项所述的高炉煤气粉尘粗收集装置，其特征在于：还包括挡灰锥体，所述挡灰锥体对应悬置于煤气管扩张段与壳体底部之间。
9.一种利用权利要求1至8中任一项所述的高炉煤气粉尘粗收集装置的收集方法，其特征在于主要包括以下步骤：
(1)高炉煤气由上而下从煤气入口进入，经过竖直的扩张段，在重力作用下大颗粒煤气粉尘收集于壳体底部，完成高炉煤气的一级收粉；
(2)经过沉降的高炉煤气带着剩余粉尘沿气流通道上升；
(3)带剩余粉尘上升的高炉煤气经过旋流段时，在离心力和相互碰撞力的作用下，较细小粉尘沿壁面环道沉降到壳体底部，完成高炉煤气的二级收粉；
(4)带细小粉尘的高炉煤气由壳体上部的煤气出口排出。
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