CN106197042A - 转底炉高温高尘烟气处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及转底炉烟气处理，提供一种转底炉高温高尘烟气处理方法，其中转底炉的高温烟气依次经沉降炉、高温余热锅炉、低温余热锅炉、旋流除尘混风器以及布袋除尘器后由烟囱排至大气，而同时在沉降炉的水冷壁内产生汽水混合物，汽水混合物在汽包内分离，蒸汽经高温余热锅炉换热后形成过热蒸汽，过热蒸汽用于汽轮机做功发电，且汽轮机排出的蒸汽经冷凝后形成凝结水，经低温余热锅炉换热后进入汽包内循环使用。本发明的处理方法中，不但可以将转底炉产生的烟气经过除尘过滤后排至大气，还形成了对高温烟气的热量利用，且其中高温余热锅炉充当过热器，而低温余热锅炉则充当省煤器，热量利用率比较高。

Description

转底炉高温高尘烟气处理方法

技术领域

本发明涉及转底炉烟气处理，尤其涉及一种转底炉高温高尘烟气处理方法。

背景技术

中国是世界上的钢铁生产大国，转底炉是一种直接还原的炼铁工艺，在国外一些发达国家已经得到了比较广泛的应用。近些年来，在国内一些钢铁企业也逐渐得到推广和应用。转底炉直接还原铁生产过程中产生大量高温烟气和含锌粉尘，具有余热利用和锌资源回收的前景。然而，由于转底炉烟气高温高尘的特性，烟气温度高达1000℃-1200℃，烟气含锌粉尘在高温下粘性较高，因此转底炉烟气的余热利用和锌资源回收存在如下问题：

一、堵塞：在高温烟道和低温烟道等处易发生堵塞问题。因为转底炉烟尘灰成分及特性复杂、多变，灰熔点温度范围较大，在高温下具有粘结性，容易发生堵塞，影响系统运行稳定性和运行时间。

二、腐蚀：水冷壁、过热器及省煤器等换热器已发生腐蚀。转底炉本体工艺在进行直接还原炼铁时，需要加入粘结剂，一般粘结剂中含有氯，造成在高温高尘的转底炉烟气中含有多种氯盐，在有水蒸汽存在时，会形成“盐雾”，盐雾对金属材料表面造成腐蚀，会降低水冷壁、过热器及省煤器等换热器等的使用寿命，影响系统运行稳定性。

三、热效率低：由于转底炉烟气余热利用受热面的布置与常规电厂锅炉不同，余热锅炉受热面的布置需要结合转底炉本体工艺和高温高尘烟气的特点进行专门优化设置，提高余热利用效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转底炉高温高尘烟气处理方法，旨在用于解决现有的转底炉高温烟气热效率较低的问题。

本发明是这样实现的：

本发明实施例提供一种转底炉高温高尘烟气处理方法，包括以下操作步骤：

将转底炉内的高温烟气导入沉降炉内进行初步沉降，沉降炉的内壁为水冷壁，高温烟气与所述水冷壁换热，所述水冷壁内形成汽水混合物，其将该汽水混合物导入汽包内，且所述汽包内的蒸汽导入一高温余热锅炉的第一换热器内；

初步沉降后的高温烟气由所述沉降炉导入所述高温余热锅炉内且与所述第一换热器进行再次换热，所述第一换热器内的蒸汽被加热为过热蒸汽，过热蒸汽由所述高温余热锅炉导至汽轮机内进行发电做功，做功后的蒸汽排出所述汽轮机且被冷凝为凝结水，将该凝结水导入一低温余热锅炉的第二换热器内；

再次换热后的烟气由所述高温余热锅炉导入所述低温余热锅炉内且与所述第二换热器内的凝结水换热，凝结水升温后导入所述汽包内；

换热后的烟气由所述低温余热锅炉导入一旋流除尘混风器内进行旋风除尘，除尘后的烟气进入一布袋除尘器内再次除尘后由烟囱排入大气。

进一步地，所述高温余热锅炉换热后产生的过热蒸汽在导入所述汽轮机的过程中进行喷水控温。

进一步地，所述汽轮机冷凝产生的凝结水部分喷入所述高温余热锅炉产生的过热蒸汽内进行控温。

进一步地，汽包内分离的水液导入所述沉降炉的所述水冷壁内。

进一步地，高温烟气进入所述沉降炉内后，所述沉降炉内喷射调质剂。

进一步地，烟气沿所述沉降炉至所述烟囱的流动过程中，分别于所述沉降炉、所述高温余热锅炉、所述低温余热锅炉以及所述布袋除尘器处进行粉尘收集。

进一步地，且所述沉降炉、所述高温余热锅炉以及所述低温余热锅炉均于各自对应的受热面处进行机械振打以及弹性振打结合的方式除灰。

进一步地，对所述沉降炉、所述高温余热锅炉以及所述低温余热锅炉均进行保温处理，且在环境温度25℃时，三者的外侧表面温度不大于50℃。

进一步地，于所述旋流除尘混风器内设置有检测点，所述检测点检测所述旋流除尘混风器内烟气的温度，其根据检测温度控制所述旋流除尘混风器的混风量。

进一步地，于所述转底炉至所述沉降炉之间的流路上连通有放散装置，且在正常情况下，所述放散装置通过其内的放散阀控制其闭合，且在所述沉降炉以及后续的烟气流路堵塞后，所述放散阀控制所述放散装置打开。

本发明具有以下有益效果：

本发明的处理方法中，转底炉内产生的高温烟气依次经过沉降炉、高温余热锅炉、低温余热锅炉、旋流除尘混风器以及布袋除尘器后由烟囱排入大气，整个过程中，不但可以形成对高温烟气的除尘过滤，使得烟气达到排放要求，还通过沉降炉、高温余热锅炉以及低温余热锅炉形成热交换，使得汽包内分离出过热蒸汽，进而能够应用至汽轮机内进行发电做功。高温余热锅炉作为换热器使用，可以形成过热蒸汽，而低温余热锅炉则是作为省煤器使用，汽轮机工作后产生的凝结水在通过低温余热锅炉换热加温后再次进行换热，整个换热过程中，烟气的热量利用率非常高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的转底炉高温高尘烟气处理方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，本发明实施例提供一种转底炉1高温高尘烟气处理方法，用于对转底炉1产生的高温烟气进行净化处理，同时对烟气进行换热利用，具体包括以下操作步骤：

将转底炉1内产生的高温烟气导入沉降炉2内进行初步的沉降处理，而沉降炉2的内壁为水冷壁21，其内具有循环水，高温烟气与水冷壁21内的循环水换热，循环水温度升高，水冷壁21内形成汽水混合物，将汽水混合物导入一汽包3内，通过汽包3形成气液分离，且分离后的蒸汽进入一高温余热锅炉4的第一换热器内继续换热，而分离后的水液则导入沉降炉2的水冷壁21内，进而通过水冷壁21与高温烟气换热，形成汽水混合物，高温烟气在沉降炉2内进行初步沉降时，通过调质剂喷射装置向沉降炉2内喷入调质剂，通过调质剂可以去除高温烟气中的NOx、Cl、S以及其它烟尘污染物，不但可以减少烟气在后续流动过程中对各部分接触结构的腐蚀，还起到净化烟气的作用，使得排至大气中的烟气符合相关规定；

而经过初步沉降后的高温烟气由沉降炉2导入上述的高温余热锅炉4内，且与其内的第一换热器进行再次换热，以继续加热导入第一换热器内的蒸汽，进而使得导入的蒸汽被加热为过热蒸汽，同时高温烟气的温度降低，而过热蒸汽则可以由该第一换热器导至汽轮机5内进行发电做功，做功后的蒸汽则排出汽轮机5且采用冷凝器51将蒸汽冷凝为凝结水，凝结水通过一回热器53加热升温，以提高锅炉给水温度，从而提高系统热效率和余热回收效果，进而将升温后的凝结水导入一低温余热锅炉6的第二换热器内，一般在该过程中，凝结水还应在除氧器52的作用下进行除氧，减少其对管道的氧化腐蚀；

烟气经高温余热锅炉4换热后导出并进入上述的低温余热锅炉6内，烟气与进入第二换热器内的凝结水换热，进而加热凝结水，而凝结水在升温后导入上述的汽包3内，而经过汽包3的分离作用，凝结水可以再次进入沉降炉2的水冷壁21内进行再次换热，且可被加热为蒸汽，从而实现了水的循环利用，同时经过再次换热后的烟气进一步降低，而一般转底炉1的高温烟气经过低温余热锅炉6换热后排出温度为140℃～170℃；

由低温余热锅炉6排出的烟气进入一旋流除尘混风器7内进行除尘，然后进入一布袋除尘器8内进行再次除尘，且在除尘后经烟囱9排至大气。

在上述转底炉1烟气处理方法中，通过沉降炉2、高温余热锅炉4以及低温余热锅炉6的热交换，不但可以起到对高温烟气的降温除尘，同时还能够起到利用高温烟气热量的作用，形成有两条流路，分别为烟气流路以及汽水流路，烟气流路主要是用于对转底炉1烟气进行除尘净化，使得由烟囱9排出的转底炉1烟气不会对大气产生污染，其主要是在靠近烟囱9处设置引风机91，采用引风机91抽取烟气，进而使得烟气可沿既定路线流动，而在汽水流路中，主要是在形成有凝结水后，采用水泵54抽取的方式驱使凝结水沿既定路线流动。而在汽水流路中，其主要是换热转底炉1烟气以对汽轮机5做功发电，以实现对转底炉1烟气的热量利用。且在整个方法步骤中，高温余热锅炉4主要是充当过热器的作用，用于加热由汽包3内导出的蒸汽以形成过热蒸汽，而低温余热锅炉6则是充当省煤器的作用，加热凝结水，以使凝结水更易汽化为蒸汽，不但能够进一步降低转底炉1烟气，同时能够进一步加强转底炉1烟气热量的利用率。

优化上述实施例，在将高温余热锅炉4换热后产生的过热蒸汽导入汽轮机5的过程中向过热蒸汽内进行喷水控温操作。本实施例中，由于转底炉1烟气性质常有波动，进而造成换热后产生的过热蒸汽性质也不是非常稳定，而这种不稳定的过热蒸汽能够影响汽轮机5的正常工作，降低汽轮机5的发电效率，对此可在过热蒸汽导入汽轮机5的流路中适当喷水控温，可以将导入汽轮机5的过热蒸汽控制在一个相对稳定的温度范围内。而一般地，主要是通过向上述流路中喷入凝结水以起到控温的目的，具体为经过除氧器52除氧后的凝结水具有两条流路，其中一条为直接导入第二换热器内进行加热，而另一条则连通至第一换热器与汽轮机5之间的流路上，当然在该条流路上，应设置有阀门，需要对过热蒸汽进行控温时，则该阀门打开，部分凝结水可以混入过热蒸汽内。采用这种方式控温，可以大大减少对水资源的浪费，整个方法中水为闭环工作，循环利用，水量处于相对稳定的状态。

进一步地，烟气沿沉降炉2至烟囱9的流动过程中，在沉降炉2、高温余热锅炉4、低温余热锅炉6以及布袋除尘器8处均进行粉尘收集。本实施例中，主要是在沉降炉2、高温余热锅炉4以及低温余热锅炉6的受热面处均设置有在线清灰装置，而对于在线清灰装置则主要是采用机械振打以及弹性振打相结合的方式将三者的受热面上堆积的灰尘等振落，进而在三者的底部处均设置有灰仓，灰尘振落后均掉落至对应灰仓内进行收集。一般上述三者也还均设置有人孔，人孔作为清灰通道，当然还应设置检测门以及检测孔等，以满足三者的运行、检修以及测试要求，且凡是在门孔、阀门等必须经常巡视和检修处，均设有平台走道。而对于布袋除尘器8，主要由袋式除尘器本体、输灰系统、电气及自控系统和保温层组成，袋式除尘器本体由上箱体(净气室)、中箱体(尘气室)、下箱体(灰斗、支承立柱)、喷吹装置、过滤装置(滤袋、滤袋框架)、卸灰装置等组成，其中上箱体包括花板、喷吹装置等，中箱体包括含尘烟气进出口风管、气流分配装置、壳体，滤袋吊挂在中箱体空间内，灰斗设置在袋式除尘器本体的下部，用于收集从滤袋上清落的粉尘。烟气经气流分布装置分配风量后进入中箱体，含尘气流由外向内流经滤袋进行过滤，大颗粒粉尘被阻留在滤袋外表，干净烟气在袋内上升，经袋口和上箱体后排出。滤袋表面的粉尘不断增加，导致过滤阻力不断增加，达到一定上限值时，需要对滤袋清灰。清灰采用脉冲喷吹方式，以氮气为动力，通过喷吹装置逐排对滤袋清灰；过滤阻力下降到下限值时停止清灰。清灰后滤袋表面的粉尘落入灰斗，经输灰装置收集后统一处理。

进一步地，对沉降炉2、高温余热锅炉4以及低温余热锅炉6均进行保温处理，以使在环境温度为25℃时，三者的外侧表面温度不大于50℃，避免热量的散失，具体为沉降炉2、高温余热锅炉4和低温余热锅炉6的本体烟道外设置保温层，保温层外设置护板，保温层的设计应保证在锅炉正常运行条件下，环境温度为25℃时，护板表面温度不大于50℃。另外，沉降炉2、高温余热锅炉4和低温余热锅炉6的本体烟道的设计承压绝对值大于9kPa，当引风机91出现瞬间最大抽力时，本体烟道内外护板及支撑间不出现永久变形。两锅炉的主蒸汽参数可为中温中压、中温次高压、高温高压等参数，且具有良好的负荷适应性，锅炉负荷连续变化率不小于3％/min。高温余热锅炉4型式为卧式、单压、自然循环余热锅炉。锅炉受热面防腐措施包括控制烟气温度和流速，防止高温腐蚀和过热器严重积灰，水冷壁21及高温过热器部分受热面采用金属合金材料表面喷涂防磨及防腐层，受热面材料选用厚壁管等。

对于旋流除尘混风器7，在其内设置有检测点，具体为温度检测点，用于检测旋流除尘混风器7内烟气的温度，进而可以根据该温度来控制旋流除尘混风器7内的混风量。旋流除尘混风器7主要是在出现除尘器滤袋不能承受的工况条件时，通过混风阀门的开启，引入室外空气与烟气混合，使烟气温度降到设计值，以起到保护布袋除尘器8滤袋的目的。旋流除尘混风器7通过烟气急冷改变进入布袋除尘器8前烟气中粉尘的物态，保证布袋除尘器8不糊袋，不腐蚀。

进一步地，在转底炉1至沉降炉2之间的烟气流路上还连通有一放散装置11，该放散装置11为与上述烟气流路连通的支流，在其内设置有放散阀111，且在正常情况下，放散阀111控制放散装置11闭合，即转底炉1内产生的高温烟气只能进入沉降炉2内，而当沉降炉2以及后续的烟气流路出现堵塞时，则放散阀111打开，烟气进入放散装置11内。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种转底炉高温高尘烟气处理方法，其特征在于，包括以下操作步骤：

将转底炉内的高温烟气导入沉降炉内进行初步沉降，沉降炉的内壁为水冷壁，高温烟气与所述水冷壁换热，所述水冷壁内形成汽水混合物，其将该汽水混合物导入汽包内，且所述汽包内的蒸汽导入一高温余热锅炉的第一换热器内；

初步沉降后的高温烟气由所述沉降炉导入所述高温余热锅炉内且与所述第一换热器进行再次换热，所述第一换热器内的蒸汽被加热为过热蒸汽，过热蒸汽由所述高温余热锅炉导至汽轮机内进行发电做功，做功后的蒸汽排出所述汽轮机且被冷凝为凝结水，将该凝结水导入一低温余热锅炉的第二换热器内；

再次换热后的烟气由所述高温余热锅炉导入所述低温余热锅炉内且与所述第二换热器内的凝结水换热，凝结水升温后导入所述汽包内；

换热后的烟气由所述低温余热锅炉导入一旋流除尘混风器内进行旋风除尘，除尘后的烟气进入一布袋除尘器内再次除尘后由烟囱排入大气。

2.如权利要求1所述的转底炉高温高尘烟气处理方法，其特征在于：所述高温余热锅炉换热后产生的过热蒸汽在导入所述汽轮机的过程中进行喷水控温。

3.如权利要求2所述的转底炉高温高尘烟气处理方法，其特征在于：所述汽轮机冷凝产生的凝结水部分喷入所述高温余热锅炉产生的过热蒸汽内进行控温。

4.如权利要求1所述的转底炉高温高尘烟气处理方法，其特征在于：汽包内分离的水液导入所述沉降炉的所述水冷壁内。

5.如权利要求1所述的转底炉高温高尘烟气处理方法，其特征在于：高温烟气进入所述沉降炉内后，所述沉降炉内喷射调质剂。

6.如权利要求1所述的转底炉高温高尘烟气处理方法，其特征在于：烟气沿所述沉降炉至所述烟囱的流动过程中，分别于所述沉降炉、所述高温余热锅炉、所述低温余热锅炉以及所述布袋除尘器处进行粉尘收集。

7.如权利要求6所述的转底炉高温高尘烟气处理方法，其特征在于：且所述沉降炉、所述高温余热锅炉以及所述低温余热锅炉均于各自对应的受热面处进行机械振打以及弹性振打结合的方式除灰。

8.如权利要求1所述的转底炉高温高尘烟气处理方法，其特征在于：对所述沉降炉、所述高温余热锅炉以及所述低温余热锅炉均进行保温处理，且在环境温度25℃时，三者的外侧表面温度不大于50℃。

9.如权利要求1所述的转底炉高温高尘烟气处理方法，其特征在于：于所述旋流除尘混风器内设置有检测点，所述检测点检测所述旋流除尘混风器内烟气的温度，其根据检测温度控制所述旋流除尘混风器的混风量。

10.如权利要求1所述的转底炉高温高尘烟气处理方法，其特征在于：于所述转底炉至所述沉降炉之间的流路上连通有放散装置，且在正常情况下，所述放散装置通过其内的放散阀控制其闭合，且在所述沉降炉以及后续的烟气流路堵塞后，所述放散阀控制所述放散装置打开。