CN108624736B - 转炉烟气净化及余热回收系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转炉烟气净化及余热回收系统及方法，该系统包括汽化冷却烟道和余热回收装置，汽化冷却烟道与余热回收装置之间的烟道上布置有太棉过滤器，用于过滤烟气中的大颗粒粉尘和至少部分的细颗粒粉尘。本发明提供的转炉烟气净化及余热回收系统及方法，在余热回收装置之前，采用太棉过滤器过滤掉烟气中的大颗粒粉尘，避免了携带火星的大颗粒粉尘进入余热回收装置，从而可以防止余热回收装置中烟气发生爆炸，而且该太棉过滤器可以过滤大部分的细颗粒粉尘，因而进入余热回收装置的粉尘量很少，有效地避免了粉尘粘附导致余热回收装置效率过低的问题，也减少了粉尘对余热回收装置受热面的冲刷磨损。

Description

转炉烟气净化及余热回收系统及方法

技术领域

本发明属于炼钢技术领域，具体涉及一种转炉烟气净化及余热回收系统及方法。

背景技术

转炉炼钢最重要的步骤之一就是吹氧脱碳，在此过程中，转炉会产生大量的烟气，烟气的主要成分为CO(约占66％)、CO₂(约占16％)和N₂(约占17％)，还有少量的O₂和Ar。由于转炉烟气中含有大量的CO，因此转炉烟气也称为转炉煤气，转炉煤气的初始温度在1600℃左右，其中包含了大量炼钢产生的粉尘，粉尘含量约为80～150g/m³，粉尘主要成分为FeO、Fe、CaO、MnO、SiO₂以及C等，遇氧气可能燃烧。转炉煤气具有易燃易爆的特性，其爆炸产生条件为：1)CO含量处于爆炸极限范围内；2)CO在自燃点(650℃)以下与O₂混合；3)遇到明火(达到最小点火能量)。

目前最常见的转炉烟气处理方法有两种。第一种是OG法，也称为湿法除尘，其主要流程是使1600℃左右的转炉烟气通过汽化烟道进行余热回收，在烟气温度降低至900℃左右时喷大量的水冷却，同时起到粗除尘和防爆作用，进一步采用文氏管喷水精除尘后将高热值低氧含量的煤气回收、将低热值或含氧量高的煤气点燃排空。第二种是干法除尘，主要有LT法和DDS法，其主要流程是使1600℃左右的转炉烟气通过汽化烟道进行余热回收，待烟气温度降至900左右时喷水雾冷却，然后通过电除尘器精除尘，再回收高质量煤气、点燃低质量煤气并排空。上述转炉烟气除尘方式本质上均不是真正的全干式除尘，为防止转炉煤气在自燃点以下产生爆炸，在回收转炉烟气高温段(1600℃～900℃)余热后均采用喷水的处理方式，导致转炉烟气中温度余热(900℃～200℃)全部浪费，同时，还浪费大量的水。

现有技术中也存在区别于上述传统方法的转炉烟气净化和余热回收方法，例如，转炉烟气的粗除尘采用重力沉降或旋风除尘等干式方法，粗除尘系统后接余热锅炉进行余热回收，余热锅炉后接布袋除尘器或静电除尘器进行精除尘。但是，这些方法都未进行工业应用，同时，也存在如下弊端：1)上述方法均不能彻底解决中低温段转炉煤气爆炸的问题；2)由于粗除尘效果有限，导致余热锅炉内部积灰严重，不仅影响换热效率，甚至影响系统的正常运行；3)精除尘如采用布袋，通常有烧毁的危险；如采用静电除尘器，又常常因频繁泄爆而影响正常的生产。

发明内容

本发明实施例涉及一种转炉烟气净化及余热回收系统及方法，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本发明实施例涉及一种转炉烟气净化及余热回收系统，包括汽化冷却烟道和余热回收装置，所述汽化冷却烟道与所述余热回收装置之间的烟道上布置有太棉过滤器，用于过滤烟气中的大颗粒粉尘和至少部分的细颗粒粉尘。

作为实施例之一，所述太棉过滤器的滤料采用粘结粒状无机物制成的低密度多孔材料。

作为实施例之一，所述余热回收装置包括余热锅炉。

作为实施例之一，所述余热锅炉内设有泄爆阀门。

作为实施例之一，所述汽化冷却烟道与所述太棉过滤器之间通过绝热烟道连接。

作为实施例之一，该转炉烟气净化及余热回收系统还包括煤气回收管路和烟气放散管路，所述煤气回收管路与所述烟气放散管路通过烟气流路切换单元与所述余热回收装置的烟气出口管连接。

本发明实施例涉及一种转炉烟气净化及余热回收方法，包括如下步骤：

步骤一，转炉冶炼产生的烟气通过烟罩进入汽化冷却烟道，并进行换热；

步骤二，所述汽化冷却烟道的出口烟气进入太棉过滤器，以便过滤烟气中的大颗粒粉尘和至少部分的细颗粒粉尘；

步骤三，所述太棉过滤器的出口烟气进入余热回收装置中进行换热。

作为实施例之一，转炉吹炼初期，上提所述烟罩，以使更多的空气进入转炉上方并与吹炼产生的低浓度煤气反应，形成以CO₂为主的烟气并进入烟道对烟道内的空气进行吹扫。

作为实施例之一，转炉吹炼末期，上提所述烟罩，以使更多的空气进入转炉上方并与吹炼产生的低浓度煤气反应，形成以CO₂为主的烟气并进入烟道，隔绝管道中的高浓度煤气与吹炼结束后进入烟道的空气。

作为实施例之一，所述太棉过滤器的出口烟气中，粉尘含量在50mg/m³以下。

本发明实施例至少具有如下有益效果：

本发明提供的转炉烟气净化及余热回收系统及方法，在余热回收装置之前，采用太棉过滤器过滤掉烟气中的大颗粒粉尘，避免了携带火星的大颗粒粉尘进入余热回收装置，从而可以防止余热回收装置中烟气发生爆炸，而且该太棉过滤器可以过滤大部分的细颗粒粉尘，因而进入余热回收装置的粉尘量很少，有效地避免了粉尘粘附导致余热回收装置效率过低的问题，也减少了粉尘对余热回收装置受热面的冲刷磨损。采用太棉过滤器一次过滤，相较于现有的粗除尘与精除尘组成的两级除尘方式，可以缩短系统流程，减少占地面积。

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炉烟气净化及余热回收系统的结构示意图。

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。

如图1，本发明实施例提供一种转炉烟气净化及余热回收系统，包括汽化冷却烟道3和余热回收装置8，所述汽化冷却烟道3与所述余热回收装置8之间的烟道上布置有太棉过滤器5，用于过滤烟气中的大颗粒粉尘和至少部分的细颗粒粉尘。其中，该汽化冷却烟道3入口端与转炉烟罩2连接，出口端与该余热回收装置8的烟气入口连通，一般地，该汽化冷却烟道3与余热回收装置8通过绝热烟道4连接，可以避免烟气热量的散失，优选地，该绝热烟道4采用耐高温的金属材料且内壁喷涂了隔热材料。

本实施例提供的上述转炉烟气净化及余热回收系统，在余热回收装置8之前，采用太棉过滤器5过滤掉烟气中的大颗粒粉尘，避免了携带火星的大颗粒粉尘进入余热回收装置8，从而可以防止余热回收装置8中烟气发生爆炸，而且该太棉过滤器5可以过滤大部分的细颗粒粉尘，因而进入余热回收装置8的粉尘量很少，有效地避免了粉尘粘附导致余热回收装置8效率过低的问题，也减少了粉尘对余热回收装置8受热面的冲刷磨损。本实施例中，采用太棉过滤器5一次过滤，相较于现有的粗除尘与精除尘组成的两级除尘方式，可以缩短系统流程，减少占地面积。

上述太棉过滤器5具有良好的耐高温性能和过滤性能，优选地，其能够在1150℃的高温条件下进行长期除尘作业，短期可承受1200℃以上的高温，除尘效率可达到99％以上。作为优选的实施方式，该太棉过滤器5的滤料采用粘结粒状无机物制成的低密度多孔材料，耐高温性能和过滤性能都较佳。本实施例中，烟气经过该太棉过滤器5之后，出口烟气的粉尘含量在50mg/m³以下，可以有效提高余热回收装置8的工作效率及使用寿命。

进一步优选地，上述太棉过滤器5包括过滤箱、过滤单元7和反吹机构，过滤箱下方设置有第一泄灰斗6，用于排泄过滤单元7过滤下来的灰尘；为防止泄灰时空气进入烟道内，该第一泄灰斗6上设置有阀门和锁气装置，二者为本技术领域常规技术，此处不作赘述；为了达到较好的除尘和清灰效果，烟气从过滤箱的下部流入、上部流出。实际使用中，可根据太棉过滤器5的积灰情况，定时或不定时地进行反吹操作，以保证该太棉过滤器5保持较高的除尘效率以及烟道内较低的运行阻力。上述太棉过滤器5可由市面够得，其具体结构此次不作赘述。

在汽化冷却烟道3内，烟气可进行辐射换热，从而实现高温烟气的余热回收利用；在余热回收装置8中，则回收利用中低温烟气的余热。该余热回收装置8可以是换热器或余热锅炉8等余热回收设备；在本实施例中，该余热回收装置8包括余热锅炉8，优选为采用对流式余热锅炉8。进一步优选地，如图1，该余热锅炉8采用立式布置，高温烟气从其上口进入、下口流出，该结构的余热锅炉8有利于烟气余热的吸收和灰尘的沉积，该余热锅炉8从上而下可分为高温段、中温段和低温段，分别与不同温度段的烟气进行热交换，从而达到经济、高效回收烟气中温段余热的目的。

进一步优化上述的余热回收装置8，所述余热锅炉8内设有泄爆阀门，优选为设置4～8个，在压力过大时可起到紧急泄爆的作用，保证系统安全。进一步地，该余热锅炉8采用高强度抗暴结构，可进一步保证设备工作可靠性和安全性。另外，该余热回收装置8下方设置有第二泄灰斗9，用于排泄余热回收装置8中沉积下来的灰尘，该第二泄灰斗9同样设置有阀门和锁气装置，以保证泄灰时空气不会进入余热回收装置8；该余热回收装置8内部设置有清灰装置，可以定期对换热壁面粘附的灰尘进行清理。

进一步优化上述的转炉烟气净化及余热回收系统的结构，如图1，该转炉烟气净化及余热回收系统还包括煤气回收管路和烟气放散管路，所述煤气回收管路与所述烟气放散管路通过烟气流路切换单元11与所述余热回收装置8的烟气出口管连接。也即：余热回收装置8的烟气出口连接有低温烟气管路，上述烟气流路切换单元11设置于该低温烟气管路出口端，该烟气流路切换单元11用于控制烟气的流向，实现该低温烟气管路与上述煤气回收管路和烟气放散管路的通断切换；优选地，当烟气中CO体积含量大于20％且氧气体积含量小于1％时，可通过该烟气流路切换单元11控制使烟气进入煤气回收管路中；其余情况下则使烟气进入烟气放散管路。如图1，上述低温烟气管路上设有风机10，用于抽吸管道内的烟气，其优选为采用可变频调速的引风机10；上述烟气流路切换单元11可采用三通切换阀11，当然也可以采用其他的阀组，能够实现流路切换目的即可；上述煤气回收管路上设置有煤气储存装置12，其一般为煤气柜12；上述烟气放散管路上设置有放散烟囱13，该放散烟囱13出口设有点火装置，低热值烟气经过放散烟囱13出口时被点燃排空，避免烟气直排污染环境。

作为优选的实施方式之一，在汽化冷却烟道3入口处设置有喷粉装置，用于向汽化冷却烟道3内喷入碳基反应物料，以便与高温烟气中可能存在的氧气反应，降低烟气中的氧气含量，从而避免烟气中的CO处于爆炸极限范围内(即CO与氧气摩尔比处于一定的比例范围内)。易于理解地，该喷粉装置包括喷枪，喷枪伸入至汽化冷却烟道3内；上述碳基反应物料为粉料，优选为是碳粉或煤粉，经喷枪喷入的碳粉或煤粉弥散在高温烟气中，相应地，上述喷粉装置还包括供粉单元，可储存碳粉或煤粉；上述喷枪优选为采用煤气作为喷吹载气，可以避免载气对烟气的污染。

作为优选的实施方式之一，余热锅炉8上设有煤气混入管，用于向所述余热锅炉8内混入煤气，该煤气混入管上设有控制阀。系统运行过程中，实时监测所述余热锅炉8的入口烟气成分，判断烟气中CO与氧气的含量关系是否会引起爆炸，若是，向所述余热锅炉8内混入煤气，以降低所述余热锅炉8内的烟气中的氧气浓度。实际生产中，在发现烟气中CO含量接近或处于爆炸极限范围时，即可打开煤气混入管上的控制阀，引入外部煤气对余热锅炉8中的烟气进行稀释，可以降低氧气浓度，使烟气中CO与氧气比例处于安全范围内。进一步优选地，该煤气混入管可与上述的煤气储存装置12连接，即引入系统自身回收的转炉煤气，结构简单、生产成本低；而且，煤气储存装置12中的冷煤气可对余热锅炉8内的烟气降温，进一步降低爆炸的可能性。

本发明实施例还涉及一种转炉烟气净化及余热回收方法，包括如下步骤：

步骤一，转炉1冶炼产生的烟气通过烟罩2进入汽化冷却烟道3，并进行换热；

步骤二，所述汽化冷却烟道3的出口烟气进入太棉过滤器5，以便过滤烟气中的大颗粒粉尘和至少部分的细颗粒粉尘；

步骤三，所述太棉过滤器5的出口烟气进入余热回收装置8中进行换热。

其中，在步骤一中，烟气温度可从1450℃～1650℃降至800℃～1200℃；在步骤三中，烟气温度可进一步降至150℃～350℃，从而充分回收利用转炉烟气的余热。

该方法进一步还包括步骤四，根据余热回收装置8出口烟气的成分，选择回收或者放散，这在前面实施例中已有述及，此次从略。

进一步优选地，在转炉1吹炼初期(优选为是转炉1吹炼开始30～120S的时间范围内)，上提所述烟罩2，以使更多的空气进入转炉1上方并与吹炼产生的低浓度煤气反应，形成以CO₂为主的烟气并进入烟道对烟道内的空气进行吹扫。其中，烟罩2的升降是本领域常规技术，烟罩2上提是相对于吹炼初始时/正常吹炼过程中的烟罩2位置而言的，这是本领域技术人员易于理解和确定地，其宜为适当上提，以保证对转炉烟气的聚集回收效果。

进一步优选地，在转炉1吹炼末期(优选为是转炉1吹炼结束之前的30～120S的时间范围内)，上提所述烟罩2，以使更多的空气进入转炉1上方并与吹炼产生的低浓度煤气反应，形成以CO₂为主的烟气并进入烟道，隔绝管道中的高浓度煤气与吹炼结束后进入烟道的空气。

上述方法中，在吹炼前期和末期通过提升烟罩2操作，使低浓度煤气与空气反应，并生成以二氧化碳为主的惰性烟气柱，将高浓度煤气与空气进行隔绝，避免高浓度煤气与空气混合而导致爆炸，有效地提高系统运行的安全性和可靠性。

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 (8)

1.一种转炉烟气净化及余热回收系统，包括汽化冷却烟道和余热锅炉，其特征在于：所述汽化冷却烟道与所述余热锅炉之间的烟道上布置有太棉过滤器，所述汽化冷却烟道的出口烟气进入所述太棉过滤器以便过滤烟气中的携带火星的大颗粒粉尘和至少部分的细颗粒粉尘，所述太棉过滤器的出口烟气进入所述余热锅炉中进行换热；所述太棉过滤器的滤料采用粘结粒状无机物制成的低密度多孔材料，能够在1150℃的高温条件下进行除尘作业；在汽化冷却烟道入口处设置有喷粉装置，用于向汽化冷却烟道内喷入碳基反应物料，以便与高温烟气中可能存在的氧气反应，降低烟气中的氧气含量。

2.如权利要求1所述的转炉烟气净化及余热回收系统，其特征在于：所述余热锅炉内设有泄爆阀门。

3.如权利要求1所述的转炉烟气净化及余热回收系统，其特征在于：所述汽化冷却烟道与所述太棉过滤器之间通过绝热烟道连接。

4.如权利要求1所述的转炉烟气净化及余热回收系统，其特征在于：还包括煤气回收管路和烟气放散管路，所述煤气回收管路与所述烟气放散管路通过烟气流路切换单元与所述余热回收装置的烟气出口管连接。

5.一种转炉烟气净化及余热回收方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，转炉冶炼产生的烟气通过烟罩进入汽化冷却烟道，并进行换热，烟气温度从1450℃～1650℃降至800℃～1200℃；向汽化冷却烟道内喷入碳基反应物料，以便与高温烟气中可能存在的氧气反应，降低烟气中的氧气含量；

步骤二，所述汽化冷却烟道的出口烟气进入太棉过滤器，以便过滤烟气中的携带火星的大颗粒粉尘和至少部分的细颗粒粉尘；

步骤三，所述太棉过滤器的出口烟气进入余热锅炉，在余热锅炉中依次经过高温段、中温段和低温段进行换热，烟气温度降至150℃～350℃。

6.如权利要求5所述的转炉烟气净化及余热回收方法，其特征在于：转炉吹炼初期，上提所述烟罩，以使更多的空气进入转炉上方并与吹炼产生的低浓度煤气反应，形成以CO₂为主的烟气并进入烟道对烟道内的空气进行吹扫。

7.如权利要求5所述的转炉烟气净化及余热回收方法，其特征在于：转炉吹炼末期，上提所述烟罩，以使更多的空气进入转炉上方并与吹炼产生的低浓度煤气反应，形成以CO₂为主的烟气并进入烟道，隔绝管道中的高浓度煤气与吹炼结束后进入烟道的空气。

8.如权利要求5所述的转炉烟气净化及余热回收方法，其特征在于：所述太棉过滤器的出口烟气中，粉尘含量在50mg/m³以下。

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