CN108772213A - 一种高效的转炉煤气旋流脱水装置及其脱水方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效的转炉煤气旋流脱水装置及其脱水方法，属于钢铁除尘技术领域。本发明包括外筒壁、气体导向柱、溢流板、收缩管和旋流器，所述的外筒壁底部设有溢流板，溢流板上部设有气体导向柱，该气体导向柱位于外筒壁中轴线位置，气体导向柱高度延伸至旋流器入口，所述的旋流器底端连接有收缩管；旋流器外部套设有内筒壁，该内筒壁被固定于外筒壁上；溢流板上开有环状溢流缝隙。本发明在不改变外筒体结构以及不明显增加阻力的情况下对旋流脱水器进行结构优化，不但可提高脱水效率，从而提高煤气的回收质量与回收率，改善风机的使用效果，延长风机的清理周期，还可改善外筒体内侧被侵蚀的问题。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁除尘技术领域，更具体地说，涉及一种高效的转炉煤气旋流脱水装置及其脱水方法，该装置适用于转炉煤气净化与回收。
背景技术
转炉冶炼期间会产生大量的含有CO的高温烟气，因其含尘量大，必须通过净化处理才能得到有效的资源回收与利用，而经过净化后的煤气含水量大，水分中还包裹着灰尘，若脱水效果不好，不但会影响煤气的回收质量与回收率，而且水分带进风机，也会造成风机黏灰，影响风机的使用效果，缩短风机的清理周期。
转炉煤气净化与回收系统常用的脱水器有弯头脱水器，丝网脱水器和复挡脱水器，其存在的问题是容易结垢，不易清理，有的还容易裹带煤气。目前旋流脱水器也得到了越来越多的运用，旋流脱水器主要靠气体的旋流作用，将水滴甩向壁面，水滴在壁面上凝聚滑落来实现脱水的目的，其结构简单，不易结垢，但脱水效率还不是非常高。其次，沉降在脱水器底部的水滴由于烟气来流速度大也很容易再次被烟气夹带，影响脱水效果。
为了提高旋流脱水器的效率，一般的做法是通过增加旋流脱水器外筒壁的高度或通过设多级脱水结构来实现的。因为筒体的高度设计要满足水滴分离时间小于气体的停留时间，因而外筒壁高度越大，可提高煤气与筒壁的接触面积，气体速度逐渐降低，气体的停留时间越长，可给气水分离留以足够的时间，脱水效率也就越高，但此种做法成本较高。设多级脱水结构可显著提高脱水效率，但其阻力增加明显。
经检索，中国专利200720309509.X，名称为：转炉煤气净化系统的旋流脱水装置，该申请案包括脱水器入口、复挡脱水器、筒壁、排水管，其中：复挡脱水器的出口端有旋流脱水器，用于将烟气中的水分分离，甩向筒壁；旋流脱水器的上部有挡水板，用于将烟气中余下的水分挡下，凝聚成水滴沿筒壁流下；排水管与筒壁连接，用于将筒壁上凝结的水滴排出。该申请案使用的复挡脱水器阻力小，结构简单易清理，进行粗脱水后，可以使旋流脱水器的脱水效率更高；但该申请案复挡脱水器的出口端设旋流脱水器，用于将烟气中的水分分离，甩向外筒壁内侧，长期使用会对外筒体内侧壁面造成侵蚀，损害部件。另外，该申请案脱水器底部积液易被烟气二次夹带，烟气进入旋流器之前很大一部分烟气会集中在脱水器中心，而烟气越多的集中于外筒壁，越有利于烟气与壁面接触，使得更多的水分得到分离，集中于脱水器中心无疑不便于水分分离。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
针对现有旋流除尘器存在气流分布不均、烟气二次夹带和气水分离速度较慢，所导致的脱水效率不是特别高的问题，本发明提供了一种高效的转炉煤气旋流脱水装置及其脱水方法，本发明在不改变外筒体结构以及不明显增加阻力的情况下对旋流脱水器进行结构优化，不但可提高脱水效率，从而提高煤气的回收质量与回收率，改善风机的使用效果，延长风机的清理周期，还可改善外筒体内侧被侵蚀的问题。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种高效的转炉煤气旋流脱水装置，包括外筒壁、气体导向柱、溢流板、收缩管和旋流器，所述的外筒壁底部设有溢流板，溢流板上部设有气体导向柱，该气体导向柱位于外筒壁中轴线位置，气体导向柱高度延伸至旋流器入口，所述的旋流器底端连接有收缩管。
作为本发明更进一步的改进，所述的旋流器外部套设有内筒壁，该内筒壁被固定于外筒壁上。
作为本发明更进一步的改进，所述的溢流板上开有环状溢流缝隙。
作为本发明更进一步的改进，所述的内筒壁底端与收缩管间留有一定间隙，外筒壁与收缩管间设有集液槽，且外筒壁侧壁连通排水管，集液槽倾向排水管，集液槽中储存的水分经排水管排出。
作为本发明更进一步的改进，所述的内筒壁高于旋流器顶端一定距离，且内筒壁上部设有挡水圈，该挡水圈呈带状环形结构附着在内筒壁上部内侧。
作为本发明更进一步的改进，所述的外筒壁出口处设有挡水环，该挡水环的环体呈倒锥形。
本发明的一种利用所述的旋流脱水装置进行脱水的方法，其步骤为：
步骤一、烟气进入脱水装置，产生旋流气体，部分已被分离的水分所形成的水滴落到溢流板上，通过溢流缝隙流入排水斗内，由水封接管排出；
步骤二、旋流烟气向上运动，与外筒壁壁面接触分离部分水分，被分离水分落到溢流板上，通过溢流缝隙流入排水斗内，由水封接管排出；
步骤三、烟气流经收缩管，速度逐渐增大，后进入旋流器，旋流器对烟气产生强烈的旋流作用，水滴被甩向内筒壁，所述的挡水圈阻止液滴被带出内筒壁，从烟气中分离的水分逐渐凝聚成大的水滴，沿内筒壁内侧滑落，流入集液槽内，从排水管排出；
步骤四、烟气流出内筒壁后，少量水分被甩向外筒壁，沿外筒壁滑落，流入集液槽内，从排水管排出；
步骤五、烟气剩余水分被出口处的挡水环挡去，烟气从烟气出口流到风机入口，由风机进行选择性回收或放散。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种高效的转炉煤气旋流脱水装置，在脱水器底部增加了溢流板，溢流板上开有环状溢流缝隙，可有效地防止筒体底部排水斗内积液易被烟气二次夹带的情况，有利于水滴被及时从水封接管排出，从而可提高旋流脱水装置的整体脱水效果；
(2)本发明的一种高效的转炉煤气旋流脱水装置，在脱水器中心增设了气体导向柱，进行气体的导向，使烟气无法集中于脱水器中心，气流更集中于外筒壁内侧，加大了烟气与壁面的接触面积，使得更多的水分得到分离，提高脱水效率，气体导向柱的高度延伸至旋流器入口，也避免了烟气对旋流器中心旋流子底部造成冲击；
(3)本发明的一种高效的转炉煤气旋流脱水装置，在旋流器底端设置收缩管，收缩管的存在使得烟气不再通过直角区域，对旋转的气流起到过渡作用，烟气进入旋流器之前的流动区域较为平缓，有效地防止旋流器入口靠近外筒壁处涡旋区的形成，使流场分布更均匀，也减小了对部件的冲击；
(4)本发明的一种高效的转炉煤气旋流脱水装置，在旋流器外部增加内筒壁缩短了气水分离时间，从而可提高煤气的回收质量与回收率，提高风机的使用效果，延长风机的清理周期；内筒壁上部设有挡水圈，用于阻止水滴被带出内筒壁，使气水分离主要发生在内筒壁内，水滴沿内筒壁滑落，不仅可减少烟气对外筒壁的侵蚀，而增设的内筒壁即使被侵蚀，其拆卸方便且成本低，因而给后期维护带来了许多便利；
(5)本发明的一种高效的转炉煤气旋流脱水装置，外筒壁与收缩管间设有集液槽，用于储存在内筒壁内分离的水滴；外筒壁出口处设有挡水环，因其呈倒锥体结构，而烟气主要沿外筒壁旋流而上，因而挡水环可阻挡烟气中余下的水分；排水管与外筒壁连接，用于排出集液槽中储存的被分离的水分，有利于及时排出水分。
附图说明
图1为本发明的一种高效的转炉煤气旋流脱水装置的等轴测图；
图2为本发明的一种高效的转炉煤气旋流脱水装置的主视图；
图3为本发明的一种高效的转炉煤气旋流脱水装置的局部放大图。
示意图中的标号说明：
1、烟气入口段；2、外筒壁；3、气体导向柱；4、溢流板；5、收缩管；6、旋流器；7、内筒壁；8、挡水圈；9、集液槽；10、排水管；11、挡水环；12、烟气出口；13、水封接管。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
实施例1
结合附图，本实施例适用于转炉煤气净化与回收的一种高效的转炉煤气旋流脱水装置，包括烟气入口段1、外筒壁2、气体导向柱3、溢流板4、收缩管5、旋流器6、内筒壁7、挡水圈8、集液槽9、排水管10和挡水环11。烟气入口段1设在外筒壁2下部，烟气以切向进入脱水器以便产生旋流气体。参看图2，烟气入口段1具有微倾斜向下的角度，从而有利于在进入脱水装置之前被分离的水滴流入脱水器底部排水斗内。
参看图1，外筒壁2底部设有溢流板4，溢流板4上开有环状溢流缝隙，可排出脱水器甩落的水滴。少量烟气从环状溢流缝隙流入排水斗内，由于溢流板4的阻挡作用，极少量的水滴会被烟气重新卷走，所以溢流板4可以阻止被甩落在筒体底部排水斗内积液被烟气二次夹带。溢流板4上部设有气体导向柱3，气体导向柱3位于脱水器中心，使烟气无法集中于脱水器中心，所以气体导向柱3可以进行气体的导向，使得气流更集中于外筒壁2内侧，加大了烟气与壁面的接触面积，使得更多的水分得到分离，提高脱水效率。气体导向柱3的高度延伸至旋流器6入口，避免了烟气对旋流器6中心旋流子底部造成冲击。
外筒壁2内部设有旋流器6，用于对烟气产生强旋流作用，将烟气中的水分甩向筒壁。旋流器6底端连接有收缩管5，用于固定旋流器6并过渡旋转的气流，收缩管5的存在使得烟气不再通过直角区域，烟气进入旋流器6之前的流动区域较为平缓，对旋转的气流起到过渡作用，故收缩管5可以有效地防止旋流器6入口靠近外筒壁2处涡旋区的形成，也减小了对部件的冲击。
旋流器6外部套有内筒壁7，因为内筒壁7较外筒壁2距离旋流器6更近，所以可以缩短气水分离时间，提高脱水的效率。内筒壁7上部设有挡水圈8，挡水圈8呈带状环形结构附着在内筒壁7上部内侧，可以阻止水滴被带出内筒壁7，水滴沿内筒壁7滑落，可极大地减少水滴对脱水器外筒壁2内侧壁面的侵蚀；内筒壁7被固定于外筒壁2上。
参看图3，内筒壁7底端与收缩管5间留有一定间隙，用于排出在内筒壁7内被分离沿壁面滑落的水滴；内筒壁7高于旋流器6顶端一定距离，防止水分被大量甩出内筒壁7，给气水分离留有足够空间。
外筒壁2与收缩管5间设有集液槽9，用于储存在内筒壁7内分离的水滴；外筒壁2出口处设有挡水环11，因其呈倒锥体结构，而烟气主要沿外筒壁旋流而上，因而挡水环11可阻挡烟气中余下的水分。排水管10与外筒壁2连接，用于排出集液槽9中储存的被分离的水分；集液槽9倾向排水管10，有利于及时排出水分。
本实施例在旋流器外部设内筒壁，内筒壁上方设挡水圈，使得大部分的气水分离发生在内筒壁内，水滴沿内筒壁滑落，可极大地减少水滴对脱水器外筒体内侧壁面的侵蚀，而增设的内筒壁即使被侵蚀，其拆卸方便且成本低，可及时进行更换，还缩短了气水的分离时间，提高脱水效率。在脱水器底部排水斗上方设有溢流板，溢流板上开有环状溢流缝隙，可有效防止排水斗内积液被烟气二次夹带。在脱水器中心设气体导向柱，气体导向柱长度延长到旋流器入口，使得气流更集中于外筒壁内侧，气水分离效果较好，还避免了烟气对旋流器中心旋流子底部所造成的冲击。此外，本实施例为旋流器底端设收缩管，对于旋转而上的气流起到了过渡作用，有效地防止了涡旋区的形成。总结来说，本实施例不仅有效地提高了脱水效率，对阻力影响不大，且结构简单、可拆卸，极大程度地给后期维护带来了便利。
本实施例的转炉煤气旋流脱水装置使用过程如下：
烟气从烟气入口段1切向进入脱水器，产生旋流气体，部分已被分离的水分所形成的水滴会沿烟气入口段1落到溢流板4上，通过溢流缝隙流入到排水斗内，由水封接管13排出。旋流烟气向上运动，与壁面接触分离部分水分，此时被分离水分同样会落到溢流板4上经溢流缝隙流入排水斗内，由水封接管13排出。随后，烟气流经收缩管5，速度逐渐增大，进入旋流器6，对烟气产生强烈的旋流作用，此时烟气速度最大，水分主要在此得到分离，水滴被甩向内筒壁7内，内筒壁7上方的挡水圈8会阻止液滴被带出内筒壁7，从烟气中分离的水分逐渐凝聚成大的水滴，沿内筒壁7内侧滑落，流入集液槽9内，从排水管10排出。烟气流出内筒壁7后还含有少量水分，水滴会被甩向外筒壁2内侧，沿外筒壁2内侧滑落同样流入集液槽9内，从排水管10排出。最后，烟气中剩余的水分将被在出口处的挡水环11挡去，烟气从烟气出口12将会流到风机入口，由风机进行选择性回收或放散。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种高效的转炉煤气旋流脱水装置，包括外筒壁(2)，其特征在于：还包括气体导向柱(3)、溢流板(4)、收缩管(5)和旋流器(6)，所述的外筒壁(2)底部设有溢流板(4)，溢流板(4)上部设有气体导向柱(3)，该气体导向柱(3)位于外筒壁(2)中轴线位置，气体导向柱(3)高度延伸至旋流器(6)入口，所述的旋流器(6)底端连接有收缩管(5)。
2.根据权利要求1所述的一种高效的转炉煤气旋流脱水装置，其特征在于：所述的旋流器(6)外部套设有内筒壁(7)，该内筒壁(7)被固定于外筒壁(2)上。
3.根据权利要求2所述的一种高效的转炉煤气旋流脱水装置，其特征在于：所述的溢流板(4)上开有环状溢流缝隙。
4.根据权利要求2或3所述的一种高效的转炉煤气旋流脱水装置，其特征在于：所述的内筒壁(7)底端与收缩管(5)间留有一定间隙，外筒壁(2)与收缩管(5)间设有集液槽(9)，且外筒壁(2)侧壁连通排水管(10)，集液槽(9)倾向排水管(10)，集液槽(9)中储存的水分经排水管(10)排出。
5.根据权利要求4所述的一种高效的转炉煤气旋流脱水装置，其特征在于：所述的内筒壁(7)高于旋流器(6)顶端一定距离，且内筒壁(7)上部设有挡水圈(8)，该挡水圈(8)呈带状环形结构附着在内筒壁(7)上部内侧。
6.根据权利要求5所述的一种高效的转炉煤气旋流脱水装置，其特征在于：所述的外筒壁(2)出口处设有挡水环(11)，该挡水环(11)的环体呈倒锥形。
7.一种利用权利要求6所述的旋流脱水装置进行脱水的方法，其步骤为：
步骤一、烟气进入脱水装置，产生旋流气体，部分已被分离的水分所形成的水滴落到溢流板(4)上，通过溢流缝隙流入排水斗内，由水封接管(13)排出；
步骤二、旋流烟气向上运动，与外筒壁(2)壁面接触分离部分水分，被分离水分落到溢流板(4)上，通过溢流缝隙流入排水斗内，由水封接管(13)排出；
步骤三、烟气流经收缩管(5)，速度逐渐增大，后进入旋流器(6)，旋流器(6)对烟气产生强烈的旋流作用，水滴被甩向内筒壁(7)，所述的挡水圈(8)阻止液滴被带出内筒壁(7)，从烟气中分离的水分逐渐凝聚成大的水滴，沿内筒壁(7)内侧滑落，流入集液槽(9)内，从排水管(10)排出；
步骤四、烟气流出内筒壁(7)后，少量水分被甩向外筒壁(2)，沿外筒壁(2)滑落，流入集液槽(9)内，从排水管(10)排出；
步骤五、烟气剩余水分被出口处的挡水环(11)挡去，烟气从烟气出口(12)流到风机入口，由风机进行选择性回收或放散。
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