CN110195143A - 转炉一次除尘系统有色烟羽消除装置 - Google Patents

转炉一次除尘系统有色烟羽消除装置 Download PDF

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陈滨
杨东武
吴志逊
张成义
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Abstract

本发明涉及转炉一次除尘系统有色烟羽消除装置，包括在风机前侧设置的饱和湿热烟气冷凝除湿器，饱和湿热烟气冷凝除湿器包括下、上冷凝腔，所述上、下冷凝腔之间通过若干自然冷凝管连接，下冷凝腔一侧开设进烟气口，进烟气口连接转炉一次除尘系统前端的处理装置，且下冷凝腔外壁上设置冷水盘管，且冷水盘管和下冷凝腔外壁之外设置绝热装置，上冷凝腔内自下向上依次设置烟气冷凝降温换热器和除雾器，且上冷凝腔上端设置排烟气口，排烟气口与风机连接，冷水盘管和烟气冷凝降温换热器均与饱和湿热烟气冷凝除湿器外部的制冷装置连接，所述转炉一次除尘系统有色烟羽消除装置，可最大限度地消除烟羽和回收煤气管道腐蚀问题，且冷凝降温效果好。

Description

转炉一次除尘系统有色烟羽消除装置
技术领域
本发明涉及除尘系统，尤其涉及一种转炉一次除尘系统有色烟羽消除装置。
背景技术
转炉炼钢已成为钢铁企业的主要炼钢工艺，转炉在吹炼过程中产生含一氧化碳成分为主、少量的二氧化碳和其它微量成分的气体，其中还夹带着大量氧化铁、金属铁粒、和其它细小颗粒固体尘埃，对大气及车间环境污染严重。因此，提高转炉除尘系统技术水平，有效控制和减少炼钢大气污染物排放量是当前亟待解决的问题。
转炉烟气出炉口的温度约为1400—1600℃、粉尘浓度70—200g/m3，离开炉口后，通常都采用汽化冷却烟道或水冷烟道冷却至800—1000℃，然后进入烟气除尘系统使粉尘浓度降低，以满足国家排放标准和煤气用户的要求。目前，国内转炉一次烟气除尘系统主要有传统OG法、新型OD法、半干法、以及干法等除尘系统。
(1)传统OG法除尘系统全过程采用湿法处理工艺，该技术存在的缺点：①处理后的煤气含尘量较高，不能达到≤10mg/m3，要利用此煤气，还需在其后部设置电除尘器进行精除尘，将其含尘质量浓度降低到≤10mg/m3；②系统存在二次污染，其污水需进行处理；③系统阻损大，所以能耗高，占地面积大。随着国家的节能减排要求的提高，传统的OG法除尘系统已不能满足要求了。
(2)新型OG法除尘系统是在传统OG法除尘系统基础上改进而来。该技术具有流程简洁、单元设备少、阻损小等特点。二文采用RSW技术(即将二文可调喉口改为环缝洗涤器)，除尘效率高，易于控制，并不易堵塞。排放浓度降低了，但循环水量减少不是很多，且风机叶轮的清灰周期也没有延长。
(3)半干法除尘系统是在采用干法的蒸发冷却技术的基础上，除尘仍采用喷雾除尘。该工艺的优势在于：①系统阻力降低了，可以确保粉尘排放≤50mg/m3或每吨钢节电1—2kWh；②循环水量减少50％；③风机的维修周期延长。但该技术仍然存在二次污染和污水处理。
(4)转炉干法除尘是国外公司20世纪60年代末合作开发的。转炉干法除尘的基本原理是对经汽化烟道后的高温煤气进行喷水冷却，将煤气温度由800℃～1000℃降低到200℃左右，采用电除尘器进行处理。转炉干法除尘系统主要包括：蒸发冷却器、静电除尘器、煤气切换、煤气冷却器、放散烟囱、除灰系统等。
其最突出的优点就是：净化后烟气含尘量为10mg/Nm3～20mg/Nm3，如有特殊要求可降至5mg/Nm3。
尽管转炉一次烟气干法除尘工艺技术发展至今技术已经成熟，完全可以使煤气含尘量和放散烟气含尘量降至很低水平，但从现代科技观点来看却存在一个需要解决的重大问题：
干法和半干法冷却方法均是采用的蒸发冷却机理，而湿法除尘采用的是饱和冷却机理，都采用了水，因此，将产生以下一些问题：
1、放散烟气属于一种饱和湿热烟气，烟气中含有大量水蒸汽，水蒸汽中含有一定量的酸性物质、SO3、气溶胶、微尘等(都是雾霾的主要成分)。烟气由烟囱直接排出，进入温度较低的环境空气中，由于环境空气的饱和湿度比较低，在烟气温度降低过程中，烟气中的水蒸汽会凝结形成“白烟羽”。
2、回收煤气属于一种饱和湿热气体，其中含有大量水蒸汽，水蒸汽中含有一定量的酸性物质(CO2),在煤气的温度降低过程中，煤气中的水蒸汽会凝结形成水，煤气中所含的CO2易与冷凝水反应，生成H2CO3，腐蚀煤气管道和相关设备。
上述这些问题将亟待解决和完善。
发明内容
本申请人针对以上缺点，进行了研究改进，提供一种转炉一次除尘系统有色烟羽消除装置。
本发明所采用的技术方案如下：
转炉一次除尘系统有色烟羽消除装置，包括在转炉一次除尘系统的风机前侧设置的饱和湿热烟气冷凝除湿器，所述饱和湿热烟气冷凝除湿器包括下冷凝腔和上冷凝腔，所述上冷凝腔和下冷凝腔之间通过若干自然冷凝管连接，所述下冷凝腔一侧开设进烟气口，进烟气口通过烟气管道连接转炉一次除尘系统前端的处理装置，且下冷凝腔外壁上设置冷水盘管，且冷水盘管和下冷凝腔外壁之外设置绝热装置，所述上冷凝腔内自下向上依次设置烟气冷凝降温换热器和除雾器，且上冷凝腔上端设置排烟气口，所述排烟气口通过烟气管道与风机连接，所述冷水盘管和烟气冷凝降温换热器均与饱和湿热烟气冷凝除湿器外部的制冷装置连接。
所述风机通过切换站连接煤气柜和烟囱，所述烟囱内设置烟气加热换热器，配合的所述进烟气口连接的烟气管道上设置烟气吸热换热器，所述烟气加热换和烟气吸热换热器通过循环管道连接，且循环管道上设置循环泵。
所述自然冷凝管外侧设置若干翅片，且自然冷凝管内侧设置螺旋导流片。
所述上冷凝腔内设置的冷凝降温换热器部分延伸至自然冷凝管内。
所述冷水盘管和烟气冷凝降温换热器通过冷水管连接制冷装置。
所述制冷装置为溴化锂制冷装置。
本发明的有益效果如下：所述转炉一次除尘系统有色烟羽消除装置，可最大限度去除饱和湿热烟气中的水蒸汽、酸性物质、气溶胶、以及微尘，并降低烟气温度，从而可最大限度地消除烟羽和回收煤气管道腐蚀问题，且冷凝降温效果好。
附图说明
图1为本发明提供的转炉一次除尘系统有色烟羽消除装置的连接示意图。
图中：1、风机；2、饱和湿热烟气冷凝除湿器；21、下冷凝腔；211、进烟气口；212、冷水盘管；22、上冷凝腔；221、烟气冷凝降温换热器；222、除雾器；223、排烟气口；23、自然冷凝管；231、翅片；232、螺旋导流片；3、烟气管道；31、烟气吸热换热器；4、制冷装置；5、切换站；6、烟囱；61、烟气加热换热器；7、循环管道；71、循环泵；8、冷水管。
具体实施方式
如图1所示，本实施例的转炉一次除尘系统有色烟羽消除装置，包括在转炉一次除尘系统的风机1前侧设置的饱和湿热烟气冷凝除湿器2，饱和湿热烟气冷凝除湿器2包括下冷凝腔21和上冷凝腔22，上冷凝腔21和下冷凝腔22之间通过若干自然冷凝管23连接，下冷凝腔21一侧开设进烟气口211，进烟气口211通过烟气管道3连接转炉一次除尘系统前端的处理装置，且下冷凝腔21外壁上设置冷水盘管212，且冷水盘管212和下冷凝腔21外壁之外设置绝热装置，上冷凝腔22内自下向上依次设置烟气冷凝降温换热器221和除雾器222，且上冷凝腔22上端设置排烟气口223，排烟气口223通过烟气管道3与风机1连接，冷水盘管212和烟气冷凝降温换热器221均通过冷水管8与饱和湿热烟气冷凝除湿器2外部的溴化锂制冷装置4连接，溴化锂制冷装置4采用热水或蒸汽作为热源，且溴化锂制冷装置4设置热源出/入口和循环冷却水出/入口。
风机1通过切换站5连接煤气柜和烟囱6，烟囱6内设置烟气加热换热器61，配合的进烟气口211连接的烟气管道3上设置烟气吸热换热器31，烟气加热换热器61和烟气吸热换热器31通过循环管道7连接，且循环管道7上设置循环泵71，烟气加热换热器61和烟气吸热换热器31配合循环管道7，可通过外排的烟气对进入饱和湿热烟气冷凝除湿器2预降温，并对外排的烟气进行加热将饱和湿烟气升温至不饱和湿烟气。
自然冷凝管23外侧设置若干翅片231，且自然冷凝管23内侧设置螺旋导流片232，翅片231可增大换热面积，螺旋导流片232可增压烟气在自然冷凝管23内的行程，可提高冷凝和降温效能。
上冷凝腔22内设置的烟气冷凝降温换热器221部分延伸至自然冷凝管23内，可进一步提高冷凝和降温效能。
本实施例的转炉一次除尘系统有色烟羽消除装置使用时，烟气从前端的处理装置出来，通过烟气管道3输送，先经过烟气吸热换热器31，可降低烟气的温度，提高烟气吸热换热器31、循环管道7和烟气加热换热器61内换热介质的温度，然后烟气通过进烟气口211进入上冷凝腔22，达到第一功能区，烟气贴附着带有冷水盘管212和绝热装置的内壁呈涡旋流方式流动，在烟气高速旋流、剧烈混合、旋转运动的过程中，初步将烟气中携带的一部分雾滴脱除；然后烟气再进入自然冷凝管23，到达第二功能区，烟气随自然冷凝管23内侧设置螺旋导流片232向上流动，通过带有翅片231的自然冷凝管23采用自然冷却方式对热湿空气进行冷却、冷凝，该带有翅片231的自然冷凝管23充分利用大气冷源，加强饱和热湿烟气空气的自然冷却效果，且上冷凝腔22内设置的烟气冷凝降温换热器221部分延伸至自然冷凝管23，通过烟气冷凝降温换热器221内的冷水进一步提高冷凝和降温效能；烟气从自然冷凝管23排出并进入上冷凝腔22，即到达第三功能区，通过烟气冷凝降温换热器221内的冷水，继续对烟气进一步地强制冷却、冷凝处理，烟气温度降低至露点以下，饱和湿热烟气中水蒸汽相变冷凝为液滴；烟气经过烟气冷凝降温换热器221后，到达除雾器222位置，即到达第三功能区，通过除雾器222可有效将烟气中的携带的液滴分离剔除，从而达到冷凝减少烟气含水的目的；最后经冷凝除湿后的烟气含湿量降低，经过风机1和切换站5后进入烟囱6，然后烟气到达烟气加热换热器61，通过烟气加热换热器61加热烟气，将饱和湿烟气升温至不饱和湿烟气由烟囱6排入大气中，从而达到有色烟羽治理和防煤气管道等设备腐蚀的目的，且烟气加热的同时，也降低烟气加热换热器61、循环管道7和烟气吸热换热器31内换热介质的温度。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (6)

1.转炉一次除尘系统有色烟羽消除装置，其特征在于：包括在转炉一次除尘系统的风机(1)前侧设置的饱和湿热烟气冷凝除湿器(2)，所述饱和湿热烟气冷凝除湿器(2)包括下冷凝腔(21)和上冷凝腔(22)，所述上冷凝腔(21)和下冷凝腔(22)之间通过若干自然冷凝管(23)连接，所述下冷凝腔(21)一侧开设进烟气口(211)，进烟气口(211)通过烟气管道(3)连接转炉一次除尘系统前端的处理装置，且下冷凝腔(21)外壁上设置冷水盘管(212)，且冷水盘管(212)和下冷凝腔(21)外壁之外设置绝热装置，所述上冷凝腔(22)内自下向上依次设置烟气冷凝降温换热器(221)和除雾器(222)，且上冷凝腔(22)上端设置排烟气口(223)，所述排烟气口(223)通过烟气管道(3)与风机(1)连接，所述冷水盘管(212)和烟气冷凝降温换热器(221)均与饱和湿热烟气冷凝除湿器(2)外部的制冷装置(4)连接。
2.根据权利要求1所述的转炉一次除尘系统有色烟羽消除装置，其特征在于：所述风机(1)通过切换站(5)连接煤气柜和烟囱(6)，所述烟囱(6)内设置烟气加热换热器(61)，配合的所述进烟气口(211)连接的烟气管道(3)上设置烟气吸热换热器(31)，所述烟气加热换热器(61)和烟气吸热换热器(31)通过循环管道(7)连接，且循环管道(7)上设置循环泵(71)。
3.根据权利要求1所述的转炉一次除尘系统有色烟羽消除装置，其特征在于：所述自然冷凝管(23)外侧设置若干翅片(231)，且自然冷凝管(23)内侧设置螺旋导流片(232)。
4.根据权利要求1所述的转炉一次除尘系统有色烟羽消除装置，其特征在于：所述上冷凝腔(22)内设置的烟气冷凝降温换热器(221)部分延伸至自然冷凝管(23)内。
5.根据权利要求1所述的转炉一次除尘系统有色烟羽消除装置，其特征在于：所述冷水盘管(212)和烟气冷凝降温换热器(221)通过冷水管(8)连接制冷装置(4)。
6.根据权利要求1或5所述的转炉一次除尘系统有色烟羽消除装置，其特征在于：所述制冷装置(4)为溴化锂制冷装置(4)。
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