CN110793341A - 一种电炉烟气净化及余热利用系统及方法 - Google Patents

一种电炉烟气净化及余热利用系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电炉烟气净化及余热利用系统，包括通过管路依次连通的电炉、余热回收装置、烟气净化装置、换热器、引风机和烟囱，所述余热回收装置包括用于回收高温烟气热量的高温处理段，以及将烟气温度降低至250℃以下的低温处理段；所述烟气净化装置包括有用于催化降解二噁英的触媒。另外，本发明还提供了采用上述系统进行电炉烟气净化及余热利用的方法。该发明通过余热回收装置对烟气热量进行回收利用，而且回收热量后的烟气温度降低至250℃以下，有效抑制了二噁英的再合成，同时利用烟气净化装置对烟气中的二噁英进行催化降解，进一步提高了烟气中二噁英去除效率，且运行成本低、无二次污染。

Description

一种电炉烟气净化及余热利用系统及方法
技术领域
本发明属于电炉烟气余热利用技术领域，具体涉及一种电炉烟气净化及余热利用系统及方法。
背景技术
电炉在冶炼生产中会产生大量含有一氧化碳气体和粉尘的高温烟气，其携带的显热和化学能约占电炉输入总能量的12~20%，具有很高的回收利用价值。
目前电炉烟气净化及余热回收系统主要由燃烧沉降室、余热锅炉和布袋除尘器组成，燃烧沉降室用于一氧化碳的燃尽和烟尘的沉降，余热锅炉用于烟气余热的回收，布袋除尘用于烟气的净化除尘。然而，燃烧沉降室存在占地面积大不利于设备布置，散热损失大不利于余热的回收等问题，布袋除尘器存在不能彻底去除二噁英的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有电炉烟气净化及余热回收系统散热损失大不利于余热的回收，且不能彻底去除二噁英的问题。
为此，本发明提供了一种电炉烟气净化及余热利用系统，包括通过管路依次连通的电炉、余热回收装置、烟气净化装置、换热器、引风机和烟囱，所述余热回收装置包括用于回收高温烟气热量的高温处理段，以及将烟气温度降低至250℃以下的低温处理段；所述烟气净化装置包括有用于催化降解二噁英的触媒。
进一步的，所述电炉与余热回收装置之间通过汽化冷却烟道连接。
进一步的，所述余热回收装置的高温处理段和低温处理段为一体式结构。
进一步的，所述余热回收装置的高温处理段为U型结构，U型结构两侧分别为用于烟气燃烧和热量回收的辐射换热室以及用于烟气热量回收的对流换热室，U型结构底部为灰仓，所述辐射换热室进气口与所述电炉连通，所述对流换热室的出气口与所述低温处理段连通，所述辐射换热室上供空气进入的混风口。
进一步的，所述辐射换热室为膜式水冷壁组成的空腔结构。
进一步的，所述对流换热室内设置有蒸发器，所述蒸发器由若干根并排竖直悬吊在烟道顶部的管束构成。
进一步的，所述余热回收装置的低温处理段为省煤器，所述省煤器内设有沿烟气流动方向并排布置有若干组蛇形管。
进一步的，所述蛇形管为翅片管式结构。
进一步的，所述烟气净化装置为带触媒式烟气过滤器。
另外，本发明还提供了采用上述电炉烟气净化及余热利用系统进行烟气处理的方法，包括如下步骤：
1)电炉冶炼时，将电炉产生的含尘高温烟气从第四孔导入余热回收装置中，并在余热回收装置的高温处理段和低温处理段对烟气进行燃烧和烟气热量回收处理，使烟气温度降至200-250℃，回收热量用于产生饱和水蒸气；
2)从余热回收装置出来的烟气进入到烟气净化装置，对含尘烟气进行除尘和二噁英的净化；
3)经烟气净化装置除尘净化后的烟气进入到换热器内，在换热器内换热产生的热量用于加热除氧器给水；
4)从换热器出来的烟气通过引风机送入烟囱排放。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本发明提供的这种电炉烟气净化及余热利用系统通过余热回收装置对烟气热量进行回收利用，而且回收热量后的烟气温度降低至250℃以下，有效抑制了二噁英的再合成，同时利用烟气净化装置对烟气中的二噁英进行催化降解，进一步提高了烟气中二噁英去除效率，且运行成本低、无二次污染。
(2)本发明提供的这种电炉烟气净化及余热利用系统中余热回收装置集烟气燃烧、烟尘沉降和余热回收为一体，代替了原有余热回收系统中的燃烧沉降室和余热锅炉，设备更紧凑，实现了电炉烟气余热的高效回收。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明电炉烟气净化及余热利用系统的结构示意图。
附图标记说明：1、电炉；2、汽化冷却烟道；3、余热回收装置；4、烟气净化装置；5、换热器；6、引风机；7、烟囱；8、混风口；9、辐射换热室；10、灰仓；11、对流换热室；12、省煤器。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。
如图1所示，本实施例提供了一种电炉烟气净化及余热利用系统，包括通过管路依次连通的电炉1、余热回收装置3、烟气净化装置4、换热器5、引风机6和烟囱7，所述余热回收装置3包括用于回收高温烟气热量的高温处理段，以及将烟气温度降低至250℃以下的低温处理段；所述烟气净化装置4包括有用于催化降解二噁英的触媒。在本实施例中，电炉1冶炼时，电炉1产生的含尘高温烟气从第四孔导入到余热回收装置3中，在余热回收装置3内，先经过高温处理段回收高温烟气热量，再经过低温处理段对降温后的烟气进一步进行余热回收利用，从而使烟气温度降低至200-250℃，抑制烟气中二噁英的再合成，而在余热回收装置3内回收的烟气热量可用于产生饱和水蒸气；从余热回收装置3出来的烟气进入到烟气净化装置4中，通过烟气净化装置4中的触媒对烟气中残留的二噁英进行催化降解，相较于现有的布袋除尘器对二噁英的过滤清除，进一步提高二噁英的去除效率；经过净化处理后的烟气进入到换热器5内换热，在换热器5内换热产生的热量可用于加入除氧器给水；从换热器5出来的烟气通过引风机6送入烟囱7排放；该电炉1烟气净化及余热利用系统在充分利用电炉烟气余热的同时实现了二噁英的减排。
细化的实施方式，由于电炉1产生的含尘烟气的温度较高，所述电炉1与余热回收装置3之间通过汽化冷却烟道2连接，通过汽化冷却烟道2将高温烟气导入余热回收装置3中，初步降低烟气温度，降低对后续烟气处理设备的性能要求。
优化的实施方式，所述余热回收装置的高温处理段和低温处理段为一体式结构，经过高温处理段进行余热回收后的烟气直接进入低温处理段进一步余热回收，相较于高温处理段和低温处理段之间通过管道连接方式，其对烟气的余热回收率高。
作为实施方式之一，所述余热回收装置3的高温处理段为U型结构，U型结构两侧分别为用于烟气燃烧和热量回收的辐射换热室9以及用于烟气热量回收的对流换热室11，U型结构底部为灰仓10，所述辐射换热室9进气口与所述电炉1连通，所述对流换热室11的出气口与所述低温处理段连通，所述辐射换热室9上供空气进入的混风口8。从电炉1出来的烟气首先通过辐射换热室9顶部的进气口进入辐射换热室9，在辐射换热室9内由上向下流动，同时通过辐射换热室9上的混风口8吸入一定量的空气与烟气混合，使烟气中的一氧化碳燃烬，燃烧后的含尘烟气在辐射换热室9内换热的同时烟尘自然沉降，减少了烟尘对后续对流换热室11的冲刷磨损，然后烟气由对流换热室11底部进入对流换热室11，在对流换热室11内由下向上流动，通过对流换热进一步回收烟气余热，烟气温度降低至250℃以下，同时使得烟尘自然沉降更加充分，高温处理段内沉降的烟尘落入灰仓10中集中处理。具体的，所述辐射换热室9为膜式水冷壁组成的空腔结构，燃烧后的高温含尘烟气可与该膜式水冷壁进行换热，膜式水冷壁吸收高温烟气中的热量，同时辐射换热室9的空腔结构设计有利于烟尘的自然沉降。所述对流换热室11内设置有蒸发器，所述蒸发器由若干根并排竖直悬吊在烟道顶部的管束构成，在对流换热室11内烟气由下向上纵向冲刷管束，与管束进行对流换热，管束竖直悬吊，烟尘自然沉降，降低了管束上积灰的可能，而且经过辐射换热室9沉降烟尘后的烟气，减少了烟尘对蒸发器中用于换热的管束的冲刷磨损。
经过余热回收装置3的高温处理段后的烟气再通过低温处理段后排出，低温处理段进一步吸收烟气中热量，降低烟气的排烟温度，具体的，所述余热回收装置3的低温处理段为省煤器12，所述省煤器12内设有沿烟气流动方向并排布置有若干组蛇形管，通过省煤器12进一步吸收烟气中的热量，达到余热高效回收的目的，余热回收装置3的烟气出口设置在省煤器12的端部，通过省煤器12同时降低烟气的排放温度；优化的，所述蛇形管为翅片管式结构。
另外，所述烟气净化装置4为带触媒式烟气过滤器，集除尘和二噁英净化为一体，对烟气除尘的同时进一步催化降解二噁英，二噁英去除效率高且运行成本低、无二次污染。
综上所述，本发明提供的这种电炉烟气净化及余热利用系统通过余热回收装置对烟气热量进行回收利用，而且回收热量后的烟气温度降低至250℃以下，有效抑制了二噁英的再合成，同时利用烟气净化装置对烟气中的二噁英进行催化降解，进一步提高了烟气中二噁英去除效率，且运行成本低、无二次污染。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电炉烟气净化及余热利用系统，其特征在于：包括通过管路依次连通的电炉、余热回收装置、烟气净化装置、换热器、引风机和烟囱，所述余热回收装置包括用于回收高温烟气热量的高温处理段，以及将烟气温度降低至250℃以下的低温处理段；所述烟气净化装置包括有用于催化降解二噁英的触媒。
2.如权利要求1所述的一种电炉烟气净化及余热利用系统，其特征在于：所述电炉与余热回收装置之间通过汽化冷却烟道连接。
3.如权利要求1所述的一种电炉烟气净化及余热利用系统，其特征在于：所述余热回收装置的高温处理段和低温处理段为一体式结构。
4.如权利要求1或3所述的一种电炉烟气净化及余热利用系统，其特征在于：所述余热回收装置的高温处理段为U型结构，U型结构两侧分别为用于烟气燃烧和热量回收的辐射换热室，以及用于烟气热量回收的对流换热室，U型结构底部为灰仓，所述辐射换热室进气口与所述电炉连通，所述对流换热室的出气口与所述低温处理段连通，所述辐射换热室上供空气进入的混风口。
5.如权利要求4所述的一种电炉烟气净化及余热利用系统，其特征在于：所述辐射换热室为膜式水冷壁组成的空腔结构。
6.如权利要求4所述的一种电炉烟气净化及余热利用系统，其特征在于：所述对流换热室内设置有蒸发器，所述蒸发器由若干根并排竖直悬吊在烟道顶部的管束构成。
7.如权利要求1或3所述的一种电炉烟气净化及余热利用系统，其特征在于：所述余热回收装置的低温处理段为省煤器，所述省煤器内设有沿烟气流动方向并排布置有若干组蛇形管。
8.如权利要求7所述的一种电炉烟气净化及余热利用系统，其特征在于：所述蛇形管为翅片管式结构。
9.如权利要求1所述的一种电炉烟气净化及余热利用系统，其特征在于：所述烟气净化装置为带触媒式烟气过滤器。
10.采用如权利要求1～9任一项所述电炉烟气净化及余热利用系统进行烟气处理的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)电炉冶炼时，将电炉产生的含尘高温烟气从第四孔导入余热回收装置中，并在余热回收装置的高温处理段和低温处理段对烟气进行燃烧和烟气热量回收处理，使烟气温度降至200-250℃，回收热量用于产生饱和水蒸气；
2)从余热回收装置出来的烟气进入到烟气净化装置，对含尘烟气进行除尘和二噁英的净化；
3)经烟气净化装置除尘净化后的烟气进入到换热器内，在换热器内换热产生的热量用于加热除氧器给水；
4)从换热器出来的烟气通过引风机送入烟囱排放。
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