CN110935263A - 转炉烟气干法除尘喷淋净化工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转炉烟气干法除尘喷淋净化工艺，涉及冶金领域，解决现有转炉烟气放散方式存在粉尘含量过高的问题。本发明采用的技术方案是：转炉烟气干法除尘喷淋净化工艺，转炉烟气经冷却降温、调质、粗除尘之后，通过静电除尘器进行精除尘，再对精除尘后的烟气通过喷淋装置进行喷淋；再对喷淋后的烟气进行水气分离；再对水气分离后的气体进行点火燃烧，最后进行外排。精除尘后的烟气通过喷淋，使静电除尘器内部爆燃、泄爆和检修期间造成的粉尘被充分捕集；对喷淋后的烟气进行水气分离，分离后的气体所含有粉尘量少，能确保炼钢转炉任何状态下干法除尘放散烟囱粉尘排放浓度均达到国家环境保护超低排放标准。本发明适用于炼钢转炉干法除尘。

Description

转炉烟气干法除尘喷淋净化工艺

技术领域

本发明涉及冶金领域，具体一种转炉烟气干法除尘喷淋净化工艺。

背景技术

炼钢转炉干法除尘的主要工艺流程为：炼钢转炉产生的烟气温度为1400～1650℃，烟气经炉口由活动烟罩捕集并经汽化冷却烟道冷却至1100℃(峰值1150℃)左右，再进入蒸发冷却器喷水降温、调质、粗除尘。烟气温度降至200℃左右之后，经管道进入静电除尘器进行精除尘。经精除尘后的烟气，通过风机进入风机后部的管道，由于烟气中含有煤气，生产中根据烟气中的煤气品质指标及生产状况决定回收或放散。

如图1所示，风机1出口侧的管道连接放散阀2，放散阀2与风机1之间的管道上设置回收支管，回收支管上设置回收阀3，放散阀2的出口侧通过圆形管道直接与放散烟囱4相连，放散烟囱4内设置点火器5。

精除尘后的烟气若是回收，则烟气经过回收杯阀进入煤气冷却器进行二次冷却洗涤，使温度降至70℃，最后进入煤气柜贮存。精除尘后的烟气若是放散，回收杯阀关闭，烟气经过放散杯阀进入放散烟囱点火燃烧，再排放到大气中。

上述的转炉烟气放散方式存在以下两方面的缺陷。一方面，在转炉冶炼过程中，由于原料、工艺操作、设备等原因，在干法除尘系统内局部偶发粉尘或混合气体爆发性的燃烧，例如静电除尘器在转炉生产过程中内部氧气超标，氧气与一氧化碳、氢气、粉尘混合形成爆炸混合物，静电除尘器偶尔会发生爆燃或泄爆。爆燃或泄爆时，系统内局部温度迅速升高，气体膨胀产生气浪，部分烟气流速过快，无法完全净化，静电除尘器内部粉尘受其冲击力将会造成放散烟囱粉尘排放超标，出现粉尘排放波动或短时超标冒烟现象。另一方面，当静电除尘器停炉检修时，需停静电除尘器处理或调试静电除尘器阴阳极振打装置，静电除尘器停电后失去除尘能力，振打处理或调试阴阳极时，残留在静电除尘器内阴极框架、阴阳极板上的大量积灰和粉尘脱落，随系统风机带出放散烟囱，造成外排异常。

为积极响应国家超低排放标准，降低排放口烟气中粉尘含量，除了避免静电除尘器内部爆燃、泄爆，控制检修期间的烟囱散排现象之外，还应该考虑如何对精除尘后工序后的烟气进行进一步净化，再进行外排。

发明内容

本发明首先提供一种转炉烟气干法除尘喷淋净化工艺，解决现有转炉烟气放散方式存在粉尘含量过高的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：转炉烟气干法除尘喷淋净化工艺，转炉烟气经冷却降温、调质、粗除尘之后，通过静电除尘器进行精除尘，再进行以下步骤：

S1、对精除尘后的烟气通过喷淋装置进行喷淋；

进一步的是：步骤S1中，喷淋分为两个阶段，第一阶段的喷淋方向与烟气流向相同，第二阶段的喷淋方向与烟气流向相反。

具体的：步骤S1中，将精除尘后的烟气送入喷淋管进行第一阶段喷淋，喷淋管水平布置并连接于放散烟囱的下段，喷淋管底部呈漏斗状并连接排水管，喷淋管内设置三组喷淋装置，每组喷淋装置设置3～6个喷头；烟气完成第一阶段喷淋后，送入放散烟囱下段进行第二阶段喷淋，放散烟囱下段的内部设置六个喷头，烟气流向竖直向上，喷淋方向竖直向下。

S2、对喷淋后的烟气进行水气分离；

进一步的是：步骤S2中，喷淋后的烟气竖直向上流动并顺次经过挡板脱水器和丝网脱水器进行水气分离。具体的：步骤S2中，丝网脱水器为两层，两层丝网脱水器分别较水平面倾斜5～10°布置。

更进一步的是：步骤S1和S2中，通过测压装置进行气压监测，包括：对精除尘后的烟气在喷淋之前进行气压监测，得到气压A；在烟气经过挡板脱水器之后进行气压监测，得到气压B；在烟气经过两层丝网脱水器后分别进行气压监测，得到气压C和气压D；根据气压A和气压B的压差调控S1中的喷淋水量，根据气压B、气压C和气压D判断丝网脱水器挂尘情况及烟气通风情况。

更进一步的是：步骤S2中，挡板脱水器和丝网脱水器的上方设置反冲洗装置。

S3、对水气分离后的气体进行点火燃烧，再进行外排。

进一步的是：还包括控制系统，控制系统分别与喷淋装置、测压装置、反冲洗装置相连并通过控制系统自动控制。

本发明第一个主题的有益效果是：精除尘后的烟气通过喷淋，使静电除尘器内部爆燃、泄爆和检修期间造成的粉尘被充分捕集；对喷淋后的烟气进行水气分离，分离后的气体所含有粉尘量少，能确保炼钢转炉任何状态下干法除尘放散烟囱粉尘排放浓度均小于10mg/m³，达到国家环境保护超低排放标准；并且，本发明具有操作简单、易于实施的特点，以及粉尘减排效果显著的特点。

喷淋分为两个阶段，第一阶段的喷淋利用烟气的余温使喷淋水充分雾化，达到充分捕集粉尘效果；第二阶段的喷淋用水幕封闭烟气进入放散烟囱的管道，延缓烟气流速，达到再次捕集粉尘的效果。

挡板脱水器使烟气中未能完全自由沉降的大颗粒含尘水滴以一定流速撞击到挡板脱水器上，达到初步水气分离，同时也起到降低烟气流速的作用。丝网脱水器主要为了脱除烟气中的微小含尘水滴，同时脱除烟气中未被水滴捕集的少量残余粉尘。

反冲洗装置利用生产间歇冲洗生产期间烟气中凝结在挡板脱水器、丝网脱水器上的粉尘、污垢，减小阻损，防止粉尘堆积在挡板脱水器和丝网脱水器上造成堵塞。

本发明还提供一种用于实施上述转炉烟气干法除尘喷淋净化工艺的装置，解决现有转炉烟气干法除尘装置不能对精除尘后的烟气充分除尘的问题，采用的技术方案是：转炉烟气干法除尘喷淋净化装置，包括吹入精除尘后的烟气的风机，风机出口侧的管道连接放散阀，放散阀与风机之间的管道上设置回收支管，回收支管上设置回收阀，放散阀的出口侧连接喷淋管，喷淋管的另一端连接于放散烟囱的下段，喷淋管和放散烟囱下段内设置喷淋装置；放散烟囱内，喷淋装置和放散烟囱出口之间依次设置水气分离装置和点火器。

进一步的是：喷淋装置包括进水管、排水管和喷头，喷头包括设置于喷淋管内喷射方向与烟气流向一致的正向喷头，以及设置于放散烟囱下段内喷射方向与烟气流向相反的逆向喷头。

具体的：正向喷头沿喷淋管长度方向设置且为3组，每组设置3～6个喷头；逆向喷头为6个并沿放散烟囱的横断面均匀布置。

更进一步的是：喷淋管底部呈漏斗状，漏斗的最低处连接排水管；放散烟囱下段内设置导流板，导流板的下端与喷淋管的底部搭接。

具体的：喷淋管为方形管道，方形管道的长宽高为6000mm×3200mm×2500mm。

进一步的是：放散烟囱的内壁设置防腐层，放散烟囱设置检修人孔以及检修平台。

进一步的是：水气分离装置为沿放散烟囱的横断面设置的挡板脱水器和丝网脱水器。

具体的：挡板脱水器设置于丝网脱水器的下方，丝网脱水器分为两层，两层丝网脱水器分别较水平面倾斜5～10°布置。

更进一步的是：丝网脱水器的上方设置反冲洗装置，反冲洗装置包括反冲洗供水管和喷头，喷头竖直向下并朝向丝网脱水器。

更进一步的是：放散阀的出口设置测压装置，挡板脱水器后侧设置测压装置，两层丝网脱水器出口侧设置测压装置。

本发明第二个主题的有益效果是：精除尘后的烟气含有的粉尘可在喷淋管和放散烟囱下段内进行喷淋，然后通过水气分离装置进行分离，分离得到的水分自然沉降，气体部分经过点火器的燃烧后外排，确保最后外排的气体中粉尘含量低。

喷淋装置包括正向喷头和逆向喷头，实现从不同方向进行喷淋，提高喷淋降尘效果。喷淋管底部呈漏斗状，放散烟囱下段内设置导流板，放散烟囱内沉降的水滴引入排水管，使整体结构紧凑。丝网脱水器的上方设置反冲洗装置，可利用生产间歇进行反冲洗，去除生产期间凝结在丝网脱水器和挡板脱水器上的粉尘、污垢，减小阻损。

附图说明

图1是现有转炉烟气干法除尘装置的示意图。

图2是本发明的转炉烟气干法除尘喷淋净化装置的示意图。

附图标记：风机1、放散阀2、回收阀3、放散烟囱4、点火器5、喷淋管6、进水管7、排水管8、导流板9、检修平台10、挡板脱水器11、丝网脱水器12、反冲洗装置13、测压装置14。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

参考图2，本发明转炉烟气干法除尘喷淋净化工艺，转炉烟气经冷却降温、调质、粗除尘之后，通过静电除尘器进行精除尘，上述工艺均为现有技术，再进行以下步骤：

S1、对精除尘后的烟气通过喷淋装置进行喷淋。

喷淋装置利用烟气的余温使喷淋水充分雾化，达到充分捕集粉尘效果。具体的，喷淋分为两个阶段，第一阶段的喷淋方向与烟气流向相同，第二阶段的喷淋方向与烟气流向相反。喷淋装置在密闭的环境中进行喷淋，例如如图2，精除尘后的烟气在喷淋管6和放散烟囱4下段内部分别进行第一阶段和第二阶段的喷淋。

在第一喷淋阶段，精除尘后的烟气沿水平方向进入喷淋管6后，管径增大，流速降低，喷淋管6内设置三组喷淋装置，每组喷淋装置设置3～6个喷头，利用烟气的余温使喷淋水充分雾化，达到充分捕集粉尘效果。喷淋管6底部呈漏斗状并连接排水管8。喷淋装置的进水管7可设置一根主管，主管连接多根支管并分别连接喷头。进水管7可在在煤气冷却器补水管道上取水，进水管7上设置电动或气动切断阀，同时设置流量计。

在第二喷淋阶段，用水幕封闭烟气进入放散烟囱4的管道，延缓烟气流速，达到再次捕集粉尘的效果。例如，烟气完成第一阶段喷淋后，送入放散烟囱4下段进行第二阶段喷淋，放散烟囱4下段的内部设置六个喷头，烟气流向竖直向上，喷淋方向竖直向下。第一喷淋阶段和第二喷淋阶段可共一条进水管7，并共一条排水管8。

S2、对喷淋后的烟气进行水气分离。

喷淋后的烟气含有大量水滴，水滴中含有粉尘，通过水气分离，达到分离粉尘的作用。具体的：喷淋后的烟气竖直向上流动并顺次经过挡板脱水器11和丝网脱水器12进行水气分离。例如，在放散烟囱4内，喷淋装置的下游方向，即在放散烟囱4的中段和上段设置挡板脱水器11和丝网脱水器12。为了提高分离效果，丝网脱水器12为两层，两层丝网脱水器12分别较水平面倾斜5～10°布置。

烟气中未能完全自由沉降的大颗粒含尘水滴以一定流速撞击到挡板脱水器11，达到初步气、水分离，同时也起到降低烟气流速的作用，确保后部烟气脱水效果。丝网脱水器12用于脱除烟气中的微小含尘水滴同时脱除烟气中未被水滴捕集的烟尘。

由于挡板脱水器11和丝网脱水器12会附着烟尘及其他杂质，挡板脱水器11和丝网脱水器12的上方设置反冲洗装置13。反冲洗装置13可设置于丝网脱水器12上方，或者同时设置于挡板脱水器11和丝网脱水器12的上方。反冲洗装置13包括反冲洗管道和喷头，喷头位于挡板脱水器11和丝网脱水器12的上方，喷淋方向竖直或垂直向下并与烟气流动方向相反。

为了监控烟气在不同阶段的气压变化，以调控生产，还通过测压装置14进行气压监测。具体包括：对精除尘后的烟气在喷淋之前进行气压监测，得到气压A；在烟气经过挡板脱水器11之后进行气压监测，得到气压B；在烟气经过两层丝网脱水器12后分别进行气压监测，得到气压C和气压D。

根据气压A和气压B的压差调控S1中的喷淋水量，根据气压B、气压C和气压D判断丝网脱水器12挂尘情况及烟气通风情况，指导丝网脱水器12更换检修。

S3、对水气分离后的气体进行点火燃烧，再进行外排。

为了实现自动控制，还包括控制系统，控制系统分别与喷淋装置、测压装置14、反冲洗装置13相连并通过控制系统自动控制。喷淋装置的自动控制如下：喷淋装置的启动：a、当切换至放散信号，喷淋装置自动打开，喷淋装置喷水抑尘；b、当接收到炉前兑铁信号，喷淋装置自动打开，喷淋装置喷水抑尘；c、当接收到炉前兑铁、放散信号，喷淋装置自动全开，喷淋装置喷水抑尘；当接收到回收信号，喷淋装置开启1、3组，喷淋装置内喷水抑尘。

喷淋装置的关闭：a、当切换至烟气回收和风机低速(转速300r/min)信号，喷淋装置自动关闭，停止喷水；b、当吹炼结束风机低速(转速300r/min)信号，喷淋装置自动关闭，停止喷水；c当切换至煤气回收信号，喷淋装置自动关闭2、4组，停止2、4组喷水；当吹炼结束风机低速(转速300r/min)信号，喷淋装置自动关闭1、3组，停止喷水。

反冲洗水控制：采集转炉吹炼结束后风机低速信号(转速300r/min)，反冲洗装置13自动开启,冲洗2分钟后自动关闭。

本发明还提供一种转炉烟气干法除尘喷淋净化装置，可用于实施上述第一个主题的工艺。如图1所示，转炉烟气干法除尘喷淋净化装置，包括吹入精除尘后的烟气的风机1，风机1出口侧的管道连接放散阀2，例如放散阀2为球阀。放散阀2与风机1之间的管道上设置回收支管，回收支管上设置回收阀3，例如回收阀3为球阀。放散阀2的出口侧连接喷淋管6，喷淋管6的另一端连接于放散烟囱4的下段，喷淋管6和放散烟囱4下段内设置喷淋装置。喷淋管6的较放散阀2的出口侧的管道断面面积增大，减少管道阻损、降低烟气流速。例如，喷淋管6为方形管道，方形管道的长宽高为6000mm×3200mm×2500mm，喷淋管6底部呈漏斗状，漏斗的最低处连接排水管8。喷淋管6的横断面较大，能有效保证烟气中的粉尘充分与水混合、捕集、沉降，确保除尘效果。

喷淋管6的与放散烟囱4的下段，放散烟囱4下段内设置导流板9，导流板9的下端与喷淋管6的底部搭接。放散烟囱4内形成的水直接汇流至导流板9，再流入喷淋管6底部的漏斗，可避免在放散烟囱4底部设置排水管道。

喷淋装置包括进水管7、排水管8和喷头，进水管7和排水管8上分别设置阀门。喷头包括设置于喷淋管6内喷射方向与烟气流向一致的正向喷头，以及设置于放散烟囱4下段内喷射方向与烟气流向相反的逆向喷头。例如如图2所示，正向喷头沿喷淋管6长度方向设置且为3组，每组设置3～6个喷头；逆向喷头为6个并沿放散烟囱4的横断面均匀布置，逆向喷头竖直向下喷射着，在喷淋管6的出口处形成水幕。在图2中，沿气流方向，喷淋装置共设置四组，前三组为正向喷淋，第四组为逆向喷淋。喷淋装置的进水管7可在在煤气冷却器循环水管道上引水，排水管8收集的污水排至热水池沉淀后通过提升泵至净环水池循环使用，起到良好的节能减排效果。

放散烟囱4的内壁设置防腐层，放散烟囱4设置检修人孔以及检修平台10，便于人员进入放散烟囱4内。

在放散烟囱4内，喷淋装置的下游位置，即在放散烟囱4的中段和上段设置水气分离装置。具体的，水气分离装置为沿放散烟囱4的横断面设置的挡板脱水器11和丝网脱水器12。挡板脱水器11和丝网脱水器12覆盖整个放散烟囱4的横断面，使烟气必须穿过挡板脱水器11和丝网脱水器12。例如，如图2，挡板脱水器11设置于丝网脱水器12的下方，丝网脱水器12分为两层，两层丝网脱水器12分别较水平面倾斜5～10°布置。例如，在放散烟囱4的10米处安装挡板脱水器11，在放散烟囱4的20米、30米高度处分别倾斜5°安装丝网脱水器12。挡板脱水器11使烟气中未能完全自由沉降的大颗粒含尘水滴以一定流速撞击到挡板脱水器11上，达到初步水气分离，同时也起到降低烟气流速的作用，确保后部烟气脱水效果。丝网脱水器12用于脱除烟气中的微小含尘水滴同时脱除烟气中未被水滴捕集的烟尘。

凝结在水气分离装置上的粉尘污垢会造成系统堵塞，阻碍烟气流速。所以，水气分离装置的上方设置反冲洗装置13。具体的，反冲洗装置13包括反冲洗供水管和喷头，喷头竖直向下并朝向丝网脱水器12。反冲洗装置13至少对最顶层的分离装置进行冲洗，或者，如图2所示，在两层丝网脱水器12的上方分别设置一组反冲洗装置13，每组反冲洗装置13包括三个喷头。

为了监控烟气流通路径的气压变化，放散阀2的出口设置测压装置14，挡板脱水器11后侧设置测压装置14，两层丝网脱水器12出口侧分别设置测压装置14。通过不同位置的气压，可监控转炉烟气净化装置各部位的气压，进而指导喷淋装置、反冲洗装置的运行。

转炉等待状态下，风机1转速低于310r/min时，喷淋装置关闭，反冲洗装置开启5min后自动关闭，并且喷淋装置的自动开启。转炉吹炼期间，喷淋装置检测到回收阀3开到位信号后，延时5s，喷淋装置关闭、反冲洗装置开启；喷淋系统检测到放散阀2开启信号后，立即关闭反冲洗装置并开启喷淋装置。

Claims (8)

1.转炉烟气干法除尘喷淋净化工艺，转炉烟气经冷却降温、调质、粗除尘之后，通过静电除尘器进行精除尘，其特征在于：再进行以下步骤：

S1、对精除尘后的烟气通过喷淋装置进行喷淋；

S2、对喷淋后的烟气进行水气分离；

S3、对水气分离后的气体进行点火燃烧，再进行外排。

2.如权利要求1所述的转炉烟气干法除尘喷淋净化工艺，其特征在于：步骤S1中，喷淋分为两个阶段，第一阶段的喷淋方向与烟气流向相同，第二阶段的喷淋方向与烟气流向相反。

3.如权利要求2所述的转炉烟气干法除尘喷淋净化工艺，其特征在于：步骤S1中，将精除尘后的烟气送入喷淋管(6)进行第一阶段喷淋，喷淋管(6)水平布置并连接于放散烟囱(4)的下段，喷淋管(6)底部呈漏斗状并连接排水管(8)，喷淋管(6)内设置三组喷淋装置，每组喷淋装置设置3～6个喷头；烟气完成第一阶段喷淋后，送入放散烟囱(4)下段进行第二阶段喷淋，放散烟囱(4)下段的内部设置六个喷头，烟气流向竖直向上，喷淋方向竖直向下。

4.如权利要求1、2或3所述的转炉烟气干法除尘喷淋净化工艺，其特征在于：步骤S2中，喷淋后的烟气竖直向上流动并顺次经过挡板脱水器(11)和丝网脱水器(12)进行水气分离。

5.如权利要求4所述的转炉烟气干法除尘喷淋净化工艺，其特征在于：步骤S2中，丝网脱水器(12)为两层，两层丝网脱水器(12)分别较水平面倾斜5～10°布置。

6.如权利要求5所述的转炉烟气干法除尘喷淋净化工艺，其特征在于：步骤S1和S2中，通过测压装置(14)进行气压监测，包括：对精除尘后的烟气在喷淋之前进行气压监测，得到气压A；在烟气经过挡板脱水器(11)之后进行气压监测，得到气压B；在烟气经过两层丝网脱水器(12)后分别进行气压监测，得到气压C和气压D；根据气压A和气压B的压差调控S1中的喷淋水量，根据气压B、气压C和气压D判断丝网脱水器(12)挂尘情况及烟气通风情况。

7.如权利要求6所述的转炉烟气干法除尘喷淋净化工艺，其特征在于：步骤S2中，挡板脱水器(11)和丝网脱水器(12)的上方设置反冲洗装置(13)。

8.如权利要求7所述的转炉烟气干法除尘喷淋净化工艺，其特征在于：还包括控制系统，控制系统分别与喷淋装置、测压装置(14)、反冲洗装置(13)相连并通过控制系统自动控制。

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