CN111705185A - 一种炼钢用机械真空泵系统的串级气冷机组及炼钢废气处理方法 - Google Patents
一种炼钢用机械真空泵系统的串级气冷机组及炼钢废气处理方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种炼钢用机械真空泵系统的串级气冷机组及炼钢废气处理方法，至少包括串接的一级气冷器和二级气冷器，二级气冷器通过抽气管道串接在一级气冷器后，抽气管道上设有主阀，二级气冷器的出气口连通除尘器，除尘器的出气口连通干式机械真空泵系统。本发明用于钢水真空精炼（包含RH、VD、VOD、VC）过程中废气的深度冷却，以充分降低进入机械真空泵的废气温度，提高机械真空泵的工作效率和长期运行安全性。一级气冷器为常用的气体旋风除尘冷却器，二级气冷器为气体管壳式冷却器。二级气冷器壳体内外均设置有水冷结构，外部和内部均设置有水冷盘管。可以将废气温度降低到60℃以内。为便于维护，内部的水冷盘管都可以抽出。
Description
技术领域
本发明属于钢水真空精炼技术领域，具体涉及一种炼钢用机械真空泵系统的串级气冷机组及炼钢废气处理方法。
背景技术
真空精炼工艺的主要任务是脱气，并通过钢水循环使得非金属夹杂物上浮、均匀钢水成分和温度，同时可以加入合金，具有脱氧、脱碳、脱硫、脱磷、成分微调等多项冶金功能，可以大大提高钢水的洁净度，提高钢材的物理化学性能。目前，真空精炼广泛应用于钢水处理工艺，这是生产优质钢必须的工艺方法，生产高附加值钢种的重要手段。
真空精炼工艺过程是在真空条件下，钢水在真空容器（真空罐或真空槽）中进行循环脱气，废气依次通过真空槽、抽气管道、气冷器、布袋除尘器、再经机械真空泵系统排到大气，达到净化钢水的目的，真空精炼的主要设备是真空产生装置。现在常用的是蒸汽喷射真空泵和干式机械真空泵。由于机械真空泵具有节能、环保的优势，现在越来越多的应用于真空精炼工艺。
对机械泵来说，入口废气的温度直接影响其工作效率和安全性。在允许范围内，随废气温度升高，机械真空泵的排气量会减小。如果废气温度过高，将导致干式机械真空泵转子间、转子与腔体间热膨胀卡死，甚至出现严重损坏设备的事故。如果废气温度过高，也将引起湿式机械真空泵腔体内工作液气化，迅速降低排气效率，甚至造成工作液大量消耗后出现无法排气的故障。因此，有效降低废气温度尤为重要。
目前，机械真空泵的废气冷却效果无法满足要求，在实际炼钢过程监测气冷器的出口温度为经常高于150℃。根据机械泵的性能，当废气温度小于60℃时，其效率最高。150℃的废气会降低泵的效率，从而影响精炼系统的抽气时间。除尘器布袋的价格与耐温成正比，由于气冷器出口温度较高，通常选用耐温高于180℃的布袋更为安全。如果降低废气温度，就可以降低布袋的成本。
为了降低废气出口温度，即便多串联几台气冷器也很难实现机械真空泵对废气出口温度的要求，而且该方法设备成本高，占用面积大，废气处理效率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种炼钢用机械真空泵系统的串级气冷机组，克服现有技术中存在的上述技术问题。
本发明的另一个目的在于提供一种炼钢废气处理方法，将废气温度降低至60℃以下，大大提高了机械真空泵的处理效率，同时降低了除尘布袋的成本。
为此，本发明提供的技术方案如下：
一种炼钢用机械真空泵系统的串级气冷机组，至少包括串接的一级气冷器和二级气冷器，所述二级气冷器通过抽气管道串接在一级气冷器后，所述抽气管道上设有主阀，所述二级气冷器的出气口连通除尘器，所述除尘器的出气口连通干式机械真空泵系统。
所述一级气冷器为气体旋风冷却器。
所述二级气冷器包括壳体和腔体，所述壳体外和腔体内均设有冷却盘管。
所述二级气冷器包括筒体，所述筒体外设有水冷盘管一，所述筒体内设有隔板，所述隔板将筒体分成进气腔和排气腔，进气腔和排气腔下部连通，所述进气腔内设有进气腔水冷盘管，所述排气腔内设有排气腔水冷盘管，所述隔板的底端不高于进气腔水冷盘管和排气腔水冷盘管的底端。
所述隔板的两侧均设有水冷盘管二。
所述水冷盘管一的横截面为半圆形。
所述隔板的底端与筒体底端之间的平面面积为筒体横截面面积的1/3-1/2。
所述排气腔水冷盘管和进气腔水冷盘管均与筒体通过法兰连接，所述水冷盘管二与筒体螺纹连接。
一种炼钢废气处理方法，钢水在真空容器中进行循环脱气，产生300℃以上高温废气，废气由真空容器排入一级气冷器冷却至150-100℃后排出至二级气冷器，经二级气冷器冷却至60℃以下，再通过布袋除尘器进行除尘，最后经机械真空泵系统排到大气。
废气在一级气冷器中冷却后进入二级气冷器的进气腔，首先经二级气冷器筒体外的水冷盘管一和进气腔水冷盘管进行冷却，然后废气由筒体下部进入排气腔，经过筒体外的水冷盘管一和排气腔水冷盘管进行冷却后进入布袋除尘器进行过滤除尘。
本发明的有益效果是：
本发明提供的这种炼钢用机械真空泵系统的串级气冷机组，通过一级气冷器进行粗出尘和初步降温，二级气冷器利用冷却水与废气进行深度热交换，从而确保废气温度降低到60℃以下，满足机械真空泵对废气出口温度的要求，提高效率的同时降低设备成本。
本发明的二级气冷器通过隔板将筒体隔成进气腔和排气腔，进气腔和排气腔均设置冷却盘管，而且隔板上也设置冷却盘管，因此废气从进气口到出气口的整个过程中，全程四周都与水冷管接触，热交换效率较高。同时，废气由进气腔进入排气腔的过程中，通过隔板下方的锥段连通，确保足够的冷却路径，从而进一步提高冷却效果。
本发明的二级气冷器的筒体外设置的半圆形冷却管，水直接与筒体接触，冷却效果好。
本发明方法将废气温度降低至60℃以下，大大提高了机械真空泵的处理效率，同时降低了除尘布袋的成本。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1是本发明的一种实施方式示意图；
图2是本发明二级气冷器的一种实施方式剖面示意图。
图中：
附图标记说明：
1、一级气冷器；2、主阀；3、抽气管道；4、二级气冷器；5、布袋除尘器；6、进气腔水冷盘管；7、水冷盘管一；8、水冷盘管二；9、隔板；10、排气腔水冷盘管。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
需说明的是，在本发明中，图中的上、下、左、右即视为本说明书中所述的炼钢用机械真空泵系统的串级气冷机组的上、下、左、右。
现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
实施例1：
本实施例提供了一种炼钢用机械真空泵系统的串级气冷机组，至少包括串接的一级气冷器1和二级气冷器4，所述二级气冷器4通过抽气管道3串接在一级气冷器1后，所述抽气管道3上设有主阀2，所述二级气冷器4的出气口连通除尘器，所述除尘器的出气口连通干式机械真空泵系统。如图1所示。
工作过程或应用过程如下：
高温废气从真空槽中被抽出，经过一级气冷器1后，再经过主阀2，进入二级气冷器4将废气冷却到低温，低温废气再进入布袋除尘器5经过过滤，最后进入机械真空泵排入大气中。
本发明用于对钢水真空精炼（包含RH、VD、VOD）装置用机械真空泵系统的废气进行冷却。本实施例通过在抽气管道3依次串接一级气冷器1和二级气冷器4，对高温废气进行冷却，以降低用于干式机械真空泵的废气出口温度。
实施例2：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种炼钢用机械真空泵系统的串级气冷机组，所述一级气冷器1为气体旋风冷却器。
一级气冷器1为常用的气体旋风惯性除尘冷却器，能够进行粗出尘和初步降温，能够将废气温度降低到150℃。
实施例3：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种炼钢用机械真空泵系统的串级气冷机组，所述二级气冷器4包括壳体和腔体，所述壳体外和腔体内均设有冷却盘管。
通过壳体外和腔体内的冷却盘管同时对废气降温，废气从二级气冷器4入口到出口，全程和水冷管接触，热交换效率较高，冷却效果好。
实施例4：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种炼钢用机械真空泵系统的串级气冷机组，所述二级气冷器4包括筒体，所述筒体外设有水冷盘管一7，所述筒体内设有隔板9，所述隔板9将筒体分成进气腔和排气腔，进气腔和排气腔下部连通，所述进气腔内设有进气腔水冷盘管6，所述排气腔内设有排气腔水冷盘管10，所述隔板9的底端不高于进气腔水冷盘管6和排气腔水冷盘管10的底端。
如图2所示，通过隔板9将筒体隔成前后两个腔体，分别是进气腔和排气腔，它们之间通过筒体下部锥段连通，废气可以通过下部锥段从进气腔进入排气腔，增大了冷却路径，降低废气出口温度，而且废气从二级气冷器4入口到出口，全程和水冷管接触，热交换效率较高，冷却效果好，排气口的温度可以降到60℃以下。满足机械真空泵对废气出口温度的要求，提高效率的同时降低设备成本。
实施例5：
在实施例4的基础上，本实施例提供了一种炼钢用机械真空泵系统的串级气冷机组，所述隔板9的两侧均设有水冷盘管二8。如图2所示。
本发明的二级气冷器4的筒体外设置冷却盘管，进气腔和排气腔均设置冷却盘管，而且隔板9上也设置冷却盘管，因此废气从进气口到出气口的整个过程中，全程四周都与水冷管接触，热交换效率较高。
实施例6：
在实施例4的基础上，本实施例提供了一种炼钢用机械真空泵系统的串级气冷机组，所述水冷盘管一7的横截面为半圆形。
二级气冷器4的筒体外设置的半圆形冷却管（将钢管沿轴向一分为二），水直接与筒体接触，冷却效果好。
实施例7：
在实施例4的基础上，本实施例提供了一种炼钢用机械真空泵系统的串级气冷机组，所述隔板9的底端与筒体底端之间的平面面积为筒体横截面面积的1/3-1/2。
废气由进气腔进入排气腔的过程中，通过隔板9下方的锥段连通，隔板9的底端与与筒体底端之间的平面面积为筒体横截面面积的1/3-1/2，目的是确保足够的冷却路径，从而进一步提高冷却效果，避免废气不经过下方的锥段的冷却，直接贴紧隔板9下端进行入排气腔。
实施例8：
在实施例4的基础上，本实施例提供了一种炼钢用机械真空泵系统的串级气冷机组，所述排气腔水冷盘管10和进气腔水冷盘管6均与筒体通过法兰连接，所述水冷盘管二8与筒体螺纹连接。
目的是在二级气冷器4需要维修或更换组件时，可以将水冷盘管二8、排气腔水冷盘管10和进气腔水冷盘管6拆卸，从二级气冷器4筒体上方抽出。
实施例9：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种炼钢用机械真空泵系统的串级气冷机组，如图2所示，二级气冷器4为筒体焊接结构，筒体外有半圆形的水冷盘管一7，内部用隔板9将筒体隔成前后两个腔体，分别是进气腔和排气腔，它们之间通过筒体下部锥段连通，废气可以通过下部锥段从进气腔进入排气腔。隔板9上设置有水冷盘管一7，进气腔和排气腔分别设置进气腔水冷盘管6和排气腔水冷盘管10。废气从二级气冷器4入口到出口，全程和水冷管接触，热交换效率较高，排气口的温度可以降到60℃以下。
在选择不同机械泵后，根据机械泵的使用要求，需要气体温度更低时，可以加大二级气冷器4筒体、半圆形的水冷盘管一7、进气腔水冷盘管6、排气腔水冷盘管10和水冷盘管二8的长度，同时增加水冷盘管二8、进气腔水冷盘管6和排气腔水冷盘管10的数量和管道直径，最终扩大气体冷却面积。
其中，水冷盘管二8与二级气冷器4筒体螺纹连接，进气腔水冷盘管6和排气腔水冷盘管10与二级气冷器4筒体法兰连接，使水冷盘管二8、进气腔水冷盘管6和排气腔水冷盘管10均能拆卸，从二级气冷器4筒体上方抽出，方便维护。
实施例10：
本实施例提供了一种炼钢废气处理方法，钢水在真空容器中进行循环脱气，产生300℃以上高温废气，废气由真空容器排入一级气冷器1冷却至150-100℃后排出至二级气冷器4，经二级气冷器4冷却至60℃以下，再通过布袋除尘器5进行除尘，最后经机械真空泵系统排到大气。
本发明中一级气冷器1利用冷却水与废气进行初级热交换和粗除尘，二级气冷器4利用冷却水与废气进行深度热交换，从而确保废气温度降低到60℃以下。大大提高了机械真空泵的处理效率，同时降低了除尘布袋的成本。
实施例11：
在实施例10的基础上，本实施例提供了一种炼钢废气处理方法，废气在一级气冷器1中冷却后进入二级气冷器4的进气腔，首先经二级气冷器4筒体外的水冷盘管一7和进气腔水冷盘管6进行冷却，然后废气由筒体下部进入排气腔，经过筒体外的水冷盘管一7和排气腔水冷盘管10进行冷却后进入布袋除尘器5进行过滤除尘。
本发明用于钢水真空精炼（包含RH、VD、VOD、VC）过程中废气的深度冷却，以充分降低进入机械真空泵的废气温度， 提高机械真空泵的工作效率和长期运行安全性。气冷机组包含两级气冷器，第一级气冷器1为常用的气体旋风除尘冷却器，第二级气冷器4为气体管壳式冷却器。第二级气冷器4壳体内外均设置有水冷结构，外部和内部均设置有水冷盘管。可以将废气温度降低到60℃以内。为便于维护，内部的水冷盘管都可以从二级气冷器4内抽出。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。
Claims (10)
1.一种炼钢用机械真空泵系统的串级气冷机组，其特征在于：至少包括串接的一级气冷器（1）和二级气冷器（4），所述二级气冷器（4）通过抽气管道（3）串接在一级气冷器（1）后，所述抽气管道（3）上设有主阀（2），所述二级气冷器（4）的出气口连通除尘器，所述除尘器的出气口连通干式机械真空泵系统。
2.根据权利要求1所述的一种炼钢用机械真空泵系统的串级气冷机组，其特征在于：所述一级气冷器（1）为气体旋风冷却器。
3.根据权利要求1所述的一种炼钢用机械真空泵系统的串级气冷机组，其特征在于：所述二级气冷器（4）包括壳体和腔体，所述壳体外和腔体内均设有冷却盘管。
4.根据权利要求1所述的一种炼钢用机械真空泵系统的串级气冷机组，其特征在于：所述二级气冷器（4）包括筒体，所述筒体外设有水冷盘管一（7），所述筒体内设有隔板（9），所述隔板（9）将筒体分成进气腔和排气腔，进气腔和排气腔下部连通，所述进气腔内设有进气腔水冷盘管（6），所述排气腔内设有排气腔水冷盘管（10），所述隔板（9）的底端不高于进气腔水冷盘管（6）和排气腔水冷盘管（10）的底端。
5.根据权利要求4所述的一种炼钢用机械真空泵系统的串级气冷机组，其特征在于：所述隔板（9）的两侧均设有水冷盘管二（8）。
6.根据权利要求4所述的一种炼钢用机械真空泵系统的串级气冷机组，其特征在于：所述水冷盘管一（7）的横截面为半圆形。
7.根据权利要求4所述的一种炼钢用机械真空泵系统的串级气冷机组，其特征在于：所述隔板（9）的底端与筒体底端之间的平面面积为筒体横截面面积的1/3-1/2。
8.根据权利要求5所述的一种炼钢用机械真空泵系统的串级气冷机组，其特征在于：所述排气腔水冷盘管（10）和进气腔水冷盘管（6）均与筒体通过法兰连接，所述水冷盘管二（8）与筒体螺纹连接。
9.一种炼钢废气处理方法，其特征在于：钢水在真空容器中进行循环脱气，产生300℃以上高温废气，废气由真空容器排入一级气冷器（1）冷却至150-100℃后排出至二级气冷器（4），经二级气冷器（4）冷却至60℃以下，再通过布袋除尘器（5）进行除尘，最后经机械真空泵系统排到大气。
10.根据权利要求9所述的一种炼钢废气处理方法，其特征在于：废气在一级气冷器（1）中冷却后进入二级气冷器（4）的进气腔，首先经二级气冷器（4）筒体外的水冷盘管一（7）和进气腔水冷盘管（6）进行冷却，然后废气由筒体下部进入排气腔，经过筒体外的水冷盘管一（7）和排气腔水冷盘管（10）进行冷却后进入布袋除尘器（5）进行过滤除尘。
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2020
- 2020-06-12 CN CN202010536771.8A patent/CN111705185A/zh active Pending
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