CN112301182A - U形分离段、转炉煤气干式除尘及余热回收系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种U形分离段、转炉煤气干式除尘及余热回收系统，包括依次相连且形成U形连接的下降冷却段、U形分离段、上升冷却段和尾部余热段。下降冷却段内设置有形成纵向冲刷的立式受热管或管屏，上升冷却段内设置有形成横流冲刷的蒸发受热面，蒸发受热面倾斜设置。本发明具有节水、回收转炉煤气热量、有效减少煤气含水率及煤气体积等优点。
Description
技术领域
本发明涉及U形分离段以及应用该U形分离段的一种转炉煤气干式除尘及余热回收系统，属于转炉煤气综合利用技术领域。
背景技术
一个转炉炼钢冶炼周期包括吹炼期和非吹炼期，通常一个冶炼周期28~38min，其中吹炼期14~18min，非吹炼期14~20min。炉气只在吹炼期产生，且炉气量随时间变化巨大。这些转炉煤气温度很高，在转炉出口温度为1400℃～1600℃。而且含尘量很大，约80～150g/m3。同时，转炉煤气中CO含量往往大于70％。
当前转炉煤气干式除尘技术包括湿法除尘和干法除尘。湿法除尘的缺点在于除尘效率低、系统阻损大、运行成本高、除尘产生大量污水存在二次污染隐患等。干法除尘系统包括汽化冷却烟道、蒸汽发生器、静电除尘，虽克服了湿法除尘的上述缺陷，但也存在爆炸隐患等缺点。同时，无论湿法除尘还是干法除尘，都未能有效回收余热，尤其是经过汽化冷却烟道输出的约1000 ℃的转炉煤气。
发明内容
本发明的目的在于提供一种U形分离段以及转炉煤气干式除尘及余热回收系统，能够连接在汽化烟道之后，用于约1000℃的转炉煤气干式除尘及余热回收。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
U形分离段，包括形成V形折返式连接的入口烟道和出口烟道，以及设置在V形底部的下锥段；所述出口烟道的迎风面设置有倾斜布置的隔板，隔板一端固定在所述出口烟道的迎风面且在迎风面上形成隔板锥；所述下锥段包括设置在上部的渐扩区和设置在下部的灰斗，且所述渐扩区的迎风面呈平板式设置，背风面呈侧V形设置；所述灰斗底部设置有第一灰阀。
上述技术方案中，所述隔板包括沿着烟气流向依次布置的第一隔板、第二隔板和第三隔板，且第一隔板和第二隔板之间的距离l 1 与第二隔板和第三隔板之间的距离l 2 相等。
上述技术方案中，所述U形分离段还包括顶部封闭的收集槽，所述收集槽紧贴着所述出口烟道迎风面的外壁设置，且所述收集槽底部设有第二灰阀；所述出口烟道迎风面设置有细缝能够连通所述出口烟道和所述收集槽，且所述细缝靠近所述隔板顶部内设置，所述细缝宽δ，有δ为5~30 mm。
转炉煤气干式除尘及余热回收系统，包括依次相连且形成U形连接的下降冷却段、U形分离段和上升冷却段，以及设置在所述上升冷却段末端的尾部余热段，所述下降冷却段和所述上升冷却段分别设置在U形的两侧，所述U形分离段设置在U形底部；所述下降冷却段包括下降段壳体及设置在下降段壳体内的立式受热组件，并使得转炉煤气在立式受热组件上形成纵流冲刷；所述上升冷却段包括上升段壳体及设置在所述上升段壳体之内的蒸发受热面；所述U形分离段包括形成V形折返式连接的入口烟道和出口烟道，以及设置在V形底部的下锥段；所述出口烟道的迎风面设置有倾斜布置的隔板；所述下锥段包括设置在上部的渐扩区和设置在下部的灰斗，所述灰斗底部设置有第一灰阀；所述渐扩区的迎风面呈平板式设置，背风面呈侧V形设置；所述尾部余热段包括尾部烟气道及设置在尾部烟气道内的若干省煤器，并使得转炉煤气在省煤器上形成横流冲刷。
作为一种优化的技术方案，所述装置还包括设置在所述下降冷却段之前的急冷段，所述急冷段为空心壳体式设置，且选用膜式水冷壁结构，所述急冷段入口处设置有若干喷水孔。
上述技术方案中，所述U形分离段出口烟道宽度为B，所述隔板长L，有B/4≤L≤B/2。
其中一种技术方案为，所述下降冷却段呈圆筒形设置，所述立式受热组件选用分散式布置的立式受热管。
或另一种技术方案为，所述下降冷却段呈方筒形设置，所述立式受热组件选用分散式布置的立式受热管或呈方形围绕着布置的立式管屏。
其中一种技术方案为，所述蒸发受热面包括若干组侧向布置的W形蒸发受热管组，且相邻两组呈反向交错设置，并使得转炉煤气在蒸发受热面上形成横流冲刷。
或，所述蒸发受热面包括若干立式设置的蒸发受热管，使得转炉煤气在蒸发受热面上形成纵流冲刷。
上述技术方案中，所述装置还包括汽包，且所述立式受热组件、蒸发受热面和省煤器均分别设有集箱和上升管与下降管，并分别通过上升管和下降管连接汽包和集箱。
本发明具有以下优点及有益效果：
本发明解决了钢铁行业一直没有解决的转炉煤气干法除尘并热回收的难题，与传统的OG法和LT法相比，不仅具有节水，回收热量的优点，同时解决了废水处理难的问题，还有效减少了煤气含水率和煤气体积，大大改善了后续除尘器的工作条件，并降低了除尘器负荷，所收灰尘为干颗粒，便于金属回收和灰尘后利用。
附图说明
图1为本发明所涉及的U形分离段示意图。
图2为本发明所涉及的其中一种实施方式的转炉煤气干式除尘及余热回收系统示意图。
图3为本发明所涉及的另一种实施方式的转炉煤气干式除尘及余热回收系统示意图。
图中：1－下降冷却段； 2－U形分离段；201－入口烟道；202－出口烟道；203－下锥段；204－隔板；205－收集槽；206－细缝；207－渐扩区；208－灰斗；209－第一灰阀；210－第二灰阀；3－上升冷却段；4－尾部余热段；5－立式受热组件；6－蒸发受热面；7－急冷段；8－喷水孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式及工作过程作进一步的说明。
本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。
如图1所示，U形分离段，包括形成V形折返式连接的入口烟道201和出口烟道202，以及设置在V形底部的下锥段203。
出口烟道202的迎风面设置有倾斜布置的隔板204，隔板204一端固定在所述出口烟道的迎风面且在迎风面上形成隔板锥，另一端向下倾斜，与水平面的倾角α大于0，优选α为10°~35°。U形分离段2出口烟道宽度为B，隔板长L，有B/4≤L≤B/2。隔板204包括沿着烟气流向依次布置的第一隔板、第二隔板和第三隔板，且第一隔板和第二隔板之间的距离l 1 与第二隔板和第三隔板之间的距离l 2 相等，且有l 1 =l 2 =(1/2~1)B。
下锥段203包括设置在上部的渐扩区297和设置在下部的灰斗208，且渐扩区207的迎风面呈平板式设置，平板直立或微微下斜。背风面呈侧V形设置，即“<”形，使得下锥段扩大，进入此处的转炉煤气速度放缓因而颗粒下沉。灰斗208底部设置有第一灰阀209。
紧贴着出口烟道202迎风面的外壁还设置有收集槽205，收集槽205顶部封闭，底部设有第二灰阀210，独立于第一灰阀209，避免了与灰斗之间的相互干扰。迎风面上设置有细缝206连通出口烟道202和收集槽205，细缝206设置在每一个隔板的隔板锥斗内，且靠近隔板固定端设置。细缝206宽δ，由于δ太大了容易返混，影响到转炉煤气里尘粒的收集，通常δ为5~30 mm。收集槽205的宽度为d，有d=(1/6~1/5)B。
如图2和3所示，将U形分离段应用到的转炉煤气干式除尘及余热回收系统，包括依次连接且形成U形连接的下降冷却段1、U形分离段2和上升冷却段3，以及设置在上升冷却段3末端的尾部余热段4。下降冷却段1和上升冷却段3分别设置在U形的两侧，U形分离段2设置在U形底部，这种结构使得下降冷却段1、U形分离段2、上升冷却段3之间形成了U形分离器。从转炉出口出来的转炉煤气，先经过汽化烟道冷却，通常会降温到1000℃左右。下降冷却段1入口能够与汽化烟道出口相连。
作为一种优化的技术方案，在下降冷却段1之前还设置有急冷段7，且急冷段入口处设置有若干喷水孔8，用于事故情况下的喷水急冷。急冷段为空心壳体式设置，其壁面选用膜式水冷壁结构。
下降冷却段1包括下降段壳体及设置在下降段壳体内的立式受热组件5，并使得转炉煤气在立式受热组件上形成纵流冲刷。
一种技术方案为，下降冷却段1呈圆筒形设置，下降段壳体可以选用钢筒，此时钢筒内壁面砌筑有耐火材料，以防高浓度粉尘颗粒冲刷磨损。下降段壳体还可以直接选用密封连接的圆筒形膜式水冷壁结构，能够同时兼具换热冷却功效。在圆筒形的下降冷却段中，立式受热组件选用分散式布置的立式受热管。作为一种优化的实施方式，在作为密封外壁的钢筒及设置在钢筒内壁面的耐火材料内，立式受热管以钢筒中心轴为圆心，呈若干同心圆式设置。
另外一种技术方案为，下降冷却段1呈方筒形设置，下降段壳体忧选膜式水冷壁结构，密封性好，且同时兼具换热冷却功效。此时，立式受热组件5选用分散式布置的立式受热管或呈方形围绕着布置的立式管屏。通常而言，选择自下而上布置的管排或管屏，并根据需要分段式布置，且上下段之间通过集箱连接或分别通过上升管/下降管与汽包连接。其迎风面设置防磨盖板以保护管子不受磨损。
上升冷却段3内设置有若干组倾斜设置的蒸发受热面6，并使得转炉煤气在蒸发受热面上形成横向冲刷。通常选用侧向布置的W形蒸发受热管，且相邻两组蒸发受热管反向交错设置，既能够彼此相互衔接，又能够彼此支撑。
或，蒸发受热面6包括若干立式设置的蒸发受热管，使得转炉煤气在蒸发受热面上形成纵流冲刷。
尾部余热段4立式或横向布置，其内设置有若干省煤器，并使得转炉煤气在省煤器上形成横流冲刷。尾部余热段出口可以连接除尘器，对净化后的煤气进一步除尘。
转炉煤气经过汽化烟道第一级降温后，进入本装置进行干式除尘及冷却降温，既有效减少了煤气含水率和煤气体积，大大改善了后续除尘器的工作条件，并降低了除尘器负荷。所收灰尘为干颗粒，便于金属回收和灰尘后利用。
本装置还包括汽包，且上述各立式受热组件、蒸发受热面和省煤器均分别设有集箱和上升管与下降管，并分别通过上升管和下降管连接汽包和集箱。而且由于转炉煤气里含有高浓度的CO，上述所有管段的壳体及其彼此连接部件均为密封，且包括立式受热管、立式管屏、蒸发受热面、省煤器、上升管、下降管、集箱等各换热组件穿越壳体的部位均做密封处理。对此，本领域一般技术人员均能够理解和想象，在此不再详述。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.U形分离段，其特征在于，包括形成V形折返式连接的入口烟道（201）和出口烟道（202），以及设置在V形底部的下锥段（203）；所述出口烟道（202）的迎风面设置有倾斜布置的隔板（204）；所述下锥段（203）包括设置在上部的渐扩区和设置在下部的灰斗，且所述渐扩区的迎风面呈平板式设置，背风面呈侧V形设置；所述灰斗底部设置有第一灰阀。
2.根据权利要求1所述的U形分离段，其特征在于，所述隔板（204）包括沿着烟气流向依次布置的第一隔板、第二隔板和第三隔板，且第一隔板和第二隔板之间的距离l 1 与第二隔板和第三隔板之间的距离l 2 相等。
3.根据权利要求1或2所述的U形分离段，其特征在于，所述U形分离段还包括顶部封闭的收集槽（205），所述收集槽（205）紧贴着所述出口烟道（202）迎风面的外壁设置，且所述收集槽底部设有第二灰阀；所述出口烟道（202）迎风面设置有细缝（206）能够连通所述出口烟道（202）和所述收集槽（205），且所述细缝（206）靠近所述隔板（204）顶部内设置，所述细缝（206）宽δ，有δ为5~30 mm。
4.转炉煤气干式除尘及余热回收系统，其特征在于，包括依次相连且形成U形连接的下降冷却段（1）、U形分离段（2）和上升冷却段（3），以及设置在所述上升冷却段（3）末端的尾部余热段（4），所述下降冷却段（1）和所述上升冷却段（3）分别设置在U形的两侧，所述U形分离段（2）设置在U形底部；所述下降冷却段（1）包括下降段壳体及设置在下降段壳体内的立式受热组件（5），并使得转炉煤气在立式受热组件上形成纵流冲刷；所述上升冷却段（3）包括上升段壳体及设置在所述上升段壳体之内的蒸发受热面（6）；所述U形分离段（2）包括形成V形折返式连接的入口烟道（201）和出口烟道（202），以及设置在V形底部的下锥段（203）；所述出口烟道（202）的迎风面设置有倾斜布置的隔板（204）；所述下锥段（203）包括设置在上部的渐扩区和设置在下部的灰斗，所述灰斗底部设置有第一灰阀；所述渐扩区的迎风面呈平板式设置，背风面呈侧V形设置；所述尾部余热段（4）包括尾部烟气道及设置在尾部烟气道内的若干省煤器，并使得转炉煤气在省煤器上形成横流冲刷。
5.根据权利要求4所述的转炉煤气干式除尘及余热回收系统，其特征在于，所述装置还包括设置在所述下降冷却段（1）之前的急冷段（7），所述急冷段（7）为空心壳体式设置，且选用膜式水冷壁结构，所述急冷段（7）入口处设置有若干喷水孔（8）。
6.根据权利要求4所述的转炉煤气干式除尘及余热回收系统，其特征在于，所述U形分离段（2）还包括顶部封闭的收集槽（205），所述收集槽（205）紧贴着所述出口烟道（202）迎风面的外壁设置，且所述收集槽底部设有第二灰阀；所述出口烟道（202）迎风面设置有细缝（206）能够连通所述出口烟道（202）和所述收集槽（205），且所述细缝（206）靠近所述隔板（204）顶部内设置，所述细缝（206）宽δ，有δ为5~30 mm。
7.根据权利要求4所述的转炉煤气干式除尘及余热回收系统，其特征在于，所述U形分离段（2）出口烟道宽度为B，所述隔板长L，有B/4≤L≤B/2。
8.根据权利要求4所述的转炉煤气干式除尘及余热回收系统，其特征在于，所述下降冷却段（1）呈圆筒形设置，所述立式受热组件（5）选用分散式布置的立式受热管。
9.根据权利要求4所述的转炉煤气干式除尘及余热回收系统，其特征在于，所述下降冷却段（1）呈方筒形设置，所述立式受热组件（5）选用分散式布置的立式受热管或呈方形围绕着布置的立式管屏。
10.根据权利要求4所述的转炉煤气干式除尘及余热回收系统，其特征在于，所述蒸发受热面（6）包括若干组侧向布置的W形蒸发受热管组，且相邻两组呈反向交错设置，并使得转炉煤气在蒸发受热面上形成横流冲刷；或，所述蒸发受热面（6）包括若干立式设置的蒸发受热管，使得转炉煤气在蒸发受热面上形成纵流冲刷。
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2020
- 2020-12-07 CN CN202011419054.3A patent/CN112301182A/zh active Pending
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