CN112556437A - 一种转炉二次烟气高效捕集利用余热的系统 - Google Patents

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王志鹏
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Abstract

本发明涉及一种转炉二次烟气高效捕集利用余热的系统，包括转炉、狗窝、内排导烟通道、外排导烟通道、集烟室、前端换热烟道、换热器、车间末端烟道、车间外部管道、除尘器、引风机和烟囱。狗窝位于转炉的周围，狗窝分别通过内排导烟通道和外排导烟通道与集烟室连接。集烟室依次通过前端换热烟道、换热器、车间末端烟道、车间外部管道和除尘器连接到引风机，引风机连接到烟囱。本发明通过合理连接和布置转炉二次烟气高效捕集系统，使高温烟气的热抬升动力得到了最大限度利用，烟气捕集率高，能耗低，充分回收了烟气的余热。

Description

一种转炉二次烟气高效捕集利用余热的系统
技术领域
本发明属于工业废热利用及节能技术领域，涉及一种转炉二次烟气高效捕集利用余热的系统。
背景技术
在转炉炼钢的冶炼周期内，主要经历了转炉加料、供氧吹炼及出钢脱氧合金化等工艺过程，并伴随产生了不同数量品质的含尘烟气。吹炼过程由碳氧反应产生的含CO炉气，大部分作为转炉煤气进入一次除尘系统得以回收利用，受碳氧反应速度及其它相关工艺因素的影响，转炉炉口和烟罩之间外溢煤气的燃烧始终存在，由此形成的1000℃以上高温烟气以及冶炼周期其它阶段产生的大量高温烟气，必须配置相应的转炉烟气的二次除尘系统，才能实现对烟气的捕集和治理，达到环保要求。
现有转炉二次烟气捕集和治理技术存在的问题是：①传统的高温二次烟气混风冷却工艺使得转炉冶炼周期内兑铁加废钢阶段、吹炼阶段发生的高温二次烟气的捕集和治理更加困难。②转炉二次烟气随废钢杂质含量增加和转炉吹炼时间的缩短，引发烟气温度升高，除尘系统烟气处理量大幅度增加，而且环保技术标准要求严控炼钢厂房烟尘弥散外溢，同时除尘器后的颗粒物含量要达到超低排放，企业普遍需要升级改造。③目前烟气处理系统的设计已在最初单纯配置二次除尘系统的基础上，因非常态的高温烟气上升扩散，增加了车间三次捕集系统来收集原有二次除尘系统未能捕集到的发散烟气。部分企业设计了车间的四次捕集系统，以确保彻底治理弥散的烟尘。④整个烟气治理系统的捕集点和捕集面积不断增加，配套设施包括除尘器、风机的运行能力也相应增加或在原基础上扩大。⑤烟气环保治理工程不仅投资大、运行成本高，而且新增设施受炼钢厂总图空间的限制，优化设计难度增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种转炉二次烟气高效捕集利用余热的系统，克服单纯依靠追加除尘系统烟气处理量的高能耗环保设计弊端，使高温烟气的热抬升动力得到了最大限度利用，提高烟气捕集率，降低能耗低，充分回收了烟气的余热。
本发明的技术方案是：转炉二次烟气高效捕集利用余热的系统，包括转炉、狗窝、内排导烟通道、外排导烟通道、集烟室、前端换热烟道、换热器、车间末端烟道、车间外部管道、除尘器、引风机和烟囱。狗窝位于转炉的周围，狗窝分别通过内排导烟通道和外排导烟通道与集烟室连接。集烟室依次通过前端换热烟道、换热器、车间末端烟道、车间外部管道和除尘器连接到引风机，引风机连接到烟囱。
内排导烟通道和外排导烟通道与集烟室连接的端部设有管道阻力调节装置。前端换热烟道和车间末段烟道内分别设有温度传感器和压力传感器，除尘器设有温度传感器。系统设有控制器，控制器与管道阻力调节装置、温度传感器和压力传感器通信连接，并且与引风机转速调节电气设备通信连接。利用控制器通过温度传感器和压力传感器的测量结果与管道阻力调节装置和引风机的转速及转炉操作设备建立连锁控制关系。联锁控制包括车间末端烟道烟气压力的上限控制和温度的上限控制、前端换热烟道烟气温度的下限控制。
狗窝的顶板开孔与内排导烟通道垂直相连，内排导烟通道与正上方集烟室连接。狗窝出口上方连接外排导烟通道，外排导烟通道经过天车梁下部空间斜向与上部集烟室连接。
本发明通过合理连接和布置布置转炉二次烟气高效捕集系统，使高温烟气的热抬升动力得到了最大限度的利用，烟气捕集率高，能耗低，充分回收了烟气的余热。与完全依靠高温烟气混风冷却的系统和工艺相比，需要克服的阻力小，节省动力，通过建立连锁关系实现过程自动控制与调节，实现了烟气捕集率和高温烟气混入冷风量的优化控制，使转炉二次烟气具有余热回收的价值，实现减排和节能的综合效果。
附图说明
图1为本发明转炉二次烟气高效捕集利用余热的系统的流程示意图；
其中：1—转炉、2—狗窝、3—内排导烟通道、4—外排导烟通道、5—集烟室、6—前端换热烟道、7—换热器、8—车间末端烟道、9—车间外部管道、10 —除尘器、11—引风机、12—烟囱、13—管道阻力调节装置、14—压力传感器、 15—温度传感器、16—控制器。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。
本发明转炉二次烟气高效捕集利用余热的系统，如图1所示，包括转炉1、狗窝2、内排导烟通道3、外排导烟通道4、集烟室5、前端换热烟道6、换热器 7、车间末端烟道8、车间外部管道9、除尘器10、引风机11和烟囱12。狗窝位于转炉的周围，狗窝2的顶板开孔与内排导烟通道3垂直相连，内排导烟通道与正上方集烟室5连接。狗窝出口上方连接外排导烟通道4，外排导烟通道经过天车梁下部空间斜向与上部集烟室连接。集烟室5可以缓冲引入过程中的突发性烟气，集烟室5自炼钢车间内高层框架二层平台向上布置。集烟室依次连接上部的前端换热烟道6、换热器7、车间末端烟道8，利用前端换热烟道6和换热器7，将高温烟气进行换热降温处理。前端换热烟道6、换热器7、车间末端烟道8三套设备依次向上，在大于30米高的空间内，借助中间各层平台的支撑进行展开。车间外部再依次连接车间外部管道9、除尘器10、引风机11和烟囱12，除尘器为布袋除尘器。
内排导烟通道3和外排导烟通道4与集烟室5连接的端部设有管道阻力调节装置13，前端换热烟道6和车间末段烟道8内分别设有温度传感器15和压力传感器14，除尘器10设有温度传感器15。系统设有控制器16，控制器16与管道阻力调节装置13、温度传感器15和压力传感器14通信连接，并与引风机11 的转速调节电气设备通信连接，实现转炉二次烟气高效捕集利用余热系统的连锁控制。管道阻力调节装置13用于控制转炉二次烟气发生的不同阶段进入系统的烟气流量。利用控制器通过温度传感器和压力传感器的测量结果与管道阻力调节装置与引风机的转速及转炉操作设备建立连锁控制关系。
联锁控制包括车间末端烟道烟气压力的上限控制和温度的上限控制，使烟气捕集率满足环保要求。联锁控制包括车间末端烟道烟气温度的上限控制，使除尘器进气温度低于过滤布袋耐受温度。联锁控制还包括前端换热烟道烟气温度的下限控制，用于控制内排导烟通道和外排导烟通道进口高温烟气混入的冷空气量，控制了系统引入的总风量，烟气温度在较高范围内波动，实现烟气温度在较高水平，使其具有余热回收价值，同步达到对系统混入冷风量的控制。集烟室和前端烟道的容积量充分利用了炼钢车间内高层平台工艺布置空间，达到容积最大化，可以缓冲突发性烟气，使系统适应转炉生产不利的工况。
本发明转炉二次烟气高效捕集利用余热的系统在车间内向上连接和布置，充分利用了高温烟气热抬升动力，烟气在车间的流动路经一直向上，达到了烟气流动过程中最小的管网阻力，改善了二次除尘系统烟气捕集效果，厂房外溢烟气到彻底治理，提高了烟气捕集率。
本发明运行过程实现了引风机的转速与烟气温度、转炉操作信号的联锁控制与调节，在进换热器之前捕集到的烟气，烟气温度保持在300℃-600℃。前端换热烟道和换热器用于冷却高温烟气，减少了烟气混风冷却，系统混入冷风量减少30％以上，充分回收利用烟气的余热。原有三次除尘系统与120万m3/小时风量配套的除尘器，实际总风量降低50％以上，过滤风速远小于0.75m/min，颗粒物排放浓度稳定小于10mg/m3，达到国家要求的超低排放标准。

Claims (6)

1.一种转炉二次烟气高效捕集利用余热的系统，其特征是：所述系统包括转炉(1)、狗窝(2)、内排导烟通道(3)、外排导烟通道(4)、集烟室(5)、前端换热烟道(6)、换热器(7)、车间末端烟道(8)、车间外部管道(9)、除尘器(10)、引风机(11)和烟囱(12)；所述狗窝位于转炉的周围，狗窝分别通过内排导烟通道(3)和外排导烟通道(4)与集烟室(5)连接；所述集烟室依次通过前端换热烟道、换热器、车间末端烟道、车间外部管道和除尘器连接到引风机，所述引风机连接到烟囱。
2.根据权利要求1所述的转炉二次烟气高效捕集利用余热的系统，其特征是：所述内排导烟通道(3)和外排导烟通道(4)与集烟室(5)连接的端部设有管道阻力调节装置(13)；所述前端换热烟道(6)和车间末段烟道(8)内分别设有温度传感器(15)和压力传感器(14)，所述除尘器(10)设有温度传感器(15)。
3.根据权利要求2所述的转炉二次烟气高效捕集利用余热的系统，其特征是：所述系统设有控制器(16)，所述控制器(16)与管道阻力调节装置(13)、温度传感器(15)和压力传感器(14)通信连接，并且与引风机(11)的转速调节电气设备通信连接。
4.根据权利要求3所述的转炉二次烟气高效捕集利用余热的系统，其特征是：利用控制器(16)通过温度传感器(15)和压力传感器(14)的测量结果与管道阻力调节装置(13)和引风机(11)的转速及转炉操作设备建立连锁控制关系。
5.根据权利要求4所述的转炉二次烟气高效捕集利用余热的系统，其特征是：所述联锁控制包括车间末端烟道烟气压力的上限控制和温度的上限控制、前端换热烟道烟气温度的下限控制。
6.根据权利要求1所述的转炉二次烟气高效捕集利用余热的系统，其特征是：所述狗窝(2)的顶板开孔与内排导烟通道(3)垂直相连，所述内排导烟通道与正上方集烟室(5)连接；所述狗窝出口上方连接外排导烟通道(4)，所述外排导烟通道经过天车梁下部空间斜向与上部的集烟室(5)连接。
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