CN113755663B - 转炉干法除尘系统的防结露糊袋方法 - Google Patents

转炉干法除尘系统的防结露糊袋方法 Download PDF

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    • Y02P10/25—Process efficiency

Abstract

本发明提供一种转炉干法除尘系统的防结露糊袋方法，获取烟气换热塔入口管道的烟气湿度值、每标立方干烟气的含湿量值，以及对应工况温度下的烟气饱和含湿量值；若烟气换热塔入口烟气湿度值大于等于80％，或者烟气换热塔入口烟气的每标立方干烟气平均含湿量大于等于对应工况温度下烟气饱和含湿量值的80％；通过制冷器对烟气进行降温脱水，烟气进入加热器升温至烟气换热塔出口烟气温度高于烟气换热塔入口烟气温度5℃以上，加热后的烟气通过烟气换热塔出口进入干法袋式除尘器除尘；本发明将烟气湿度和温度控制在结露风险值以外的安全区，有效降低袋式除尘器结露糊袋风险，提高整个除尘系统的安全有效性和系统适应力。

Description

转炉干法除尘系统的防结露糊袋方法
技术领域
本发明属于煤气除尘技术领域，涉及一种转炉干法除尘系统的防结露糊袋方法。
背景技术
来至转炉的高温含尘烟气，经过汽化冷却烟道、蒸发冷却器降温除尘，喷蒸汽或水对干烟气进行调质处理，然后进入干电除尘器，经电除尘器净化后烟气含尘量一般为30mg/Nm3以下，极端情况可达100mg/Nm3。烟气含湿量一般在200～500g/Nm3。转炉干电除尘无法满足当前及未来的烟气的超低排放需求(含尘量10mg/Nm3以下)，现有技术方案在干电系统放散塔前，增设干法袋式除尘系统。转炉一次烟气具有含湿量大、周期性低温的特点，转炉开炉、长时间停炉检修、冬季环境温度偏低时，存在较大的粉尘糊袋、粘袋风险。同时除尘灰潮湿，不利于卸灰输灰系统的正常运转。因此，主动防控烟气含湿量，避免烟气结露，是转炉干法袋式除尘系统能够安全运行的先决条件之一。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种转炉干法除尘系统的防结露糊袋方法，降低袋式除尘器结露糊袋风险。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种转炉干法除尘系统的防结露糊袋方法，所述转炉干法除尘系统包括依次连接的转炉、蒸发冷却器、干法静电除尘器、烟气换热塔和干法袋式除尘器，所述烟气换热塔包括用于对烟气进行降温的制冷器以及用于对降温后的烟气进行加热的加热器；
所述防结露糊袋方法包括，获取烟气换热塔入口管道的烟气湿度值、每标立方干烟气的含湿量值，以及对应工况温度下的烟气饱和含湿量值；
若烟气换热塔入口烟气湿度值大于等于80％，或者烟气换热塔入口烟气的每标立方干烟气平均含湿量大于等于对应工况温度下烟气饱和含湿量值的80％；烟气换热塔工作，通过制冷器对烟气进行降温脱水，且烟气进入加热器升温至烟气换热塔出口烟气温度高于烟气换热塔入口烟气温度5℃以上，加热后的烟气通过烟气换热塔出口进入干法袋式除尘器除尘；其中，烟气换热塔入口烟气的每标立方干烟气平均含湿量表示：进入烟气换热塔之前的烟气中通入的蒸汽和水量之和，与干烟气标态量的比值；
否则，烟气经过与烟气换热塔并联的旁通管路直接进入干法袋式除尘器；或者烟气换热塔关闭制冷和加热功能，烟气换热塔仅作为烟气通道使用。
可选地，根据测得的烟气换热塔入口管道的烟气温度tr、烟气相对压力Pr、烟气湿度值dr、含有蒸汽的湿烟气流量Qr，以及蒸发冷却器内喷入烟气中的水质量流量mw、通入烟气的蒸汽质量流量mv；计算：
烟气绝对压力P＝P0+Pr
烟气的饱和含湿量
Figure BDA0003256818760000021
烟气绝对湿度d＝dr*dc
干烟气流量
Figure BDA0003256818760000022
烟气总湿量m＝mv+mw
每标立方干烟气的含湿量dA＝m/Q0
其中，Pz为温度tr条件下水蒸汽在标准压力下的饱和气体分压力，P0为大气压力；当dr≥80％，或者dA≥80％dc；则通过所述烟气换热塔对应烟气进行处理。
可选地，在蒸发冷却器的喷蒸汽供应装置上设置蒸汽流量计测得通入烟气的蒸汽质量流量mv，在蒸发冷却器的喷淋水供应装置上设置水流量计测得喷入烟气中的水质量流量m w。
可选地，所述干法静电除尘器至烟气换热塔的管路上或者烟气换热塔的入口处设置烟气流量计、第一温度检测元件、压力检测元件和湿度仪测得所述含有蒸汽的湿烟气流量Qr、烟气温度tr、烟气相对压力Pr和烟气湿度值dr；所述烟气换热塔的出口或者烟气换热塔至干法袋式除尘器的管路上设置有第二温度检测元件，用于检测经加热器加热后的烟气温度。
可选地，所述干法静电除尘器至烟气换热塔的管路上依次设置有风机和三通阀，所述三通阀的一路连接至烟气换热塔，另一路连接至煤气冷却装置进行回收，所述烟气流量计、湿度仪、第一温度检测元件和压力检测元件设置在三通阀至烟气换热塔的管路上。
可选地，所述旁通管路上设置有切换阀；所述烟气换热塔进出口的管路上分别设置有开关阀。
可选地，所述制冷器设置在烟气换热塔的下部，所述加热器位于制冷器的上方，所述烟气换热塔内位于制冷器的上下侧分别设置有上倾挡板和下倾挡板，所述上倾挡板和下倾挡板形成扩口状，以使烟气呈扩散状流过所述制冷器。
可选地，所述下倾挡板或者烟气换热塔的塔底与烟气换热塔的塔壁构成集水槽，所述塔体的底部设有排水口，所述集水槽通过所述排水口与烟气换热塔外部的排水器相连。
可选地，所述上倾挡板和下倾挡板的相对于水平方向的倾斜角度大于等于15度。
可选地，所述制冷器为三维内微肋热管换热器，制冷用的工质为冷冻水、溴化锂或氟利昂；所述加热器为电加热器，或者加热器是加热工质为热蒸汽、热烟气或热煤气的间壁式换热器。
如上所述，本发明具有以下有益效果：
当烟气换热塔入口烟气湿度值大于等于80％；
或者烟气换热塔入口烟气的每标立方干烟气平均含湿量大于等于对应工况温度下烟气饱和含湿量值的80％的情况下；
在达到上述两种条件的之一的情况下，通过烟气换热塔内的制冷器降低烟气温度进行脱水，然后通过烟气加热器将除湿后的烟气温度提升至高于进入烟气换热塔的烟气温度5℃以上，压力一定的情况下，煤气温度越高、饱和含湿量越高，结露风险越低，可以将烟气湿度和温度控制在结露风险值以外的安全区，有效降低干法袋式除尘器结露糊袋风险，提高整个除尘系统的安全有效性和系统适应力。
附图说明
图1为本发明一个实施例中转炉干法除尘系统的防结露糊袋方法的示意图；
图2为本发明一个实施例中烟气换热塔的示意图。
零件标号说明：
1-转炉；2-汽化冷却烟道；3-蒸发冷却器；4-干法静电除尘器；5-风机；6-三通阀；7-烟气换热塔；71-制冷器；72-加热器；73-排水器；74-上倾挡板；75-下倾挡板；76-集水槽；8-干法袋式除尘器；9-烟囱；10-旁通管路；11-煤气冷却器；12-煤气柜；13-蒸汽流量计；14-水流量计；15-烟气流量计；16-湿度仪；17-第一温度检测元件；18-压力检测元件；19-开关阀；20-切换阀；21-开关阀；22-第二温度检测元件；23-水池。
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，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
实施例
如图1和图2所示，本例示意的一种转炉干法除尘系统的防结露糊袋方法，其中，转炉干法除尘系统包括依次连接的转炉1、蒸发冷却器3、干法静电除尘器4、烟气换热塔7、干法袋式除尘器8和烟囱9，转炉1的烟气出口与蒸发冷却器3之间通过汽化冷却烟道2连接，其中，烟气换热塔7包括用于对烟气进行降温的制冷器71以及用于对降温后的烟气进行加热的加热器72，烟气先流经制冷器71降温再经过加热器72加热；
该转炉干法除尘系统的防结露糊袋方法还包括用于检测进入烟气换热塔7的烟气温度的第一温度检测元件17，用于检测进入烟气换热塔7的烟气压力的压力检测元件18，用于检测进入烟气换热塔7的烟气湿度的湿度仪16；其中，蒸发冷却器3的喷淋水供应装置上设置有水流量计14和蒸发冷却器3的喷蒸汽供应装置上设置有蒸汽流量计13，干法静电除尘器4至烟气换热塔7的管路上设置有烟气流量计15。
其中，压力、湿度、温度、烟气流量计设置在同一管段上，保证测量的同一性，减少时序上的误差。本例中，第一温度检测元件17、压力检测元件18、烟气流量计15和湿度仪16设置在干法静电除尘器4至烟气换热塔7的管路上，可设置在靠近烟气换热塔7入口的管道上。
通过水流量计14、蒸汽流量计13、烟气流量计15、湿度仪16测得的值，可计算出该条件下每标立方干烟气的含湿量以及烟气的饱和含湿量，通过湿度值，或者每标立方干烟气的含湿量与烟气的饱和含湿量比较，以判断是否需要经过烟气换热塔7处理。
具体地，若达到下列条件之一：
1、烟气换热塔入口烟气湿度值大于等于80％；
2、烟气换热塔入口烟气的每标立方干烟气平均含湿量大于等于对应工况温度下烟气饱和含湿量值的80％；
则，开启烟气换热塔，通过制冷器对烟气进行降温脱水，然后烟气进入加热器升温至烟气换热塔出口烟气温度高于烟气换热塔入口烟气温度5℃以上，加热后的烟气通过烟气换热塔出口进入干法袋式除尘器除尘；
否则，(即烟气换热塔入口烟气湿度值小于80％；且烟气换热塔入口烟气的每标立方干烟气平均含湿量小于对应工况温度下烟气饱和含湿量值的80％)，烟气不需要进行降温脱水和加热；烟气直接经过与烟气换热塔并联的旁通管路进入干法袋式除尘器；或者烟气换热塔关闭制冷和加热功能，烟气换热塔仅作为烟气通道使用，烟气从烟气换热塔中通过后进入干法袋式除尘器。
其中，烟气换热塔入口烟气的每标立方干烟气平均含湿量表示：进入烟气换热塔之前的烟气中通入的蒸汽和水量之和，与干烟气标态量的比值；因为烟气中含有水蒸气以及可能没有气化的被气体夹带的液态水滴。
在烟气湿度超过指定标准或者每标立方干烟气平均含湿量超过指定值时，通过烟气换热塔7内的制冷器71降低烟气湿度，进行降温脱水，减少烟气水分，然后通过烟气加热器72将除湿后的烟气温度提升至高于进入烟气换热塔7的烟气温度一定值以上，压力一定的情况下，煤气温度越高、饱和含湿量越高，结露风险越低，将烟气湿度和温度控制在结露风险值以外的安全区，有效降低袋式除尘器结露糊袋风险，提高整个除尘系统的安全有效性和系统适应力。
其中，根据测得的烟气换热塔入口管道的烟气温度tr、烟气相对压力Pr、烟气湿度值dr、含有蒸汽的湿烟气流量Qr，以及蒸发冷却器内喷入烟气中的水质量流量mw、通入烟气的蒸汽质量流量mv；计算：
烟气绝对压力P＝P0+Pr
烟气的饱和含湿量
Figure BDA0003256818760000051
烟气绝对湿度d＝dr*dc
干烟气流量
Figure BDA0003256818760000052
烟气总湿量m＝mv+mw
每标立方干烟气的含湿量dA＝m/Q0
其中，Pz为温度tr条件下水蒸汽在标准压力下的饱和气体分压力，P0为大气压力；当dr≥80％，或者dA≥80％dc；则通过所述烟气换热塔对应烟气进行处理。
本例中，所述转炉干法除尘系统的防结露糊袋方法还包括第二温度检测元件22，该第二温度检测元件22设置在烟气换热塔7出口至干法袋式除尘器8入口的管道上，以检测烟气换热塔7出口的烟气温度或者进入干法袋式除尘器8的烟气温度，从而与进入烟气换热塔7的烟气温度进行比较，判断加热是否达到指定的温度值。其中温度检测元件可采用温度传感器。
在一个实施例中，所述干法静电除尘器4至烟气换热塔7的管路上依次设置有风机5和三通阀6，三通阀6的进口通过管路连接至风机5，三通阀6的两个出口，一路连接至烟气换热塔7，另一路连接至煤气冷却装置进行回收，煤气冷却装置包括煤气冷却器11和煤气柜12等，所述烟气流量计15、湿度仪16、第一温度检测元件17和压力检测元件18设置在三通阀6至烟气换热塔7的管路上。也可在烟气换热塔出口管段上另设湿度仪检测处理后的湿度值。烟气换热塔7的出口管段或者烟气换热塔7至干法袋式除尘器8的管路上设置有第二温度检测元件22，以检测经加热器72加热后的烟气温度。
在一个实施例中，与所述烟气换热塔7并联的旁通管路10上设置有切换阀20，烟气换热塔7进口和出口的管路上分别设置有开关阀19、21。当烟气不需要经过烟气换热塔7处理时，可直接由旁通管路10进入干法袋式除尘器8。
其中，所述制冷器71设置在烟气换热塔7的下部，加热器72位于制冷器71的上方，例如设置在烟气换热塔7的上部，所述烟气换热塔7内位于制冷器71的上下侧分别设置有上倾挡板74和下倾挡板75，上倾挡板74和下倾挡板75形成沿烟气进入塔体的方向形成由窄变宽的扩口状，以使烟气呈扩散状流过所述制冷器71，上倾挡板74的一端与塔壁连接，另一端与塔壁之间有间隙，降温脱水后的烟气由该间隙进入上方的加热器72。
如图2所示，所述上倾挡板74和下倾挡板75的相对于水平方向的倾斜角度大于等于15度。
在一个实施例中，所述下倾挡板75或者烟气换热塔7的塔底与烟气换热塔7的塔壁构成倾斜的集水槽76，所述塔体的底部设有排水口，集水槽76通过所述排水口与烟气换热塔7外部的排水器73相连。本例中下倾挡板75由塔底形成。
在一个实施例中，制冷器71为三维内微肋热管换热器，制冷用的工质为冷冻水、溴化锂或氟利昂；加热器72为电加热器72，或者加热器72是加热工质为热蒸汽、热烟气或热煤气的间壁式换热器。
具体地，在转炉烟气回收期，烟气通过三通阀6转向煤气冷却器11、煤气柜12一侧回收；转炉烟气非回收期，烟气通过三通阀6换向至烟气换热塔7及旁通管路10一侧。第一温度检测元件17测得烟温tr(℃)、压力检测元件18测得烟气相对压力Pr(kPa)；通过蒸汽流量计13测得通入烟气的蒸汽质量流量mv(kg/h)，通过水流量计14测得喷入烟气中水的质量流量mw(kg/h)，蒸汽量与水量之和即为通入烟气的总湿量m(kg/h)；通过湿度仪16测得烟气湿度dr(％)；通过烟气流量计15测得工况下的含有蒸汽的湿烟气流量Qr(m3/h)。
根据测得的Pr、tr、结合当地大气压P0可计算烟气饱和含水量dc(g/Nm3干烟气)，与烟气湿度dr(％)相乘可得烟气绝对湿度d＝drdc；湿烟气流量Qr经过绝对湿度d、温度tr和压力Pr联合修正后，结合当地大气压P0可得到标准状态下干烟气流量Q0。
当符合以下条件之一时，通过烟气换热塔7对烟气进行处理：
1)湿度仪16测得烟气含湿量≥80％；
2)换热塔前通入干烟气的蒸汽和水量之和与干烟气标态量之比得到的每标立方干烟气平均含湿量，达到或超过工况温度下烟气饱和含湿量值的80％。
对烟气进行处理时，关闭旁通管路10，开启烟气换热塔7，即用制冷器71对烟气进行降温脱水，然后进入烟气加热器72升温，通过第二温度检测元件22检测烟气换热塔7出口烟气温度，将烟气加热至高于烟气换热塔7入口的烟气温度5℃以上，热烟气进入干法袋式除尘器8，精除尘后的净烟气通过烟囱9排放，脱下来的水分由塔体底部积水段收集，送至水池23回收利用。压力一定的情况下，煤气温度越高、饱和含湿量越高，结露风险越低。
当烟气换热塔入口烟气湿度值小于80％；且烟气换热塔入口烟气的每标立方干烟气平均含湿量小于对应工况温度下烟气饱和含湿量值的80％，烟气经过旁通管路10直接进入干法袋式除尘器8，或者烟气经过烟气换热塔7时，制冷器71和加热器72分别关闭制冷和加热功能，烟气换热塔7仅作为烟气通道使用。
当烟气换热塔入口烟气湿度值大于等于80％时，就直接通过烟气换热塔处理；当烟气换热塔入口烟气湿度值小于80％时，还需进一步比较每标立方干烟气平均含湿量是否达到对应工况温度下烟气饱和含湿量值的80％，再判断是否经过烟气换热塔处理。
本例中，假设已测得tr＝75℃，Pr＝5kPa，mv＝10kg/h，mw＝65000kg/h，P0＝101kPa，dr＝70％，Qr＝300000m3/h，计算方法及过程举例如下：
烟气绝对压力P＝P0+Pr＝101+5＝106kPa，水蒸汽在标准压力下的饱和气体分压力Pz＝38.53kPa(tr＝75℃)，计算烟气的饱和含湿量dc、烟气绝对湿度d以及干烟气流量Q0：
Figure BDA0003256818760000071
d＝drdc＝70％×459＝321.3g/Nm3干烟气
Figure BDA0003256818760000072
总湿量m＝mv+mw＝10+65000＝65010kg/h
按照总湿量计算，平均到每标立方干烟气的含湿量：
dA＝m/Q0＝65010/175906＝0.3696kg/Nm3干烟气，即369.6g/Nm3干烟气。
本示例中每标立方干烟气平均含湿量dA＝369.6g/Nm3干烟气，即dA≥80％×459＝367.2g/Nm3干烟气，符合上述开启烟气换热塔7的第二项条件。其中Nm3表示标立方米。
综上，通过湿度仪16检测烟气换热塔7入口烟气湿度dr，同时比对每标立方干烟气的含湿量dA与饱和含湿量dc，从两个方面衡量入口烟气是否有结露风险，是否需要开启烟气换热塔7对烟气进行除湿和升温，主动防控烟气含水量，避免烟气结露，实现转炉干法袋式除尘系统安全运行。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种转炉干法除尘系统的防结露糊袋方法，其特征在于：所述转炉干法除尘系统包括依次连接的转炉、蒸发冷却器、干法静电除尘器、烟气换热塔和干法袋式除尘器，所述烟气换热塔包括用于对烟气进行降温的制冷器以及用于对降温后的烟气进行加热的加热器；
所述防结露糊袋方法包括，获取烟气换热塔入口的烟气湿度值、每标立方干烟气的含湿量值，以及对应工况温度下的烟气饱和含湿量值；
若烟气换热塔入口烟气湿度值大于等于80％，或者烟气换热塔入口烟气的每标立方干烟气平均含湿量大于等于对应工况温度下烟气饱和含湿量值的80％；烟气换热塔工作，通过制冷器对烟气进行降温脱水，且烟气进入加热器升温至烟气换热塔出口烟气温度高于烟气换热塔入口烟气温度5℃以上，加热后的烟气通过烟气换热塔出口进入干法袋式除尘器除尘；其中，烟气换热塔入口烟气的每标立方干烟气平均含湿量表示：进入烟气换热塔之前的烟气中通入的蒸汽和水量之和，与干烟气标态量的比值；
否则，烟气经过与烟气换热塔并联的旁通管路直接进入干法袋式除尘器；或者烟气换热塔关闭制冷和加热功能，烟气换热塔仅作为烟气通道使用。
2.根据权利要求1所述的转炉干法除尘系统的防结露糊袋方法，其特征在于：根据测得的烟气换热塔入口管道的烟气温度tr、烟气相对压力Pr、烟气湿度值dr、含有蒸汽的湿烟气流量Qr，以及蒸发冷却器内喷入烟气中的水质量流量mw、通入烟气的蒸汽质量流量mv；计算：
烟气绝对压力P＝P0+Pr
烟气的饱和含湿量
Figure FDA0003256818750000011
烟气绝对湿度d＝dr*dc
干烟气流量
Figure FDA0003256818750000012
烟气总湿量m＝mv+mw
每标立方干烟气的含湿量dA＝m/Q0
其中，Pz为温度tr条件下水蒸汽在标准压力下的饱和气体分压力，P0为大气压力；当dr≥80％，或者dA≥80％dc；则通过所述烟气换热塔对应烟气进行处理。
3.根据权利要求2所述的转炉干法除尘系统的防结露糊袋方法，其特征在于：在蒸发冷却器的喷蒸汽供应装置上设置蒸汽流量计测得通入烟气的蒸汽质量流量mv，在蒸发冷却器的喷淋水供应装置上设置水流量计测得喷入烟气中的水质量流量mw。
4.根据权利要求2所述的转炉干法除尘系统的防结露糊袋方法，其特征在于：所述干法静电除尘器至烟气换热塔的管路上或者烟气换热塔的入口处设置烟气流量计、第一温度检测元件、压力检测元件和湿度仪测得所述含有蒸汽的湿烟气流量Qr、烟气温度tr、烟气相对压力Pr和烟气湿度值dr；所述烟气换热塔的出口或者烟气换热塔至干法袋式除尘器的管路上设置有第二温度检测元件，用于检测经加热器加热后的烟气温度。
5.根据权利要求4所述的转炉干法除尘系统的防结露糊袋方法，其特征在于：所述干法静电除尘器至烟气换热塔的管路上依次设置有风机和三通阀，所述三通阀的一路连接至烟气换热塔，另一路连接至煤气冷却装置进行回收，所述烟气流量计、湿度仪、第一温度检测元件和压力检测元件设置在三通阀至烟气换热塔的管路上。
6.根据权利要求1所述的转炉干法除尘系统的防结露糊袋方法，其特征在于：所述旁通管路上设置有切换阀；所述烟气换热塔进出口的管路上分别设置有开关阀。
7.根据权利要求1所述的转炉干法除尘系统的防结露糊袋方法，其特征在于：所述制冷器设置在烟气换热塔的下部，所述加热器位于制冷器的上方，所述烟气换热塔内位于制冷器的上下侧分别设置有上倾挡板和下倾挡板，所述上倾挡板和下倾挡板形成扩口状，以使烟气呈扩散状流过所述制冷器。
8.根据权利要求7所述的转炉干法除尘系统的防结露糊袋方法，其特征在于：所述下倾挡板或者烟气换热塔的塔底与烟气换热塔的塔壁构成集水槽，塔体的底部设有排水口，所述集水槽通过所述排水口与烟气换热塔外部的排水器相连。
9.根据权利要求7所述的转炉干法除尘系统的防结露糊袋方法，其特征在于：所述上倾挡板和下倾挡板的相对于水平方向的倾斜角度大于等于15度。
10.根据权利要求1所述的转炉干法除尘系统的防结露糊袋方法，其特征在于：所述制冷器为三维内微肋热管换热器，制冷用的工质为冷冻水、溴化锂或氟利昂；所述加热器为电加热器，或者加热器是加热工质为热蒸汽、热烟气或热煤气的间壁式换热器。
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