CN114606358B - 一种炼钢转炉烟气余热回收及干法除尘系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种炼钢转炉烟气余热回收及干法除尘系统，包括抗爆型余热锅炉；其选用圆筒形垂直或水平直通烟道式炉型，设有弹簧锤清灰，前面部分迎风受热面上装有防磨盖板，外围结构为膜式水冷壁，其烟气入口、出口以及与外界管道和设备的连接处均设置高温金属或非金属补偿器；炉墙上设置多个自恢复式弹簧泄爆阀；为烟气分布均匀其受热面分隔成2个或4个均等的烟气通道；这种抗爆防震高效清灰的余热锅炉，将转炉烟气温度降到230℃以下；采用新型耐高温、抗震抗爆、耐腐蚀的陶瓷纤维滤管除尘器将转炉烟气中粉尘浓度降到10mg/Nm³以下。在回收蒸汽50‑70kg/t钢的同时，还能节约水资源，减少环境污染。有效实现节能减排增效益，对碳达峰碳中和有很大的意义。

Description

一种炼钢转炉烟气余热回收及干法除尘系统

技术领域

本发明涉及转炉炼钢产生的烟气余热回收和干法除尘技术领域，尤其涉及一种炼钢转炉烟气余热回收及干法除尘系统。

背景技术

转炉吹氧冶炼期间，产生的烟气中含有70％以上的一氧化碳，是一种回收价值很高的中热值煤气。除煤气的化学热外，转炉烟气还包含很大的显热，全部显热相当于8～10千克标煤/吨钢。

随着国家碳达峰和碳中和的工作实施，能源和环境约束的不断收紧，钢铁企业节能减排的压力越来越大，回收利用出汽化冷却烟道的烟气显热不仅可以降低企业能源浪费，还能减少不必要的环境污染。现有转炉煤气净化回收工艺主要有湿法、干法和半干法三种，三种工艺本质上都不是纯干式除尘，都是以回收转炉煤气为主，通过回收转炉煤气实现了烟气中化学能的回收，但是对烟气余热的回收并不彻底，仅在烟气从转炉口导出的管道上，采用汽化冷却的方式回收烟气中1400～1600℃余热，然后通过喷水进行冷却和粗除尘，造成烟气800～1000℃余热的浪费，并由此带来水资源消耗、环境污染和能源的高消耗，严重制约了炼钢转炉工序能耗水平的提高。另一方面，目前干法除尘系统中的静电除尘器存在爆炸危险，虽然可通过泄爆来避免设备损坏，但泄爆必将影响正常的生产作业。

发明内容

本申请实施例通过提供一种炼钢转炉烟气余热回收及干法除尘系统，采用抗爆型高效清灰的余热锅炉，产生饱和蒸汽，同时将转炉烟气温度降到230℃以下；再采用新型的耐高温、抗震抗爆、耐腐蚀的陶瓷纤维滤管除尘器。该技术在回收蒸汽50-70kg/t钢的同时，还能节约水资源，减少环境污染。有效实现节能减排增效益，对碳达峰碳中和有很大的意义。

本申请实施例提供了一种炼钢转炉烟气余热回收及干法除尘系统，包括炼钢转炉、一次除尘器、抗爆型余热锅炉、陶瓷纤维过滤除尘系统、风机、煤气冷却器、煤气柜、煤气加压机，

炼钢转炉，用于完成炼钢的过程，所述炼钢转炉的煤气回收与放散的控制由三通切换阀实现；

一次除尘器，通过绝热烟道与炼钢转炉相通；用于将转炉烟气中粗粉尘及其中夹有的“火星”去除；

抗爆型余热锅炉，也通过绝热烟道与一次除尘器相通；其中，所述抗爆型余热锅炉选用圆筒形垂直或水平直通烟道式炉型，所述抗爆型余热锅炉设有弹簧锤用于清灰，所述抗爆型余热锅炉中的烟气流速在保证余热锅炉基本性能的前提下，采用较低烟速，以减小烟气对锅炉受热面的冲刷磨损；所述抗爆型余热锅炉的过热器上面的吊挂管增设2～3层套管，并增加热喷涂，立式余热锅炉或者卧式余热锅炉每个受热面的前一排顺列或两排错列设置防磨盖板，在过热器前膜式水冷壁内表面涂刷或者喷涂一层浇注料进行防磨，或在水冷壁上根据理论和实际经验在特定的区域布置防磨盖板；所述抗爆型余热锅炉外围结构为密封效果好的膜式水冷壁，所述抗爆型余热锅炉的烟气入口、出口及埋刮板机运输机出灰口与外界管道和设备的连接处均设置耐高温金属或非金属密封补偿器，并用隋性气体作最后密封；所述抗爆型余热锅炉的炉墙上设置多个自恢复式弹簧泄爆阀；所述抗爆型余热锅炉的受热面分隔成2个或4个均等的烟气通道，以确保烟气分布均匀；所述抗爆型余热锅炉的过热器穿管处的水冷壁中的鳍片开小孔，然后在过热器管子上套一套管，密封箱与套管焊接，最后用一大的密封箱把各过热器管子作第三次密封。在大密封箱穿墙部分采用膨胀节，并充氮气保压密封；所述抗爆型余热锅炉的蒸发器在穿管处焊接能吸收一定膨胀量的套管，套管再与密封箱的钢板焊接，同时充氮气保压密封；所述抗爆型余热锅炉的吊挂管与锅炉水冷壁采用密封箱结构密封，并充氮气保压密封；所述抗爆型余热锅炉的省煤器进水口和出水口增加一旁通水路，以方便控制出口烟气温度；

陶瓷纤维过滤除尘系统，也通过绝热烟道与抗爆型余热锅炉相通；其中，所述陶瓷纤维过滤除尘系统包括陶瓷纤维过滤器，所述陶瓷限位过滤器由除尘箱体和过滤系统构成；所述陶瓷纤维过滤除尘系统的箱体采用圆形筒状结构，下部灰斗为锥体，并由多个箱体模块化并联组成一台套除尘器；所述陶瓷纤维过滤除尘系统的净烟气出口设在筒体的顶部，进气口设在筒体下部、锥体以上部位，并在筒体内进气口对面设有均流挡板，以防止高速灰尘冲刷壁板，造成箱体局部磨损严重；所述陶瓷纤维过滤除尘系统的箱体进气、出气支管上均安装有大拉杆横向波纹补偿器、气动三偏心蝶阀、电动盲板阀，以作切换离线检修。所述陶瓷纤维过滤除尘系统的每个箱体灰斗上设置氮气炮和仓壁振动器，保证卸灰通畅；所述陶瓷纤维过滤系统的每个箱体出口支管上安装粉尘检测仪；所述陶瓷纤维过滤除尘系统的每个箱体上设置差压变送器；所述陶瓷纤维过滤除尘系统的过滤系统主要由过滤单元、安装机构、花板、文氏管和脉冲喷吹管组成。每个箱体布置一套过滤单元组合，平等排列，吊挂在花板上，并用卡套和密封垫连接；所述陶瓷纤维过滤除尘系统的过滤单元采用陶瓷纤维滤管，其过滤性能好、具惰性、高孔隙率、耐腐蚀、耐高温；所述陶瓷纤维过滤除尘系统的滤管上端设有高强度卡套，它与滤管压制在一起，滤管牢固地固定在花板上；

风机，也通过绝热管道与陶瓷纤维过滤除尘系统相通，所述风机通过绝热管道连通有放散烟气低氮燃气锅炉；

煤气冷却器，也通过汽化管道与风机相通，所述煤气冷却器采用气-水翅片式换热器，一方面将煤气冷却到70℃以下，另一方面用煤气中的热量可将水加热，作余热锅炉和放散烟气低氮燃气锅炉给水用。同时煤气因间接冷却含水低，质量还高；

煤气柜，也通过绝热管道与煤气冷却器相通；

煤气加压机，也通过绝热管道与煤气柜相通；

一次除尘器、抗爆型余热锅炉、陶瓷纤维过滤除尘系统、煤气冷却器上均设有排灰装置。

进一步的所述放散烟气低氮燃气锅炉包括锅炉本体，与锅炉本体左侧连通的助燃风机，锅炉本体左侧下方连通的高能点火器，高能点火器下方连通的放散烟气管，放散烟气管右侧连通的加压煤气管道，锅炉本体上方放置的汽包，锅炉本体右侧上方连通的烟囱，锅炉本体右侧下方连通的热软水管。

进一步的所述放散烟气管与风机连通，加压煤气管道与煤气加压机连通，热软水管与煤气冷却器连通。

进一步的所述抗爆型余热锅炉和放散烟气低氮燃气锅炉共同设有蒸汽蓄热系统，所述蒸汽蓄热系统与锅炉本体连通，所述蒸汽蓄热系统选用蒸汽蓄热器。

进一步的所述一次除尘器为耐磨型重力除尘器，重力除尘器截面为圆形或矩形两种形式；

圆形重力除尘器由筒体、烟气进口、烟气出口、中心管、上挡板、下挡板组成；

矩形重力除尘器由进口、第一挡板、第二挡板、第三挡板、出口、料斗组成。

进一步的所述圆形重力除尘器或矩形重力除尘器外围结构和中间挡板采用膜式水冷壁，并内衬高铝耐火耐磨的耐火材料，外部包保温材料和保护板。

进一步的所述陶瓷纤维除尘过滤系统还包括喷吹清灰系统、氮气系统、含尘烟气前主管、净烟气主管组成；

喷吹清灰系统主要包括喷吹气包、脉冲阀、喷吹管、阀门、喷嘴；

氮气系统为氮气储存罐，所述陶瓷纤维过滤系统中设二台氮气储气罐，氮气气源压力不小于0.4MPa；

含尘烟气前主管起到气体分配作用，它将含尘烟气均匀分配到除尘箱体中；

净烟气主管将各箱体中经净化后的烟气收集到一起，经风机加压后，进入烟气切换站。

进一步的所述陶瓷纤维过滤器下方连通有输灰装置，所述输灰装置连通有贮灰仓，所述贮灰仓下方设有细灰加湿机，所述细灰加湿机连通有除尘回收加工系统；

其中，输灰装置包括煤气管道，与煤气管道底侧连通的氮气管道，与氮气管道连通的输灰管道。

进一步的所述除尘灰回收加工系统包括配料仓，所述配料仓上侧的仓顶除尘器，所述配料仓外侧的仓壁振动器，所述配料仓下方的定量螺旋给料机，所述配料仓右侧连通的燃烧室，所述燃烧室左侧放置的助燃风机一，所述助燃风机一下方与燃烧室连通的烧咀，所述燃烧室右侧连通的转筒干燥机，所述转筒干燥机右侧连通的强力混合机，所述强力混合机下方连通的高压压球机，所述配料仓右侧上方连通的散装槽罐车。

进一步的所述除尘回收加工系统与煤气冷却器同细灰加湿机之间的运输设备相通；

所述除尘回收加工系统与一次除尘器通过气力输送管道相通；

所述除尘回收加工系统与煤气加压机相通。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、转炉炉气通过汽化烟道进入一次除尘器，烟气在一次除尘器内进行粗除尘，然后进入抗爆型余热锅炉，烟气在余热锅炉内从800℃～1000℃冷却至230℃以下并产生蒸汽，之后烟气进入陶瓷纤维过滤器进行过滤除尘，使烟气粉尘浓度达到10mg/Nm3以下，再通过风机，把烟气送到切换站。当烟气中O2含量、CO气体含量达到可回收条件(即O2≦2％，CO≧30％)时，通过切换站将煤气导入煤气冷却器进行冷却，将煤气冷却到70℃以下，煤气冷却器的出口含尘浓度低于10mg/Nm3，最后进入煤气柜储存。当烟气中O2气体含量或CO气体含量不满足回收条件(即O2≧2％，CO≦30％)时，则通过切换站将烟气导入烟囱进行放散，烟气经高能点火器点火燃烧后排放至大气。一级除尘器余热锅炉及二级陶瓷纤维过滤器所收集的粉尘通过密闭排灰阀排至灰仓，经由细灰加湿机再加湿处理后由普通运灰车外运；采用抗爆型高效清灰的余热锅炉，产生饱和蒸汽，同时将转炉烟气温度降到230℃以下；再采用新型的耐高温、抗震抗爆、耐腐蚀的陶瓷纤维滤管除尘器。该技术在回收蒸汽50-70kg/t钢的同时，还能节约水资源，减少环境污染。有效实现节能减排增效益，对碳达峰碳中和有很大的意义。

2、将转炉除尘灰的粗灰和细灰加湿处理后与添加剂按一定比例在配料仓内进行配料，然后经由转筒干燥机和强力混合机烘干(调节水分)、混合，再用高压压球机将混合料压成团块，自然干燥后送转炉作造渣剂或冷却剂用，经由该过程制备出简单、经济、效果好的冷压球团；利用转炉除尘灰可将其用作烧结和球团原料，加工后进高炉冶炼；通过配料、烘干、细磨和高温氧化焙烧等工序，制备高纯氧化铁红；以氧化铁红为原料生产高品质的铁氧体预烧料，进而制备铁氧体磁性材料；有效提高转炉除尘灰的高效利用率。

附图说明

图1为本申请结构示意图；

图2为图1中放散烟气燃气锅炉系统结构示意图；

图3为图1中一次除尘器选用圆形重力除尘器时结构示意图；

图4为图1中一次除尘器选用矩形重力除尘器时结构示意图；

图5为图1中抗爆型余热锅炉选用圆筒形垂直式炉型结构示意图；

图6为图1中抗爆型余热锅炉选用水平直通烟道式炉型结构示意图；

图7为图1中输灰装置结构示意图；

图8为图1中除尘灰回收加工系统结构示意图。

图中：10炼钢转炉、20、绝热烟道、30排灰装置、40一次除尘器、41烟气进口、42烟气出口、43筒体、44中心管、45上挡板、46下挡板、410料斗、411进口、412第一挡板、413第二挡板、414第三挡板、415出口、50抗爆型余热锅炉、60蒸汽蓄热系统、70输灰装置、71氮气管道、72煤气管道、73输灰管道、80陶瓷纤维过滤除尘系统、90细灰加湿机、100贮灰仓、110风机、120切断阀、130三通阀、140放散烟气低氮燃气锅炉、141助燃风机、144锅炉本体、142高能点火器、143放散烟气管、145加压煤气管道、146汽包、147热软水管、148烟囱、150水封止回阀、160煤气冷却器、170煤气柜、180煤气加压机、190除尘回收加工系统、191仓顶除尘器、192配料仓、193仓壁振动器、194定量螺旋给料机、195助燃风机一、196烧咀、197燃烧室、198转筒干燥机、199散装槽罐车、200高压压球机、210强力混合机。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例一

请参阅图1-7，一种炼钢转炉烟气余热回收及干法除尘系统，包括炼钢转炉10、一次除尘器40、抗爆型余热锅炉50、陶瓷纤维过滤除尘系统80、风机110、煤气冷却器160、煤气柜170、煤气加压机180；

炼钢转炉10，用于完成炼钢的过程；

一次除尘器40，通过绝热烟道20与炼钢转炉10相通；用于将转炉烟气粉尘比较粗，且粉尘中夹有“火星”的烟气去除；

抗爆型余热锅炉50，也通过绝热烟道20与一次除尘器40相通，所述抗爆型余热锅炉50是利用绝热烟道20后高温转炉烟气的显热与除盐除氧纯水热交换，产生额定参数(温度度和压力)和品质的蒸汽，并输送给热用户的一种受热、受压设备，是一种特殊的余热锅炉炉；

陶瓷纤维过滤除尘系统80，也通过绝热烟道20与抗爆型余热锅炉50相通；

风机110，也通过绝热烟道20与陶瓷纤维过滤除尘系统80相通；

煤气冷却器160，也通过绝热烟道20与风机110相通，所述煤气冷却器160采用气-水翅片式换热器，一方面将煤气冷却到70℃以下，另一方面用煤气中的热量可将水加热，作余热锅炉和放散烟气低氮燃气锅炉140给水用。同时煤气因间接冷却含水低，质量还高；

煤气柜170，也通过绝热烟道20与煤气冷却器160相通；

煤气加压机180，也通过绝热烟道20与煤气柜170相通。

各组成系统之间的连通的绝热烟道20上设有切断阀120、三通阀130以及水封止回阀150，其具体的阀门安装根据管道的连通以及气体的传输自行确定。

风机110通过绝热烟道20连通有放散烟气低氮燃气锅炉140，所述放散烟气低氮燃气锅炉140包括锅炉本体144，与锅炉本体144左侧连通的助燃风机141，锅炉本体144左侧下方连通的高能点火器142，高能点火器142下方连通的放散烟气管143，放散烟气管143右侧连通的加压煤气管道145，锅炉本体144上方放置的汽包146，锅炉本体144右侧上方连通的烟囱148，锅炉本体144右侧下方连通的热软水管147；

放散烟气管143与风机110连通，加压煤气管道145与煤气加压机180连通，热软水管147与煤气冷却器160连通；

锅炉本体144设置成圆筒形，采用低氮燃烧的园筒形燃气锅炉，将放散的低热值烟气的燃烧热转化成蒸汽，回收热能。

考虑到转炉烟气周期性的变化，抗爆型余热锅炉50和放散烟气低氮燃气锅炉140等共同设有蒸汽蓄热系统60，所述蒸汽蓄热系统60与锅炉本体144连通，所述蒸汽蓄热系统60选用蒸汽蓄热器；在转炉烟气的周期性变化造成抗爆型余热锅炉50产汽量周期性的波动，通过蒸汽蓄热器可不影响蒸汽用户的正常用汽，蒸汽蓄热器放热是沸腾蒸发放热，为无级调节，具有均衡蒸汽负荷，合理使用一般能节约燃料3～20％，对节能减排工作具有重大作用；

蒸汽蓄热器使用时内部充有50-90％的饱和热水，水面以上为蒸汽空间，水空间装有充热装置；

蒸汽蓄热器的蓄热和放热是通过内部热水间接实现的，也就是说蓄热器放热过程是饱和汽压和饱和水温降低的过程。蓄热器工作时，内部压力是在变化的，因此这种蒸汽蓄热器又称为变压式蒸汽蓄热器。蓄热器依靠蒸汽压力的变化进行充热和放热。由于蓄热和放热是通过内部热水实现的，故又称为湿式变压式蒸汽蓄热器。

蒸汽蓄热器的充热装置是由蒸汽分配管和若干喷嘴组成；充热时蒸汽在喷嘴中将压能转变为动能喷入水中与水混合提高水温，由于循环筒作用，低温热水由循环筒下部进入，被加热的热水从循环筒上流出，水在每组加热喷嘴周围流动，搅动水空间，使水均匀加热。

蒸汽蓄热器可分为并联或串联两种形式，为使蒸汽蓄热器能自动有效地进行蓄热和放热，在蒸汽蓄热器进汽管和并联的放汽管上必须设置止回阀。进汽管上设置止回阀是防止蒸汽蓄热器中热水倒流入进汽管产生水击事故；并联系统放汽管上设置止回阀是防止充热时蒸汽倒流入蒸汽蓄热器内，保证蒸汽蓄热器充热完善。

蒸汽蓄热器使用初期必须向蒸汽蓄热器中注入50％以上的软化水或除氧水。

一次除尘器40、抗爆型余热锅炉50、陶瓷纤维过滤除尘系统80、煤气冷却器160上均设有排灰装置30。

其中，一次除尘器40为耐磨型重力除尘器，重力除尘器截面为圆形或矩形两种形式；所述圆形重力除尘器由筒体43、烟气进口41、烟气出口42、中心管44、上挡板45、下挡板46组成；

筒体43为中空的圆柱；中心管44位于筒体43内，上挡板45、下挡板46分别固定连接于中心管44上下两侧上，其上挡板45、下挡板46位于筒体43内；烟气进口41通过管道与筒体43左右两侧相通或是直接将其开设在筒体43一侧上；烟气出口42位于筒体43上侧上；

也就是圆形重力除尘器可以上部进气，从内部中心管44下部出气后，再折往向上，经两级挡板再从上部出来；也可以从上部外侧进气，然后从下部中心管44口进入中心管44，再从中心管44上部出来，烟尘在烟气几次折转中与烟气分离而被去除。

矩形重力除尘器由进口411、第一挡板412、第二挡板413、第三挡板414、出口415、料斗410组成；

料斗410上方设有矩形箱；进口411，开设在矩形箱左侧上；第一挡板412、第二挡板413、第三挡板414，从左至右依次放置于矩形箱内；出口415，开设在矩形箱右侧上；

第一挡板412向后倾斜，第二挡板413底侧位于料斗410内，第三挡板414向前倾斜；

也就是说烟气以低于一定速度先碰撞到第一块挡板412，烟气向下，然后碰撞中间的挡板，烟气由下往上，再碰撞第三块挡414板，粉尘在慢速的烟气流速下下沉，经过三次碰撞，大部分大颗粒粉尘(10μm以上的)都落到了料斗410内，气体随出口415排出。

考虑到炼钢转炉10烟气温度高，圆形或矩形重力除尘器外围结构和中间挡板采用膜式水冷壁，并内衬高铝耐火耐磨的耐火材料，外部包保温材料和保护板，以确保强度、密封和保温。另外在圆形或矩形重力除尘器的侧面或顶部安装可自动恢复的防爆阀。

圆形或矩形重力除尘器灰斗采用锥体或双叉锥体灰斗，排灰采用水冷套管加双层球阀，并隔中间灰斗。

根据转炉烟气有爆炸隐患、含尘量高及热焓周期性波动的特点，所述抗爆型余热锅炉50选用圆筒形垂直或水平直通烟道式炉型，烟气流通过有气流分布作用的预置蒸发器后，以柱塞状无涡流无死角地连续通过各组受热面，也就是炉膛内由上到下或由一端到另一端烟气流动均匀和“平滑”，降低爆炸概率。同时考虑到工况变化的复杂性，以及气流和尘粒对受热面的磨损与烟气速度的三次方成正比，所述抗爆型余热锅炉中的烟气流速在保证余热锅炉基本性能的前提下，尽量采用较低烟速，以减小烟气对锅炉受热面的冲刷磨损，在设计工况下，所有烟气速度均控制在6.5m/s以下，以使锅炉的可靠性和寿命大大提高，其主要外围结构为密封效果好的膜式水冷壁，抗爆防爆。

膜式水冷壁是指用扁钢和管子拼排焊成的气密管屏所组成的水冷壁。膜式水冷壁对炉墙具有良好的保护作用，还具有很好的气密性，能适应正负压时对锅炉的要求，不易结渣、无漏风，减少排烟热损失，提高锅炉热效率；

由于转炉烟气含尘量相当高，受热面容易积灰，影响锅炉传热，因此有效的清灰是完全必要的，目前类似工况清除积有振动和振打(包括电动和气动)等方式，但由于工况恶劣和机械故障多，基本不能正常使用，而且效果较差。所述抗爆型余热锅炉50采用弹簧锤清灰，即由小电机驱动的铁锤，敲打带有弹簧的与受热面支架连接的振杆，使受热面受到一定力量的振打而除灰。这种弹簧锤的振打力在一定范围内可调整，并且振打顺序和时间可根据受热面的积灰状况作相应调整。一台余热锅炉每个受热面都装有弹簧锤振打装置，并视情况辅助以声波清灰装置，使清灰效果更好；

转炉烟气余热锅炉含尘量相当大，而且烟尘粒度相对也比较粗，所述抗爆型余热锅炉50的受热面上均装有防磨盖板；在立式余热锅炉的烟气系统中过热器上面的吊挂管增设2～3层套管，并增加热喷涂。立式余热锅炉或者卧式余热锅炉每个受热面的前一排(顺列)或两排(错列)设置防磨盖板；在过热器前膜式水冷壁内表面涂刷(或者喷涂)一层浇注料进行防磨，或在水冷壁上根据理论和实际经验在特定的区域布置防磨盖板；

转炉烟气余热锅炉是负压运行，如果锅炉有漏风，将增加烟气中的氧含量，从而增加爆炸的危险性，为提高抗爆型余热锅炉50的密封效果，首先要求过热器穿管处的水冷壁中的鳍片尽量开小孔，然后在过热器管子上套一套管，密封箱与套管焊接，既可以解决密封的问题，又可以使过热器管子能很好地膨胀，最后用一大的密封箱把各过热器管子作第三次密封。在大密封箱穿墙部分采用膨胀节，并充氮气保压密封；其次蒸发器与水冷壁都属于蒸发系统，汽水侧介质温度基本一致，基本上没有膨胀差。在穿管处焊接能吸收一定膨胀量的套管，套管再与密封箱的钢板焊接，达到彻底密封的效果，结构也相对简单。同时充氮气保压密封；最后吊挂管锅炉水冷壁采用密封箱结构密封，并充氮气保压密封；

抗爆型余热锅炉50的烟气入口、出口及埋刮板机运输机出灰口等与外界管道和设备的连接处均设置高温金属或非金属补偿器，使连接部位可沿轴向和环向自由活动，保证余热锅炉运行时受热膨胀位移得到充分的补偿。高温金属补偿器采用迷宫结构，从内到外由8层结构组成，8层材料都由不锈钢制成，降低温度对波纹管的辐射，每层都起到耐温和密封效果，层与层之间用填料填实，为了防止保温材料流窜，用不锈钢丝网多层包扎固定，金属多波的波纹管一次成形，没有环焊缝，减少了焊缝的泄漏部位，大大提高了产品的使用寿命。采用迷宫结构防止介质的流窜，整体耐温耐磨效果好，密封效果好，不窜风，不积灰，使用寿命长；

抗爆型余热锅炉50炉墙上设置多个自恢复式弹簧泄爆阀，一旦内部压力增高到设定值，泄爆阀自动打开泄压，以保护设备；

为了防止抗爆型余热锅炉50的受热面振动和改善烟气分布的均匀性，根据受热面的宽幅，将受热面分隔成2个或4个均等的烟气通道，以增强强度，对烟气分布均匀性也有改善；

为了保证抗爆型余热锅炉50出口烟气温度波动在一定的范围内，在省煤器进水口和出水口增加一旁通水路，通过控制进入省煤器的水量来控制锅炉烟气出口温度；

抗爆型余热锅炉50的炉水循环方式按常规可以是自然循环，也可以是强制循环，或者是自然循环和强制循环相结合的循环方式。立式余热锅炉水冷壁的高度比较高，适合采用自然循环的水循环方式；蒸发器部分根据不同的位置自然循环或强制循环的水循环方式。卧式余热锅炉的水冷却壁和蒸发器适合强制循环的水循环方式，但也可以采用自然循环的水循环方式。

从抗爆型余热锅炉50出来的烟气需进行二次除尘处理。转炉烟气量随冶炼周期而变化的，其成份以CO为主，烟气温度经余热锅炉后1400-1600℃降到230℃，烟尘浓度经一次除尘和余热锅炉后约55-95mg/Nm3，而且有可能夹裹有“红”(高温)铁钢屑，因此需进行二次除尘，以达到10mg/Nm3以下的环保要求，因此将陶瓷纤维过滤除尘系统80用作炼钢转炉烟气二次除尘；

陶瓷纤维过滤除尘系统80由陶瓷纤维过滤器、喷吹清灰系统、氮气系统、含尘烟气前主管、净烟气主管组成。

陶瓷纤维过滤器具惰性、高孔隙率、耐腐蚀、耐高温，不易与化学物质发生反应，可轻易达到5年以上寿命。陶瓷纤维滤料有极强的抗化学腐蚀性；陶瓷纤维过滤器由除尘箱体和过滤系统构成；

为避免烟气流产生涡流和死区，并有较好的结构强度，除尘箱体采用圆形筒状结构，下部灰斗为锥体。并由多个箱体模块化并联组成一台套除尘器；

陶瓷纤维过滤除尘系统80的净烟气出口设在筒体的顶部，进气口设在筒体下部、锥体以上部位，并在筒体内进气口对面设有均流挡板，以防止高速灰尘冲刷壁板，造成箱体局部磨损严重；陶瓷纤维过滤除尘系统80的箱体进气、出气支管上均安装有大拉杆横向波纹补偿器、气动三偏心蝶阀、电动盲板阀，以作切换离线检修。

陶瓷纤维过滤除尘系统80的每个箱体灰斗上设置氮气炮和仓壁振动器，保证卸灰通畅；陶瓷纤维过滤除尘系统80的每个箱体出口支管上安装粉尘检测仪，在线实时检测净煤气含尘量，当检测到某一箱体出口粉尘浓度超标时，自控系统将声光报警，可判断箱体内是否有破损滤管；陶瓷纤维过滤除尘系统80的每个箱体上设置差压变送器，在线检测该箱体的过滤阻力，并可通过它来控制脉冲喷吹清灰。

过滤系统主要由过滤单元、安装机构、花板、文氏管和脉冲喷吹管组成；过滤单元采用陶瓷纤维滤管，其过滤性能好、具惰性、高孔隙率、耐腐蚀、耐高温，主要通过筛分、惯性、扩散、黏附、静电等来捕获粉尘的，除尘效率可达99.9％以上；滤管上端设有高强度卡套，安装机构与滤管压制在一起，滤管牢固地固定在花板上；文氏管，防止喷吹气流偏离，保护滤管口；花板组件，为滤袋龙骨的支撑件和检修平台，采用机械加工的方法获得，保证了滤袋安装的可靠性和严密性；

每个箱体布置一套过滤单元组合，平等排列，吊挂在花板上，并用卡套和密封垫连接。

喷吹清灰系统主要包括喷吹气包、脉冲阀、喷吹管、阀门、喷嘴等。其工作原理为：脉冲阀开启后，高压氮气通过喷吹管从喷嘴里喷出，形成高速气流进入滤管，并从周围引射数倍于喷射气量的净煤气冲进滤袋，使滤管急剧膨胀，引起一次冲击振动。并在瞬间产生由里往外的逆向气流。在冲击振动和逆向气流的作用下，滤管表面的粉尘被抖落。整个过程约为0.1秒，迅速便捷；

喷吹气包为圆筒状结构，气包直径和长度根据喷气量而定，喷吹气包上安有进气口，安全阀、就地压力表、排污阀、放气阀；喷吹管为无缝钢，喷吹气包与喷吹管之间安有检修球阀；喷嘴安装于滤管上方，所述喷嘴为超音速引射喷嘴，保证通过每个喷嘴的气流量差别在±10％以内，每个喷嘴的孔径会不同，远离气包的喷吹孔比靠近气包的喷吹孔径小0.5～1.0mm。

陶瓷纤维过滤器下方连通有输灰装置70，所述输灰装置70连通有贮灰仓100，所述贮灰仓100下方设有细灰加湿机90，所述细灰加湿机90连通有除尘回收加工系统190；

输灰装置70包括煤气管道72，与煤气管道72底侧连通的氮气管道71，与氮气管71道连通的输灰管道73；

陶瓷纤维过滤除尘系统80与输灰管道73连通，贮灰仓100与氮气管道71连通，氮气管道71与氮气罐连通，煤气管道72与净煤气总管接通；

通过输灰管道73将陶瓷纤维过滤除尘系统80中的灰尘颗粒经由输灰介质(氮气和高压净煤气)输送到贮灰仓100内；

输灰装置70为气力输灰，采用气力输灰投资小、运行费用低、故障少、密封性好、输灰过程无二次污染的优点，同时气力输送没有中间灰斗和斗式提升机，可以降低除尘箱体的标高，既节省投资又增加了安全性；

输灰管道73为为无缝钢管内壁衬陶瓷，增加管道的耐磨性能，输送气体压力低，输送能力大；

贮灰仓100采用圆形筒状结构。上部封头采用正椭圆形封头，下部采用锥形灰斗，灰仓内设布袋除尘系统和脉冲清灰系统；所述贮灰仓100整体保温，采用超细玻璃棉毡，外包镀锌铁皮。

除滤管清灰需要氮气气源外，各种补偿器氮封、气动阀门驱动、氮气炮、气力输灰也都需要氮气。因此应设置氮气储存罐作为氮气系统，用来暂时存储氮气。因此在陶瓷纤维过滤除尘系统80中设二台氮气储气罐，氮气气源压力不小于0.8MPa。

在一台氮气罐后设有3套压力调节系统，调节、稳定氮气的压力。

一套压力调节系统将氮气压力调节至0.02-0.05MPa，以满足气力输灰的使用要求；一套压力调节系统将氮气压力调节至约0.5～0.7Mpa，以满足气动阀门使用要求；另一套压力调节系统将氮气压力调节至约0.5～0.6Mpa，以满足氮气炮的使用要求。

在另一台氮气罐后设有压力调节系统，将氮气压力调节至约0.35～0.45Mpa，以满足脉冲反吹系统、管网和设备吹扫、氮封等的使用要求。

陶瓷纤维过滤器含尘烟气前主管起到气体分配作用，它将含尘烟气均匀分配到除尘箱体中。为使烟气均匀的分配到各个箱体中，烟气主管按等速管设计；

因陶瓷纤维过滤器前烟气含尘量比较大，为防止管道磨损剧烈，在主管内表面进行耐磨处理，喷涂耐磨涂料。含尘烟气前主管和支管的三通及弯头处熔焊高铬铸铁系耐磨材料；

烟气总管上设置大拉杆补偿器，用来补偿因温度变化引起的管道长度变化。

净烟气主管将各箱体中经净化后的烟气收集到一起，经风机加压后，进入烟气切换站。

除尘箱体进、出口支管均设有烟气切断阀组，由烟气蝶阀和插板阀组成。蝶阀控制采用气动三偏心耐磨煤气蝶阀，插板阀采用电液动扇形插板阀。蝶阀和插板阀之间的短接上设有一个检修人孔。

烟气切断阀组用来切断除尘箱体进、出烟气，使除尘箱体从管道中切出，以便进行除尘器的维护、检修、更换滤筒等。

另外除尘箱体进、出口支管上均设有大拉杆补偿器，用来补偿因烟气主管道位移引起的支管横向位移，并防止支管径向位移传至主管道上。波纹补偿器的波节均采用双层结构，内层(靠煤气侧)为254SMo或其它同档次或更优材质，外层为不锈钢，内壁喷涂耐磨材料。

转炉烟气经一次除尘、余热锅炉降温、二次除尘后，由风机送到切换站，烟气符合回收作煤气的条件，即CO≧30％,O2≦2％时，三通切换阀切到回收档，烟气经冷却器冷却至70℃以下进入气柜；不符合回收条件，即CO≦30％,O2≧2％时，切换阀切到回收放散档，烟气通过燃气锅炉后经烟囱外排；

转炉煤气回收与放散的控制由三通切换阀实现。

本申请实施例实际运行时，转炉炉气通过汽化烟道20进入一次除尘器40，烟气在一次除尘器40内进行粗除尘，然后进入抗爆型余热锅炉50，烟气在余热锅炉内从800℃～1000℃冷却至230℃以下并产生蒸汽，之后烟气进入陶瓷纤维过滤器进行过滤除尘，使烟气粉尘浓度达到10mg/Nm3以下，再通过风机110，把烟气送到切换站。当烟气中O2含量、CO气体含量达到可回收条件(即O2≦2％，CO≧30％)时，通过切换站将煤气导入煤气冷却器160进行冷却，将煤气冷却到70℃以下，煤气冷却器160的出口含尘浓度低于10mg/Nm3，最后进入煤气柜170储存。当烟气中O2气体含量或CO气体含量不满足回收条件(即O2≧2％，CO≦30％)时，则通过切换站将烟气导入烟囱148进行放散，烟气经高能点火器142点火燃烧后排放至大气。一级除尘器余热锅炉及二级陶瓷纤维过滤器所收集的粉尘通过密闭排灰阀排至灰仓，经由细灰加湿机90再加湿处理后由普通运灰车外运。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：采用抗爆型高效清灰的余热锅炉，产生饱和蒸汽，同时将转炉烟气温度降到230℃以下；再采用新型的耐高温、抗震抗爆、耐腐蚀的陶瓷纤维滤管除尘器。该技术在回收蒸汽50-70kg/t钢的同时，还能节约水资源，减少环境污染。有效实现节能减排增效益，对碳达峰碳中和有很大的意义。

实施例二

请参阅图8，转炉除尘灰含铁高，钙镁等对冶炼有宜元素也较高，是有较高的利用价值，为实现转炉除尘灰的回收利用，设计除尘灰回收加工系统190。

煤气冷却器160同细灰加湿机90之间的运输设备与除尘回收加工系统190之间的管道相通；

一次除尘器40与除尘回收加工系统190通过气力输送管道相通；

煤气加压机180与除尘回收加工系统190相通。

除尘灰回收加工系统190包括配料仓192，所述配料仓192上侧的仓顶除尘器191，所述配料仓192外侧的仓壁振动193器，所述配料仓192下方的定量螺旋给料机194，所述配料仓192右侧连通的燃烧室197，所述燃烧室197左侧放置的助燃风机一195，所述助燃风机一15下方与燃烧室197连通的烧咀196，所述燃烧室197右侧连通的转筒干燥机198，所述转筒干燥机198右侧连通的强力混合机210，所述强力混合机210下方连通的高压压球机200，所述配料仓192右侧上方连通的散装槽罐车199。

配料仓192至少设有两个。

将转炉除尘灰的粗灰和细灰加湿处理后与添加剂按一定比例在配料仓192内进行配料，然后经由转筒干燥机198和强力混合机210烘干(调节水分)、混合，再用高压压球机200将混合料压成团块，自然干燥后送转炉作造渣剂或冷却剂用；经由该过程制备出简单、经济、效果好的冷压球团，同时配合新型的有机粘结剂，能确保冷压球团在干燥后具有一定的强度，转运到转炉后不会粉碎。

利用转炉除尘灰可将其用作烧结和球团原料，加工后进高炉冶炼；通过配料、烘干、细磨和高温氧化焙烧等工序，制备高纯氧化铁红；以氧化铁红为原料生产高品质的铁氧体预烧料，进而制备铁氧体磁性材料；有效提高转炉除尘灰的高效利用率。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种炼钢转炉烟气余热回收及干法除尘系统，包括炼钢转炉、一次除尘器、抗爆型余热锅炉、陶瓷纤维过滤除尘系统、风机、煤气冷却器、煤气柜、煤气加压机，其特征在于：

炼钢转炉，用于完成炼钢的过程，所述炼钢转炉的煤气回收与放散的控制由三通切换阀实现；

一次除尘器，通过绝热烟道与炼钢转炉相通；用于将转炉烟气中粗粉尘及其中夹有的“火星”去除；

抗爆型余热锅炉，也通过绝热烟道与一次除尘器相通；其中，所述抗爆型余热锅炉选用圆筒形垂直或水平直通烟道式炉型，所述抗爆型余热锅炉设有弹簧锤用于清灰，所述抗爆型余热锅炉中的烟气流速在保证余热锅炉基本性能的前提下，采用较低烟速，以减小烟气对锅炉受热面的冲刷磨损；所述抗爆型余热锅炉的过热器上面的吊挂管增设2～3层套管，并增加热喷涂，立式余热锅炉或者卧式余热锅炉每个受热面的前一排顺列或两排错列设置防磨盖板，在过热器前膜式水冷壁内表面涂刷或者喷涂一层浇注料进行防磨，或在水冷壁上根据理论和实际经验在特定的区域布置防磨盖板；所述抗爆型余热锅炉外围结构为密封效果好的膜式水冷壁，所述抗爆型余热锅炉的烟气入口、出口及埋刮板机运输机出灰口与外界管道和设备的连接处均设置耐高温金属或非金属密封补偿器，并用惰性气体作最后密封；所述抗爆型余热锅炉的炉墙上设置多个自恢复式弹簧泄爆阀；所述抗爆型余热锅炉的受热面分隔成2个或4个均等的烟气通道，以确保烟气分布均匀；所述抗爆型余热锅炉的过热器穿管处的水冷壁中的鳍片开小孔，然后在过热器管子上套一套管，密封箱与套管焊接，最后用一大的密封箱把各过热器管子作第三次密封；在大密封箱穿墙部分采用膨胀节，并充氮气保压密封；所述抗爆型余热锅炉的蒸发器在穿管处焊接能吸收一定膨胀量的套管，套管再与密封箱的钢板焊接，同时充氮气保压密封；所述抗爆型余热锅炉的吊挂管与锅炉水冷壁采用密封箱结构密封，并充氮气保压密封；所述抗爆型余热锅炉的省煤器进水口和出水口增加一旁通水路，以方便控制出口烟气温度；

陶瓷纤维过滤除尘系统，也通过绝热烟道与抗爆型余热锅炉相通；其中，所述陶瓷纤维过滤除尘系统包括陶瓷纤维过滤器，所述陶瓷纤维过滤器由除尘箱体和过滤系统构成；所述陶瓷纤维过滤除尘系统的箱体采用圆形筒状结构，下部灰斗为锥体，并由多个箱体模块化并联组成一台套除尘器；所述陶瓷纤维过滤除尘系统的净烟气出口设在筒体的顶部，进气口设在筒体下部、锥体以上部位，并在筒体内进气口对面设有均流挡板，以防止高速灰尘冲刷壁板，造成箱体局部磨损严重；所述陶瓷纤维过滤除尘系统的箱体进气、出气支管上均安装有大拉杆横向波纹补偿器、气动三偏心蝶阀、电动盲板阀，以作切换离线检修；所述陶瓷纤维过滤除尘系统的每个箱体灰斗上设置氮气炮和仓壁振动器，保证卸灰通畅；所述陶瓷纤维过滤除尘系统的每个箱体出口支管上安装粉尘检测仪；所述陶瓷纤维过滤除尘系统的每个箱体上设置差压变送器；所述陶瓷纤维过滤除尘系统的过滤系统主要由过滤单元、安装机构、花板、文氏管和脉冲喷吹管组成；每个箱体布置一套过滤单元组合，平等排列，吊挂在花板上，并用卡套和密封垫连接；所述陶瓷纤维过滤除尘系统的过滤单元采用陶瓷纤维滤管，其过滤性能好、具惰性、高孔隙率、耐腐蚀、耐高温；所述陶瓷纤维过滤除尘系统的滤管上端设有高强度卡套，它与滤管压制在一起，滤管牢固地固定在花板上；

风机，也通过绝热管道与陶瓷纤维过滤除尘系统相通，所述风机通过绝热管道连通有放散烟气低氮燃气锅炉；

煤气冷却器，也通过汽化管道与风机相通，所述煤气冷却器采用气-水翅片式换热器，一方面将煤气冷却到70℃以下，另一方面用煤气中的热量可将水加热，作余热锅炉和放散烟气低氮燃气锅炉给水用，同时煤气因间接冷却含水低，质量还高；

煤气柜，也通过绝热管道与煤气冷却器相通；

煤气加压机，也通过绝热管道与煤气柜相通；

一次除尘器、抗爆型余热锅炉、陶瓷纤维过滤除尘系统、煤气冷却器上均设有排灰装置。

2.如权利要求1所述的一种炼钢转炉烟气余热回收及干法除尘系统，其特征在于：所述放散烟气低氮燃气锅炉包括锅炉本体，与锅炉本体左侧连通的助燃风机，锅炉本体左侧下方连通的高能点火器，高能点火器下方连通的放散烟气管，放散烟气管右侧连通的加压煤气管道，锅炉本体上方放置的汽包，锅炉本体右侧上方连通的烟囱，锅炉本体右侧下方连通的热软水管。

3.如权利要求2所述的一种炼钢转炉烟气余热回收及干法除尘系统，其特征在于：所述放散烟气管与风机连通，加压煤气管道与煤气加压机连通，热软水管与煤气冷却器连通。

4.如权利要求1所述的一种炼钢转炉烟气余热回收及干法除尘系统，其特征在于：所述抗爆型余热锅炉和放散烟气低氮燃气锅炉共同设有蒸汽蓄热系统，所述蒸汽蓄热系统与锅炉本体连通，所述蒸汽蓄热系统选用蒸汽蓄热器。

5.如权利要求1所述的一种炼钢转炉烟气余热回收及干法除尘系统，其特征在于：所述一次除尘器为耐磨型重力除尘器，重力除尘器截面为圆形或矩形两种形式；

圆形重力除尘器由筒体、烟气进口、烟气出口、中心管、上挡板、下挡板组成；

矩形重力除尘器由进口、第一挡板、第二挡板、第三挡板、出口、料斗组成。

6.如权利要求5所述的一种炼钢转炉烟气余热回收及干法除尘系统，其特征在于：所述圆形重力除尘器或矩形重力除尘器外围结构和中间挡板采用膜式水冷壁，并内衬高铝耐火耐磨的耐火材料，外部包保温材料和保护板。

7.如权利要求1所述的一种炼钢转炉烟气余热回收及干法除尘系统，其特征在于：所述陶瓷纤维过滤除尘系统还包括喷吹清灰系统、氮气系统、含尘烟气前主管、净烟气主管组成；

喷吹清灰系统主要包括喷吹气包、脉冲阀、喷吹管、阀门、喷嘴；

氮气系统为氮气储存罐，所述陶瓷纤维过滤除尘系统中设二台氮气储气罐，氮气气源压力不小于0.4MPa；

含尘烟气前主管起到气体分配作用，它将含尘烟气均匀分配到除尘箱体中；

净烟气主管将各箱体中经净化后的烟气收集到一起，经风机加压后，进入烟气切换站。

8.如权利要求7所述的一种炼钢转炉烟气余热回收及干法除尘系统，其特征在于：所述陶瓷纤维过滤器下方连通有输灰装置，所述输灰装置连通有贮灰仓，所述贮灰仓下方设有细灰加湿机，所述细灰加湿机连通有除尘回收加工系统；

其中，输灰装置包括煤气管道，与煤气管道底侧连通的氮气管道，与氮气管道连通的输灰管道。

9.如权利要求8所述的一种炼钢转炉烟气余热回收及干法除尘系统，其特征在于：所述除尘回收加工系统包括配料仓，所述配料仓上侧的仓顶除尘器，所述配料仓外侧的仓壁振动器，所述配料仓下方的定量螺旋给料机，所述配料仓右侧连通的燃烧室，所述燃烧室左侧放置的助燃风机一，所述助燃风机一下方与燃烧室连通的烧咀，所述燃烧室右侧连通的转筒干燥机，所述转筒干燥机右侧连通的强力混合机，所述强力混合机下方连通的高压压球机，所述配料仓右侧上方连通的散装槽罐车。

10.如权利要求9所述的一种炼钢转炉烟气余热回收及干法除尘系统，其特征在于：所述除尘回收加工系统与煤气冷却器同细灰加湿机之间的运输设备相通；

所述除尘回收加工系统与一次除尘器通过气力输送管道相通；

所述除尘回收加工系统与煤气加压机相通。

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