CN115491460A - 一种转炉烟气处理系统及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于转炉烟气处理技术领域，具体涉及一种转炉烟气处理系统及处理方法。本转炉烟气处理系统包括：依次连接的炉罩、气化冷却烟道、U型多级辐射冷却器、多级蒸发装置、除尘段、低温余热回收段、引风机和烟气回收段；U型多级辐射冷却器兼具了换热和除尘作用；系统可靠性高，不因为某一部分出现故障影响到烟气系统的正常运行；针对转炉周期性生产工艺，U型多级辐射冷却器可有效防止冶炼和非冶炼状态转换时的燃爆现象；对高温灰进行余热回收，并对陶瓷滤筒高效除尘器进行保温，可以有效避免冶炼间歇时陶瓷滤筒高效除尘器板结、结露，造成滤袋过滤性能降低，寿命减短的现象。

Description

一种转炉烟气处理系统及处理方法

技术领域

本发明属于转炉烟气处理技术领域，具体涉及一种转炉烟气处理系统及处理方法。

背景技术

在转炉冶炼过程中，产生约1600℃的高温烟气，主要成分是CO、O2、CO2和N2，其中CO 含量可高达80％以上,含有大量的粉尘，含尘浓度可达80-150g/Nm3，吨钢可产生20～30kg粉尘。转炉烟气具有高温、有毒、易燃易爆、含尘量高等特点，同时转炉烟气又具有很高的利用价值。具有显热等大量能量，而炉气中的CO是很好的燃料和化工原料，需要最大化的回收利用；烟气中的粉尘也含有50％～60％的全铁，如果排放到大气中，会对大气造成严重污染，将其回收，可以循环利用。

转炉冶炼是周期性的，一炉钢的冶炼主要主要过程有(1)上炉出钢、倒渣，检查炉衬和倾动设备等并进行必要的修补和修理；(2)倾炉，加废钢、兑铁水，摇正炉体(至垂直位置)；(3)降枪开吹，进行冶炼工作，同时依次加入多批渣料，随吹炼进行钢中碳逐渐降低，约12min后火焰微弱，停吹；(4)倒炉，测温、取样，并确定补吹时间或出钢；(5)出钢，同时(将计算好的合金加入钢包中)进行脱氧合金化。如此循环，进行下一炉钢的冶炼。以120T的转炉为例，该周期过程约30-32分钟。其中第三项过程为冶炼过程，该过程产生大量的高温、有毒、易燃易爆、含尘量高的烟气(通常称为转炉一次烟气)，本发明专利描述的烟气处理系统工艺都是针对该转炉烟气的；其他几个过程转炉处于倾斜状态，是非冶炼过程，其产生的尘气属于转炉二次烟气，由其他环境除尘器进行净化处理。由此可知，转炉冶炼是周期性的，转炉烟气是间断性的，非连续性的，在非冶炼期间，炉罩提起，为确保烟气处理系统连续运转且节约能耗，系统的引风机采用变频控制将转速降低，吸入约冶炼期间20％的环境空气，此阶段烟气量小，烟气温度低，是常温。

转炉烟气(冶炼时转炉烟气主要是转炉煤气)具有易燃易爆的特性，其爆炸产生条件为：1)与氧气混合浓度达到爆炸极限：CO>9％，O2>6％；2)混合气体的温度在着火点以下，CO：610℃；3)存在明火等火源(达到最小点火能量)。

常见的，转炉烟气处理系统主要工艺有两种：一种是湿法(OG法和新OG法) 净化回收系统，一种是干法(LT法)净化回收系统。

转炉烟气湿法(OG法和新OG法)转炉烟气净化回收系统，工艺流程是：转炉烟气进入汽化冷却烟道间接冷却之后，由1600℃降至900℃左右，然后连续进一文塔、二文塔内喷水降温至40℃左右，并同时通过水冲洗净化烟气中的粉尘，使烟气含尘浓度降至30-50mg/Nm3，进入脱水器脱水后，进入烟气回收系统，烟气中符合要求的煤气回收至烟气柜，不合格的烟气经放散塔点火放散。系统全过程采用湿法处理。

转炉烟气干法(LT法)净化回收系统，工艺流程是：转炉烟气进入汽化冷却烟道间接冷却之后，由1600℃降至900℃左右，进入蒸发冷却器，在烟气里直接喷入由蒸汽雾化水后的混合水汽，将烟气冷却到150℃-200℃后，进入圆筒状静电除尘器进行除尘，使烟气含尘浓度降至15mg/Nm3以下。进入烟气回收系统，烟气中符合要求的煤气经过煤气冷却塔冷却温度至70℃以下后，回收至烟气柜，不合格的烟气经放散塔点火放散。

干法和湿法两种传统的转炉烟气处理工艺主要缺点有：1)需要向烟气内喷入水进行降温冷却，浪费大量水资源，造成了二次污染；2)回收的煤气内含水量大，煤气热值低。3)通过在烟气内喷入水的方式降温，造成烟气量增大30％以上，风机电机功率相应提高，增加了能耗。4)对烟气显热的回收并不彻底，只回收转炉烟气高温段(1600℃-900℃)的显热，中温余热(900℃-50℃)全部浪费，浪费能源5)没有办法实现超低排放，烟气净化限于除尘净化工作机理的因素(湿法除尘和静电除尘)，目前很难实现长期满足超低排放≤10mg/Nm3的要求。6)采用转炉烟气干法(LT法)净化回收系统，静电除尘器工作时会有电火花，存在燃爆，检修频率较高。7)收集下来的炉尘加工成球团后，无法直接返转炉使用；因为在加工球团过程中需要加入粘结剂，直接返回转炉使用，粘结剂会随着成品进入转炉烟气系统内，目前的OG法和LT法转炉烟气处理方法均需要喷水冷却，在这个过程中粘结剂和遇水与高浓度的灰混合，容易粘结在转炉烟气处理系统的设备内腔，造成堵塞。

此外，现有专利文献中新方法为应对以上两个传统工艺缺点而设计，例如，在不喷水直接冷却的条件下采用余热锅炉回收烟气的中低温余热，余热锅炉后接过滤式除尘器进行精除尘，起到充分吸收转炉烟气中的余热以及除尘的效果。目前最新的专利技术是“一种转炉烟气余热回收系统和方法，申请公布号 CN113073170A”。但是该专利属于理论方面为解决问题而发明，从其结构和工作原理分析存在很多弊端，属于高温烟气的通用治理系统，不是为具有周期性特点的转炉冶炼工艺专门设计的，很多地方不符合转炉冶炼工艺的特有操作工艺和特殊性。转炉烟气处理系统是转炉冶炼的附属设备，其安全性，可靠性是最重要的，不能因为转炉烟气系统的故障而影响到转炉生产。

该专利涉及的转炉烟气余热回收系统缺点如下：

1)该专利描述的转炉烟气系统安全性能低，未能很好的解决转炉烟气的燃爆现象。转炉冶炼是周期性的，转炉烟气是非连续的，间歇性的，转炉烟气在冶炼期间CO含量高，在非冶炼期间，转炉烟气是环境空气，基本上半小时一个周期。在冶炼和非冶炼状态转换时，会出现CO、O₂混合处于爆炸极限范围的现象，在低于610℃的温度阶段，遇到火星，会出现燃爆现象。在该系统中，余热锅炉采用分体结构，前端的余热锅炉辐射段横截面面积扩大2倍以上，通过降低转炉烟气流速，使烟气中的红渣或铁粒等大颗粒粉尘的沉降和去除，避免红渣或铁粒等大颗粒粉尘(相当于火星)进入低于610℃的温度区域。该措施有以下几个问题：①截面积2倍，相当于流速降低4倍，但是实际转炉烟气流速还是有4米/s以上，这个流速不足以确保让烟气中红渣或铁粒等大颗粒粉尘的完全沉降，部分红渣或铁粒会随烟气进入后续设备中，当CO、O2混合处于爆炸极限范围是，会燃爆。燃爆发生在蒸发室，会造成蒸发器内水管路变形、加速水管路爆管现象出现；燃爆发生在陶瓷纤维滤筒除尘器内，会造成陶瓷滤筒大面积破裂，而该系统采用的是常规的方形除尘器结构，各仓室不能独立切换出系统，一个仓室滤筒因燃爆破裂，就会造成系统停运，影响转炉生产；②收集下来的红渣或铁粒位于底部船型灰斗内，没有做有效的隔离措施，高温的红渣和铁粒和转炉烟气直接接触，遇到下一个冶炼周期的低温烟气时，存在燃爆可能，造成系统故障。另外700℃的高温灰直接外排会产生环保问题和安全生产问题，该技术未描述有效的解决方案。

2)该专利描述的转炉烟气系统可靠性能低，会因为烟气系统的频繁的故障而严重影响到转炉生产，没有办法应用到实践中。系统内的余热锅炉虽然采用了3段分体式的结构，但每个结构体(辐射冷却段、蒸发冷却段、省煤器)内都是一路水循环系统。如蒸发冷却段内部水管路密集，与高浓度烟气流动方向中垂直接触，水管路为外表面光滑的光管，没有采取特殊处理，易被冲刷磨损，当内部出现水管路爆管时，如果关闭该路水管路，则该结构体丧失了烟气冷却和余热回收性能，造成系统故障，因此只能停机检修，可靠性低，影响转炉生产。除尘系统采用传统的方形结构，各仓室不能可靠切断，单独从系统切换出去，不能实现在线检修。出现滤筒破损时，只能整个系统停下来更换滤筒，影响转炉生产；由于烟气量大，滤筒数量多，而除尘系统的滤筒属于易损件，它的破损存在随机性，不可预见性，使得该发明方式没有办法应用于实践生产中。

3)该专利描述的余热锅炉中的冷却水管路和蒸汽系统不合理，换热效率低。余热锅炉采用3段分体式的结构，但每个结构体(辐射冷却段、蒸发冷却段、省煤器，分别处于不同温度区间)内都是一路水循环系统。都是冷却水进去，蒸汽出来。因为所处温度区间不同，造成吸收热量不同，蒸汽的温度和压力自然也就不同，蒸汽汇聚在一起，效率低下。且150℃以下的烟气热量不能回收，造成热量浪费。吨钢只能多回收蒸汽60kg。可回收的煤气还需要进入煤气冷却塔内喷水降温至70℃以下，才能进入煤气柜83，造成转炉煤气中含水率增大，降低热值。

4)未能针对转炉烟气的间歇性生产的特点，做出相应的解决方案。比如非冶炼期间，吸入的烟气是常温的，在冶炼期间吸入的烟气温度是高温的。当非冶炼期间吸入常温烟气时，容易造成余热锅炉系统内冷却水和蒸汽反噬，倒流，影响其使用寿命和效率；除尘系统在冶炼期间过滤时附着在滤袋上的高温灰尘在低温时容易板结、结露，造成滤袋过滤性能降低，寿命减短。

发明内容

本发明的目的是提供一种转炉烟气处理系统及处理方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种转炉烟气处理系统，依次连接的炉罩、气化冷却烟道、U型多级辐射冷却器、多级蒸发装置、除尘段、低温余热回收段、引风机和烟气回收段；第一冷却管组，其输送的水与气化冷却烟道换热后进入汽包；第二冷却管组，其输送的水与低温余热回收段换热后，通过输送管分别进入U型多级辐射冷却器、多级蒸发装置，分别进行换热后进入汽包；所述U型多级辐射冷却器包括并列且竖向设置的第一辐射管和第二辐射管，且两辐射管的上端连通，下端为灰斗且与高温灰处理装置连接；所述第一辐射管的下部与气化冷却烟道连通，所述第二辐射管的下部与多级蒸发装置的下部连通；其中第一辐射管和第二辐射管均包括多段中间管段，且各中间管段的外壁上分别设置有相应辐射冷却管；以及各辐射冷却管的进口端通过进口阀与输送管连接，出口端通过出口阀与汽包连接；所述多级蒸发装置的下端为灰斗且与高温灰处理装置连接，上端与除尘段连通，中部设置有多个竖向依次堆叠的蒸发器；其中各蒸发器的进口端通过进口阀与输送管连接，出口端通过出口阀与汽包连接。

进一步的，所述高温灰处理装置包括：氮气气封系统，用于向各灰斗通入氮气；卸灰管，与各灰斗底部连接，且其上设置有两个交替打开的卸灰阀；六个水冷灰仓，且各卸灰管的出口分别连接两个水冷灰仓；刮板输送机，与各水冷灰仓相连；以及粗灰仓，收集经刮板输送机输送的灰。

进一步的，在非冶炼期间，所述水冷灰仓的水冷管将水冷灰仓产生的余热输送至除尘段对除尘器进行保温。

进一步的，所述除尘段包括：进烟管，与多级蒸发装置的上端连通；出烟管，与低温余热回收段连通；多个并列且竖向设置的陶瓷滤筒高效除尘器，各陶瓷滤筒高效除尘器的下部进气口通过切断阀与进烟管连通，上部出气口通过切断阀与出烟管连通。

进一步的，所述陶瓷滤筒高效除尘器包括：筒状壳体，其内部设置有陶瓷滤筒；脉冲反吹装置，用于对陶瓷滤筒进行反吹；锥形筒底，设置于筒状壳体底部，用于承接落灰；其中所述锥形筒底周围设置有伴热管，且与水冷灰仓的水冷管连接。

进一步的，各锥形筒底的出灰口设置有出灰阀门，且出灰口连接有仓泵气力输送装置；所述仓泵气力输送装置适于将落灰输送至细灰仓。

进一步的，所述低温余热回收段包括节能器和冷凝器，与第二冷却管组进行换热；以及所述输送管上设置有缓冲器。

进一步的，所述烟气回收段包括三通切换阀，其进气端与冷凝器连接，其两个出气端分别连接放散烟囱和煤气柜。

进一步的，所述U型多级辐射冷却器、多级蒸发装置和陶瓷滤筒高效除尘器上均设置有泄压装置。

又一方面，本发明还提供了一种转炉烟气处理方法，包括：

在冶炼期间，转炉产生的1500℃～1600℃的高温含尘烟气经气化冷却烟道冷却至900℃～1000℃，再经U型多级辐射冷却器冷却至650℃～700℃，再经多级蒸发装置冷却至220℃～250℃，再经除尘段过滤至含尘量＜5mg/Nm³，再经低温余热回收段冷却至30～50℃，若烟气合格回收至煤气柜，不合格则经放散烟囱点火排放；其中

低温余热回收段预热后的水蒸汽混合物分别进入U型多级辐射冷却器、多级蒸发装置加热后排入汽包；以及

在非冶炼期间，对U型多级辐射冷却器、多级蒸发装置、除尘段进行卸灰和清灰，对除尘段进行保温。

本发明的有益效果是，本发明的转炉烟气处理系统及方法的有益效果：

1)通过全温域余热锅炉系统回收烟气中的显热，可回收转炉烟气自从1600℃至50℃的显热，相比现有转炉烟气处理工艺，吨钢多回收蒸汽70-80kg；

2)采用陶瓷纤维滤筒除尘器，过滤效率高，转炉烟气排放颗粒物浓度长期稳定低于5mg/Nm3，实现转炉一次烟气的超低排放；

3)系统是静态的，没有火源，安全可靠，不易出现燃爆现象；

4)在高温段(U型多级辐射冷却器3阶段)有效去除烟气中的大颗粒红渣和铁粒(火星)，避免燃爆现象出现，系统安全、稳定；

5)系统可靠性高，不因为某一部分出现故障影响到烟气系统的正常运行，确保转炉冶炼生产不受影响，U型多级辐射冷却器3、多级蒸发装置4、陶瓷滤筒高效除尘器53均采用模块化设计，当其中一个模块故障时，可智能检测并将该模块切出系统，不影响烟气系统的正常运行。除尘段采用多个陶瓷滤筒高效除尘器53并列组成，各陶瓷滤筒高效除尘器53的进口和出口支管上均可设有可靠切断的阀门，并配有粉尘检测仪，在某个筒体出现滤筒破损造成排放超标时可以实时检测到并将该筒体切出系统，在线更换滤筒，不影响烟气系统的正常运行。

6)工业软水自低温区的节能器61和冷凝器62加热至100℃的水汽混合体后，进入缓冲器，再分流至U型多级辐射冷却器3和多级蒸发装置4的各模块中的独立循环系统中，加热至高温高压的蒸汽时，再汇聚至顶部气包内。可回收转炉烟气1600℃至30℃-50℃的热量，相比传统工艺，吨钢可多回收蒸汽75kg，以120T转炉每年180万吨钢产量，可多回收蒸汽13.5万吨，以200元每吨价格，可产生效益2700万元。相比现有文献专利中的描述，吨钢可相比多回收蒸汽15kg，提高25％，可多产生效益540万。回收的煤气温度低，可直接进入煤气柜，确保煤气内含水量低，热值高。

7)针对转炉周期性生产工艺，U型多级辐射冷却器3可有效防止冶炼和非冶炼状态转换时的燃爆现象；对高温灰进行余热回收，并对陶瓷滤筒高效除尘器53进行保温，可以有效避免冶炼间歇时陶瓷滤筒高效除尘器53板结、结露，造成滤袋过滤性能降低，寿命减短的现象。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的转炉烟气处理系统的优选实施例的示意图；

图2是本发明的转炉烟气处理系统的的优选实施例的U型多级辐射冷却器的示意图；

图3是本发明的转炉烟气处理系统的的优选实施例的高温灰处理装置的示意图；

图4是本发明的转炉烟气处理系统的的优选实施例的除尘段的示意图。

图中：

炉罩1、气化冷却烟道2、U型多级辐射冷却器3、第一辐射管31、第二辐射管32、中间管段33、辐射冷却管331、多级蒸发装置4、蒸发器41、除尘段5、进烟管51、出烟管52、陶瓷滤筒高效除尘器53、筒状壳体531、陶瓷滤筒532、脉冲反吹装置533、锥形筒底534、伴热管535、出灰阀门536、仓泵气力输送装置537、细灰仓538、低温余热回收段6、节能器61、冷凝器62、引风机 7、烟气回收段8、三通切换阀81、放散烟囱82、煤气柜83、第一冷却管组9、第二冷却管组10、输送管101、汽包11、高温灰处理装置12、氮气气封系统121、卸灰管122、卸灰阀123、六个水冷灰仓124、刮板输送机125、粗灰仓126、水冷管127、泄压装置13、缓冲器14、CO浓度分析仪15。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种转炉烟气处理系统，包括：依次连接的炉罩1、气化冷却烟道2、U型多级辐射冷却器3、多级蒸发装置4、除尘段5、低温余热回收段6、引风机7和烟气回收段8；第一冷却管组9，其输送的水与气化冷却烟道2换热后进入汽包11；第二冷却管组10，其输送的水与低温余热回收段6换热后，通过输送管101分别进入U型多级辐射冷却器3、多级蒸发装置4，分别进行换热后进入汽包11；所述U型多级辐射冷却器3包括并列且竖向设置的第一辐射管31和第二辐射管32，且两辐射管的上端连通，下端为灰斗且与高温灰处理装置12连接；所述第一辐射管31的下部与气化冷却烟道2连通，所述第二辐射管32的下部与多级蒸发装置4的下部连通；其中第一辐射管 31和第二辐射管32均包括多段中间管段33，且各中间管段33的外壁上分别设置有相应辐射冷却管331；以及各辐射冷却管331的进口端通过进口阀与输送管 101连接，出口端通过出口阀与汽包11连接；所述多级蒸发装置4的下端为灰斗且与高温灰处理装置12连接，上端与除尘段5连通，中部设置有多个竖向依次堆叠的蒸发器41；其中各蒸发器41的进口端通过进口阀与输送管101连接，出口端通过出口阀与汽包11连接。

在本实施例中，U型多级辐射冷却器3兼具了换热和除尘作用。

转炉烟气在冶炼期间CO含量高，在非冶炼期间，转炉烟气是环境空气。因此，在冶炼和非冶炼状态转换时，会出现CO、O₂混合处于爆炸极限范围的现象，在低于610℃的温度阶段(对应于本实施例的多级蒸发装置4管段)，遇到火星，会出现燃爆现象。

在本实施例中，为了解决上述问题，所述U型多级辐射冷却器3包括并列且竖向设置的第一辐射管31和第二辐射管32，第一辐射管31和第二辐射管32 可以是光滑内壁，烟气从第一辐射管31的下部进入，从第一辐射管31的上端进入第二辐射管32的上端，并从第二辐射管32的下部进入多级蒸发装置4的下部，即高温烟气先在第一辐射管31内向上流动，再到第二辐射管32内向下流动。

在本实施例中，优选的是，含有红渣或铁粒等大颗粒粉尘(相当于火星) 的高温烟气先在第一辐射管31内向上流动，大颗粒在沉降时可以受到气浮作用，与现有技术中采用单一辐射管且含有大颗粒烟气直接向下流动相比，大颗粒的下降速度可以得到减缓，防止对管壁或底部灰斗造成冲击磨损；此外，在第一辐射管31中，给足了红渣或铁粒等大颗粒粉尘(相当于火星)沉降时间，可以使大部分火星在第一辐射管31中沉降，并且可以经过第二辐射管32缓冲，火星基本不会进入低于610℃的温度阶段(对应于本实施例的多级蒸发装置4管段)，避免了在冶炼和非冶炼状态转换时的燃爆现象。

在本实施例中，可选的，第一辐射管31的管径可以比前段管大200％，使进入第一辐射管31后，烟气的流速突降，防止气流过快影响大颗粒在第一辐射管 31中沉降。

在本实施例中，优选的，第二冷却管组10的供水先在低温余热回收段6预热，然后再与U型多级辐射冷却器3和多级蒸发装置4换热后进入汽包，而不是在低温余热回收段6换热后直接进入汽包，使进入汽包的蒸汽温度和压力相差不大，提升了换热效率。

在本实施例中，优选的，U型多级辐射冷却器3和多级蒸发装置4均设置成多段独立的换热中间管段33或独立蒸发器41，即采用模块设计，可以各设计 5-6个模块，个模块采用独立水汽循环，当一模块发生故障时，可以单独切出第二冷却管组10，其余的可以正常进行换热，可以实现在线维修，而无需将系统停机。

在本实施例中，U型多级辐射冷却器3可以把烟气温度降低到700℃以下，让低熔点金属元素在U型多级辐射冷却器3中凝结，确保粉尘不粘结，避免在水管路相对密集的多级蒸发装置4内出现堵灰。

在本实施例中，优选的，多级蒸发装置4中的烟气温度处于中温区，可以采用多级膜式壁旗管式蒸发器。烟气自下而上通过旗片管传热，烟气速度控制在6-8m/s，富裕受热面确保烟气温度降至220℃～250℃。

在本实施方式中，可选的，多级蒸发器采用模块化设计，每组蒸发器模块采用φ76×5规格的20G钢管及6mm扁钢组成方形膜式壁。对流管束采用旗管结构，由φ42×5规格的15CrMoG钢管焊在φ76×5钢管上而成。管束间距不小于 110mm，避免高尘烟气堵塞问题；对流管束不设置集箱，杜绝了管束穿墙而可能引起的密封不严。蒸发器管束的迎风面设置有防磨罩，以防止受热面磨损。

本实施例还提供了优选的高温灰处理装置12。

在本实施例中，优选的，所述高温灰处理装置12可以把近700℃高温灰冷却后，安全、顺利的排出，其包括：氮气气封系统121，用于向各灰斗通入氮气；卸灰管122，与各灰斗底部连接，且其上设置有两个交替打开的卸灰阀123；六个水冷灰仓124，且各卸灰管122的出口分别连接两个水冷灰仓124；刮板输送机125，与各水冷灰仓124相连；以及粗灰仓126，收集经刮板输送机125输送的灰。

在本实施方式中，氮气气封系统121可以向各灰斗通入氮气，以对灰斗内高温粉尘进行氮封，防止在冶炼和非冶炼状态转换时，高温粉尘与混合的CO和 O₂接触造成燃爆。

在本实施方式中，卸灰管122上设置有两个交替打开的卸灰阀123，在进行卸灰时，卸灰阀123交替打开，可以防止灰斗内粉尘直接与水冷灰仓124内的空气接触，可以防止燃爆；每个灰斗对应有两个水冷灰仓124，可以根据清灰需求选用，并且可以在一水冷灰仓124故障时不停机，实现在线检修；此外，水冷灰仓124的余热可以通过水冷管127回收利用。

在本实施例中，可以在非冶炼期间将收集下来的高温的红渣和铁粒等大颗粒粉尘卸到水冷仓124内冷却至150℃的安全温度，后再通过刮板输送机125输送到粗灰仓126内。

作为除尘段5的优选实施方式，所述除尘段5包括：进烟管51，与多级蒸发装置4的上端连通；出烟管52，与低温余热回收段6连通；多个并列且竖向设置的陶瓷滤筒高效除尘器53，各陶瓷滤筒高效除尘器53的下部进气口通过切断阀与进烟管51连通，上部出气口通过切断阀与出烟管52连通。

在本实施例中，除尘段5由多个并列的陶瓷滤筒高效除尘器53构成，可以在出现故障时将故障除尘器切出系统，并进行在线检修。

在本实施例中，作为陶瓷滤筒高效除尘器53的优选实施方式，所述陶瓷滤筒高效除尘器53包括：筒状壳体531，其内部设置有陶瓷滤筒532；脉冲反吹装置533，用于对陶瓷滤筒532进行反吹；锥形筒底534，设置于筒状壳体531 底部，用于承接落灰；其中所述锥形筒底534周围设置有伴热管535，且与水冷灰仓124的水冷管127连接。

在本实施方式中，陶瓷滤筒高效除尘器53为竖状布置，烟气由下向上流动被陶瓷滤筒532阻拦吸附，脉冲反吹装置533可在非工作阶段进行反吹，锥形筒底534可以用于承接落灰。

在非冶炼期间，陶瓷滤筒高效除尘器53在冶炼期间过滤时附着在陶瓷滤筒 532上的高温灰尘在低温时容易板结、结露，造成滤袋过滤性能降低，寿命减短。

在本实施例中，所述锥形筒底534周围设置有伴热管535，且与水冷灰仓 124的水冷管127连接，在非冶炼期间，所述水冷灰仓124的水冷管127将水冷灰仓124产生的余热输送至除尘段5对除尘器进行保温；并且，陶瓷滤筒高效除尘器53的筒状壳体531亦可以采用保温措施。

在本实施例中，优选的，本实施例还提供了陶瓷滤筒高效除尘器53落灰的处理措施。

在本实施例中，可选的，各锥形筒底534的出灰口设置有出灰阀门536，且出灰口连接有仓泵气力输送装置537；所述仓泵气力输送装置537适于将落灰输送至细灰仓538；采用出灰阀门536加仓泵气力输送装置537两级卸灰，还可以充氮密封，避免空气进入系统内。

在本实施例中，经除尘段5流出的烟气余温为230℃左右，为了进一步对余热充分回收，所述低温余热回收段6包括节能器61和冷凝器62，与第二冷却管组10进行换热，可以将烟气温度降至30～50℃。

在本实施例中，所述烟气回收段8包括三通切换阀81，其进气端与冷凝器 62连接，其两个出气端分别连接放散烟囱82和煤气柜83。

在本实施方式中，三通切换阀81前可以设置CO浓度分析仪15，若烟气合格控制三通切换阀81将煤气回收至煤气柜83，不合格则控制三通切换阀81将烟气经放散烟囱82点火排放。

在本实施例中，优选的，所述U型多级辐射冷却器3、多级蒸发装置4和陶瓷滤筒高效除尘器53均可以采用压力容器，防止空气进入系统内，个容器上均设置有泄压装置13。

当非冶炼期间吸入常温烟气时，容易造成多级蒸发装置4内冷却水和蒸汽反噬，倒流，影响其使用寿命和效率；在本实施例中，优选的，所述输送管101 上设置有缓冲器14。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种转炉烟气处理方法，包括：

在冶炼期间，转炉产生的1500℃～1600℃的高温含尘烟气经气化冷却烟道 2冷却至900℃～1000℃，再经U型多级辐射冷却器3冷却至650℃～700℃，再经多级蒸发装置4冷却至220℃～250℃，再经除尘段5过滤至含尘量＜5mg/Nm³，再经低温余热回收段6冷却至30～50℃，若烟气合格回收至煤气柜83，不合格则经放散烟囱82点火排放；其中低温余热回收段6预热后的水蒸汽混合物分别进入U型多级辐射冷却器3、多级蒸发装置4加热后排入汽包11；以及

在非冶炼期间，对U型多级辐射冷却器3、多级蒸发装置4、除尘段5进行卸灰和清灰，对除尘段5进行保温。

在本实施例中，转炉烟气处理方法可以但不限于采用如实施例1所述的转炉烟气处理系统来实施。

综上所述，本发明的转炉烟气处理系统及方法的有益效果：

1)通过全温域余热锅炉系统回收烟气中的显热，可回收转炉烟气自从 1600℃至50℃的显热，相比现有转炉烟气处理工艺，吨钢多回收蒸汽70-80kg；

2)采用陶瓷纤维滤筒除尘器，过滤效率高，转炉烟气排放颗粒物浓度长期稳定低于5mg/Nm3，实现转炉一次烟气的超低排放；

3)系统是静态的，没有火源，安全可靠，不易出现燃爆现象；

4)在高温段(U型多级辐射冷却器3阶段)有效去除烟气中的大颗粒红渣和铁粒(火星)，避免燃爆现象出现，系统安全、稳定；

5)系统可靠性高，不因为某一部分出现故障影响到烟气系统的正常运行，确保转炉冶炼生产不受影响，U型多级辐射冷却器3、多级蒸发装置4、陶瓷滤筒高效除尘器53均采用模块化设计，当其中一个模块故障时，可智能检测并将该模块切出系统，不影响烟气系统的正常运行。除尘段采用多个陶瓷滤筒高效除尘器53并列组成，各陶瓷滤筒高效除尘器53的进口和出口支管上均可设有可靠切断的阀门，并配有粉尘检测仪，在某个筒体出现滤筒破损造成排放超标时可以实时检测到并将该筒体切出系统，在线更换滤筒，不影响烟气系统的正常运行。

6)工业软水自低温区的节能器61和冷凝器62加热至100℃的水汽混合体后，进入缓冲器，再分流至U型多级辐射冷却器3和多级蒸发装置4的各模块中的独立循环系统中，加热至高温高压的蒸汽时，再汇聚至顶部气包内。可回收转炉烟气1600℃至30℃-50℃的热量，相比传统工艺，吨钢可多回收蒸汽75kg，以120T转炉每年180万吨钢产量，可多回收蒸汽13.5万吨，以200元每吨价格，可产生效益2700万元。相比现有文献专利中的描述，吨钢可相比多回收蒸汽15kg，提高25％，可多产生效益540万。回收的煤气温度低，可直接进入煤气柜，确保煤气内含水量低，热值高。

7)针对转炉周期性生产工艺，U型多级辐射冷却器3可有效防止冶炼和非冶炼状态转换时的燃爆现象；对高温灰进行余热回收，并对陶瓷滤筒高效除尘器53进行保温，可以有效避免冶炼间歇时陶瓷滤筒高效除尘器53板结、结露，造成滤袋过滤性能降低，寿命减短的现象。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种转炉烟气处理系统，其特征在于，包括：

依次连接的炉罩(1)、气化冷却烟道(2)、U型多级辐射冷却器(3)、多级蒸发装置(4)、除尘段(5)、低温余热回收段(6)、引风机(7)和烟气回收段(8)；

第一冷却管组(9)，其输送的水与气化冷却烟道(2)换热后进入汽包(11)；

第二冷却管组(10)，其输送的水与低温余热回收段(6)换热后，通过输送管(101)分别进入U型多级辐射冷却器(3)、多级蒸发装置(4)，分别进行换热后进入汽包(11)；

所述U型多级辐射冷却器(3)包括并列且竖向设置的第一辐射管(31)和第二辐射管(32)，且两辐射管的上端连通，下端为灰斗且与高温灰处理装置(12)连接；

所述第一辐射管(31)的下部与气化冷却烟道(2)连通，所述第二辐射管(32)的下部与多级蒸发装置(4)的下部连通；其中

第一辐射管(31)和第二辐射管(32)均包括多段中间管段(33)，且各中间管段(33)的外壁上分别设置有相应辐射冷却管(331)；以及

各辐射冷却管(331)的进口端通过进口阀与输送管(101)连接，出口端通过出口阀与汽包(11)连接；

所述多级蒸发装置(4)的下端为灰斗且与高温灰处理装置(12)连接，上端与除尘段(5)连通，中部设置有多个竖向依次堆叠的蒸发器(41)；其中

各蒸发器(41)的进口端通过进口阀与输送管(101)连接，出口端通过出口阀与汽包(11)连接。

2.根据权利要求1所述的转炉烟气处理系统，其特征在于，

所述高温灰处理装置(12)包括：

氮气气封系统(121)，用于向各灰斗通入氮气；

卸灰管(122)，与各灰斗底部连接，且其上设置有两个交替打开的卸灰阀(123)；

六个水冷灰仓(124)，且各卸灰管(122)的出口分别连接两个水冷灰仓(124)；

刮板输送机(125)，与各水冷灰仓(124)相连；以及

粗灰仓(126)，收集经刮板输送机(125)输送的灰。

3.根据权利要求2所述的转炉烟气处理系统，其特征在于，

在非冶炼期间，所述水冷灰仓(124)的水冷管(127)将水冷灰仓(124)产生的余热输送至除尘段(5)对除尘器进行保温。

4.根据权利要求3所述的转炉烟气处理系统，其特征在于，

所述除尘段(5)包括：

进烟管(51)，与多级蒸发装置(4)的上端连通；

出烟管(52)，与低温余热回收段(6)连通；

多个并列且竖向设置的陶瓷滤筒高效除尘器(53)，各陶瓷滤筒高效除尘器(53)的下部进气口通过切断阀与进烟管(51)连通，上部出气口通过切断阀与出烟管(52)连通。

5.根据权利要求4所述的转炉烟气处理系统，其特征在于，

所述陶瓷滤筒高效除尘器(53)包括：

筒状壳体(531)，其内部设置有陶瓷滤筒(532)；

脉冲反吹装置(533)，用于对陶瓷滤筒(532)进行反吹；

锥形筒底(534)，设置于筒状壳体(531)底部，用于承接落灰；其中

所述锥形筒底(534)周围设置有伴热管(535)，且与水冷灰仓(124)的水冷管(127)连接。

6.根据权利要求5所述的转炉烟气处理系统，其特征在于，

各锥形筒底(534)的出灰口设置有出灰阀门(536)，且出灰口连接有仓泵气力输送装置(537)；

所述仓泵气力输送装置(537)适于将落灰输送至细灰仓(538)。

7.根据权利要求1所述的转炉烟气处理系统，其特征在于，

所述低温余热回收段(6)包括节能器(61)和冷凝器(62)，与第二冷却管组(10)进行换热；以及

所述输送管101上设置有缓冲器14。

8.根据权利要求1所述的转炉烟气处理系统，其特征在于，

所述烟气回收段(8)包括三通切换阀(81)，其进气端与冷凝器(62)连接，其两个出气端分别连接放散烟囱(82)和煤气柜(83)。

9.根据权利要求7所述的转炉烟气处理系统，其特征在于，

所述U型多级辐射冷却器(3)、多级蒸发装置(4)和陶瓷滤筒高效除尘器(53)上均设置有泄压装置(13)。

10.一种转炉烟气处理方法，其特征在于，包括：

在冶炼期间，转炉产生的1500℃～1600℃的高温含尘烟气经气化冷却烟道(2)冷却至900℃～1000℃，再经U型多级辐射冷却器(3)冷却至650℃～700℃，再经多级蒸发装置(4)冷却至220℃～250℃，再经除尘段(5)过滤至含尘量＜5mg/Nm³，再经低温余热回收段(6)冷却至30～50℃，若烟气合格回收至煤气柜(83)，不合格则经放散烟囱(82)点火排放；其中

低温余热回收段(6)预热后的水蒸汽混合物分别进入U型多级辐射冷却器(3)、多级蒸发装置(4)加热后排入汽包(11)；以及

在非冶炼期间，对U型多级辐射冷却器(3)、多级蒸发装置(4)、除尘段(5)进行卸灰和清灰，对除尘段(5)进行保温。

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