CN1762547A - 电弧炉除尘脱硫方法及其装置 - Google Patents

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陆根法
刘文英
姜冬梅
孙建民
蔡邦成
王习元
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Abstract

本发明属于烟气除尘领域。提供了一种电弧炉除尘脱硫方法及其装置。电弧炉除尘脱硫方法包括以下步骤:(1)对电弧炉产生的烟气烟尘进行降温;(2)对降温后的烟气烟尘进行喷雾加湿;(3)对烟气进行脱水,除去烟气中的水分;(4)脱水后的烟气排出。其装置包括金属矩形箱体和圆形脱水塔,金属矩形箱体其上部为气空间,下部为水空间,金属矩形箱体的两侧有上下弧形板,中部与圆形脱水塔相连,金属矩形箱体的水浴下部与锥形灰水斗对接,入口配有喷雾装置。本发明除尘效率达95~99.5%,脱硫效率可达80~90%。克服了一般冲击式除尘器因水浴水不流出,水温高而脱硫效率低的弊病,节能,重量轻,适宜就近建在电弧炉楼层上,从而节约投资。

Description

电弧炉除尘脱硫方法及其装置
一、技术领域
本发明属于烟气除尘领域,特别是对电弧炉电熔过程中所产生的烟气烟尘等污染物进行除尘脱硫的方法和装置。
二、背景技术
电弧炉利用电极加热熔化各种金属材料,排放出大量烟气、烟尘、粉尘和二氧化硫。由于电弧燃烧不用鼓风机鼓风,并且燃料中的焦炭是由烟煤初炼初处理而来的,所以电弧炉烟尘浓度、烟气黑度均较之直接燃烧烟煤的锅炉和工业窑炉要低一些,故原来基本上未进行治理,直接由电弧炉炉罩上的烟囱引出外排,污染周围大气环境;另外,由于电弧炉罩上烟囱高度一般在12~20米之内,抽力较小,当加料撬炉时,大量烟气,烟尘,粉尘在操作层面上肆溢,造成无组织排放之污染严重。
随着社会和经济的发展,电弧炉越来越多,污染也日趋严重,环保法规也随之越来越严格地要求电弧炉烟气、烟尘、粉尘和二氧化硫必须治理,必须完全达标排放。
目前市场上出现了一些用在电弧炉上的除尘装置或除尘脱硫装置,但普遍存在的问题是没有认识到电弧炉的特点:一是烟气粒径小,二是烟气温度高,三是空气含量大。所以采用一般的旋风除尘器,对于小粒径的烟尘除尘效率低,又不能脱硫;用布袋除尘器经受不了高温的考验;用静电除尘器成本太大;配用的引风机小了,操作层面上肆溢的无组织排放严重的现象解决不了;还有的湿法除尘器又将除尘后含湿较大的烟气送回烟囱,若偶有水粒掉入电弧炉内,存在着严重的爆炸隐患。
专利CN01130043.4(斥力分相电除尘方法及其装置)和CN200410066936.0(双极性电晕放电烟尘凝并电除尘方法及其设备)公开了两种电除尘方法,效果较好,前者采用静电除尘,后者采用双极性电晕放电。缺点是对处理过程中对粉尘性质有要求,费用相对较高。
三、发明内容
1.发明目的:针对电弧炉烟气、烟尘、粉尘和二氧化硫污染现状的突出问题,本发明的目的是提供一种既除尘又脱硫的方法和装置,对小颗粒灰尘具有较高的捕集性能,并且经济实用。
2.技术方案:
本发明的技术方案为:
电弧炉除尘脱硫方法,其主要包括以下步骤:(1)对电弧炉产生的烟气烟尘进行降温;(2)对降温后的烟气烟尘进行喷雾加湿,使得烟尘凝聚;(3)对经过喷雾加湿的烟气进行脱水,除去烟气中的水分;(4)脱水后的烟气排出。
步骤(2)中喷雾加湿采用水浴方式。步骤(3)中脱水采用离心脱水。
电弧炉除尘脱硫装置,包括金属矩形箱体和圆形脱水塔,金属矩形箱体其上部为气空间,下部为水空间,即“水浴”,金属矩形箱体的两侧有上下弧形板,中部与圆形脱水塔相连,金属矩形箱体的水浴下部与锥形灰水斗对接,入口配有喷雾装置。
圆形脱水塔中心有芯柱,芯柱上有托盘,其托盘上圆周等分辐射安装有除雾板,以除雾板为界,圆形脱水塔下部内壁上有导流板,上部有锁水沟槽。
除雾板与水平面形成升角度,该除雾板之上棱与托盘等分点相切所形成旋转角度,该除雾板固定在托盘上的小头比固定在圆形脱水塔上的大头高,该除雾板与圆形脱水塔轴线所形成夹角,托盘上方有螺旋倒锥体,该螺旋倒锥体下小上大,锥体凸出若干条凸螺旋齿线,凸螺旋齿线的旋转方向与导流板旋转方向一致,可以是左旋也可以是右旋,螺旋倒锥体上有尖锥,圆形脱水塔的顶部为锥体,将圆形脱水塔直径收缩到法兰和排烟烟囱的内径一致。
圆形脱水塔芯柱托盘上的除雾板为12~30块,除雾板与水平面形成的升角α=25~30°,除雾板之上棱与托盘等分点相切所形成的旋转β角为15~25°,除雾板与圆形脱水塔轴线所形成的夹角г为75~85°;尖锥的尖角为30~70°。
所述的电弧炉湿法除尘脱硫装置与锥形灰水斗和灰水沉淀池组合就组成一个完整的除尘脱硫系统装置。
工作原理:在电弧炉自然排烟的烟囱中部加装烟闸门,在烟闸门下方将烟气引至安装操作层面的楼顶层的引风机入口,由引风机将烟气送入除尘脱硫装置中的金属矩形箱体,烟气进入金属矩形箱体后,经喷雾加湿后,自激水浴,在上下弧形板之间的S型喉部剧烈紊流,烟气中烟尘、粉尘及二氧化硫与除尘水、脱硫剂充分混合、碰撞、捕集和进行中和反应,烟尘、粉尘和反应生成物溶入水浴内,由下部锥体灰水斗底阀引出流至建于地面的灰水沉淀池内,沉灰定期清出沉淀池,或回炉利用、或作填埋,上层净水由循环泵送回本装置入口再用,烟气由S弯喉部经导流进本装置中部圆形脱水塔脱水后,由塔顶烟囱直接排空。
本发明电弧炉除尘脱硫装置的材质,可以是普通钢板,加喷塑层或其他防腐防磨涂层,也可以是不锈钢板,或两者皆有,也可以是花岗石等。本发明电弧炉除尘脱硫装置,不但可用在弧炉上,也可用在其他需要除尘、脱硫的任何场合。
3.有益效果:
本发明提供的电弧炉除尘脱硫方法及其装置,除尘效率达95~99.5%,脱硫效率可达80~90%,脱水后的烟气含湿在6~8%,系统阻力900~1400Pa。环水从水浴下部流到外面得到了冷却和再循环利用,脱硫效率高,克服了一般冲击式除尘器因水浴水不流出,水温高而脱硫效率低的弊病。因系统阻力小,选用的风机压头小而耗电小、节能,重量轻,适宜就近建在电弧炉楼层上,从而节约投资。
四、说明书附图
图1为本发明专利除尘脱硫装置矩形箱体图;
图2为圆形脱水塔图;
图3为锥形灰水斗图;
图4为灰水沉淀池图。
五、实施例
实施例1
烟气中含CO2、CO、SO2、NOx、CnHn等有害气体,因为烟气温度高,进行降温处理后进入引风机入口,风机出口连接电弧炉除尘脱硫装置之本体,并在其入口段喷雾加湿,烟气烟尘冲击水浴水表面,将下弧板上之水层自激带入上下弧板所形成的S形弯喉部,激烈的紊流效应使烟气中SO2等有害气体得到中和、吸收、吸附,使烟尘被凝聚,捕集于水浴内;烟气由导向板切线进入圆形脱水塔,受除雾板控制旋转,受螺旋倒锥体影响,烟气加速旋转,使烟气中水分获得离心力甩到脱水塔塔壁的锁水槽内流至水浴,净化烟气经脱水塔顶部中心排烟。水浴下部锥斗使捕捉的烟尘和脱硫生成物浓缩到锥形灰斗下部,有水位控制装置控制水位,使排出的水量与喷雾之总量保持平衡。灰水流入沉淀池,沉灰取出,可作填土或做肥料或回收外卖,而沉淀池上层水,根据脱硫要求,调节好PH值,供循环利用,不产生二次污染。
实施例2
烟管1将烟气从矩形箱体2的两端上方进入箱体,以15~20m/s速度冲击矩形箱体下半部的除尘水面,烟气在上弧板3和下弧板4之间形成的喉部5以25~50m/s速度通过与夹带上来的自激水雾激烈紊流,烟尘、粉尘被捕集到除尘水中,二氧化硫也在激烈紊流条件下与预先加在除尘水中的烧碱、纯碱或其他碱性氧化物以及烟尘、粉尘中所含的碱性氧化物发生中和反应而脱除。烟气夹带着水雾经导流板6旋转进入圆形脱水塔7进行脱水。烟气在进入矩形箱体2时,经外排喷咀(管)8和内排喷咀(管)9的交错喷雾加湿,有利于提高除尘和脱硫效率。也可只用一排喷咀(管),如前所述的烟管1,也可是从水平方向两端进入矩形箱体2,则内排喷咀(管)9在水平烟管上方,外排喷咀(管)8位置不变。矩形箱体2外侧的调节水箱26和矩形箱体2由连通管27来控制水位,调节水箱26溢流出来的水,由溢流管28直接排至排出管流至沉淀池。
实施例3
电弧炉除尘脱硫装置,包括金属矩形箱体2和圆形脱水塔7,金属矩形箱体其上部为气空间,下部为水空间,即“水浴”,金属矩形箱体的两侧有上下弧形板3、4,中部与圆形脱水塔7相连,金属矩形箱体的水浴下部与锥形灰水斗对接,入口配有喷雾装置。
圆形脱水塔7的中心有芯柱10。在其上安有托盘11在托盘的圆周12~30等分,辐射安装有12~30块除雾板12,其该除雾板12与水平面形成的升角α=25~30°;该除雾板12之上棱与托盘11等分点相切所形成的旋转β角为15~25°;该除雾板12固定在托盘11上的小头比固定在圆形脱水塔上的大头高,该除雾板12与圆形脱水塔7轴线所形成的夹角г为75~85°。该除雾板12按上述α角β角г角进行设计安装促成烟气旋转上升。该除雾板12材质为316L不锈钢板,δ=4~10mm,或钢板或铸钢板。外喷钢塑或外刷防腐涂层,以提高防腐防磨能力。
实施例4:
如图2所示,在托盘11之上方安有螺旋倒锥体13,该螺旋倒锥体下小上大,锥体凸出6~12条凸螺旋齿线。因烟气旋转上升时,随着流通截面的减少而旋转速度增加,烟气中所含的水珠所获得的离心力与旋转烟速的平方关系增加,有利于烟气中的水珠甩到圆形脱水塔7之壁,并由圆形脱水塔7外壁上用5#~8#槽钢焊上再将塔壁割掉所形成的10~16条垂直锁水沟槽14锁住,往下流直至与矩形箱体2之水混合,脱水槽钢提高了圆形塔强度。该螺旋倒锥体3上的凸螺旋齿线,旋转方向与导流板6旋转方向一致,可以是左旋也可以是右旋。
如图2中所示,螺旋倒锥体上方中心,焊有尖锥15,它的作用是为消除涡流,其该尖锥的尖角为30~70°。圆形脱水塔7的顶部为锥体16,将圆形脱水塔7直径收缩到法兰17和排烟短烟囱18的内径一致。该烟囱18应超出屋面3m,将经除尘脱硫处理后的净化烟气,直接排空而不必返回到原烟囱。
参照图3:锥形灰水斗19和图1中矩形箱体2,该锥形灰水斗焊接在矩形箱体2两下弧板4的下方与矩形箱体2形成一个整体,形成一个水浴,并承载着灰水使被捕集到的烟尘、粉尘和脱硫生成物逐步下沉浓缩,并由锥形灰水斗19、底部法兰20、蝶阀21和排出管22,引至沉淀池23。锥形灰水斗19内衬有塑钢,以增强防腐防磨性能,该锥形灰水斗19的锥角为90~60°,以求灰水顺利排出。
参照图4:灰水沉淀池23,承接着排出管22来的灰水,由于容积大,灰水在该沉淀池中发生灰水分离效应,沉灰定期由人工或机械掏出,或回炉再用、或作填埋。上清水由循环泵24抽取经循环水管25送去除尘脱硫装置入口两排喷咀(管)8和9循环使用。该循环泵24送回的水量要与本发明专利除尘脱硫装置之矩形箱体2下部蝶阀21所排出的水量保持平衡,并由设置在矩形箱体2外侧的调节水箱26和矩形箱体2的连通管27来控制水位,调节水箱26溢流出来的水,由溢流管28直接排至排出管22流至沉淀池。

Claims (8)

1、一种电弧炉除尘脱硫方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)对电弧炉产生的烟气烟尘进行降温;
(2)对降温后的烟气烟尘进行喷雾加湿,使得烟尘凝聚;
(3)对经过喷雾加湿的烟气进行脱水,除去烟气中的水分;
(4)脱水后的烟气排出。
2、根据权利要求1所述的一种电弧炉除尘脱硫方法,其特征在于步骤(2)中所述的喷雾加湿采用水浴方式。
3、根据权利要求1或2所述的一种电弧炉除尘脱硫方法,其特征在于步骤(3)中的脱水采用离心脱水。
4、一种电弧炉除尘脱硫装置,包括金属矩形箱体和圆形脱水塔,其特征是金属矩形箱体其上部为气空间,下部为水空间,即“水浴”,金属矩形箱体的两侧有上下弧形板,中部与圆形脱水塔相连,金属矩形箱体的水浴下部与锥形灰水斗对接,入口配有喷雾装置。
5、根据权利要求4所述的一种电弧炉除尘脱硫装置,其特征在于圆形脱水塔中心有芯柱,芯柱上有托盘,其托盘上圆周等分辐射安装有除雾板,以除雾板为界,圆形脱水塔下部内壁上有导流板,上部有锁水沟槽。
6、根据权利要求5所述的一种电弧炉除尘脱硫装置,其特征在于除雾板与水平面形成升角度,该除雾板之上棱与托盘等分点相切所形成旋转角度,该除雾板固定在托盘上的小头比固定在圆形脱水塔上的大头高,该除雾板与圆形脱水塔轴线所形成夹角,托盘上方有螺旋倒锥体,该螺旋倒锥体下小上大,锥体凸出若干条凸螺旋齿线,凸螺旋齿线的旋转方向与导流板旋转方向一致,可以是左旋也可以是右旋,螺旋倒锥体上有尖锥,圆形脱水塔的顶部为锥体,将圆形脱水塔直径收缩到法兰和排烟烟囱的内径一致。
7、根据权利要求6所述的一种电弧炉除尘脱硫装置,其特征在于圆形脱水塔芯柱托盘上的除雾板为12~30块,除雾板与水平面形成的升角α=25~30°,除雾板之上棱与托盘等分点相切所形成的旋转β角为15~25°,除雾板与圆形脱水塔轴线所形成的夹角г为75~85°;尖锥的尖角为30~70°。
8、根据权利要求4~7所述的一种电弧炉除尘脱硫装置,其特征在于金属矩形箱体上的喷雾装置分为外排喷咀和内排喷咀,也可只用一排喷咀。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102553415A (zh) * 2012-01-20 2012-07-11 尤凯军 一种新型的双塔式高效脱硫除尘器
CN103505976A (zh) * 2013-09-30 2014-01-15 杨洪永 往复式烟尘湿式过滤净化装置

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