CN1962884A - 炼钢转炉烟气干法除尘及余能回收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及炼钢转炉烟气除尘及余能回收领域，特别涉及干法除尘，余热回收的装置。它由与炼钢转炉连接的高温快速阀门、活动烟罩、燃烧装置，汽化冷却烟道、高温旋风除尘器、列管换热器、布袋除尘器(或电除尘器)、三通切换阀、除尘风机、煤气放散装置及煤气柜等组成，其特征在于在活动烟罩之后的烟道中设置有补充所收集的煤气的燃烧装置，在汽化冷却烟道之后设置有高温旋风除尘器，在高温旋风除尘之后设置有列管换热器，在列管换热器之后设置有布袋除尘器。最大限度的回收余能用于发电，高温烟气的连续生产，解决原转炉烟道的急冷急热造成的设备热膨冷缩问题，稳定的烟温延长了烟道设备的使用寿命。

Description

炼钢转炉烟气干法除尘及余能回收装置
技术领域
本发明涉及炼钢转炉烟气除尘及余能回收领域，特别涉及干法除尘，余热回收的装置。
背景技术
目前，全国炼钢转炉的烟气处理，绝大部分采用湿法处理流程，称为“OG法”。该处理流程是：转炉烟气经罩裙、汽化冷却烟道回收蒸汽，将烟气温度由1400～1650℃降至800～1000℃，再进一级文氏管、二级文氏管除尘降温，经引风机、三通切换阀，煤气进入回收系统，合格的煤气进行回收，不合格的煤气进入放散塔燃烧排放。余热仅回收一部分，不合格的煤气因放散而没有充分利用的弱点，其排放的不合格煤气和大量的污水、污泥均造成重大的环境压力。
由于炼钢转炉产生高温烟气是间隙性的，这就存在工业化利用的难度。
发明内容
本发明的目的在于设计一种：利用现有成熟的高温烟气除尘系统，并配以高效余热锅炉、安全的防爆控制方案和余能发电装置，形成一套全新的干法除尘及完整余能回收工艺，通过本工艺的应用，几乎将烟气的余热全部回收，并将90％以上烟气转化为合格煤气进行回收，同时在非氧气吹炼期，通过在高温烟道内通入适量的煤气和空气混合燃烧，产生连续高温烟气并将烟气中氧含量控制在1％以下，确保煤气远离爆炸区域，同时蒸汽回收将达到湿法除尘的4倍，连续的蒸汽回收极大地提高发电量，负能炼钢的价值得到了充分的体现，项目的成功应用将填补国内的空白。
本发明的技术方案是：一种炼钢转炉烟气干法除尘及余能回收装置，它由与炼钢转炉连接的高温快速阀门、活动烟罩、燃烧装置，汽化冷却烟道、高温旋风除尘器、列管换热器、布袋除尘器(或电除尘器)、三通切换阀、除尘风机、煤气放散装置及煤气柜等组成，其特征在于在活动烟罩之后的烟道中设置有补充所收集的煤气的燃烧装置，在汽化冷却烟道之后设置有高温旋风除尘器，在高温旋风除尘之后设置有列管换热器，在列管换热器之后设置有布袋除尘器。
所述的燃烧装置是炼钢转炉在非氧气吹炼期利用所收集的煤气与空气进行混合补燃产生足够连续的高温烟气而进行工作，在吹炼前期和吹炼后期(CO产量低于35％时)利用所收集的转炉煤气通过燃烧器的煤气烧嘴和燃烧室进入汽化冷却烟道与多余氧气进行燃烧反应(尽可能使整个吹炼期的CO含量大于35％，消耗多余的氧气(降低烟气中O2含量小于1％)，进而提高煤气回收量而进行工作的。
所述的列管换垫器是与大管经烟道相连接的并列多根小管经烟道，并使小管经烟道处于水容器之中的装置。
所述的除尘器是高温旋风尘器、布袋除尘器或电除尘器。
转炉烟气经烟罩、汽化冷却烟道，进入高温烟气除尘装置进行除尘，再进高效列管余热锅炉降温，温度由800～1000℃降至150℃以下，再经布袋或电除尘器除尘，烟尘浓度由80～150g/m3降至10mg/m3以下，烟气的显热几乎全部转化为蒸汽；最后烟气经引风机、三通切换阀，合格的煤气进入回收系统。同时，达不到煤气要求的烟气进入放散塔燃烧排放。
下列各装置分别起到的作用是：
炼钢转炉：炼钢设备，在吹氧冶炼期间产生大量的煤气和部分烟气；
汽化冷却烟道：热交换装置，回收烟气900～1650℃区间的显热；
高温快速阀门：快速切断装置，转炉氧气吹炼时打开，非氧气吹炼时关闭；
燃烧装置：1、非氧气吹炼期，通过在燃烧装置内加入合适的煤气和空气混合燃烧，高温烟气进入汽化冷却烟道，使烟道内始终保持有足够量的高温烟气，确保蒸汽回收连续进行；同时将湿法除尘过程中不符合回收条件的煤气通过通入部分合格转炉煤气进入汽化冷却烟道，提高烟气中CO含量使之大于35％，同时降低O2含量(尽量消耗O2)使之小于1％，满足煤气回收条件，尽可能回收炼钢过程中所产生的煤气。2、在转炉吹炼前期和后期，由炼钢工艺可知，此阶段CO和O2比例在爆炸极限范围内，为煤气爆炸可能性的最大阶段，在高温烟道内适当的通入煤气，充分消耗烟气中的氧气，确保任何时候氧含量低于1％，消除煤气爆炸的条件；
1#蒸汽回收装置：回收汽化冷却烟道换热系统产生的蒸汽；
2#蒸汽回收装置：回收烟气由800～1000℃降至150℃之间的蒸汽；
高温旋风除尘器：消除10um以上的尘粒(去除烟尘中大颗粒的火种)，防止足够能量的火种进入煤气系统，消除爆炸条件；
列管换热器：1、回收800～1000℃降至150℃之间的余热。2、由于烟气温度低于600℃时，若有足够量的氧气和火种将会使发生煤气爆炸。当烟气由原来的大管径烟道快速进入换热器的小管径列管时，将会使烟气中的火焰失去传播空间和传播速度，火种快速熄灭，消除煤气爆炸条件；
蛇型管过热器：对饱和蒸汽进行过热；
余热锅炉省煤器：对除氧水进行过热；
布袋或电除尘器：对烟尘进行精除尘，将烟尘含量控制在10mg/m3以下；
流量测量装置：测量烟气的流量；
煤气鼓风机：除尘风机；
煤气柜：回收煤气；
汽轮机发电机系统：由余热锅炉产生的高温高压蒸汽进入汽轮机发电，经汽轮机冷凝后的冷凝水继续循环供给余热锅炉。
其高温烟气干法除尘特点是：烟气经高温除尘、布袋(电)除尘，将烟气含尘量由80～150g/m3一步净化到10mg/m3以下，与原来的一级文氏管、二级文氏管除尘相比，流程得到简化，且除尘效率大大提高，同时高温除尘器去除大颗粒的尘粒火种，充分降低煤气爆炸的可能性；初除尘后的烟气经余热锅炉，将烟气温度由800~1000℃一步降至150℃左右，水由预热、蒸发、过热三个阶段，在余热锅炉得到实现。将烟气显热有效的转化为蒸汽进行发电，使余热得到有效回收利用，合适的换热结构，极大的降低爆炸的可能性；在转炉煤气的非吹炼期，通过在高温烟道内通入适量的煤气和空气混合燃烧，回收余热，保证转炉问隙生产蒸汽连续回收的实现，转炉蒸汽回收量几乎是湿法除尘的四倍。同时，及时对高温烟道中的氧气进行充分燃烧消耗，始终可确保烟气中的氧含量低于1％，余热得到充分回收的同时还提高煤气的回收量。使整个系统远离爆炸区域；整个系统在密闭状态下运行，加之可靠的防爆自动控制，使该流程更安全可靠。高温旋风除尘系统选用耐磨高温元件，在1000℃烟气工况下，可长期稳定运行；除尘器收集的粉尘，全部为干粉尘，通过输送设备送到储粉仓集中储存，定期外运。这与湿法除下来的污泥处理比较，更节能，更环保；本设备布置灵活，可根据场地灵活布置，占地面积小；由于干法除尘效率高，运行可靠，使转炉整个炉后环境大大改善。
本发明的优点在于：最大限度的回收余能用于发电，高温烟气的连续生产，解决原转炉烟道的急冷急热造成的设备热膨冷缩问题，稳定的烟温延长了烟道设备的使用寿命。且装置的设计保证了煤气回收的安全性，并改善了转炉炼钢对环境的压力。
附图说明
图1为干法除尘工艺流程及余能回收装置示意图；
图2为原湿法除尘装置示意图。
图中1为炼钢转炉，2高温快速阀门，3为燃烧装置，4为汽化冷却烟道，5为1#蒸汽回收装置，6为2#蒸汽回收装置，7为高温旋风除尘器，8为一级蛇型管过热器，9为列管换热器，10为二级蛇型管过热器，11为余热锅炉省煤器，12为布袋除尘或电除尘器，13为流量测量装置，14为煤气风机，15为煤气放散燃烧烟囱，16为1#汽包给水入口，17为2#汽包给水入口，18为蒸汽出口，19为煤气回收，20为炼钢转炉，21为汽化冷却烟道，22为蒸汽回收装置，23为一级文氏管除尘降温装置，24为重力脱水器，25为二级文氏管除尘降温装置，26为弯头脱水器，27为复挡旋风装置，28为流量测量装置，29为煤气风机，30为煤气放散燃烧烟囱，31为汽包给水入口，32为蒸汽出口，33为煤气回收。
具体实施例
以昆钢三炼钢6号炼钢转炉烟气干法除尘及余能回收装置为例。
转炉技术参数：
1、转炉公称容积：50t
2、平均冶炼周期：33min
3、吹氧时间：14～17min
4、最大炉气量：35600m3/h(标况)
5、炉气出口进入烟罩的温度：燃烧期：1400℃～1650℃
                           回收期：1200℃～1400℃
6、初始烟尘浓度：80~150g/Nm3(标况)
7、烟尘分散度：
径粒/um     ＜0.5     0.5~1     1~2     2~10     10~40     ＞40
燃烧法/％     50     45     5
未燃法/％     30     53     17
8、烟尘主要成分：FeO  Fe2O3  MFe  CaO  SiO2其它67.2％  16.2％  0.6％  9.0％  3.6％  3.4％
9、汽化冷却烟道：烟气入口温度：1400～1650℃
10、一级旋风除尘器：除去10μ以上颗粒，除尘效率为：90％，
11、一级过热器烟气入口温度：800℃～1000℃
12、列管换热器烟气入口温度：800℃
13、列管换热器烟气出口温度：450℃
14、二级过热器烟气入口温度：450℃
15、省煤器烟气入口温度：300℃
16、省煤器烟气出口温度：＜150℃
17、转炉吹炼时的炉气的平均体积成分：
Figure A20061004888500071
18、转炉非煤气回收期通过助燃空气和转炉煤气的混合燃烧，控制进入汽化冷却烟道内的燃烧烟气温度：1400℃～1600℃
方案应用前后余能回收及消耗对照表：
Figure A20061004888500072
吨钢转炉余热余能回收
Figure A20061004888500073
吨钢转炉能源消耗
Figure A20061004888500074
从表中可知，通过适当的煤气消耗，50吨转炉可小时回收225℃ 2.25Mpa的蒸汽近44吨，此蒸汽经过热器过热后可小时发电8MVA以上，同时还可提高煤气回收量，经济效益非常可观。
主要工艺设备配置：
1、炼钢转炉：公称容量50t；
2、高温快速阀门：型号规格：GFM-2000-I(非标)
3、燃烧装置：由烧嘴和燃烧室组成，型号规格：GRSQ-30000/30000-I(非标)
4、1#余热锅炉(汽化冷却换热装置+蒸汽回收装置)，型号规格：GTQ25/2.5-I-1(非标)；蒸汽压力：2.5Mpa；换热蒸发流量：22t/h。
5、PV型高温高效旋风除尘器，型号规格：PV2×(DN2800×16000×18mm)(非标)。
6、一级蛇型管过热器，型号规格：GRQ 50/2.5-I(非标)；蒸汽压力：2.5Mpa；过热蒸汽流量：44t/h。
7、2#余热锅炉(列管换热器+蒸汽回收装置)，型号规格：GTQ25/2.5-I-2(非标)；蒸汽压力：2.5Mpa；换热蒸发流量：22t/h。
8、二蛇型管级过热器，型号规格：GRQ 50/2.5-I(非标)；蒸汽压力：2.5Mpa；过热蒸汽流量：44t/h。。
9、余热锅炉省煤器，型号规格：GSQ 50/2.5-I(非标)；给水压力：2.5Mpa；给水流量：50t/h。。
10、布袋除尘器，型号规格：LCM-D-1350。
11、煤气风机，型号规格：GFJ-105000-25000(非标)。
本装置的构成：高温快速阀门装于活动烟罩下方，燃烧装置装于活动烟罩与汽化冷却烟道之间，汽化冷却烟道与高温旋风除尘器相连，再依次连接一级蛇型管过热器、列管换热器、二级蛇型管过热器、余热锅炉省煤器、布袋除尘器、煤气风机及煤气柜。
转炉冶炼产生的高温烟气或助燃空气与煤气混合燃烧的高温烟气先进入汽化冷却烟道，通过1#余热锅炉回收800℃～1000℃以上的烟气显热，再经高温旋风除尘器进行初除尘，消除10μm以上的火种尘粒，再经一级过热器对蒸汽进行过热，使烟气温度保证在约800℃，再经2#余热锅炉回收450℃～800℃之间的烟气显热，再经二级过热器对蒸汽进行过热，使烟气温度控制在约350℃，再经省煤器对锅炉给水加热，使烟气温度降至150℃以下，再经布袋除尘器进行精除尘，使烟尘含量降至10mg/Nm3(标况)以下，合格的煤气通过煤气冷却降温至60℃～70℃后，进入煤气柜，不合格的煤气燃烧放散。

Claims (4)

1、一种炼钢转炉烟气干法除尘及余能回收装置，它由与炼钢转炉连接的高温快速阀门、活动烟罩、燃烧装置，汽化冷却烟道、高温旋风除尘器、列管换热器、布袋除尘器(或电除尘器)、三通切换阀、除尘风机、煤气放散装置及煤气柜等组成，其特征在于在活动烟罩之后的烟道中设置有补充所收集的煤气的燃烧装置，在汽化冷却烟道之后设置有高温旋风除尘器，在高温旋风除尘之后设置有列管换热器，在列管换热器之后设置有布袋除尘器。
2、根据权利要求1所述的一种炼钢转炉烟气干法除尘及余能回收装置，其特征在于：所述的燃烧装置是炼钢转炉在非氧气吹炼期，关闭活动烟罩下的高温快速阀门，利用所收集的煤气与空气进行混合补燃产生足够连续的高温烟气而进行工作，在吹炼前期和吹炼后期(CO产量低于35％时)利用所收集的转炉煤气通过燃烧器的烧嘴和燃烧室进入汽化冷却烟道与多余氧气进行燃烧反应(并使整个吹炼期的CO含量大于35％)，消耗烟气中多余的氧气(降低O2含量小于1％)，同时提高煤气回收量而进行工作的。
3、根据权利要求1所述的一种炼钢转炉烟气干法除尘及余能回收装置，其特征在于：所述的列管换垫器是与大管经烟道相连接的并列多根小管经烟道，并使小管经烟道处于水容器之中的装置。
4、根据权利要求1所述的一种炼钢转炉烟气干法除尘及余能回收装置，其特征在于：所述的除尘器是高温旋风尘器、布袋除尘器或电除尘器。
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