CN203564924U

CN203564924U - 冲天炉烟气除尘脱硫综合净化设备

Info

Publication number: CN203564924U
Application number: CN201320737813.XU
Authority: CN
Inventors: 孙秉功; 曹春睿; 梁兴勇
Original assignee: TAIGU COUNTY KAIKUO CASTING Co Ltd
Current assignee: TAIGU COUNTY KAIKUO CASTING Co Ltd
Priority date: 2013-11-21
Filing date: 2013-11-21
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2023-11-21

Abstract

本实用新型涉及工业炉环保设备领域，具体为一种冲天炉烟气除尘脱硫综合净化设备，解决现有净化烟尘和有害气体时所用设备存在各自不同缺点的问题，包括旋风除尘器、布袋除尘器、双碱法烟气脱硫装置，还包含与冲天炉烟气出口相连的常压热水烟囱，常压热水烟囱外部设有循环水夹套，常压热水烟囱通过过渡连接器与旋风除尘器连接，旋风除尘器的烟气出口经第一引风机与地下烟道的烟气入口Ⅱ连通，地下烟道的烟气出口Ⅱ与布袋除尘器的烟气入口连接，布袋除尘器的烟气出口与双碱法烟气脱硫装置连接。集除尘脱硫一体化，减少烟气中的有害物，烟气中有害物降到最低水平，除尘效率、脱硫效率达99%以上，是一种结构合理、高效率、易于维修的环保设备。

Description

冲天炉烟气除尘脱硫综合净化设备

技术领域

本实用新型涉及工业炉环保设备领域，具体为一种冲天炉烟气除尘脱硫综合净化设备。

背景技术

冲天炉熔炼过程中由于焦碳的燃烧，炉料的预热、熔化、过热；炉气的运动，炉料的加入，下降、耐火材料的损坏等因素，以及因熔炼过程中的化学作用，热作用和机械作用，致使冲天炉在排放的烟气中含有大量的固体和气体有害物，这些排放的物质对人类和动植物生存有害，对自然环境有极大害处。

我国对冲天炉烟气净化工作给予了极大的重视，制定了严格的冲天炉烟气排放标准，同时冲天炉工作者对冲天炉烟气净化工作，做了大量的卓有成效的工作，并且取得了很大成绩。

通常，冲天炉每熔炼1吨铁水，要排出大量的烟气，烟气中含有气体有害物（SO₂、CO、CO₂、HF等）外，还含有大量的固气有害物质—烟尘，（烟气中固体有害物包括冶金烟尘、碳素烟尘和灰尘）。这些气体和固体有害物随烟气经烟囱排入大气，将给人类、动植物和自然环境造成污染。

（1）烟气中气体有害物的产生、来源、特性和主要危害：

有害物种类	产生来源	特性	主要危害
				HF	熔剂中萤石（CaF₂）分解的产物	可用CaOH溶液处理效果显著，熔剂不加萤石	当日摄取2-8mg将发生齿班，再高时对人的骨骼和牙齿有危害，对金属和大范围建筑有腐蚀。
CO₂	焦碳燃烧反应的必然产物	采用先进的燃烧技术，提高燃料的利用率，可减少CO₂的排放	称“温室效应”危及人类的生存环境，地表温度海平面升高，改变降水规律，给人类和动植物的生存带来新的危机
				CO	焦碳不完全燃烧及还原反应的产物	CO的含量取决于燃烧状况，改善燃烧状况可使CO减少	是一种剧毒气体，大气中CO的浓度达37.5mg/m³，人的感光机能变得迟钝，影响体内氧的输送，达62 mg/m³时，心脏病人会死亡
SO₂	焦碳中的硫燃烧产生为主冶金反应为次	可以通过燃料脱硫和炉气脱硫进行处理	大气中的SO₂浓度达2.85 mg/m³时，对植物和器具有腐蚀和损害，浓度再增大可引起呼吸系统疾病，可使物质变质、腐蚀，土壤酸化，浓度达到1140 mg/m³时，人会窒息死亡
				NO_X	空气中的N₂生成的高温NO_X和燃料中的氧化物生成的燃料NO_X	选择含低N的燃料可减少NO_X的生成燃烧措施中主要采取燃烧管理，控制炉温，降低NO_X生成	无论是高温NO_X和燃料NO_X对人体和植物危害很大，达5mg/m³时植物叶变白，达200mg/m³时，人在一小时内会死亡

（2）烟气中固体有害物的种类、来源、特性及危害：

冲天炉烟气中固体有害物包括：冶金烟尘、碳素烟尘和粉尘。

A）冶金烟尘是冲天炉氧化带内所产生的金属氧化物。成分主要是FeO（其他还有少量的PbO、ZhO等），它是以链球状存在于烟气中，尺寸约1μm左右。冶金烟尘的含量随焦碳和废钢的用量送风温度、送风速度及炉料的混杂程度的增加而加大。因其颗粒很小，去除十分困难，经验证明，一般的除尘器是无法捕集的，只有用布袋高能（如文氏管）和静电除尘才能将其捕集。

B）碳素烟尘：是由炉料中的有机物（如木柴、油漆、油脂、塑料及等）不完全燃烧的产物和焦碳挥发物中的碳氢化合物热分解的产物所组成的，链球状尺寸1μm左右，因有凝结作用，导电性能好，故对布袋和静电除尘器有危害，只能采用高能除尘器捕集。

C）灰尘：它是指烟气中大于冶金烟尘和碳素烟尘的固体物质的总称。它产生于松散物、破碎物及磨损物，因气流上升运动而混入烟气中。烟气中灰尘的含量随炉料的松散程度、混杂程度、送风量的增加而增大。

D）固体有害物的危害：冲天炉烟气中固体有害物的危害，决定于它们的性质和颗粒大小。对颗粒大于100μm的固体物很容易沉降到地面屋面，对于10-100μm的颗粒物比较难于捕集，而且人的鼻毛可以将其全部滤掉，故对人的危害也不大，对于小于10μm的固体物难于捕集，对人的危害也最大。它们进入人的体内大部分沉积于肺部，5μm的颗粒还能从肺部进入血液和淋巴系统，造成危害。0.1μm的颗粒能随人的呼吸呼出体外，不在肺部沉积，故对人的危害也不大，固体有害物质如：PbO、ZhO，它们的毒性大，吸入肺部，进而进入血液、淋巴系统，危害更大，SO2颗粒沉积于肺部可导到矽肺病的发生。颗粒物沉降到植物的叶子上，也会对植物造成危害。

4、我国在用的冲天炉净化烟尘的现状：

我国在用的冲天炉除尘设备大致分为干法和湿法两大类

干法除尘以旋风除尘器、布袋除尘器运用较为广泛。干法除尘器的特点是能去除烟气中的烟尘，但不能去除烟气中的气体有害物，干法除尘没有废水产生，不需废水处理系统；湿法除尘以喷淋式文氏管运用较广泛，这种除尘系统往往产生大量的废水，并在废水中含有大量的烟尘颗粒和溶解的有害气体物，对环境易于造成二次污染，因此必须对废水再加处理，由于两类除尘效果各有所长，现实中，均有应用。静电除尘器也属于干法除尘。

（1）旋风除尘器结构简单，对于去除10μm以上的尘粒效果好，阻力损失不大，消耗动力少，是一种常用的烟气初步处理的设备，为进一步捕集细粒烟尘创造条件，该除尘器一般安装于冲天炉烟气出口，烟气温度较高，尘粒与器壁的摩擦作用很大，因而器壁易于磨损。

（2）布袋除尘器：是干法过滤式的一种除尘器，除尘效率高达99%，特别是对1μm以下的亚微粒子捕集效率也高达99%，目前是行业认为很有发展前途的一种除尘器，也开始普遍应用。其缺点是结构庞大，使用温度必须严格控制，避免烧坏布袋，不能处理含有焦油状，胶粘性物质（碳素烟尘）以免布袋结块堵塞和破损，应防水蒸汽凝结，设备投资较大，必须建立严格的维修保养制度。

（3）静电除尘器：除尘效率高，特别是对小于1μm的亚微粒子除尘效果好，处理的烟气温度较高，带有腐蚀性气体对它的损害不大，缺点是一次性投资大，如果烟气中含有可燃性气体时，易发生爆炸，因此在冲天炉上未见有应用。

5、我国在用的冲天炉净化有害气体的现状

冲天炉烟气中的有害气体的主要成份有SO₂、CO、CO₂、NO_X、HF。

（1）我国目前冲天炉净化烟气中的SO₂、采用干法烟气脱硫和湿法排烟脱硫两大类，采用干法烟气脱硫主要有活性炭法、石灰粉吹入法和氧化锰法。此法由于弊病很多，很少有厂家使用。

常用的湿法排烟脱硫是用液态吸收剂吸收烟气中的SO₂，具有投资少、操作管理容易、反应速度快、脱硫效率高等优点。

发明内容

本实用新型为了解决现有冲天炉在净化烟尘和有害气体时所用设备均存在各自不同缺点的问题，提供一种冲天炉烟气除尘脱硫综合净化设备。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：冲天炉烟气除尘脱硫综合净化设备，包括旋风除尘器、布袋除尘器、双碱法烟气脱硫装置及烟囱，其中布袋除尘器包含壳体、布袋及内衬骨架、壳体底部的烟尘斗。本实用新型的创新点在于还包含与冲天炉烟气出口相连的常压热水烟囱，常压热水烟囱外部设有循环水夹套，常压热水烟囱通过过渡连接器与旋风除尘器Ⅰ连接和旋风除尘器Ⅱ的烟气出口经引风机Ⅰ与地下烟道的烟气入口连通，地下烟道的烟气出口Ⅱ与布袋除尘器的烟气入口连接，布袋除尘器的烟气出口与双碱法烟气脱硫装置连接，双碱法烟气脱硫装置的出口经引风机Ⅱ与烟囱连接。

采用本实用新型的结构设计，冲天炉烟气出口温度正常运行时约200-300℃，当遇故障如棚料料位过低或操作不当时，烟气温度短时间内可达500℃以上，易烧坏布袋，再考虑可以利用烟气的余热实现节能，解决生活用热水的问题，因此设计了常压热水烟囱，不但可以起到使炉气降温，还能利用余热加热水供生活使用，起到节能效果；所述过渡连接器的作用是考虑与之后的旋风除尘器的连接有高度要求，也为了便于清除常压节能热水烟囱中沉积的灰尘；所述地下烟道的作用可以使烟气降温、降尘、减少地面的占地面积，用粘土耐火砖或水泥管道砌筑而成。所述双碱法烟气脱硫装置为现有公知结构，其脱硫原理也是本领域普通技术人员所熟知的，采用配制好的NaOH脱硫剂溶液，作为启动脱硫剂直接打入脱硫塔内，洗涤脱除烟气中的SO₂，达到烟气脱硫的目的，然后脱硫产物经脱硫剂再生池还原成NaOH，再打回脱硫塔内，循环使用。

所述常压热水烟囱外部设有与循环水夹套底部连接的进水管和出水管、与循环水夹套顶部连接的溢水管，循环水夹套顶部还装有安全阀。

所述过渡连接器是由耐火材料砌筑而成的空心结构，开设进烟口、出烟口及人孔。

所述旋风除尘器是由一级旋风除尘器和二级旋风器串联而构成，其器壁是由不锈钢材料制成的。影响旋风除尘器寿命的关键取决于除尘器圆筒的材料，由于进入旋风除尘圆筒部位的烟气温度、速度较高，尘粒与器壁的摩擦作用很大，因而器壁受磨擦易于磨损。所以本实用新型选用了耐热耐磨的不锈钢材料制作旋风除尘器器壁。

所述地下烟道上方开设清灰口，下方开设积尘池；地下烟道上还装有热电偶以及与地下烟道相连的应急烟道。

所述布袋除尘器的内衬骨架是由不锈钢丝绕制成弹簧形状，其下端连有配重，布袋除尘器的壳体外部上方设有压缩空气入口，壳体内部上方设有与压缩空气入口相通的压缩空气管道，压缩空气管道上间隔设有与布袋上方正对、并且由电磁阀控制的喷嘴。（所述压缩空气由空压机产生）在传统布袋除尘器基础上增加弹簧内衬骨架以及压缩空气管道、喷嘴，采用振动+高压气体反吹的方法清除附粘在布袋上的积尘，清除效果更好，操作更简便。

本实用新型是一种用于冲天炉烟气中的固体有害物（包括冶金烟尘、碳素烟尘、灰尘）和气体有害物（SO₂）除尘脱硫一体化的专用设备，采用旋风布袋相结合的干法除尘和双碱法烟气脱硫技术，减少烟气中的有害物，从而使烟气中有害物降到最低水平，除尘效率达99%，特别是对＜1um的亚微粒子，除尘效率也达99%。脱硫效率达90%以上，达到国家对冲天炉烟气有害物排放要求。且对系统无腐蚀与堵塞，也不会造成二次污染，是一种结构合理、高效率、易于维修的环保设备，适用范围广，尤其适用于5-12t/h冲天炉应用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1中常压热水烟囱的结构示意图；

图4为图1中过渡连接器的结构示意图；

图5为图1中旋风除尘器的结构示意图；

图6为图1中布袋除尘器的结构示意图；

图7为双碱法烟气脱硫装置的结构示意图；

图8为图1中地下烟道的结构示意图；

图中：1-旋风除尘器；2-布袋除尘器,2.1-壳体，2.2-烟气入口Ⅰ，2.3-烟气出口Ⅰ，2.4-布袋，2.5-内衬骨架，2.6-烟斗，2.7-配重，2.8-压缩空气入口，2.9-压缩空气管道，2.10-电磁阀，2.11-喷嘴；3-双碱式烟气脱硫器；4-烟囱；5-冲天炉；6-常压热水烟囱；7-循环水夹套；8-过渡连接器；9-第一引风机；10-地下烟道；11-烟气入口Ⅱ；12-烟气出口Ⅱ；13-进水管；14-出水管；15-溢水管；16-安全阀；17-进烟口；18-出烟口；19-人孔；20-清灰口；21-积尘池；22-应急烟道；23-热电偶；24-第二引风机；25-碱液池；26-滤网；27-碱液泵；28-滤渣器；29-再生液泵；30-沉淀再生液池；31-石灰油浆池；32-灰浆搅拌器；33-灰浆泵；34-脱硫塔；35-脱硫旋流板；36-喷淋雾化系统；37-脱水塔。

具体实施方式

冲天炉烟气除尘脱硫综合净化设备，如图1、2所示，包括旋风除尘器1、布袋除尘器2、双碱法烟气脱硫装置3及烟囱4，其中如图6所示，布袋除尘器包含壳体2.1、分别设置在壳体下方和上方的烟气入口Ⅰ2.2和烟气出口Ⅰ2.3、间隔设置在壳体内的布袋2.4及内衬骨架2.5、设置在壳体底部的烟斗2.6，布袋除尘器的内衬骨架2.5是由不锈钢丝绕制成弹簧形状，其下端连有配重2.7，布袋除尘器的壳体外部上方设有压缩空气入口2.8，壳体内部上方设有与压缩空气入口相通的压缩空气管道2.9，压缩空气管道上间隔设有与布袋上方正对、并且由电磁阀2.10控制的喷嘴2.11。还包含与冲天炉5烟气出口相连的常压热水烟囱6，常压热水烟囱外部设有循环水夹套7，如图3所示，常压热水烟囱6外部设有与循环水夹套底部连接的进水管13和出水管14、与循环水夹套顶部连接的溢水管15，循环水夹套顶部还装有安全阀16。常压热水烟囱通过过渡连接器8与旋风除尘器1连接，旋风除尘器的烟气出口经第一引风机9与地下烟道10的烟气入口Ⅱ11连通，地下烟道的烟气出口Ⅱ12与布袋除尘器的烟气入口Ⅰ2.2连接，布袋除尘器的烟气出口Ⅰ2.3与双碱法烟气脱硫装置3连接，双碱法烟气脱硫装置的出口经第二引风机24与烟囱4连接。

如图4所示，过渡连接器8是由耐火材料砌筑而成的空心结构，其上开设进烟口17、出烟口18及人孔19。

如图5所示，旋风除尘器1是由旋风除尘器Ⅰ和旋风器Ⅱ串联而构成，其器壁是由不锈钢材料制成的。一级旋风除尘器对10μm以上的除尘，效率高达85%以上，且阻力损失和动力消耗少，把它放在冲天炉烟气出口作为第一级除尘，一方面可以适应较高温度的烟气环境工作，同时也进一步为捕集10μm以下的细尘创造了条件。发明人认为影响旋风除尘器捕集烟尘效率的关键取决于除尘器圆筒直径和烟气的速度，一般烟气速度应选7-15m/s，圆筒直径应考虑烟气量的大小，影响旋风除尘器寿命的关键取决于除尘器圆筒的材料，由于进入旋风除尘圆筒部位烟气温度、速度较高，尘粒与器壁的摩擦作用很大，因而器壁受磨擦易于磨损。设计人选用了耐热耐磨的不锈钢材料。与一级旋风除尘器相连的是二级旋风除尘器，其作用是进一步对10μm以上的烟尘进行二次捕集，能使除尘效率高达90%。

如图8所示，地下烟道10上方开设清灰口20，下方开设积尘池21；地下烟道上还装有热电偶23以及与地下烟道相连的应急烟道22。

如图7所示，双碱式烟气脱硫器是由碱液池25、滤网26、碱液泵27、滤渣器28、再生液泵29、沉淀再生液池30、石灰调浆池31、灰浆搅拌器32、灰浆泵33、脱硫塔34、脱硫旋流板35、喷淋雾化系统36、脱水塔37等组成。

a、吸收剂制备及补充系统：氢氧化钠干粉料（NaOH）加入碱液池中，加水配制成NaOH碱液，碱被打入脱硫池中由碱液泵送入脱硫塔内进行脱硫。另有一个石灰调浆池将石灰粉和水配制成石灰浆液，将石灰浆液打到沉淀再生液池中，与亚硫酸钠和硫酸钠发生反应，整个运行过程中，脱硫产物中有很多固体残渣颗粒物，经渣浆泵打入石膏脱水处理系统。由于排走的的残渣会损失和带走部分NaOH。因此，在碱液池中需定期补充NaOH。为了避免再生的亚硫酸钙和硫酸钙被打入脱硫塔内造成塔内的管路结垢堵塞，可将水池做大，再生后的脱硫剂溶液经三级沉淀池充分沉淀，由循环泵过滤后打入脱硫塔内。

b、SO₂吸收系统：烟气进入脱硫塔内向上运动，与向下喷啉的脱硫液以逆向方式洗涤，这样使气液充分接触。脱硫塔内布置了3-5层脱硫旋流板，上升的烟气与脱硫液相切，从而进一步起到充分吸收SO₂，SO₃和HF等酸性气体的作用，而后生成NaSO₃、NaHSO₃，这个过程中消耗了吸收剂NaOH。

补充和添加的氢氧化钠碱流进入返料水池和被石灰再生过的氢氧化钠溶液一起经循环泵打入脱硫塔循环吸收SO₂。

在脱硫塔出口处装有喷淋雾化系统，可以除去脱硫过程中烟气中带出的水雾，和烟气和水雾中携带的烟尘以及部分固体颗粒。

c、脱硫产物处理系统：最终脱硫产物成分主要是NaSO₃、CaSO₄，由于固体产物中掺杂有CaSO₄和各种灰分，严重影响了石膏的品质，所以一般将石膏浆被浓缩进行固液分离，溢流液可回再生池，继续使用，其余渣打到渣处理场，不会造成二次污染。

与双碱烟气脱硫系统相连接的是第二引风机，净化后的烟气随烟囱排入大气。

Claims

1.一种冲天炉烟气除尘脱硫综合净化设备，包括旋风除尘器（1）、布袋除尘器（2）、双碱法烟气脱硫装置（3）及烟囱（4），其中布袋除尘器包含壳体（2.1）、分别设置在壳体下方和上方的烟气入口Ⅰ（2.2）和烟气出口Ⅰ（2.3）、壳体内的布袋（2.4）及内衬骨架（2.5）、设置在壳体底部的烟尘斗（2.6），其特征是还包含与冲天炉（5）烟气出口相连的常压热水烟囱（6），常压热水烟囱外部设有循环水夹套（7），常压热水烟囱通过过渡连接器（8）与旋风除尘器1连接，旋风除尘器的烟气出口经引风机Ⅰ（9）与地下烟道（10）的烟气入口Ⅱ（11）连通，地下烟道的烟气出口Ⅱ（12）与布袋除尘器的烟气入口Ⅰ（2.2）连接，布袋除尘器的烟气出口Ⅰ（2.3）与双碱法烟气脱硫装置（3）连接，双碱法烟气脱硫装置的出口经引风机Ⅱ（24）与烟囱（4）连接。

2.根据权利要求1所述的冲天炉烟气除尘脱硫综合净化设备，其特征是常压热水烟囱（6）外部设有与循环水夹套底部连接的进水管（13）和出水管（14）、与循环水夹套顶部连接的溢水管（15），循环水夹套顶部还装有安全阀（16）。

3.根据权利要求1或2所述的冲天炉烟气除尘脱硫综合净化设备，其特征是过渡连接器（8是）由耐火材料砌筑而成的空心结构，其上开设进烟口（17）、出烟口（18）及人孔（19）。

4.根据权利要求1或2所述的冲天炉烟气除尘脱硫综合净化设备，其特征是旋风除尘器（1）是由一级旋风除尘器和二级旋风器串联而构成，其器壁是由不锈钢材料制成的。

5.根据权利要求1或2所述的冲天炉烟气除尘脱硫综合净化设备，其特征是地下烟道（10）上方开设清灰口（20），下方开设积尘池（21）；地下烟道上还装有热电偶（23）以及与地下烟道相连的应急烟道（22）。

6.根据权利要求1或2所述的冲天炉烟气除尘脱硫综合净化设备，其特征是布袋除尘器的内衬骨架（2.5）是由不锈钢丝绕制成弹簧形状，其下端连有配重（2.7），布袋除尘器的壳体外部上方设有压缩空气入口（2.8），壳体内部上方设有与压缩空气入口相通的压缩空气管道（2.9），压缩空气管道上间隔设有与布袋上方正对、并且由电磁阀（2.10）控制的喷嘴（2.11）。