CN205878931U - 一种高温烟气净化及余热回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高温烟气净化及余热回收系统，包括：汽化冷却烟道2、气包3、管网12、高温过滤器4、余热锅炉5、风机7、切换装置8、放散烟囱9、回收系统11,所述高温过滤器4采用铁‑铝金属间化合物过滤膜过滤，核心元件为多孔膜材料滤芯。与现有技术相比，本实用新型蒸汽回收量至少可以增加30％；通过高温过滤器(膜式除尘器)除尘作用，提高了烟气净化效率。

Description

一种高温烟气净化及余热回收系统

技术领域

本发明涉及冶炼行业能量回收及净化除尘领域，特别是涉及一种高温烟气净化及余热回收系统。

背景技术

冶炼行业中，冶炼过程中会产生大量烟气。这些烟气的温度高达1450-1600℃，含有大量的显热，烟气的含尘量可高达150g/m³，烟气中往往含有用但对人体有害的成分，例如CO，SO2等等。如果任其放散，不仅会对工厂周围数百平方千米的环境造成严重污染，而且，烟气中大量的显热、有用烟气成分、有用粉尘成分具有巨大的回收利用价值，直接放散，造成严重的资源浪费。

目前国内外使用的高温烟气除尘系统有湿法、干法两种。湿法除尘相对安全、一次性投资小，但是除尘效果不理想、能耗高。干法除尘有布袋除尘器和电除尘器两种。布袋除尘器一般耐温低，即使高温布袋一般也就在300℃左右，并且易损坏、占地面积大；电除尘器受粉尘比电阻、烟气温度影响比较大，一般净化效果不是很好。耐温也就在350℃。上述两种除尘系统的共同缺点是用汽化冷却烟道将高温烟气冷却到800-850℃后，喷水冷却，也就是说800-850的含尘烟气直接用水冷却，余热没有回收，造成了能量的浪费。喷入除尘水，造成了水资源的浪费。另外，水蒸气进入烟气回收系统，会影响烟气的深度利用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高温烟气净化及余热回收系统，改进现有技术存在的问题,解决现有技术中静电除尘易爆、设备复杂、故障率高、净化效率受粉尘比电阻影响大，余热回收利用率低且严重浪费水资源的问题。

本实用新型提供的一种高温烟气净化及余热回收系统，包括：汽化冷却烟道2、气包3、管网12、高温过滤器4、余热锅炉5、风机7、切换装置8、放散烟囱9、回收系统11；顺次密封连接汽化冷却烟道2、高温过滤器4、余热锅炉5、风机7、切换装置8、回收系统11；放散烟囱9与切换装置8密封连接,气包3分别与汽化冷却烟道2、余热锅炉5密封连接，管 网12与气包3密封连接，其特征在于所述高温过滤器4包括进气管、外壳、进气室、净气室、集灰装置、分布器、出口管道；所述进气管一端连接汽化冷却烟道2，另一端连接在外壳上，进气室、净气室、集灰装置、分布器顺次连接排布在外壳内，出口管道连接在外壳的另一端；所述高温过滤器4采用铁-铝金属间化合物多孔过滤膜过滤，核心元件为多孔膜材料滤芯。

较佳地，所述系统还包括蒸发冷却器10，密封连接在切换装置8和回收系统11之间。

较佳地，所述高温过滤器4带有氮气脉冲清灰装置6，所述氮气脉冲清灰装置6包括集灰装置，卸灰阀，气力输送系统，所述集灰装置连接净气室，集灰装置上设置有卸灰阀，气力输送系统连接集灰装置，高温过滤器中收集的粉尘首先进入集灰装置，通过打开卸灰阀进入气力输送系统外送入出口管道。

较佳地，所述汽化冷却烟道2前端为围挡式结构，由水冷壁围挡成圆形烟道，后端为剑鞘式、立式对流管束结构。前端采用自然循环、辐射换热，后端采用强制循环、对流换热。

较佳地，所述余热锅炉5为热管式余热锅炉。

较佳地，所述余热锅炉5上设有安全泄爆装置，所述安全泄爆装置上设置泄爆阀。

所述的高温烟气净化及余热回收的工艺步骤如下：

(1)冶炼工业中产生的高温烟气1，进入汽化冷却烟道2，先经过围挡式结构，自然循环、辐射换热，然后进入剑鞘式、立式对流管束结构，强制循环、对流换热，使高温烟气温度降至500-700℃；

(2)步骤(1)产生的汽水混合物进入汽包3，汽包中的水通过下降管及水联箱进入水冷壁，水冷壁中的水吸收烟气中的热量变成汽水混合物通过集气箱进入上升管，然后进入汽包汽水分离，水循环使用，蒸汽外输并入管网12；

(3)步骤(1)的烟气进入高温过滤器4(膜式除尘器)，用氮气在线反吹，粉尘通过下部的集灰装置及卸灰阀进入气力输送系统，经过滤将烟气中的粉尘含量降到15mg/m³以下；

(4)经步骤(3)净化后的的中温烟气进入余热锅炉5,所述余热锅炉5采用热管锅炉，将中温烟气降温至200℃以下，进一步回收烟气中的热量；

(5)步骤(4)产生的汽水混合物进入汽包3，在汽包内经汽水分离后,蒸汽 并入管网12，水循环使用；烟气在风机7的驱动下，进入切换装置8，经检测,若具备回收条件,进入回收系统11回收利用，否则通过放散烟囱9放散。

较佳地，步骤(5)中烟气在风机7的驱动下，进入切换装置8，经检测,若具备回收条件,烟气经蒸发冷却器10冷却后进入回收系统11回收利用，否则通过放散烟囱9放散。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果：

1、本实用新型可以回收900℃左右至150℃左右的烟气的显热，与现有其他设备相比，蒸汽回收量至少可以增加30％；

2、本实用新型的高温过滤器(膜式除尘器)起到除尘作用，解决了静电除尘易爆、设备故障率高、净化效率受粉尘比电阻影响的问题，也解决了现有文氏管湿法除尘阻力大，能耗高的问题，同时也解决了布袋除尘器耐温低，运行费用高、占地面积大的问题，并提高了烟气净化效率，使排放浓度可低于10mg/m³。

3、本实用新型汽化冷却烟道前端由水冷壁围挡成圆形烟道，烟气从烟道中通过，汽包中的水通过下降管及水联箱进入水冷壁、水冷壁中的水吸收烟气中的热量变成汽水混合物通过集气箱进入上升管，然后进入汽包，汽水分离，使得水循环使用，蒸汽外输，合理利用了烟气中的显热。

汽化冷却烟道后端采用剑鞘式(也称：套管式结构)、立式对流管束结构，除可以辐射换热之外，还可以对流换热，换热效率更高，且由于是立式管束，烟气纵向冲刷，具有积灰自清效果。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1为高温烟气净化及余热回收系统的工艺流程图。

具体实施方式

实施例一：

参阅图1，本实用新型提供了一种高温烟气净化及余热回收系统，包括：汽化冷却烟道2、气包3、管网12、高温过滤器4、余热锅炉5、风机7、切换装置8、放散烟囱9、回收系统11。

汽化冷却烟道2用于收集、冷却高温烟气1，并回收烟气中的热量。汽化冷却烟道2前端为围挡式结构，由水冷壁围挡成圆形烟道，烟气从烟道中通过，汽包3中的水通过下降管及水联箱进入水冷壁、水冷壁中的水吸收烟气中的热量变成汽水混合物通过集气箱进入上升管，然后进入汽包3，汽水分离，使得水循环使用，蒸汽外输并入管网12，合理利用了烟气中的显热。汽化冷却烟道后端采用剑鞘式(也称：剑鞘式、立式对流管束结构)、立式对流管束结构，除可以辐射换热之外，还可以对流换热，换热效率更高，且由于是立式管束，烟气纵向冲刷，具有积灰自清效果。

高温过滤器4(也称：膜式除尘器)密封连接汽化冷却烟道2，高温烟气经汽化冷却烟道2进入高温过滤器4(膜式除尘器)。高温过滤器4(膜式除尘器)包括进气管、外壳、进气室、净气室、集灰装置、分布器、出口管道；进气管一端连接汽化冷却烟道2，另一端连接在外壳上，进气室、净气室、集灰装置、分布器顺次连接排布在外壳内，出口管道连接在外壳的另一端；高温过滤器4采用铁-铝金属间化合物多孔过滤膜过滤，核心元件为多孔膜材料滤芯。进气室(过滤室)中装有铁-铝金属间多孔材料制作的滤芯。铁-铝具有优异的高温抗氧化性能，其抗氧化极限可达1 200℃。在900℃以上，表现出优异的抗硫化性能。此外，铁-铝金属间化合物还具有较好的可加工性能。因此，铁-铝金属间多孔材料可以解决目前高温含硫气氛的净化、分离的难题。

高温过滤器4(膜式除尘器)用来进行烟气除尘，同时进一步降低烟气温度。高温过滤器4(膜式除尘器)以大通量、高精度、耐高温、耐腐蚀性气体的铁-铝过滤多孔膜材料滤芯为核心元件，带有氮气脉冲清灰装置6，通过氮气脉冲清灰，可得到含尘量10mg/Nm³的以下的净烟气；

高温过滤器4带有氮气脉冲清灰装置6，包括集灰装置，卸灰阀，气力输送系统。集灰装置连接净气室，集灰装置上设置有卸灰阀，气力输送系统连接集灰装置，高温过滤器中收集的粉尘首先进入集灰装置，通过打开卸灰阀进入气力输送系统外送入出口管道。

余热锅炉5设于高温过滤器4(膜式除尘器)的出口，采用热管式余热锅炉，用来进一步降低烟气温度，同时回收利用烟气中的热量；余热锅炉5上设有安全泄爆装置，安全泄爆装置上设置泄爆阀。当烟气压力过大时，泄压阀自动打开泄压，防止系统由于内压过大而爆炸，用于保障高温烟气净化及余热回收系统的安全性。

风机7设于余热锅炉5的出口，用于为系统烟气流动提供动力；

切换装置8设于风机7的出口，连接放散烟囱9和回收系统11，通过 切换装置将监测符合回收条件的烟气切换进入回收系统11，将不符合回收条件的烟气切换到放散烟囱9予以放散。

冶炼炉窑产生的1600℃的高温烟气经过烟罩进入汽化冷却烟道2，先经过围挡式结构，自然循环、辐射换热，然后进入剑鞘式、立式对流管束结构，强制循环、对流换热，高温烟气温度降至700℃。

在烟气降温过程中回收水蒸气，水蒸气进入汽包3，在汽包内经汽水分离后,蒸汽并入管网12，水循环使用；

该700℃烟气经过高温过滤器4(膜式除尘器)，通过氮气脉冲清灰装置6，氮气脉冲清灰除尘、进一步降温，得到温度为600℃、含尘量9.8mg/Nm³的净烟气；

该500℃、含尘量9.8mg/Nm³的烟气进入热管式余热锅炉5冷却，水蒸气进入气包3进一步回收蒸汽，烟气温度降至150℃；

上述净烟气依次经风机7送至切换装置8，经监测，符合回收标准，进入回收系统进一步回收利用。

实施例二

参阅图1，本实用新型提供了一种高温烟气净化及余热回收系统，其组成与实施例一基本相同,不同之处在于本实施例还包括蒸发冷却器10。切换装置8、蒸发冷却器10、回收系统11顺次链接。

符合回收标准的烟气切换到蒸发冷却器10进一步冷却回收利用，并进入回收系统11，不符合回收条件的烟气切换到放散烟囱9予以放散。

冶炼炉窑产生的1450℃的高温烟气经过烟罩进入汽化冷却烟道2，先经过围挡式结构，自然循环、辐射换热，然后进入剑鞘式、立式对流管束结构，强制循环、对流换热，高温烟气温度降至508℃。

在烟气降温过程中回收水蒸气，水蒸气进入汽包3，在汽包内经汽水分离后,蒸汽并入管网12，水循环使用；

该508℃烟气经过高温过滤器(膜式除尘器)，通过氮气脉冲清灰装置6，氮气脉冲清灰除尘、进一步降温，得到温度为423℃、含尘量6.9mg/Nm³的净烟气；

该烟气进入热管式余热锅炉5冷却，水蒸气进入气包3进一步回收蒸汽，烟气温度降至130℃；

上述净烟气依次经风机7送至切换装置8，经监测，符合回收标准，进过蒸发冷却器，将温度降到65℃，进入回收系统进一步回收利用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式 上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种高温烟气净化及余热回收系统，包括：汽化冷却烟道(2)、气包(3)、管网(12)、高温过滤器(4)、余热锅炉(5)、风机(7)、切换装置(8)、放散烟囱(9)、回收系统(11)；顺次密封连接汽化冷却烟道(2)、高温过滤器(4)、余热锅炉(5)、风机(7)、切换装置(8)、回收系统(11)；放散烟囱(9)与切换装置(8)密封连接,气包(3)分别与汽化冷却烟道(2)、余热锅炉(5)密封连接，管网(12)与气包(3)密封连接，其特征在于所述高温过滤器(4)包括进气管、外壳、进气室、净气室、集灰装置、分布器、出口管道；所述进气管一端连接汽化冷却烟道(2)，另一端连接在外壳上，进气室、净气室、集灰装置、分布器顺次连接排布在外壳内，出口管道连接在外壳的另一端；所述高温过滤器(4)采用铁-铝金属间化合物多孔过滤膜过滤，核心元件为多孔膜材料滤芯。

2.根据权利要求1所述的一种高温烟气净化及余热回收系统，其特征在于所述系统还包括蒸发冷却器(10)，密封连接在切换装置(8)和回收系统(11)之间。

3.根据权利要求1所述的一种高温烟气净化及余热回收系统，其特征在于所述高温过滤器(4)还包括氮气脉冲清灰装置(6)，所述氮气脉冲清灰装置(6)包括集灰装置，卸灰阀，气力输送系统，所述集灰装置连接净气室，集灰装置上设置有卸灰阀，气力输送系统连接集灰装置，高温过滤器中收集的粉尘首先进入集灰装置，通过打开卸灰阀进入气力输送系统后外送入出口管道。

4.根据权利要求1所述的一种高温烟气净化及余热回收系统，其特征在于所述汽化冷却烟道(2)前端为围挡式结构，由水冷壁围挡成圆形烟道，采用自然循环、辐射换热，后端为剑鞘式、立式对流管束结构，采用强制循环、对流换热。

5.根据权利要求1所述的一种高温烟气净化及余热回收系统，其特征在于所述余热锅炉(5)为热管式余热锅炉。

6.根据权利要求1所述的一种高温烟气净化及余热回收系统，其特征在于所述余热锅炉(5)上设有安全泄爆装置，所述安全泄爆装置上设置有泄爆阀。