CN208562436U - 一种火种捕集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种火种捕集装置，该火种捕集装置由管状结构组成，该火种捕集装置包括交替设置的下降管段(21)和上升管段(22)，下降管段(21)的入口位置高于下降管段(21)的出口位置，上升管段(22)的入口位置低于上升管段(22)的出口位置，相邻的两根下降管段(21)和上升管段(22)之间通过上连接部(23)或下连接部(24)连通，下连接部(24)内设有流场扰动结构(3)。
Description
技术领域
本实用新型涉及冶炼设备领域，具体的是一种火种捕集装置。
背景技术
很多冶炼工艺的生产是间断的，如转炉、电炉等。这些冶炼炉的生产一般可分为两段，一段为冶炼，一段为冶炼准备(产出物的运出和原料的添加等)。
转炉生产中，对炉内的铁水、废钢等原料进行冶炼并处理合格后，停止冶炼，转炉需要将合格的钢水倒出，之后重新装料准备冶炼。冶炼过程中，冶炼生成的、由转炉炉口逸出的炉气主要为高温、高尘的可燃气体，炉气温度最大约可为1600℃；由炉口吸入烟道的空气与炉气一起形成了烟气，含尘量约为120g/Nm3，烟气中的主要可燃气体成分为CO，其中CO的最大浓度可达90％。这种烟气通常被作为可燃气体收集、除尘后再使用，称为转炉煤气。出于安全的考虑，当烟气中含氧量大于2％后，通常不再被收集使用。
在转炉冶炼准备的出钢、装料等过程中，少量的烟、尘和大量的空气形成混合物，含尘量约低于1g/Nm3，无可燃气体，此时烟气温度约可为100℃，烟气成分与空气的成分接近。
从冶炼转到冶炼准备时，又从冶炼准备转到冶炼时，由于烟气中CO浓度、空气浓度的变化，会形成有爆炸性危险的混合物。为阻止爆炸的发生，一般采用两个方法：一是通过设置合理的烟道结构，使转炉烟气在烟道中形成了柱塞流，不同时刻生成的不同成分的烟气在烟道中输送时不会出现大量的混合，因而减少了有爆炸性危险的混合物的生成量。二是在烟气温度即将达到爆炸温度区域之前，用水雾对烟气进行喷淋，快速熄灭烟气中的火种(即高温的颗粒物)。这种喷淋在灭火的同时，也将烟气中蕴含的高温热能变为了低温的热能，因而不是节能的有效方法。
实用新型内容
为了解决现有熄灭火种存在的能源浪费问题。本实用新型提供了一种火种捕集装置，该火种捕集装置将会带来转炉烟气处理工艺的彻底变革，可以完全实现转炉烟气的全余热回收。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术实用新型是：一种火种捕集装置，该火种捕集装置呈管状结构，该火种捕集装置包括交替设置的下降管段和上升管段，下降管段的入口位置高于下降管段的出口位置，上升管段的入口位置低于上升管段的出口位置，相邻的两根下降管段和上升管段之间通过上连接部或下连接部连通，下连接部内设有流场扰动结构。
该火种捕集装置含有依次设置的第一个下降管段、第一个上升管段、第二个下降管段、第二个上升管段和第三个下降管段。
该火种捕集装置的管壁为散热式管壁或绝热式管壁。
当该火种捕集装置为散热式管壁时,该散热式管壁为膜式壁，该膜式壁的冷却介质为水、导热油或熔盐。
流场扰动结构为绝热体。
流场扰动结构为耐磨管。
流场扰动结构为凸起结构或凹陷结构。
流场扰动结构到上升管段的距离小于流场扰动结构到下降管段的距离。
下连接部的下端设有颗粒物收集或排放结构，流场扰动结构的位置与颗粒物收集或排放结构的位置上下对应。
本实用新型的有益效果是：
1、在高温烟道中(800℃～1000℃)将转炉烟气中可能携带的大能量颗粒或团灰火种分离出来，消除爆炸隐患。
2、在火种捕集的过程中实现烟气的柱塞流，最大程度地减少爆炸性气体，实现转炉烟气的全余热回收。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
图1是本实用新型所述火种捕集装置的示意图。
1、冷却烟道；2、火种捕集装置；3、流场扰动结构；4、颗粒物收集或排放结构；5、转炉；
21、下降管段；22、上升管段；23、上连接部；24、下连接部。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
一种火种捕集装置，该火种捕集装置2呈管状结构(也可以称为火种捕集烟道)，该火种捕集装置2包括交替设置的下降管段21和上升管段22，下降管段21的入口位置高于下降管段21的出口位置，上升管段22的入口位置低于上升管段22的出口位置，相邻的两根下降管段21和上升管段22之间通过上连接部23或下连接部24连通，下连接部24内设有流场扰动结构3，如图1所示。其中，流场扰动结构3的作用在于：改变流速矢量分布，在颗粒物浓度较高的区域形成一定范围的低速区(可以理解为改变流场扰动结构3周围流体的流动方向，降低流场扰动结构3周围流体的流动速度)。
该火种捕集装置2的入口连接有冷却烟道1，冷却烟道1采用柱塞流烟道，冷却烟道1的壁面设置有吸热体，在引导烟气的同时吸收高温烟气的辐射放热，烟气及所含尘均经冷却烟道1顶部的弯头进入火种捕集装置2，进入火种捕集装置2的烟气温度未达到爆炸温度区域。火种捕集装置2采用柱塞流烟道结构的同时，设置有流场扰动结构3，利用重力和离心力的作用快速捕集烟气中的大颗粒及团灰(火种)。
在本实施例中，该火种捕集装置2含有依次设置的第一个下降管段21、第一个上升管段22、第二个下降管段21、第二个上升管段22和第三个下降管段21，如图1所示。烟气进入该火种捕集装置2后将依次经历下降、上升、下降、上升和下降阶段。
在本实施例中，该火种捕集装置2的管壁可以为散热体也可以做成绝热体。当该火种捕集装置2的管壁为散热体时，即该火种捕集装置2的管壁为散热式管壁，该火种捕集装置的管壁为膜式壁时，该膜式壁的冷却介质可为水、导热油或熔盐等。冷却方式一般为蒸发冷却，也可为无相变冷却。
在本实施例中，流场扰动结构3的结构可以为绝热体、也可为耐磨管、也可为壁面的凸起或凹陷，或者流场扰动结构3为凸起和凹陷交替排列的结构(可以理解为类似于搓衣板表面的结构形状)。流场扰动结构3到上升管段22的距离小于流场扰动结构3到下降管段21的距离，如流场扰动结构3位于上升管段22的下方。下连接部24的下端设有颗粒物收集或排放结构4，流场扰动结构3的位置与颗粒物收集或排放结构4的位置上下对应，即颗粒物收集或排放结构4位于流场扰动结构3的正下方。
在本实施例中，颗粒物收集或排放结构4为灰渣排放口。灰渣排放口的设置为多个单一口并列设置。灰渣排放口的尺寸比较小，不影响烟气的柱塞流运动。灰渣排放口只有在烟气的成分为空气时才开启排放。
在本实施例中，该火种捕集装置2呈蛇形管结构，利用火种自身重力和惯性力，将团灰、大颗粒等从烟气中分离。该火种捕集装置2的管道设计应保证烟气流动顺畅。烟气在该火种捕集装置2中的流动形式近似于柱塞流。在该火种捕集装置2中不存在烟气滞留明显的漩涡等区域。
冷却烟道1的外观可以采用圆筒形，也可为方形。冷却烟道1可以采用膜式壁的形式，膜式壁的冷却介质一般采用水，也可为导热油、熔盐等。冷却方式一般为蒸发冷却，也可为无相变冷却。冷却烟道1的设计保证烟气流动顺畅。烟气在冷却烟道1中的流动形式近似于柱塞流。在冷却烟道1中不存在烟气滞留明显的漩涡等区域。
在使用时，转炉5在冶炼过程中产生的高温烟气，通过位于转炉上方的冷却烟道1对烟气以辐射换热为主降温至800℃～1000℃，再依次进入本实用新型所述的火种捕集装置2。火种捕集装置2能够将转炉烟气携带的大颗粒、团灰等高温固体物分离，并排出装置外。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，不能以其限定实用新型实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本实用新型中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术实用新型之间、技术实用新型与技术实用新型之间均可以自由组合使用。
Claims (9)
1.一种火种捕集装置，其特征在于，该火种捕集装置由管状结构组成，该火种捕集装置包括交替设置的下降管段(21)和上升管段(22)，下降管段(21)的入口位置高于下降管段(21)的出口位置，上升管段(22)的入口位置低于上升管段(22)的出口位置，相邻的两根下降管段(21)和上升管段(22)之间通过上连接部(23)或下连接部(24)连通，下连接部(24)内设有流场扰动结构(3)。
2.根据权利要求1所述的火种捕集装置，其特征在于，该火种捕集装置含有依次设置的第一个下降管段(21)、第一个上升管段(22)、第二个下降管段(21)、第二个上升管段(22)和第三个下降管段(21)。
3.根据权利要求1所述的火种捕集装置，其特征在于，该火种捕集装置的管壁为散热式管壁或绝热式管壁。
4.根据权利要求3所述的火种捕集装置，其特征在于，当该火种捕集装置为散热式管壁时,该散热式管壁为膜式壁，该膜式壁的冷却介质为水、导热油或熔盐。
5.根据权利要求1所述的火种捕集装置，其特征在于，流场扰动结构(3)为绝热体。
6.根据权利要求1所述的火种捕集装置，其特征在于，流场扰动结构(3)为耐磨材料制成。
7.根据权利要求1所述的火种捕集装置，其特征在于，流场扰动结构(3)为凸起结构或凹陷结构。
8.根据权利要求1所述的火种捕集装置，其特征在于，流场扰动结构(3)到上升管段(22)的距离小于流场扰动结构(3)到下降管段(21)的距离。
9.根据权利要求1所述的火种捕集装置，其特征在于，下连接部(24)的下端设有颗粒物收集或排放结构(4)，流场扰动结构(3)的位置与颗粒物收集或排放结构(4)的位置上下对应。
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