CN212293640U

CN212293640U - 一种炼钢转炉烟气的无害化处理系统

Info

Publication number: CN212293640U
Application number: CN202020701660.3U
Authority: CN
Inventors: 刘一山; 孙银钱
Original assignee: Yunnan Qu Jing Cheng Gang Iron And Steel Group Co ltd
Current assignee: Yunnan Qu Jing Cheng Gang Iron And Steel Group Co ltd
Priority date: 2020-04-30
Filing date: 2020-04-30
Publication date: 2021-01-05
Anticipated expiration: 2030-04-30

Abstract

本实用新型公开了一种炼钢转炉烟气的无害化处理系统，包括烟罩、汽化冷凝管、余热锅炉和静电除尘器，汽化冷凝管和余热锅炉之间依次设置有旋风除尘器和废铁预热器；余热锅炉包括箱体、支撑板、冷水输送管、蒸汽排放管以及至少2个圆筒体和端盖，端盖上加工有中心孔，圆筒体的内部竖直安装有中心管，中心管外侧的连通孔内安装旋流叶片，中心管与圆筒体之间的空间内安装蒸汽发生管，冷水输送管通过进水支管与每个蒸汽发生管的进口连通，每个蒸汽发生管的出口通过蒸汽支管与蒸汽排放管连通；静电除尘器通过第五连通管连接有净化塔。本系统具有结构简单、使用成本低、热能利用率高、除尘效果显著的优点。

Description

一种炼钢转炉烟气的无害化处理系统

技术领域

本实用新型属于炼钢生产设备技术领域，具体涉及一种炼钢转炉烟气的无害化处理系统。

背景技术

转炉炼钢是当前世界上最主要的炼钢方式，在中国的占比高达70％以上。在转炉炼钢的吹碳脱氧过程中，会产生大量的烟气，烟气的主要成分为CO(约占66％)、CO₂(约占16％)和N₂(约占17％)，还有少量的O₂和Ar。由于转炉烟气中含有大量的CO，所以转炉烟气也称为转炉煤气，转炉煤气的初始温度在1600℃左右，其中包含了大量炼钢产生的粉尘，粉尘含量约为80～150g/m³，粉尘主要成分为FeO、Fe、CaO、MnO、SiO2以及C等，遇氧气可能燃烧。转炉煤气具有易燃易爆的特性，如不采取有效的处理措施，会影响转炉冶炼的安全生产。工业生产中常见的转炉烟气处理方法有两种，第一种是湿法除尘，其主要流程是使1600℃左右的转炉烟气通过汽化烟道进行余热回收，在烟气温度降低至1000℃左右时喷大量的水冷却，同时起到粗除尘和防爆作用，后采用文氏管喷水精除尘后将高热值低氧含量的煤气回收、将低热值或含氧量高的煤气点燃排空；第二种是干法除尘，其主要流程是使 1600℃左右的转炉烟气通过汽化烟道进行余热回收，待烟气温度降至1000℃左右时喷较少的水雾冷却并进行粗除尘，然后通过电除尘器精除尘，再回收高质量煤气、点燃低质量煤气并排空，整个过程灰尘都处于较干的状态，在上述的干法除尘技术中，由于高温烟气在汽化冷凝管内传输时的流量波动大，当烟气呈紊流状态时，烟气可以与汽化烟道进行充分接触，实现烟气的冷凝，但是如果烟气的流量较小时，烟气在汽化烟道内呈层流状态，不能与汽化烟道进行良好的接触，烟气的余热回收不理想，除尘排放后的烟气中仍然还有较高的热量，容易造成热能的浪费。因此，研制开发一种结构简单、使用成本低、热能利用率高、除尘效果显著、运行过程安全高效的炼钢转炉烟气的无害化处理系统是客观需要的。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、使用成本低、热能利用率高、除尘效果显著、运行过程安全高效的炼钢转炉烟气的无害化处理系统。

本实用新型的目的是这样实现的，包括烟罩、汽化冷凝管、余热锅炉和静电除尘器烟罩的出烟口连接有汽化冷凝管，汽化冷凝管通过第一连通管连接有旋风除尘器，旋风除尘器的底部设置有第二排灰口，旋风除尘器通过第二连通管连接有废铁预热器，废铁预热器通过第三连通管与余热锅炉相连，余热锅炉通过第四连通管与静电除尘器相连，静电除尘器通过第五连通管连接有净化塔，第五连通管上安装有抽风机；余热锅炉包括箱体和至少2个圆筒体，箱体内的下部安装有支撑板，支撑板41上加工有多个小圆孔，每个圆筒体的下端安装有连接法兰，连接法兰通过连接螺栓活动安装在支撑板上，圆筒体的上端安装有端盖，端盖上安装有连通孔，圆筒体的内部竖直安装有中心管，中心管的下端与支撑板之间留有间隙，中心管的上端依次穿过连通孔、箱体顶部后与第四连通管连接，中心管外侧的连通孔内安装有3～8块旋流叶片，中心管与圆筒体之间的空间内同轴安装有螺旋型的蒸汽发生管，箱体内的上部安装有冷水输送管，冷水输送管通过进水支管与每个蒸汽发生管的进口连通，箱体内的下部设置有蒸汽排放管，每个蒸汽发生管的出口通过蒸汽支管与蒸汽排放管连通，箱体的底面设置成斜坡式的结构，在箱体底部较低的一侧设置有排液口；第五连通管在净化塔内的出口垂直向下，净化塔的底部设置有污水出口，在第五连通管出口上侧的净化塔内等间距的间隔竖向安装有多块折流板，折流板的上侧安装有喷淋管，喷淋管的上侧安装有活性炭吸附层，净化塔的顶部设置有排气管。

进一步的,在位于净化塔内的第五连通管的出口处安装有气体分布器。

进一步的,在喷淋管与活性炭吸附层之间的净化塔内安装有除沫器。

进一步的,所述静电除尘器包括壳体和安装在壳体两端的过渡锥，在靠近第四连通管一端的过渡锥内安装有气流分布板，在靠近第五连通管一端的过渡锥内安装有过滤板，在靠近气流分布板一侧的壳体内安装有电晕框架，所述电晕框架的内部安装有多根绝缘套管，每根绝缘套管内均布置有电晕线，在靠近过滤板一侧的壳体内安装有多块挡灰板，所述挡灰板的下端与壳体之间留有间隙，所述挡灰板的下侧安装有振打器，所述壳体的底部设置有多个接灰斗，每个接灰斗的底部均通过出灰管连接有一根排灰管。

进一步的,所述汽化冷凝管包括依次连通的上升管、弯管和下降管，所述上升管、弯管和下降管的外壁均设置水冷机构，所述上升管、弯管和下降管的内壁上设置有耐火材料，所述上升管的下端与烟罩连接，所述弯管安装在上升管和下降管之间的上端，所述下降管内的上部安装有点火器，在点火器下侧的下降管内壁上加工有螺旋形的旋流槽，所述第一连通管设置在旋流槽下方的下降管上，所述下降管的底部设置有第一排灰口。

进一步的,所述第一连通管的进口处上安装有过滤网。

本系统具有如下的优点:一是利用废铁预热器和余热锅炉可以有效的回收高温烟气的热量,经过废铁预热器和余热锅炉的热量回收后,高温烟气的温度可以从1600℃左右降至100℃左右,与现有技术相比,烟气的热能利用率高,产生的蒸汽量大,烟气的热能利用率可到90%；二是设置的旋风除尘器、静电除尘器能够对烟气的粉尘进行除尘处理，设置的净化塔能够对烟气中的细小粉尘、有害成分进行喷淋、吸附处理，本系统采用干法和湿法相结合的除尘方式，其烟气的除尘净化效果显著，净化率可达到95%，烟气的排放浓度可低于10mg/m³，本系统具有结构简单、布置灵活、投资少、运行成本低、烟气净化效果显著、烟气热能利用率高、整个净化处理过程中实现了节能、减排、环保、增效，具有明显的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为余热锅炉4的结构示意图；

图3为静电除尘器5的结构示意图；

图中:1-烟罩,2-旋风除尘器,3-废铁预热器,4-余热锅炉, 41-支撑板，42-箱体，43-蒸汽排放管，44-蒸汽支管，45-圆筒体，46-蒸汽发生管，47-端盖，48-中心管，49-旋流叶片，410-冷水输送管，411-进水支管，412-排液口，5-静电除尘器，51-气流分布板，52-电晕框架，53-壳体，54-绝缘套管，55-过渡锥，56-挡灰板，57-过滤板，58-接灰斗，59-出灰管，510-排灰管，511-振打器，512-电晕线，6-净化塔，61-污水出口,62-气体分布器,63-折流板,64-喷淋管,65-除沫器,66-活性炭吸附层,67-排气管,7-上升管,8-弯管,9-点火器,10-下降管,11-旋流槽,12-第一排灰口,13-过滤网,14-第一连通管,15-第二排灰口,16-第二连通管,17-第三连通管,18-第四连通管,19-抽风机,20-第五连通管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但不以任何方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型教导所作的任何变更或改进，均属于本实用新型的保护范围。

如图1～3所示,本实用新型包括烟罩1、汽化冷凝管、余热锅炉4和静电除尘器5，烟罩1用于收集转炉冶炼过程中的产生的烟气，烟罩1采用现有技术，汽化冷凝管用于对烟罩1收集后的高温烟气进行冷凝管降温，汽化冷凝管采用辐射式换热，用满焊的密排管或者管隔板做成围挡结构，既是冷却烟气即产生的蒸汽发生部件，也是高温烟气的输送管道，余热锅炉4用于进一步的降低高温烟气的温度，吸收烟气中的热量，静电除尘器5用于除去烟气中的粉尘，所述烟罩1的出烟口连接有汽化冷凝管，所述汽化冷凝管通过第一连通管14连接有旋风除尘器2，旋风除尘器2采用现有烟气除尘中使用的结构，所述旋风除尘器2的底部设置有第二排灰口15，所述旋风除尘器2通过第二连通管6连接有废铁预热器3，废铁预热器为现有技术，将高温烟气直接参与废铁的余热，可以实现热能的回收再利用，所述废铁预热器3通过第三连通管17与余热锅炉4相连，所述余热锅炉4通过第四连通管18与静电除尘器5相连，所述静电除尘器5通过第五连通管20连接有净化塔6，所述第五连通管20上安装有抽风机19。

所述余热锅炉4包括箱体42和至少2个圆筒体45，圆筒体45的数量可根据烟气量、烟气的温度等进行适应性的调整，所述箱体42内的下部安装有支撑板41，每个圆筒体45的下端安装有连接法兰，所述连接法兰通过连接螺栓活动安装在支撑板41上，支撑板41上加工有多个小圆孔，小圆孔的直径为3～5mm，采用活动连接，便于安装、拆卸，所述圆筒体45的上端安装有端盖47，端盖47上安装有连通孔，所述圆筒体45的内部竖直安装有中心管48，所述中心管48的下端与支撑板41之间留有间隙，所述中心管48的上端依次穿过连通孔、箱体42顶部后与第四连通管18连接，所述中心管48外侧的连通孔内安装有3～8块旋流叶片49，所述中心管48与圆筒体45之间的空间内同轴安装有螺旋型的蒸汽发生管46，所述箱体42内的上部安装有冷水输送管410，所述冷水输送管410通过进水支管411与每个蒸汽发生管46的进口连通，所述箱体42内的下部设置有蒸汽排放管43，每个蒸汽发生管46的出口通过蒸汽支管44与蒸汽排放管43连通，所述箱体42的底面设置成斜坡式的结构，在箱体42底部较低的一侧设置有排液口412，高温烟气经过蒸汽发生管46的吸热后，会产生部分的冷凝水，冷凝水从小圆孔落下箱体45底部，再从排液口412排出。

所述第五连通管20在净化塔6内的出口垂直向下，所述净化塔6的底部设置有污水出口61，在第五连通管20出口上侧的净化塔6内等间距的间隔竖向安装有多块折流板63，所述折流板63的上侧安装有喷淋管64，所述喷淋管64的上侧安装有活性炭吸附层66，所述净化塔6的顶部设置有排气管67。

本系统的工作过程是：在转炉炼钢过程中，转炉中的高温烟气在抽风机19的抽引作用下，先经过烟罩1进入到汽化冷凝管内，经过汽化冷凝管的一次降温后，汽化冷凝管使高温烟气温度降至800～1000℃后，接着通过第一连通管14进入到旋风除尘器2内进行一次除尘，经过一次除尘后的高温烟气通过第二连通管16进入废铁预热器3内，对废铁进行余热，废铁吸收高温烟气中的热量后使烟气降至700～800℃后，实现对高温烟气的二次降温，经过二次降温后的高温烟气通过第三连通管17进入到余热锅炉4的箱体42内，之后高温烟气向下运动，在旋流叶片49的作用下，高温烟气以旋流状态从各个端盖47顶部进入到各圆筒体45内，充分的与蒸汽发生管46内的冷水进行换热，蒸汽发生管46内的冷水吸热后产生大量的蒸汽从蒸汽排放管43排出，而经过蒸汽发生管46吸收热量后的烟气从中心管48的底部进入，又从中心管48的顶部进入第四连通管18内，蒸汽发生管46的设置能够增大与高温烟气的接触面积，达到较好的换热效率，高温烟气经过蒸汽发生管46的三次降温后能降至150℃，之后进入到第四连通管18内的烟气再次进入到静电除尘器5内进行二次除尘后，静电除尘器5能够将80%以上的粉尘除去，经过二次除尘后烟气最后通过第五连通管20进入到净化塔6在，经过喷淋管64的喷淋作用和活性炭吸附层66的吸附后，能够彻底的将烟气中的粉尘和有害成分除去，经过净化塔6处理后烟气的温度可降至150℃左右，净化率可达到95%，本系统具有结构简单、布置灵活、投资少、运行成本低、烟气净化效果显著、烟气热能利用率高、整个净化处理过程中实现了节能、减排、环保、增效，具有明显的经济效益和社会效益。

为了能够使进入到净化塔6内的烟气与喷淋水充分的接触，提高烟气的净化效果，在位于净化塔6内的第五连通管20的出口处安装有气体分布器62。

为了降低喷淋后的烟气中的含水量，在喷淋管64与活性炭吸附层66之间的净化塔6内安装有除沫器65。

进一步的，所述静电除尘器5包括壳体53和安装在壳体53两端的过渡锥55，在靠近第四连通管18一端的过渡锥55内安装有气流分布板51，在靠近第五连通管20一端的过渡锥55内安装有过滤板57，在靠近气流分布板51一侧的壳体53内安装有电晕框架52，所述电晕框架52的内部安装有多根绝缘套管54，每根绝缘套管54内均布置有电晕线512，在靠近过滤板57一侧的壳体53内安装有多块挡灰板56，所述挡灰板56的下端与壳体53之间留有间隙，所述挡灰板56的下侧安装有振打器511，所述壳体53的底部设置有多个接灰斗58，每个接灰斗58的底部均通过出灰管59连接有一根排灰管510，使用时，电晕线512通电，烟气从第四连通管18进入到过渡锥55时，气流分布板51使烟气进入壳体53内部的气流分布均匀，烟气进入到壳体53后，由于在电晕线512电晕极附近的阳离子趋向电晕极的路程极短，速度低，因此，绝大多数粉尘与路程长的负离子相撞而带上负电，飞向挡灰板56，经挡灰板56阻挡后，烟气中的粉尘落入接灰斗58中，定期通过振打器511对挡灰板56进行振打，进行清灰，经过接灰斗58收集后的粉尘全部进入排灰管510统一收集。

优选地，所述汽化冷凝管包括依次连通的上升管7、弯管8和下降管10，所述上升管7、弯管8和下降管10的外壁均设置水冷机构，所述上升管7、弯管8和下降管10的内壁上设置有耐火材料，所述上升管7的下端与烟罩1连接，所述弯管8安装在上升管7和下降管10之间的上端，所述下降管10内的上部安装有点火器9，在点火器9下侧的下降管10内壁上加工有螺旋形的旋流槽11，所述第一连通管14设置在旋流槽11下方的下降管10上，所述下降管10的底部设置有第一排灰口12，转炉冶炼产生的高温烟气由炉口溢出，高温烟气为高温含尘烟气，主要成分为一氧化碳、氮和氧，高温烟气经过上升管7和弯管8两段降温后，当高温烟气经过点火器9时，由于被点火器9点燃，经过该处的烟气内一氧化碳和氧进行化学反应，生成二氧化碳从而降低高温中一氧化碳和氧的含量，避免在低温段时一氧化碳和氧发生爆炸，经点火器9点燃后的烟气再通过下降管10的旋流槽11后，能够随烟气中的粉尘进行简单的沉降，从而解决了现有技术中由于转炉烟气中存在一定浓度的一氧化碳和氧混合气体易发生爆炸，存在安全隐患的问题。

为了减少后续旋风除尘器2的处理负担，进一步的提高除尘效率，所述第一连通管14的进口处上安装有过滤网13。

Claims

1.一种炼钢转炉烟气的无害化处理系统，包括烟罩（1）、汽化冷凝管、余热锅炉（4）和静电除尘器（5），其特征在于：所述烟罩（1）的出烟口连接有汽化冷凝管，所述汽化冷凝管通过第一连通管（14）连接有旋风除尘器（2），所述旋风除尘器（2）的底部设置有第二排灰口（15），所述旋风除尘器（2）通过第二连通管（16）连接有废铁预热器（3），所述废铁预热器（3）通过第三连通管（17）与余热锅炉（4）相连，所述余热锅炉（4）通过第四连通管（18）与静电除尘器（5）相连，所述静电除尘器（5）通过第五连通管（20）连接有净化塔（6），所述第五连通管（20）上安装有抽风机（19）；

所述余热锅炉（4）包括箱体（42）和至少2个圆筒体（45），所述箱体（42）内的下部安装有支撑板（41），支撑板（41）上加工有多个小圆孔，每个圆筒体（45）的下端安装有连接法兰，所述连接法兰通过连接螺栓活动安装在支撑板（41）上，所述圆筒体（45）的上端安装有端盖（47），端盖（47）上安装有连通孔，所述圆筒体（45）的内部竖直安装有中心管（48），所述中心管（48）的下端与支撑板（41）之间留有间隙，所述中心管（48）的上端依次穿过连通孔、箱体（42）顶部后与第四连通管（18）连接，所述中心管（48）外侧的连通孔内安装有3～8块旋流叶片（49），所述中心管（48）与圆筒体（45）之间的空间内同轴安装有螺旋型的蒸汽发生管（46），所述箱体（42）内的上部安装有冷水输送管（410），所述冷水输送管（410）通过进水支管（411）与每个蒸汽发生管（46）的进口连通，所述箱体（42）内的下部设置有蒸汽排放管（43），每个蒸汽发生管（46）的出口通过蒸汽支管（44）与蒸汽排放管（43）连通，所述箱体（42）的底面设置成斜坡式的结构，在箱体（42）底部较低的一侧设置有排液口（412）；

所述第五连通管（20）在净化塔（6）内的出口垂直向下，所述净化塔（6）的底部设置有污水出口（61），在第五连通管（20）出口上侧的净化塔（6）内等间距的间隔竖向安装有多块折流板（63），所述折流板（63）的上侧安装有喷淋管（64），所述喷淋管（64）的上侧安装有活性炭吸附层（66），所述净化塔（6）的顶部设置有排气管（67）。

2.根据权利要求1所述的一种炼钢转炉烟气的无害化处理系统，其特征在于：在位于净化塔（6）内的第五连通管（20）的出口处安装有气体分布器（62）。

3.根据权利要求1所述的一种炼钢转炉烟气的无害化处理系统，其特征在于：在喷淋管（64）与活性炭吸附层（66）之间的净化塔（6）内安装有除沫器（65）。

4.根据权利要求1所述的一种炼钢转炉烟气的无害化处理系统，其特征在于：所述静电除尘器（5）包括壳体（53）和安装在壳体（53）两端的过渡锥（55），在靠近第四连通管（18）一端的过渡锥（55）内安装有气流分布板（51），在靠近第五连通管（20）一端的过渡锥（55）内安装有过滤板（57），在靠近气流分布板（51）一侧的壳体（53）内安装有电晕框架（52），所述电晕框架（52）的内部安装有多根绝缘套管（54），每根绝缘套管（54）内均布置有电晕线（512），在靠近过滤板（57）一侧的壳体（53）内安装有多块挡灰板（56），所述挡灰板（56）的下端与壳体（53）之间留有间隙，所述挡灰板（56）的下侧安装有振打器（511），所述壳体（53）的底部设置有多个接灰斗（58），每个接灰斗（58）的底部均通过出灰管（59）连接有一根排灰管（510）。

5.根据权利要求1所述的一种炼钢转炉烟气的无害化处理系统，其特征在于：所述汽化冷凝管包括依次连通的上升管（7）、弯管（8）和下降管（10），所述上升管（7）、弯管（8）和下降管（10）的外壁均设置水冷机构，所述上升管（7）、弯管（8）和下降管（10）的内壁上设置有耐火材料，所述上升管（7）的下端与烟罩（1）连接，所述弯管（8）安装在上升管（7）和下降管（10）之间的上端，所述下降管（10）内的上部安装有点火器（9），在点火器（9）下侧的下降管（10）内壁上加工有螺旋形的旋流槽（11），所述第一连通管（14）设置在旋流槽（11）下方的下降管（10）上，所述下降管（10）的底部设置有第一排灰口（12）。

6.根据权利要求1所述的一种炼钢转炉烟气的无害化处理系统，其特征在于：所述第一连通管（14）的进口处上安装有过滤网（13）。