CN212566916U - 一种冶金高温含尘废气处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种冶金高温含尘废气处理系统，其包括辐射余热锅炉，辐射余热锅炉采用圆筒膜壁式结构，辐射余热锅炉与分配室进行连接，并在分配室出口形成分配气流通道，该通道与高温除尘器进行连接，高温除尘器采用水冷膜壁式结构；经高温除尘器除尘后的气体先后进入对流余热锅炉与低温除尘器中。该冶金高温含尘废气处理系统具有能量利用率高、有效避免对流余热锅炉受热面的堵灰和磨损、干式除尘节约用水、废气接近无尘利用或排放等优点。

Description

一种冶金高温含尘废气处理系统

技术领域

本实用新型涉及涉及冶金废气显热回收及除尘技术，具体涉及一种冶金高温含尘废气处理系统。

背景技术

煤(或焦炭)和矿石等在冶金炉内高温反应后形成1600℃左右的废气产物，其主要成分为N2、CO2、CO、H2及熔融态灰渣。

目前，针对冶金高温含尘废气显热回收主要采用火管式锅炉，副产中低压饱和蒸汽，能量转换效率低，对流余热锅炉磨损非常大；存在设备寿命短，维护费用高、工作效率和能源利用效率低等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种冶金高温含尘废气处理系统，以解决上述提到的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种冶金高温含尘废气处理系统，其包括辐射余热锅炉，辐射余热锅炉采用圆筒膜壁式结构，辐射余热锅炉与分配室进行连接，并在分配室出口形成分配气流通道，该通道与高温除尘器进行连接，高温除尘器采用水冷膜壁式结构；经高温除尘器除尘后的气体先后进入对流余热锅炉与低温除尘器中。

进一步地，所述辐射余热锅炉采用多段式连接，且整体呈倒“U”形结构。

进一步地，所述辐射余热锅炉包括依次连接的入口段、垂直上升、转向段以及垂直下降段；

所述入口段呈倾斜布置，并与冶金炉窑出口进行连接；转向段用于形成高温含尘气体的转向通道，废气在转向段内经180°转向至转向段内，所述分配室的入口与垂直下降段的出口进行连接。

进一步地，所述入口段的倾斜角度为5°～30°，且在入口段的内壁上设有耐火材料层。

进一步地，所述分配室采用圆筒钢板结构，所述分配室的出口水平设置，并与高温除尘器进行连接，在分配室的底部还设置有灰斗。

进一步地，所述高温除尘器为高温水冷旋风除尘器，所述高温除尘器包括筒体和设置在筒体一侧的进气口，该进气口与分配室的出口进行连接；所述筒体的顶部布置有出气管，通过出气管连通至所述对流余热锅炉；所述筒体的底部设置有灰斗。

进一步地，所述筒体包括上筒体和下筒体，所述上筒体为圆筒形膜式壁结构，下筒体为圆锥形膜式壁结构，所述筒体的内侧敷设有耐磨耐火层。

进一步地，所述对流余热锅炉包括壳体，以及设置在所述壳体内、从上至下依次间隔布置的过热器、蒸发器和省煤器。

进一步地，所述过热器、蒸发器和/或省煤器为蛇形管屏结构。

进一步地，所述低温除尘器为布袋式除尘器。

本实用新型的有益效果为：

1、该冶金高温含尘废气处理系统通过设计地整个结构流程实现了废气显热全回收及两级干式除尘，最大限度地回收冶金炉出口废气产物所蕴含的热量，并副产大量高温高压蒸汽，以提高整个系统的能源利用效率，非常适用于钢铁冶金和有色金属冶炼行业高温废气显热回收和除尘。

2、高温旋风除尘器采用水冷膜壁式结构，其融合除尘功能和吸热功能，提高了换热效率，减小了设备的尺寸结构。

3、废气经过辐射余热锅炉和高温除尘器后进入对流余热锅炉，温度可降至800℃以下，降低了颗粒的粘结性，降低了85-90％灰量，避免对流段受热面磨损和积灰，且大大改善了布袋式除尘器的工作条件，提高了其使用周期。

4、辐射余热锅炉采用采用多段式辐射受热面圆筒设计，直径大、长度长、面积多，高温废气可冷却充分，可副产大量饱和蒸汽。

5、经过高温旋风除尘器收集约85％-90％比重较大的灰粒，大部分是金属氧化物，可回收利用。

6、辐射段、对流段、高温除尘器蒸发部分产生的饱和蒸汽可利用对流余热锅炉设置的过热器产生高温过热蒸汽，系统效率大大提升。

附图说明

图1示意性地给出了冶金高温含尘废气处理系统的结构示意图。

图2示意性地给出了冶金高温含尘废气处理系统的入口段的结构示意图。

图3示意性地给出了冶金高温含尘废气处理系统的A处的剖面结构示意图。

图4示意性地给出了冶金高温含尘废气处理系统的高温除尘器的结构示意图。

图5示意性地给出了冶金高温含尘废气处理系统的高温除尘器的俯视结构示意图。

图6示意性地给出了冶金高温含尘废气处理系统的蒸发器的结构示意图。

其中：1、辐射余热锅炉；101、入口段；102、垂直上升段；103、转向段；104、垂直下降段；2、分配室；3、高温除尘器；301、出气管；302、顶盖；4、对流余热锅炉；401、壳体；5、低温除尘器；6、筒体；601、上筒体；602、下筒体；7、过热器；8、蒸发器；9、省煤器；10、管子；11、扁钢。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一种实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。且为了简单起见，以下内容省略了该技术领域技术人员所知晓的技术常识。

参见图1，该冶金高温含尘废气处理系统包括辐射余热锅炉1，辐射余热锅炉1采用圆筒膜壁式结构，且可优选圆筒直径为1.5m～6m。

辐射余热锅炉1与分配室2进行连接，并在分配室2出口形成分配气流通道，且该通道与高温除尘器3进行连接。

高温除尘器3采用水冷膜壁式结构，具体数量进而采用为1～4个并列布置，其融合了除尘功能和吸热功能，提高了换热效率，可减小设备的尺寸结构。

经高温除尘器3除尘后的气体先后进入对流余热锅炉4与低温除尘器5中，经过对流余热锅炉4换热后气体进入低温除尘器5进行深度除尘进行利用或排放。

可优选地，辐射余热锅炉1、高温除尘器3、对流余热锅炉4上均设有换热元件。

废气经过辐射段和高温除尘后进入对流余热锅炉4，温度降至800℃以下，降低了颗粒的粘结性，降低了85-90％灰量，避免对流段受热面磨损和积灰。

而低温除尘器5可进一步将温度降至200℃以下，降低了约99％灰量。

该冶金高温含尘废气处理系统通过设计地整个结构流程实现了废气显热全回收及两级干式除尘，最大限度地回收冶金炉出口废气产物所蕴含的热量，并副产大量高温高压蒸汽，以提高整个系统的能源利用效率，非常适用于钢铁冶金和有色金属冶炼行业高温废气显热回收和除尘。

该冶金高温含尘废气处理系统整体具有能量利用率高、有效避免对流余热锅炉4受热面的堵灰和磨损、干式除尘节约用水、废气接近无尘利用或排放等优点。

可作为进一步优化设计，辐射余热锅炉1采用多段式连接，且每段之间装设膨胀节，以保证膨胀，其整体设计为倒“U”形结构，高温含尘废气进入后先向上流动再折返向下流动，倒“U”形流程。

具体地，辐射余热锅炉1包括依次连接的入口段101、垂直上升、转向段103以及垂直下降段104，入口段101、垂直上升段102、转向段103以及垂直下降段104均采用圆筒膜式壁。

辐射余热锅炉1在其四段上均布置辐射受热面，且每段分别布置独立的水冷却系统；每段分别布置有进出口集箱，分别与各自的进水管和引出管连接。

其采用四段式辐射受热面圆筒设计，直径大、长度长、面积多，高温废气可冷却充分，可副产大量饱和蒸汽。

在实际设置中，参见图2和图3，令入口段101呈倾斜布置，使入口段101倾斜角度为5°～30°，并与冶金炉窑出口进行连接。

入口段101为圆筒形结构，圆筒由管子10和扁钢11焊接而成，可为两段倾斜圆筒连接的形式，入口段101的出口垂直向上，出口端布置进出口集箱。同时，在入口段101内侧敷设耐火材料层，避免熔融灰渣粘附于管壁发生腐蚀。

垂直上升段102，其下部与入口段101连接，出口与转向段103连接，采用圆筒膜式壁结构，下部布置进口集箱，上部布置出口集箱。

转向段103布置形式为倒V型，分别与垂直上升段102和垂直下降段104连接，进口集箱位于后部，出口集箱位于前部；转向段103用于形成高温含尘气体的转向通道，废气在转向段103内经180°转向至转向段103内。

垂直下降段104，其进出口分别于转向段103和分配室2连接，下部布置进口集箱，上部布置出口集箱。

该冶金高温含尘废气处理系统的分配室2可采用圆筒钢板结构，并且还可选用为绝热结构，分配室2的进口端与垂直下降段104连接，分配室2的出口水平设置，其出口形成分配气流通道，并与高温除尘器3进行连接，并且在分配室2的底部还设置有灰斗。

具体地，废气从入口段101进入后，向上经垂直上升段102、转向段103后再折返向下通过垂直下降段104，之后进入分配室2，然后水平方向进入高温除尘器3。

高温除尘器3可选用为高温水冷旋风除尘器，高温水冷旋风除尘器采用水冷膜式壁结构，数量为1～4个并列布置。

高温除尘器3包括筒体6和设置在筒体6一侧的进气口，该进气口与分配室2的出口进行连接；筒体6的顶部布置有出气管301，通过出气管301连通至所述对流余热锅炉4；在筒体6的底部还设置有灰斗。

参见图4和图5，具体地，高温除尘器3由顶盖302，出气管301，筒体6和灰斗组成；顶盖302为水平或倾斜布置在筒体6上，出气管301悬吊于顶盖302上，顶盖302作密封和支撑废气出气管301作用，出气管301可选用为耐热不锈钢圆筒结构。

在筒体6的一侧布置有进气口，废气从进气口横向进入筒体6内进行气固离心分离，经高温除尘器3一级除尘后的废气从出气管301排至对流余热锅炉4中，而筒体6内的固体灰粒沿筒壁下行至灰斗收集。

且由于冶金废气含尘大部分为金属氧化物，比重大，比较适合离心分离，因此该高温水冷旋风除尘器分离出的灰粒绝大部分为金属氧化物，可再利用。

该高温除尘器3的筒体6为膜式壁结构，由管子10焊接扁钢11而组成，筒体6的下部有进口集箱，与进水管连接；筒体6的顶部有出口集箱，与引出管连接，在筒体6内侧还敷设耐磨浇注料。

其筒体6具体包括上筒体601和下筒体602，上筒体601为圆筒形膜式壁结构，下筒体602为圆锥形膜式壁结构。

经高温除尘器3一级除尘后废气进入对流余热锅炉4，对流余热锅炉4采用水管式余热锅炉，具体包括壳体401，以及设置在壳体401内、从上至下依次间隔布置的过热器7、蒸发器8和省煤器9。

具体地，壳体401采用矩形结构，过热器7由多屏蛇形管屏并列组合而成，管屏下部布置进口集箱，与饱和蒸汽连接管连接，上部布置出口集箱，与过热蒸汽连接管连接。

过热器7可根据实际吸热量大小，可由一组或多组串联而成。辐射余热锅炉1、高温水冷旋风除尘器以及对流余热锅炉4产生的饱和蒸汽均通过管道进入过热器7进一步被加热，形成高温过热蒸汽，并通过输出管道进行利用。

参见图6，蒸发器8由多屏蛇形管屏并列组合而成，管屏下部布置进口集箱，与进水管连接，上部布置出口集箱，与引出管连接；上部两排或多排管道需倾斜一定角度布置，保证水循环安全。蒸发器8根据实际吸热量大小，可由一组或多组串联而成。

省煤器9由多屏蛇形管屏并列组合而成，管屏下部布置进口集箱，与进水管连接，上部布置出口集箱，与出水管连接；省煤器9器根据实际吸热量大小，可由一组或多组串联而成。

优选地，对流余热锅炉4采用1-2个烟道并列布置，而过热器7组数设置为1～3组，蒸发器8组数设置为1～4组，省煤器9组数设置为1～3组。

过热器7、蒸发器8和省煤器9的蛇形管管道可以采用光管，也可采用鳍片管、螺旋鳍片管或H型管等结构形式。

其中，对流余热锅炉4和辐射余热锅炉1可采用同一压力等级，也可采用不同压力等级，其过热蒸汽温度为400℃～540℃。进入对流余热锅炉4的废气，通过壳体401，向下依次流经过热器7、蒸发器8、省煤器9，冷却至约150℃，最后通过烟道进入低温干式除尘器，彻底净化后进行再利用。

该冶金高温含尘废气处理系统的低温除尘器5为布袋式除尘器，低温除尘器5上部为除尘器本体，下部为灰斗；低温除尘器5进行最后一步的干式除灰，除尘效率高，且经过一级高温除尘，分离了85％～90％的颗粒物，大大改善了布袋式除尘器的工作条件，提高使用周期。

在以上描述中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”、“示例”等等的引用表明如此描述的实施例或示例可以包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度，但并非每个实施例或示例都必然包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度。另外，重复使用短语“根据本申请的一个实施例”虽然有可能是指代相同实施例，但并非必然指代相同的实施例。

对所公开的实施例的上述说明，是本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将使显而易见的，本文所定义的一般原理可以在不脱离实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制与本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种冶金高温含尘废气处理系统，其特征在于：包括辐射余热锅炉(1)，辐射余热锅炉(1)采用圆筒膜壁式结构，辐射余热锅炉(1)与分配室(2)进行连接，并在分配室(2)出口形成分配气流通道，该通道与高温除尘器(3)进行连接，所述高温除尘器(3)采用水冷膜壁式结构；经高温除尘器(3)除尘后的气体先后进入对流余热锅炉(4)与低温除尘器(5)中。

2.根据权利要求1所述的冶金高温含尘废气处理系统，其特征在于：所述辐射余热锅炉(1)采用多段式连接，且整体呈倒“U”形结构。

3.根据权利要求1所述的冶金高温含尘废气处理系统，其特征在于：所述辐射余热锅炉(1)包括依次连接的入口段(101)、垂直上升段(102)、转向段(103)以及垂直下降段(104)；

所述入口段(101)呈倾斜布置，并与冶金炉窑出口进行连接；转向段(103)用于形成高温含尘气体的转向通道，废气在转向段(103)内经180°转向至转向段(103)内，所述分配室(2)的入口与垂直下降段(104)的出口进行连接。

4.根据权利要求3所述的冶金高温含尘废气处理系统，其特征在于：所述入口段(101)的倾斜角度为5°～30°，且在入口段(101)的内壁上设有耐火材料层。

5.根据权利要求1所述的冶金高温含尘废气处理系统，其特征在于：所述分配室(2)采用圆筒钢板结构，所述分配室(2)的出口水平设置，并与高温除尘器(3)进行连接，在分配室(2)的底部还设置有灰斗。

6.根据权利要求1所述的冶金高温含尘废气处理系统，其特征在于：所述高温除尘器(3)为高温水冷旋风除尘器，所述高温除尘器(3)包括筒体(6)和设置在筒体(6)一侧的进气口，该进气口与分配室(2)的出口进行连接；所述筒体的顶部布置有出气管(301)，通过出气管(301)连通至所述对流余热锅炉(4)；所述筒体(6)的底部设置有灰斗。

7.根据权利要求6所述的冶金高温含尘废气处理系统，其特征在于：所述筒体包括上筒体(601)和下筒体(602)，所述上筒体(601)为圆筒形膜式壁结构，下筒体(602)为圆锥形膜式壁结构，所述筒体(6)的内侧敷设有耐磨耐火层。

8.根据权利要求1所述的冶金高温含尘废气处理系统，其特征在于：所述对流余热锅炉(4)包括壳体(401)，以及设置在所述壳体(401)内、从上至下依次间隔布置的过热器(7)、蒸发器(8)和省煤器(9)。

9.根据权利要求8所述的冶金高温含尘废气处理系统，其特征在于：所述过热器(7)、蒸发器(8)和/或省煤器(9)为蛇形管屏结构。

10.根据权利要求1所述的冶金高温含尘废气处理系统，其特征在于：所述低温除尘器(5)为布袋式除尘器。

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