CN218523969U

CN218523969U - 一种钢铁冶炼电炉烟气处理系统

Info

Publication number: CN218523969U
Application number: CN202222095876.1U
Authority: CN
Inventors: 郭小虎; 吴迪; 吕刚; 吕文豪; 廖辰宇
Original assignee: Xi'an Aerospace Yuan Dongli Engineering Co ltd
Current assignee: Xi'an Aerospace Yuan Dongli Engineering Co ltd
Priority date: 2022-08-09
Filing date: 2022-08-09
Publication date: 2023-02-24
Anticipated expiration: 2032-08-09

Abstract

本实用新型公开了一种钢铁冶炼电炉烟气处理系统。所公开的烟气处理系统包括一次烟气处理系统，所述一次烟气处理系统包括依次连接的第一冷却装置、燃烧沉降室、第二冷却装置和第三冷却装置；所述第二冷却装置与第三冷却装置之间设有第一喷射装置；所述第三冷却装置连接有第二喷射装置；一次烟气经第一冷却装置降温后进入燃烧沉降室内经3T+E工艺处理及颗粒粉尘沉降后依次经第二冷却装置和第三冷却装置进行降温；所述第一喷射装置向预进入第三冷却装置的烟气中喷入碱性物质粉料，抑制烟气中二噁英再合成；所述第二喷射装置向第三冷却装置中喷入液态抑制剂，抑制二噁英的再次合成。

Description

一种钢铁冶炼电炉烟气处理系统

技术领域

本实用新型烟气处理技术，具体涉及一种钢铁冶炼电炉烟气处理系统。

背景技术

钢铁电炉在废钢冶炼过程中产生大量烟气，电炉烟气分为一次烟气和二次烟气，一次烟气是冶炼过程中产生，由电炉炉盖第四孔水冷弯管抽出的烟气；二次烟气是加料、兑铁、冶炼、出钢过程中，由电极孔、加料孔和炉门溢出，由密封罩或屋顶罩收集的烟气。如图1所示，电炉1利用石墨电极2与铁料之间产生电孤所发生的热量来冶炼废钢及铁料；一次烟气的初始温度为1200～1500℃，直接从电炉炉盖第四孔经水冷弯管抽出，经密闭罩3侧壁的一次烟气出口排出，一次烟气中含有CO、CO2、N2、O2等气体组分，FeO、Fe2O3、MgO、CaO、油脂燃烧物等颗粒物及吸附在细颗粒物上的二噁英，细颗粒物浓度为20～30g/Nm3，二噁英浓度为2～12ng/Nm3；二次烟气中含有N2、O2等气体组分，颗粒物浓度小于20g/Nm3，二噁英浓度为2～12ng/Nm3，烟气温度约50℃；加料、兑铁、冶炼、出钢过程中，二次烟气由密闭罩3或屋顶罩收集，二次烟气由密闭罩3顶部或屋顶罩收集。

其中，二噁英有三种形成机理，分别为：①由前驱体化合物(如氯酚、氯苯、多氯联苯等)通过氯化、缩合、氧化等反应生成，不完全燃烧及飞灰表面的不均匀催化反应可生成多种有机气相前驱体；②从头合成，即大分子残碳与飞灰基质中的有机或无机氯在250～450℃低温条件下经金属离子催化反应生成，高温燃烧已经分解的PCDD/F会重新合成；③由热分解反应合成(即“高温合成”)，含有苯环结构的高分子化合物经加热分解可大量生成PCDD/F。

目前，电炉烟气颗粒物、二噁英治理以常规布袋除尘工艺为主，但对于粒径<2μm的细微颗粒物的捕集效率不高，导致大量细微颗粒物及吸附在颗粒物上的二噁英穿透逃逸，严重影响了污染物的脱除效率。

除此之外，电炉烟气污染物超低排放的技术，需实现在1～3s内烟气急速降温以抑制二噁英再生成，需采用高效颗粒物及二噁英协同脱除技术实现。然而，传统的喷淋急冷和常规布袋除尘不适用于电炉烟气的净化，无法满足烟气超低排放要求；并且，现有技术污染物脱除效率有限，无法满足电炉废钢原料变化导致的重金属、二噁英浓度的剧烈变化，无法满足日益提高的排放限制要求。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷或不足，本实用新型提供了一种钢铁冶炼电炉烟气处理系统。

为此，本实用新型提供的钢铁冶炼电炉烟气处理系统包括一次烟气处理系统，所述一次烟气处理系统包括依次连接的第一冷却装置、燃烧沉降室、第二冷却装置和第三冷却装置；所述第二冷却装置与第三冷却装置之间设有第一喷射装置；所述第三冷却装置连接有第二喷射装置；

一次烟气经第一冷却装置降温后进入燃烧沉降室内经3T+E工艺处理及颗粒粉尘沉降后依次经第二冷却装置和第三冷却装置进行降温；

所述第一喷射装置向预进入第三冷却装置的烟气中喷入碱性物质粉料，抑制烟气中二噁英再合成；所述第二喷射装置向第三冷却装置中喷入液态抑制剂，抑制二噁英的再次合成。

可选的，所述第一冷却装置选用水冷烟道、汽化-水冷烟道或汽化-汽化烟道；所述第二冷却装置选用水冷烟道、汽化-水冷烟道或汽化-汽化烟道；所述第三冷却装置选用机力空气冷却器、列管式烟气余热锅炉或热管式烟气余热锅炉。

进一步，所述第三冷却装置的烟气出口处设有第一阀门。

进一步，所述第三冷却装置的烟气出口连接依次有第一除尘器、第一引风机和第一烟囱。

进一步，所述第一除尘器的入口设有第三喷射装置，用于向预进入第一除尘器内的烟气喷入碳基材料。

进一步，本实用新型的烟气处理系统还包括二次烟气处理系统；所述第二烟气处理系统包括依次连接的第二除尘器、第二引风机和第二烟囱。

进一步，所述第二除尘器的入口处设有第二阀门。

进一步，所述第二除尘器的入口设有第四喷射装置，用于向预进入第二除尘器内的烟气喷入碳基材料。

进一步，所述第一除尘器的入口设有第三喷射装置，所述第三喷射装置与第四喷射装置共享一个喷射装置。

进一步，所述第一除尘器入口和第二除尘器入口之间由烟管连接，且烟管上设有第三阀门，利用二次烟气动态调节一次烟气的温度。

本实用新型的烟气处理系统采用3T+E工艺、碱性物质粉料、抑制剂、活性炭等活性物质及吸附剂，从燃尽控制、前驱体抑制、温度控制等机理层面最大限度控制烟气中二噁英浓度；其中，第二喷射装置通过喷射抑制剂的方式，实现烟气急速降温和抑制前驱体的作用，最大限度降低二噁英的再合成。进一步的方案中，通过高效除尘系统脱除固态细颗粒物的方式，实现二噁英的深度脱除，满足现行二噁英超低排放标准，同时为更高排放标准的实现提供技术基础。

有些方案中，本实用新型采用褐煤、活性炭、活性炭纤维等多种碳基材料与覆膜滤料、梯度滤料、金属滤料等多类型高效滤料组合的方式，从细微颗粒物吸附率和脱除效率两方面提升除尘系统对于粒径<2μm的细颗粒物的捕集效率，具有良好的环保效益，满足现行颗粒物超低排放标准，即10mg/Nm3，同时为更高排放标准的实现提供技术基础。

有些方案中，本实用新型将二次烟气系统的部分烟气引入一次烟气系统除尘器前，根据冶炼过程中烟气温度、气量的波动规律，调节阀门开度，控制一次烟气的温度，保护除尘系统内构件，同时保证高效除尘系统脱除效率，实现系统稳定运行。

附图说明

图1为本实用新型系统的结构示意图。

具体实施方式

除非有特殊说明，本文中的科学与技术术语根据相关领域普通技术人员的认识理解。

本实用新型的电炉烟气处理系统包括一次烟气处理系统，如图1所示，一次烟气处理系统包括与电炉密闭罩3上的一次烟气出口连接的第一冷却装置4、与第一冷却装置依次连接的燃烧沉降室5、第二冷却装置6和第三冷却装置8，其中第二冷却装置与第三冷却装置之间的烟道上设有第一喷射装置7，第三冷却装置连接有第二喷射装置9；工作时，一次烟气经第一冷却装置降温后进入燃烧沉降室内经3T+E工艺处理及颗粒粉尘沉降后依次经第二冷却装置和第三冷却装置进行降温；

所述第一喷射装置向预进入第三冷却装置的烟气中喷入碱性物质粉料(如石灰石或生石灰)，抑制烟气中二噁英再合成；所述第二喷射装置向第三冷却装置中喷入液态抑制剂(如氨气、或尿素、或硫脲或乙醇胺等)，抑制烟气中的二噁英的再次合成。

各冷却装置后的温度根据实际工艺设置，如一次烟气的初始温度为1200～1500℃，经第一冷却装置4冷却到650～800℃，进入燃烧沉降室-5，在燃烧沉降室内运用3T+E工艺，控制燃烧室内温度、停留时间、湍流程度和过氧系数，从而有效控制二噁英的再次生成，各种可燃气体二次燃烧达到800～1200℃，燃烧过程中烟气中的大颗粒粉尘在燃烧沉降室内沉降，随后烟气经过第二冷却装置6冷却到500℃左右，然后再通过第三冷却装置8冷却到250～350℃。

具体方案中，第一冷却装置可选用水冷烟道、汽化-水冷烟道或汽化-汽化烟道。第二冷却装置可选用水冷烟道、汽化-水冷烟道或汽化-汽化烟道。第三冷却装置可选用机力空气冷却器、列管式烟气余热锅炉或热管式烟气余热锅炉，以机力空气冷却器为例，第二喷射装置与机力空气冷却器上的冷却控制入口连接，向机力空气冷却器入口处喷射喷入液态抑制剂，有效控制第三冷却装置低温区内二噁英的再合成。

进一步的方案中，第三冷却装置8的烟气出口管道上装有第一阀门21，可根据电炉炉膛压力变化自动调节电炉炉内排烟量。

还有进一步的方案中，第三冷却装置8下游依次连接有第一除尘器11、第一引风机12和第一烟囱13，经第三冷却装置冷却后的烟气通过烟道依次通过第一除尘器、第一引风机、第一烟囱排出。进一步优选的方案中，第一除尘器上游的烟道上连接有第三喷射装置，用于向进入第一除尘器内的烟气喷入碳基材料(如褐煤、活性炭或活性炭纤维等)，用于吸附烟气中气态二噁英与含二噁英细颗粒物，采用该处理系统，电炉的一次烟气中的二噁英经燃烧沉降室3T+E工艺、碱性物质粉料、液态抑制剂、活性炭等活性物质作用及吸附剂吸附，然后通过除尘器以固体颗粒物的形式脱除，从而实现净烟气中二噁英浓度达到0.5ng/Nm3甚至更低。

还有些方案中，本实用新型的烟气处理系统还包括二次烟气处理系统，具体包括依次连接的第二除尘器14、第二引风机15和第二烟囱16。进一步的方案中，第二除尘器13入口处设置第二阀门22，用于控制二次烟气排烟量。还有些进一步的方案中，第二除尘器上游的烟道上连接有第四喷射装置，用于向进入第二除尘器内的烟气喷入碳基材料(如褐煤、活性炭或活性炭纤维等)，用于吸附烟气中气态二噁英与含二噁英细颗粒物。

有些方案中，第一除尘器与第二除尘器上游处设置一套喷射装置，即第三喷射装置与第四喷射装置为一套喷射装置10，在各除尘器入口烟道处喷射碳基材料(如褐煤、活性炭或活性炭纤维等)，吸附烟气中气态二噁英与含二噁英细颗粒物。进一步优选的方案中，上述第一除尘器或第二除尘器可采用高效滤料(如PTFE覆膜滤料、超细纤维面层梯度滤料或金属间化合物多孔滤料等)，与碳基材料吸附剂相互配合，从而有效捕集烟气中的细颗粒物，将烟气中颗粒物的浓度降至10mg/Nm³甚至更低，最终实现电炉烟气颗粒物的超低排放。

具体方案中，第一喷射装置、第二喷射装置、第三喷射装置及第四喷射装置可选用适合喷射相应材质的现有喷射装置。

还有些进一步的方案中，第一除尘器与第二除尘器的入口之间管道相连并设置第三阀门23，根据冶炼过程中烟气温度、气量的波动规律，调节阀门开度，从而动态调节一次烟气的温度，使一次烟气温度维持在合理范围。

本领域技术人员在本文公开基础上，在不超出本文技术方案精神的前提下，可对上述特征进行组合。

Claims

1.一种钢铁冶炼电炉烟气处理系统，其特征在于，包括一次烟气处理系统，所述一次烟气处理系统包括依次连接的第一冷却装置、燃烧沉降室、第二冷却装置和第三冷却装置；所述第二冷却装置与第三冷却装置之间设有第一喷射装置；所述第三冷却装置连接有第二喷射装置；

所述第一喷射装置向预进入第三冷却装置的烟气中喷入碱性物质粉料，抑制烟气中二噁英再合成；所述第二喷射装置向第三冷却装置中喷入液态抑制剂，抑制烟气中的二噁英的再次合成。

2.如权利要求1所述的钢铁冶炼电炉烟气处理系统，其特征在于，所述第一冷却装置选用水冷烟道、汽化-水冷烟道或汽化-汽化烟道；所述第二冷却装置选用水冷烟道、汽化-水冷烟道或汽化-汽化烟道；所述第三冷却装置选用机力空气冷却器、列管式烟气余热锅炉或热管式烟气余热锅炉。

3.如权利要求1所述的钢铁冶炼电炉烟气处理系统，其特征在于，所述第三冷却装置的烟气出口处设有第一阀门。

4.如权利要求1所述的钢铁冶炼电炉烟气处理系统，其特征在于，所述第三冷却装置的烟气出口连接依次有第一除尘器、第一引风机和第一烟囱。

5.如权利要求4所述的钢铁冶炼电炉烟气处理系统，其特征在于，所述第一除尘器的入口设有第三喷射装置，用于向预进入第一除尘器内的烟气喷入碳基材料。

6.如权利要求1所述的钢铁冶炼电炉烟气处理系统，其特征在于，还包括二次烟气处理系统；所述第二烟气处理系统包括依次连接的第二除尘器、第二引风机和第二烟囱。

7.如权利要求6所述的钢铁冶炼电炉烟气处理系统，其特征在于，所述第二除尘器的入口处设有第二阀门。

8.如权利要求6所述的钢铁冶炼电炉烟气处理系统，其特征在于，所述第二除尘器的入口设有第四喷射装置，用于向预进入第二除尘器内的烟气喷入碳基材料。

9.如权利要求8所述的钢铁冶炼电炉烟气处理系统，其特征在于，所述第一除尘器的入口设有第三喷射装置，所述第三喷射装置与第四喷射装置共享一个喷射装置。

10.如权利要求6所述的钢铁冶炼电炉烟气处理系统，其特征在于，所述第一除尘器入口和第二除尘器入口之间由烟管连接，且烟管上设有第三阀门，利用二次烟气动态调节一次烟气的温度。