TWI702370B - 乾式爐氣除塵 - Google Patents

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Abstract

一種清潔爐氣的方法和工廠被揭示。一個或多個感測器用來連續監控一個或多個指示爐氣流中的預期溫度峰值的參數；爐氣流然後通經一空調塔；若量測的參數超過一預定極限值，例如水的冷卻劑噴射入空調塔中的爐氣流；以及接著，爐氣流通過一個或多個過濾站。

Description

乾式爐氣除塵
本發明係相關於一種產生自金屬生產程序的爐氣的乾式除塵方法，該爐氣例如是高爐煤氣，或用電弧爐(EAF)，轉爐(BOF)或直接還原鐵(DRI)程序生產的氣體。本發明亦相關於進行此方法的工廠。
高爐氣典型上具有相對高的一氧化碳含量，如，大約20-28%，容許用作各種類型的燃燒器中的燃料氣體。然而，離開高爐的高爐氣的塵含量對於燃燒器的穩定運行是太高，所以高爐氣的塵含量必須大量降低。這通常採用兩步驟方法為之。在第一步驟中，較大的塵粒在旋風分離器中被分離。在第二步驟中，較小顆粒通常利用濕法洗滌器分離。此一濕法需要消耗大量的水且產生需要進一步處理的爛泥及廢水。水洗滌處理亦導致處理的高爐氣壓力及溫度的下降，這種下降減少其作為下游氣體燃燒器中的燃燒氣體的效能。
為了克服濕法氣體清潔程序的缺點，利用過濾袋過濾氣體已被提出，例如，在張福明(譯音)的論文，「大高爐的高爐氣的乾式包過濾清潔技術的研究」，第五屆國際煉鐵技術大會論文集，第612-620頁，2009年，上海，中國，以及在Lanzerstorfer和徐，「對於煙氣淨化高爐的新進展：概述」，BH，第195冊，第91-98頁，2014年。
正常操作期間離開高爐的高爐氣典型上具有大約80-200℃的溫度或更高。若過濾袋用來清潔高爐氣，這些溫度峰值會過熱且損壞過濾袋。
為了偵測溫度峰值，WO2013/045534提出監控高爐氣中的壓力改變。在突然的壓力峰值的情況下，例如在旋風分離器和過濾站之間的管線噴水入氣流中。此種水冷卻的缺點係水污染高爐氣且提身其水含量。再者，因為水會造成下游過濾袋的堵塞，噴出的水滴需被完全蒸發。
本發明的目的係藉由噴射液態冷卻劑降低爐氣的溫度峰值，同時確保噴出的液滴完全蒸發。
本發明的目的係由一清潔高爐氣的方法達成，包含以下步驟：- 一個或多個感測器係用來連續監控指示高爐氣流中的預期溫度峰值的一個或多個參數。監控的參數例如能包含例如在高爐的氣體輸出端處的上流的氣流溫度，及/或如WO2013/045534所教示的壓力峰值，或其它適合的參數；- 高爐氣流然後通過空調塔；- 若測量的參數超過預定的極限值，例如水的冷卻劑被噴入空調塔中的高爐氣流；- 接著，高爐氣流通過一個或多個過濾站，特別是包過濾站。
在氣體流以高爐氣流中的當時過程壓力和溫度離開空調塔之前，空調塔中停留時間典型上會長到足以蒸發所有被噴的水。由於氣流 中的冷卻劑噴射顆粒可凝結或附聚，使顆粒能有效率地從高爐氣流分離。
在一特定實施例中，在沿例如向下的流動方向的流動方向變寬的錐形部的上游端，冷卻劑係與高爐氣流同時噴射。例如，錐形部具有一大約3-9度的錐角，例如6度。這些措施導致低紊流或順至非紊流，容許液滴的完全蒸發及壁接觸的最小化。
空調塔中平均停留時間例如可大約為3至8秒，典型上大約6秒，若有需求，亦可使用較長或較短的停留時間。高爐氣流的流速典型上係大約105-8.105Nm3/h。為了得到上述的停留時間及此種流速，塔的噴嘴和出口之間的塔的體積可例如係在80至1800立方米的範圍。在一特定的實施例中，塔的噴嘴和出口之間的空間可具有至少2.5的高度對直徑比，例如，至少3。其中該直徑係在空調塔的底部的直徑。
高爐氣流的壓力典型上係大約200-300kPa，例如大約250kPa。此壓力能被維持於空調塔中。
雖然亦能使用其它合適的冷卻劑，但冷卻劑典型上會是水。有選擇性地，水可內含添加物，例如凝結劑。
進入空調塔的高爐氣典型上包含一些酸性及有機污染物，例如氯化氫、氟化氫、硫化羰和硫化氫。這些能藉由將鹼性試劑注入氣流移除，例如，注入空調塔或空調塔的下游。這些鹼性試劑例如能隨著冷卻劑噴射，例如，作為噴射的水中的溶解劑。另外或此外，它們能被分開地加到空調塔及/或空調塔的下游中的氣流，例如，加到引導氣流至過濾站的管線中。鹼性試劑能作為乾式化合物或作為水溶劑加入。合適的化合物包含碳酸鈣，碳酸鈉(蘇打)，熟石灰或它們的混合物。
高爐氣的其它典型污染物包含重金屬、多環芳烴(PAH)、苯，甲苯和二甲苯(BTX)。這些污染物能藉由將吸附劑注入高爐氣流移除，例如，作為與中和酸性污染物的試劑的混合物。吸附劑例如可包含活性炭、褐煤焦炭或細級沸石。
空調塔的出口溫度的設定點例如可以是至少150℃、例如，最多250℃，例如，大約200℃。
在監控參數回復到一可接受的程度之後，噴射可停止。所有注入的冷卻劑將被蒸發且無殘留液滴將到達過濾袋模組的下游。
在一特定的實施例中，向下的氣流被向上偏轉於塵埃收集單元之上。此將從氣流分離較大的凝結顆粒。分離的顆粒被收集且排出。例如，以6.105標準立方米/小時高爐，每小能能收集大約200-500公斤的塵埃。
本方法能利用高爐工廠進行，該高爐工廠包含具有高爐氣的氣體輸出端的高爐以及下游的空調塔，該空調塔包含連接例如水供應線的冷卻劑供應線的噴嘴。可選擇地，該工廠可包含一個以上高爐及/或一個以上下游空調塔。
在一特定實施例中，噴嘴或該等噴嘴的至少一部分指向氣流方向以使冷卻劑能與高爐氣流同流噴射。另外地，所有或部分噴嘴可被佈置成逆流噴射，例如，使用惰性氣體，如氮氣或蒸汽以霧化冷卻劑。水流量每噴嘴例如在大約5-100升每分之間。
為了提供一垂直向下氣流，空調塔例如可包含在其頂部的高爐氣入口以及在其底部的高爐氣出口。底部例如可以以錐度降至排出凝結顆粒的塵埃排放口。
在一特定實施例中，空調塔可包含一側出口以及一管部，該管部具有空調塔內的向下指向的入口以及連接側出口的出口。為了進入向下指向入口，向下氣流被翻轉向上。這從氣流分離較大塵粒。向下指向入可例如可以是一具有開放底側的向上指向錐形口件。此錐形口件例如可被中心地定位於錐形底部之上。
為了收集分離的顆粒，高爐工廠例如可包含一由排放線連接空調塔的底部的閉鎖料斗。
高爐工廠會典型上包含高爐的氣體輸出端和空調塔之間的一個或多個第一塵埃移除裝置，例如一旋風分離器或塵埃捕捉器。此一旋風分離器或塵埃捕捉器能用來分離較大的塵粒。為了移除較細的塵粒，高爐工廠可在空調塔的下游包含一個或多個另外的塵埃移除裝置。這些下游塵埃移除裝置例如可以是例如包含過濾袋及/或靜電除塵器的過濾站。
1:高爐工廠
2:高爐
3:氣體輸出端
4:管線
8 6:旋風分離器
9 7:氣體排出管線
8:塵埃出口
9:入口
11:空調塔
11a:圓柱頂部
11b:錐形中間部
12:錐形底部
13:圓柱壁
14:塵埃排出出口
15:噴槍
15a、15b:供應管線
16:側出口
17:導流板
18:噴嘴
19:氣體排出管線
21:氣體過濾站
22:感測器
23:控制單元
24:注入站
26:管部
27:入口
28:出口
29:錐形口件
31:開放底側
本發明的觀點將參考所附圖式說明，該等圖式顯示一例示實施例。
第1圖係高爐工廠一例示實施例的側視圖；第2圖係第1圖的工廠的概略側視圖；第3圖係顯示第1圖的工廠的空調塔內的噴嘴；以及第4圖係顯示空調塔的底部。
第1圖顯示一蓋略顯示於第2圖中的高爐工廠1。工廠1包含一具有氣體輸出端3的高爐2，該氣體輸出端3連接一引導至旋風分離器6的管 線4，旋風分離器6中較大的塵粒從氣流中被分離。旋風分離器6在其頂端具有連接至氣體排出管線7的氣體出口，以及在其底部具有連接至用於收集且排放塵埃的塵埃排出管線的塵埃出口8。
氣體排出管線7引導氣流至空調塔11的頂端的入口9。空調塔11具有一錐形底部12(見第2圖；在第1圖中此係被圓柱壁13圍繞)，向下逐漸變細至塵埃排出出口14。在塵埃出口14之上一距離，空調11包含具有導流板17的氣體側出口16，該導流板17將向下氣流向上轉彎，這將參考第4圖說明於下。
第3圖係空調塔11的中間部分的剖面圖。空調塔11的內部包含一連串穿過空調塔11的壁的徑向延伸的噴槍15。噴槍15具有靠近空調塔11的垂直中心線的向下指向的噴嘴18。在另一實施例中，噴嘴可為向上指向。噴嘴18係兩階段噴嘴，該兩階段噴嘴具有一加壓的氫的供應管線15a以及一水的供應管線15b，氫用為水的霧化氣體。取代氫的另外的惰性霧化氣體能被使用，例如蒸汽。
空調塔11具有一連接向下方向變寬的錐形中間部11b的圓柱頂部11a。噴槍15係定位於錐形部11b的頂端，靠近空調塔11的圓柱頂部11a的過渡部分。噴槍15的這個位置提升冷卻水的良好分布。
氣體排出管線19(見第2圖)從側出口16延伸至多個袋式過濾站21。氣體係分布於所有氣體過濾站21且隨後被清潔的氣體被重新收集。乾淨氣體能被使用為熱風爐或燃氣輪機的燃料。
在氣體輸出端3，通過的高爐氣的溫度係使用一個或多個感測器22連續量測。若氣體溫度超過極限，例如180℃，一個或多個感測器22 送出警告信號至控制單元23。控制單元23係設置來激活空調塔11中的噴嘴18。若在氣體輸出端3的氣體溫度降至極限之下，感測器送出一第二信號至控制單元23。響應第二信號，控制單元23停止噴嘴18作動。
在此例示實施例中，空調塔11的長度和直徑係使得高爐氣的平均停留時間係至少5秒。
高爐氣中的溫度峰值典型上發生大約2-10分鐘。在該時間期間。水被噴射以減少溫度峰值。
第3和4圖更詳細顯示噴嘴18。在降低溫度峰值之後，高爐氣能被傳送至袋式過濾器21而無損壞過濾器材質。在從空調塔11至過濾站21的管線19中，鹼性化合物及/或吸附劑能被注入在注入站24的氣流以移除污染物。例如，包括熟石灰和活性炭的混合物可被注入。為了盡可能低地維持水分含量，這些化合物能作為乾燥粉末加入。
在空調塔11中，分離的塵埃及注入的吸附劑被收集並排放於底部12。為此，空調塔11包含一具有向下指向入口27和連接至側出口16的出口28的管部26。向下指向入口係一具有開放底側31的向上指向錐形口件29。錐形口件29係中心定位於錐形底部12之上。高爐氣的向下流向被錐形口件29轉彎至一朝向側出口16的向上方向。較大顆粒將不會跟隨此流向的轉彎並會從氣流分離且被收集在空調塔11的錐形底部12中。
1‧‧‧高爐工廠
2‧‧‧高爐
3‧‧‧氣體輸出端
4‧‧‧管線
6‧‧‧旋風分離器
7‧‧‧氣體排出管線
8‧‧‧塵埃出口
9‧‧‧入口
11‧‧‧空調塔
11a‧‧‧圓柱頂部
11b‧‧‧錐形中間部
12‧‧‧錐形底部
13‧‧‧圓柱壁

Claims (11)

  1. 一種清潔爐氣的方法，該爐氣從一爐流經塵埃移除裝置(6)至一個或多個過濾站(21)，該方法包含以下的步驟：一個或多個感測器用來連續監控一個或多個指示爐氣流中的預期溫度峰值的參數；若該量測的參數超過一預定極限值，例如水的冷卻劑噴射入該爐氣流；其中在通過該塵埃移除裝置之後且在通過該等過濾站之前，該等高爐氣流向下流過一空調塔，該空調塔在其頂部具有一入口且在其底部或靠近其底部具有一出口，該空調塔包含併流或逆流噴射該冷卻劑入該高爐氣流的噴嘴；以及在該空調塔中的停留時間期間，在該高爐氣通過一高爐氣體出口(16)之前該冷卻劑蒸發。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該參數包含量測於高爐的氣體輸出點的該爐氣流的溫度。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該爐氣在該空調塔中的停留時間係至少3秒，如，3至8秒。
  4. 一種鋼或鐵生產工廠(1)，該工廠包含：一具有高爐氣的輸出點(3)的高爐(2)；一塵埃移除裝置(6)；一個或多個過濾站； 一個或多個感測器，設置來連續監控一個或多個指示爐氣流中的預期溫度峰值的參數；以及多個噴嘴(18)，連接一冷卻劑供應管線；其中該工廠更包含：一空調塔(11)，包含一連接在該空調塔的一頂部的該輸出點(3)的高爐氣入口(9)以及一在該空調塔的底部或靠近該底部的高爐氣出口(16)，其中該空調塔包含該等噴嘴(18)，該等噴嘴係朝著氣流方向或逆向氣流方向，其中該塵埃移除裝置係在該高爐的輸出點(3)和該空調塔(11)之間。
  5. 如申請專利範圍第4項之工廠，其中噴嘴(18)係定位於該空調塔的錐形部(11b)的上游端，該錐形部係於氣流方向變寬。
  6. 如申請專利範圍第5項之工廠，該錐形部(11b)具有一3至9度的錐角。
  7. 如申請專利範圍第4項之工廠，其中該爐氣出口包含一側出口(16)以及一具有向下導向的入口(27)和連接該側出口的出口的管部(26)。
  8. 如申請專利範圍第7項之工廠，其中該向下導向入口(27)係一具有開放底側(31)的向上導向錐形口件。
  9. 如申請專利範圍第8項之工廠，其中該空調塔(11)具有一向下變細至塵埃出口的底部，其中該錐形口件係中心定位於該錐形底部之上。
  10. 如申請專利範圍第4至9項中任一項之工廠，包含一藉由排出線連接至該空調塔(11)的底部的閉鎖料斗。
  11. 如申請專利範圍第4至9項中任一項之工廠，其中該塵埃移除裝置係一旋風除塵器
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