一种转炉炉气短流程处理装置的制作方法

本实用新型涉及一种转炉炉气短流程处理装置，属于炼钢转炉冶炼过程中高温炉气余热资源、能源回收利用及烟尘超净化的技术领域。

背景技术：

目前国内转炉在冶炼阶段产生一次烟气即炉气均采用“LT”法(“蒸发冷”+静电除尘器)或“OG”湿法净化处理方法。两种方法的共同特点是“长流程”，即：转炉炉气处理系统均由煤气净化、回收装置、放散点火装置、余热回收、煤气降温装置、煤气柜、煤气加压机等等组成。合格煤气回收后通过煤气管道输送到煤气锅炉燃烧发电(或送入其他用户)燃烧使用。

转炉在非冶炼阶段产生的烟气称为二次烟气，目前国内均采用单独一套除尘净化系统。这就造成一台转炉因为不同冶炼阶段产生的烟气需要由两套烟气净化系统来处理。

这种转炉烟气处理方法存在系统复杂、能源回收不彻底、投资大、占地大、设备多、故障率较高、运行能耗高、运行维护费用高、安全性差等缺点。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种转炉炉气短流程处理装置；

本实用新型的技术方案为：

一种转炉炉气短流程处理装置，包括转炉炉体、PLC控制系统、分别与所述转炉炉体连通的炉气处理设备、烟气处理设备，所述炉气处理设备用于处理所述转炉炉体在冶炼阶段产生的炉气，所述烟气处理设备用于处理所述转炉炉体在非冶炼阶段产生的烟气。

根据本实用新型优选的，所述炉气处理设备包括依次连通的一次烟尘收集罩、第一汽化冷却烟道、汽包、燃烧沉降室、第二汽化冷却烟道、对流换热蒸发器、除氧器、布袋除尘器、引风机以及烟囱；所述烟气处理设备包括依次连通的二次烟尘收集罩、所述布袋除尘器、所述引风机以及所述烟囱。

根据本实用新型优选的，所述除氧器与所述布袋除尘器之间设置一次烟气蝶阀，所述二次烟尘收集罩与所述布袋除尘器之间设置二次烟气蝶阀。

PLC控制系统用于控制一次烟气蝶阀及二次烟气蝶阀打开、关闭，利用转炉炉气一次除尘、二次除尘分时、间断产生的特性，共设置一套布袋除尘器，当PLC控制系统判断转炉炉体处于冶炼阶段时，控制二次烟气蝶阀关闭，控制一次烟气蝶阀打开，这时转炉炉体只产生一次烟气，一次烟气经过短流程处理后达标排放。当PLC控制系统判断转炉炉体处于非冶炼阶段时，控制二次烟气蝶阀打开，控制一次烟气蝶阀关闭，这时转炉只产生二次烟气，二次烟气经过短流程处理后达标排放。

根据本实用新型优选的，所述燃烧沉降室内设置有均匀混风装置，所述均匀混风装置通过管道连接变频助燃风机，所述管道上设置助燃风控制蝶阀。

根据转炉炉气在冶炼周期内的CO含量不同，自动控制配风量保证炉气在燃烧沉降室内完全燃烧，高效燃烧。燃烧产生的高温烟气通过燃烧沉降室内汽化冷却膜式壁、通过对流换热蒸发器对流换热余热锅炉中换热产出中压饱和蒸汽，烟气温度降至180℃以下。

根据本实用新型优选的，所述对流换热蒸发器为光管或者翅片换热管。

根据本实用新型优选的，所述燃烧沉降室为辐射冷却室，所述燃烧沉降室的截面为圆形或者方形；所述第一汽化冷却烟道连接所述燃烧沉降室的进口，所述燃烧沉降室的出口连接所述第二汽化冷却烟道，所述燃烧沉降室的进口及出口处均设置有膨胀节，所述燃烧沉降室包括换热面，所述换热面为膜式壁结构。

根据本实用新型优选的，所述均匀混风装置包括扩散管、切向进风管。

均匀混风装置使得助燃风与煤气旋转混合，混合均匀性好，混合越均匀，煤气燃烧越充分。

根据本实用新型优选的，所述切向进风管的中心线与所述扩散管的中心线的夹角为10-80°。

采取夹角设计能够使得进入扩散管的助燃风形成旋转流场，提高了助燃风与煤气混合均匀性。

本实用新型的工作过程为：

(1)当PLC控制系统判断转炉吹氧冶炼时，控制二次烟气蝶阀关闭，控制一次烟气蝶阀打开，转炉炉体产生的炉气主要成分为CO，进入步骤(2)；当PLC控制系统判断转炉处于非冶炼阶段时，控制二次烟气蝶阀打开，控制一次烟气蝶阀关闭，进入步骤(6)；

(2)炉气在转炉炉体炉口与混入的少量空气中的氧气燃烧，一般8％--30％左右CO燃烧并形成高温烟气(主要成分仍为CO)，这部分烟气经过一次烟尘收集罩收集后进入第一汽化冷却烟道，并在第一汽化冷却烟道内实现烟气水辐射换热，使得烟气温度降低至1000℃左右；

(3)烟气进入均匀混风装置，在均匀混风装置中通过切向进风管补入助燃风，切向进风管补入的助燃风是由变频助燃风机供给，并且风量由PLC控制系统自动调节变频频率以及助燃风控制蝶阀开度，实现风量与烟气可燃成分含量匹配；通过扩散管使得助燃风与高温烟气充分混合，混合后进入燃烧沉降室进一步混合并且充分燃烧，同时燃烧沉降室吸收热量产生饱和蒸汽，烟气中可燃成分全部燃烧，部分大颗粒沉降至燃烧沉降室灰斗中；

(4)烟气从燃烧沉降室出口进入第二汽化冷却烟道，进一步通过辐射换热降低烟气温度，当烟气温度降至900℃以下后，再进入对流换热蒸发器，通过对流换热产生大量蒸汽，同时烟气温度最终降至180℃以下；

(5)烟气通过打开的一次烟气蝶阀，进入布袋除尘器进行过滤，过滤后烟气粉尘排放浓度小于等于10mmg/Nm³,通过引风机抽吸并排入烟囱进行排放；

(6)转炉在加料、溅渣护炉、出钢、出渣等非吹氧冶炼阶段时产生的烟气基本不含可燃成分，烟气温度60℃左右，也不具备余热回收条件，产生的烟气通过二次烟尘收集罩捕集后，进入烟道通过完全开启的二次烟气蝶阀再进入布袋除尘器进行过滤，过滤后烟气粉尘排放浓度小于等于10mmg/Nm³,通过引风机抽吸并排入烟囱进行排放。

转炉冶炼过程大体可分为加料、吹氧冶炼、溅渣护炉、出钢、出渣等几个阶段。转炉在各个阶段产生的炉气和烟气均不同。

转炉在非吹氧冶炼阶段时一次烟气蝶阀处于关闭状态，以避免二次烟气进入第一汽化冷却烟道、第二汽化冷却烟道、燃烧沉降室、对流换热蒸发器等，造成第一汽化冷却烟道、第二汽化冷却烟道、燃烧沉降室、对流换热蒸发温度降低。这样提高了余热回收效率，提高了蒸汽产量以及余热回收设备寿命。

第一汽化冷却烟道、第二汽化冷却烟道、燃烧沉降室、对流换热蒸发器与烟气换热产生汽水混合物进入汽包，在汽包里面进行汽水分离。分离出的蒸汽外供使用，分离出的饱和水则再次进入第一汽化冷却烟道、第二汽化冷却烟道、燃烧沉降室、对流换热蒸发器中吸收烟气热量。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型取消煤气回收装置，从长流程工艺改为短流程工艺。

2、本实用新型可回收气化冷却烟道出口处900℃以下的炉气显热和未回收部分的CO化学能，吨钢多回收蒸汽100Kg。

3、本实用新型烟气粉尘排放浓度小于等于10mmg/Nm³,达到国家2020年排放标准。

4、本实用新型通过转炉一次烟气除尘、二次除尘合并，设置一套除尘器，具有明显的节能优势。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型所述均匀混风装置的结构放大图；

1、转炉炉体，2、一次烟尘收集罩，3-1、第一汽化冷却烟道，3-2、第二汽化冷却烟道，4、燃烧沉降室，5、助燃风控制蝶阀，6、对流换热蒸发器，7、除氧器，8、布袋除尘器，9、引风机，10、烟囱，11、二次烟尘收集罩，12、变频助燃风机，13、一次烟气蝶阀，14、二次烟气蝶阀，15、汽包，16、均匀混风装置，16-1、扩散管，16-2、切向进风管。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本实用新型作进一步限定，但不限于此。

实施例

一种转炉炉气短流程处理装置，包括转炉炉体1、PLC控制系统、分别与所述转炉炉体1连通的炉气处理设备、烟气处理设备，所述炉气处理设备用于处理转炉炉体1在冶炼阶段产生的炉气，烟气处理设备用于处理所述转炉炉体1在非冶炼阶段产生的烟气。

炉气处理设备包括依次连通的一次烟尘收集罩2、第一汽化冷却烟道3-1、汽包15、燃烧沉降室4、第二汽化冷却烟道3-2、对流换热蒸发器6、除氧器7、布袋除尘器8、引风机9以及烟囱10；烟气处理设备包括依次连通的二次烟尘收集罩11、布袋除尘器8、引风机9以及烟囱10。如图1所示。

除氧器7与布袋除尘器8之间设置一次烟气蝶阀13，二次烟尘收集罩11与布袋除尘器8之间设置二次烟气蝶阀14。

PLC控制系统用于控制一次烟气蝶阀13及二次烟气蝶阀14打开、关闭，利用转炉炉气一次除尘、二次除尘分时、间断产生的特性，共设置一套布袋除尘器8，当PLC控制系统判断转炉炉体1处于冶炼阶段时，控制二次烟气蝶阀14关闭，控制一次烟气蝶阀13打开，这时转炉炉体1只产生一次烟气，一次烟气经过短流程处理后达标排放。当PLC控制系统判断转炉炉体1处于非冶炼阶段时，控制二次烟气蝶阀14打开，控制一次烟气蝶阀13关闭，这时转炉只产生二次烟气，二次烟气经过短流程处理后达标排放。

燃烧沉降室4内设置有均匀混风装置16，均匀混风装置16通过管道连接变频助燃风机12，管道上设置助燃风控制蝶阀5。

根据转炉炉气在冶炼周期内的CO含量不同，自动控制配风量保证炉气在燃烧沉降室4内完全燃烧，高效燃烧。燃烧产生的高温烟气通过燃烧沉降室4内汽化冷却膜式壁、通过对流换热蒸发器6对流换热余热锅炉中换热产出中压饱和蒸汽，烟气温度降至180℃以下。

对流换热蒸发器6为光管或者翅片换热管。

燃烧沉降室4为辐射冷却室，燃烧沉降室4的截面为圆形或者方形；第一汽化冷却烟道3-1连接燃烧沉降室4的进口，燃烧沉降室4的出口连接第二汽化冷却烟道3-2，燃烧沉降室4的进口及出口处均设置有膨胀节，燃烧沉降室4包括换热面，换热面为膜式壁结构。

均匀混风装置16包括扩散管16-1、切向进风管16-2。均匀混风装置16使得助燃风与煤气旋转混合，混合均匀性好，混合越均匀，煤气燃烧越充分。

切向进风管16-2的中心线与扩散管16-1的中心线的夹角为10-80°。如图2所示。采取夹角设计能够使得进入扩散管16-1的助燃风形成旋转流场，提高了助燃风与煤气混合均匀性。

本实用新型的工作过程为：

(1)当PLC控制系统判断转炉吹氧冶炼时，控制二次烟气蝶阀14关闭，控制一次烟气蝶阀13打开，转炉炉体1产生的炉气主要成分为CO，进入步骤(2)；当PLC控制系统判断转炉处于非冶炼阶段时，控制二次烟气蝶阀14打开，控制一次烟气蝶阀13关闭，进入步骤(6)；

(2)炉气在转炉炉体1炉口与混入的少量空气中的氧气燃烧，一般8％左右CO燃烧并形成高温烟气(主要成分仍为CO)，这部分烟气经过一次烟尘收集罩2收集后进入第一汽化冷却烟道3-1，并在第一汽化冷却烟道3-1内实现烟气水辐射换热，使得烟气温度降低至1000℃左右；

(3)烟气进入均匀混风装置16，在均匀混风装置16中通过切向进风管16-2补入助燃风，切向进风管16-2补入的助燃风是由变频助燃风机12供给，并且风量由PLC控制系统自动调节变频频率以及助燃风控制蝶阀5开度，实现风量与烟气可燃成分含量匹配；通过扩散管16-1使得助燃风与高温烟气充分混合，混合后进入燃烧沉降室4进一步混合并且充分燃烧，同时燃烧沉降室4吸收热量产生饱和蒸汽，烟气中可燃成分全部燃烧，部分大颗粒沉降至燃烧沉降室4灰斗中；

(4)烟气从燃烧沉降室4出口进入第二汽化冷却烟道3-2，进一步通过辐射换热降低烟气温度，当烟气温度降至900℃以下后，再进入对流换热蒸发器6，通过对流换热产生大量蒸汽，同时烟气温度最终降至150摄氏度左右；

(5)烟气通过打开的一次烟气蝶阀13，进入烟道后温度降至120℃以下，再进入布袋除尘器8进行过滤，过滤后烟气粉尘排放浓度小于等于10mmg/Nm3,通过引风机9抽吸并排入烟囱10进行排放；

(6)转炉在加料、溅渣护炉、出钢、出渣等非吹氧冶炼阶段时产生的烟气基本不含可燃成分，烟气温度60℃左右，也不具备余热回收条件，产生的烟气通过二次烟尘收集罩11捕集后，进入烟道通过完全开启的二次烟气蝶阀14再进入布袋除尘器8进行过滤，过滤后烟气粉尘排放浓度小于等于10mmg/Nm3,通过引风机9抽吸并排入烟囱10进行排放。

转炉冶炼过程大体可分为加料、吹氧冶炼、溅渣护炉、出钢、出渣等几个阶段。转炉在各个阶段产生的炉气和烟气均不同。

转炉在非吹氧冶炼阶段时一次烟气蝶阀13处于关闭状态，以避免二次烟气进入第一汽化冷却烟道3-1、第二汽化冷却烟道3-2、燃烧沉降室4、对流换热蒸发器6等，造成二次烟气进入第一汽化冷却烟道3-1、第二汽化冷却烟道3-2、燃烧沉降室4、对流换热蒸发器6温度降低。这样提高了余热回收效率，提高了蒸汽产量以及余热回收设备寿命。

第一汽化冷却烟道3-1、第二汽化冷却烟道3-2、燃烧沉降室4、对流换热蒸发器6与烟气换热产生汽水混合物进入汽包15，在汽包15里面进行汽水分离。分离出的蒸汽外供使用，分离出的饱和水则再次进入第一汽化冷却烟道3-1、第二汽化冷却烟道3-2、燃烧沉降室4、对流换热蒸发器6中吸收烟气热量。