转炉煤气粉尘净化系统的制作方法

本实用新型涉及塔器设备技术领域，特别涉及一种转炉煤气粉尘净化系统。

背景技术：

钢铁企业的转炉在生产过程中产生大量含尘煤气，这种烟气如果不经过净化直接排放到大气中，不仅会导致直接的大气污染，而且烟尘中的铁离子还会催化大气中的许多反应，产生二次污染。

目前钢铁企业很多采用先进的干法电除尘技术对转炉煤气中的粉尘进行捕集处理。这种除尘工艺具有较高的除尘效率，但也存在自身的局限性。静电除尘器对粉尘的比电阻有一定的要求，一般要求为10⁴-10¹¹Ω·cm。如果比电阻不合适则会大大降低除尘效率，而且静电除尘很难处理小于10μm的超细粉尘颗粒。

转炉煤气的粉尘中除氧化铁、氧化亚铁外，还含有部分四氧化三铁等磁性粉尘，对于粉尘粒径小于10μm的这些粉尘，其不具备明显的沉降速度，一般随运载它的气体运动，而且比电阻较高，不容易被旋风除尘、重力除尘、电除尘器等捕集。

因此，有必要提供一种新的转炉煤气粉尘净化系统，从而有效去除现有技术中不容易被除去的磁性粉尘。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种转炉煤气粉尘净化系统，能够克服现有技术的缺陷，能够有效去除磁性粉尘，使用时除尘效率高、安全可靠。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种转炉煤气粉尘净化系统，包括：

与转炉出口相连通的蒸发冷却器，所述蒸发冷却器将转炉出口流入的煤气温度降低至第一预定温度，所述煤气中的粗灰在惯性作用下进行一次分离；

管道机构，用于将经过一次分离后的煤气温度降低至第二预定温度；

静电除尘器，用于将降温至所述第二预定温度的煤气进行二次分离，去除煤气中的细灰；

设置有气体分析仪和煤气切换阀的煤气切换机构，所述气体分析仪对经过二次分离后的煤气进行气体分析；

磁凝并除尘器，其设置有筒体和用于产生外加磁场的磁发生器，在所述气体分析仪分析出的煤气不满足回收条件时，所述煤气切换阀连通所述磁凝并除尘器，将煤气通入所述磁凝并除尘器内进行三次分离。

在一个优选的实施方式中，所述筒体具有相对的上端和下端，其中，所述上端设置有烟气入口，所述下端设置有灰尘收集斗；所述筒体内靠近所述烟气入口处设置有用于对烟气进行导流的气流分布板。

在一个优选的实施方式中，所述灰尘收集斗具有相对的上端和下端，其中所述灰尘收集斗的上端的一侧与所述筒体相连接；另一侧设置有烟气出口，所述灰尘收集斗的下端设置有出料口，所述出料口的下方设置有灰仓。

在一个优选的实施方式中，还包括设置在所述静电除尘器下游的风机，所述风机为变频风机。

在一个优选的实施方式中，所述蒸发冷却器设置有能改变煤气流动方向的折弯部，所述蒸发冷却器将1000摄氏度的煤气降温至300摄氏度。

在一个优选的实施方式中，所述管道机构设置在所述蒸发冷却器与所述静电除尘器之间，其能将温度为300摄氏度的烟气降至160摄氏度。

在一个优选的实施方式中，还包括回收煤气降温机构和气柜，在气体分析仪分析出的煤气满足回收条件时，所述煤气切换机构将煤气与回收煤气降温机构相连通，所述煤气降温机构将煤气的温度降低至第三预定温度。

在一个优选的实施方式中，所述第三预定温度为70摄氏度。

在一个优选的实施方式中，所述气体分析仪包括：氧含量分析仪和一氧化碳分析仪，所述回收条件为：所述氧含量小于1％，且一氧化碳含量大于25％。

在一个优选的实施方式中，还包括粗灰输送机构、细灰输送机构和灰仓，

所述蒸发冷却器设置有用于出料的第一出口，从所述第一出口分离出的粉尘颗粒通过所述粗灰输送机构流入所述灰仓；

所述静电除尘器设置有用于出料的第二出口，从所述第二出口分离出的粉尘颗粒通过所述细灰输送机构流入所述灰仓。

本实用新型的特点和优点是：本申请实施方式中提供一种转炉煤气粉尘净化系统，蒸发冷却器对煤气进行降温，并采用惯性除尘去除粗颗粒、静电除尘去除细颗粒、磁凝并技术去除微细颗粒，从而达到转炉煤气一次颗粒物超低排放标准，烟气中粉尘含量不高于10mg/Nm³。进一步的，利用本申请所提供转炉煤气粉尘净化系统收集到的粉尘为干灰，经过简单的造球可直接作为原料送回到转炉炼钢使用，净化后的转炉煤气即净煤气可直接送至气柜供用户使用。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

图1是本实用新型实施方式中提供的一种转炉煤气粉尘净化系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施方式中提供的一种设转炉煤气粉尘净化系统中的煤气磁凝并除尘器。

附图标记说明：

1、蒸发冷却器；2、粗灰输送机构；3、管道机构；4、静电除尘器；5、细灰输送机构；6、风机；7、煤气切换机构；70、气体分析仪；8、回收煤气降温机构；9、煤气磁凝并除尘器；90、筒体；91、气流分布板；92、烟气入口；93、烟气出口；94、灰尘收集斗；95、超细灰仓；96、磁凝聚室；10、放散烟囱机构；11、气柜。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本实用新型的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

对于转炉煤气中粉尘粒径小于10μm的磁性粉尘，比电阻较高，不容易被旋风除尘、重力除尘、电除尘器等捕集。本申请主要利用磁凝并技术对该种粉尘进行净化处理。

整体上，本申请所提供的转炉煤气粉尘净化系统，主要采用惯性除尘去除粗颗粒、静电除尘去除细颗粒、磁凝并技术去除微细颗粒，从而达到转炉煤气一次颗粒物超低排放标准，烟气中粉尘含量不高于10mg/Nm³。

此外，利用本申请所提供的转炉煤气粉尘净化系统收集到的粉尘为干灰，经过简单的造球可直接作为原料送回到转炉炼钢使用，净化后的转炉煤气即净煤气可直接送至气柜供用户使用。

本申请实施方式中提供的一种转炉煤气粉尘净化系统，该转炉煤气粉尘净化系统可以包括：与转炉出口相连通的蒸发冷却器1，所述蒸发冷却器1将转炉出口流入的煤气温度降低至第一预定温度，所述煤气中的粗灰在惯性作用下进行一次分离；管道机构3，用于将经过一次分离后的煤气温度降低至第二预定温度；静电除尘器4，用于将降温至所述第二预定温度的煤气进行二次分离，去除煤气中的细灰；设置有气体分析仪70和煤气切换阀的煤气切换机构7，所述气体分析仪70对经过二次分离后的煤气进行气体分析；磁凝并除尘器，其设置有筒体90和用于产生外加磁场的磁发生器，在气体分析仪70分析出的煤气不满足回收条件时，所述煤气切换阀连通所述磁凝并除尘器，将煤气通入所述磁凝并除尘器内进行三次分离。

具体的，请结合参阅图1至图2，该转炉煤气粉尘净化系统可以包括：蒸发冷却器1；粗灰输送机构2；管道机构3；静电除尘器4；细灰输送机构5；风机6；煤气切换机构7；回收煤气降温机构8；煤气磁凝并除尘器9；放散烟囱机构10。

其中，所述蒸发冷却器1用于利用冷却水潜热，将进入该蒸发冷却器1的烟气温度由1000℃降低至300℃左右，烟气保持非饱和状态。其中，水从液态变为气态，需要吸收的热量为潜热，这部分热量是非常巨大的，所以对烟气降温效果明显。

具体的，该蒸发冷却器1可以设置有气化冷却烟道，所述气化冷却烟道上设置有多个开口，用于喷射雾化后的水。转炉的出口可以与该气化冷却烟道的入口相连接。温度约1000℃的含尘煤气首先进入蒸发冷却器1，在入口处用蒸汽将水雾化后喷入烟气中，利用水的潜热吸收热量后蒸发，将烟气温度降低至300℃。粗灰输送机构2用于将蒸发冷却器1底部排出的大颗粒粉尘(粗灰)收集到灰仓中，以备后续使用。

在所述蒸发冷却器1可以设置有折弯部，该折弯部用于对煤气进行加速并改变烟气的流动方向。所述蒸发冷却器1设置有用于出料的第一出口。煤气中的大颗粒粉尘在流经折弯部后，在惯性作用下具有明显沉降速度，从而容易被收集在底部，并从所述第一出口排向所述粗灰输送机构2，以完成煤气的粗除尘。后续该粗灰输送机构2可以将分离出的粉尘颗粒输送至灰仓中。具体的，该灰仓可以为粗粉仓。

所述管道机构3包括：输送含尘烟气的管路及用于吸收管道变形的补偿器；此外，该管道机构3也可以对含尘烟气进一步进行降温。例如，其可以将温度为300℃左右的烟气降至160℃左右。

静电除尘器4主要是利用电场库仑力的作用，对烟气中的细颗粒粉尘(细灰)进行分离并收集回收。该静电除尘器4具体可以包括多个相互串联的电场，从而满足静电除尘器4除尘效率的要求。例如，所述电场的个数可以为4个。当然该电场的个数也可以根据实际的应用需要作适应性调整，本申请在此并不作具体的限定。所述静电除尘器4内设置有阴极、阳极极板，其中，该静电除尘器4的电压与该阴极、阳极极板的间距相适配。例如，当阴极、阳极极板的间距在175mm至200mm之间时，所述静电除尘器4的电压在70kV至90kV左右。细灰输送机构5用于将静电除尘器4收集的细灰从设备排出并收集到灰仓中，以备后续使用。

所述静电除尘器4设置有用于出料的第二出口。具体使用时，煤气经过管道机构3降温至160℃后进入静电除尘器4，依次通过独立的四个电场，煤气中的细粉尘在90kV的高压电场作用下被阴离子捕集，在库仑力的作用下由极板收集并被振打至静电除尘器4底部，后续可通过所述第二出口，利用细灰输送机构5排出到灰仓。具体的，该灰仓可以为细粉仓。

风机6设置在所述静电除尘器4的下游，能为烟气流动提供必要的动力。具体的，该风机6可以用于将系统中的一次烟气从转炉中抽出并送至煤气切换机构7中。该风机6可以为能变频调速的风机6，达到流量调节，从而能够适应转炉煤气的变化。

煤气切换机构7设置在所述风机6的下游，该煤气切换机构7对两次净化处理后的煤气进行回收或放散的快速切换。具体的，该煤气切换机构7中可以设置有气体分析仪70和煤气切换阀。其中，气体分析仪70用于对流入煤气切换机构7的煤气进行分析，当煤气中含氧量及一氧化碳气体含量达到回收条件时，通过煤气切换阀，将煤气送入煤气冷却器中冷却至70摄氏度以下，后续通过管网送入气柜11。假如该煤气含量不满足回收要求或者气柜11已满，此时，可以通过煤气切换阀将煤气通入磁凝并除尘器中，对烟气中的超细颗粒物进行捕捉去除。

其中，所述煤气中含氧量及一氧化碳气体含量达到回收条件主要是指：O2含量小于1％，且CO含量大于25％。煤气中如果氧含量超标(例如大于2％)，则会有爆炸风险，所以不允许回收。煤气中CO含量偏低，则煤气热值偏低，可能影响用户使用。所以一般满足上述回收条件的煤气才回收进入气柜11，否则通过烟囱放散到大气中。

回收煤气降温机构8用于对满足回收条件的煤气，按照用户要求将煤气温度降低至70℃并送至气柜11进行存储。

在此，本申请对煤气处理流程中几个主要的温度作出如下解释：进入本申请所提供的转炉煤气粉尘净化系统的烟气为1000℃，这是转炉冶炼产生的烟气经汽化冷却烟道冷却后的温度，其由上游工艺决定。经蒸发冷却器1降温至300℃以及进入静电除尘器4的温度约为160℃，这两个温度是互相影响的，设定的依据为保证静电除尘器4入口的温度为160℃。在此温度下，静电除尘器4的除尘效率最高(因为粉尘比电阻与温度有关)。由于从蒸发冷却器1到电除尘器之间的管道系统存在温降，所以反推至蒸发冷却器1出口温度一般设定在300摄氏度。煤气冷却器降温至70℃，是根据气柜11的要求，温度高对气柜11设施有一定损坏，同时烟气体积大，存储量会减小，温度降到更低小时，冷却水量会增大很多，所以选择在气柜11允许的情况下降温至70℃比较合适。

当煤气不满足回收条件时，此时可以利用煤气切换机构7将煤气通入煤气磁凝并除尘器9中进行进一步超精处理。由于经过静电除尘器4之后的粉尘颗粒均为超细颗粒而且成分大部分为四氧化三铁等磁性物质，这些颗粒物在外加磁场的作用下碰撞凝并，从而使颗粒长大，并被除尘器出口弯头处的灰斗捕集并送至超细粉仓，使得最终排放到大气中的转炉煤气含尘量不超过10mg/Nm³。

具体的，所述煤气磁凝并除尘器9可以包括：筒体90和用于产生外加磁场的磁发生器。其中，所述筒体90整体呈中空的筒状，其上端设置有烟气入口92，下端设置有灰尘收集斗94。所述筒体90内靠近所述烟气入口92处设置有用于对烟气进行导流的气流分布板91。所述气流分布板91主要用于保证煤气进入筒体90后能均匀分布，防止煤气出现局部短路的情况。所述磁发生器设置在所述筒体90外，用于向筒体90内的磁性颗粒物施加高梯度磁场。所述气流分布板91下方与磁发生器产生的磁场相配合形成有磁凝聚室96。

所述筒体90的下端连接有灰尘收集斗94，所述灰尘收集斗94具有相对的上端和下端，其中所述灰尘收集斗94的上端的一侧与所述筒体90相连接；另一侧设置有烟气出口93，所述灰尘收集斗94的下端设置有出料口，所述出料口的下方设置有灰仓。具体的，该灰仓为超细灰仓95。所述烟气出口93还连接有放散烟囱机构10，该放散烟囱机构10主要用于将不回收的煤气经处理后再经过点燃后排入大气。

本申请所提供的转炉煤气粉尘净化系统使用时对应的工艺流程如下：转炉煤气首先采用蒸发冷却的方式对进入系统的高温转炉煤气进行降温，同时利用惯性捕集粗颗粒粉尘，并通过粗灰输送机构2排出送至粗灰仓。粗除尘后的煤气进入静电除尘器4进行进一步精除尘。静电除尘器4设4个电场，采用高压直流脉冲电源。电除尘器收集下的粉尘通过细灰输送机构5排出送至细灰仓。除尘净化后的煤气再经除尘风机6送至煤气切换机构7，实现煤气放散或回收的快速切换。为适应转炉煤气的变化，风机6采用变频调速，以达到流量调节。在煤气切换机构7中设有气体分析仪70，可根据气体分析仪70检测的一氧化碳浓度来控制煤气切换阀，当煤气中氧含量及一氧化碳气体含量达到回收条件时，通过回收切换阀进入煤气冷却器冷却至≤70℃并通过管网送入气柜11。不合格的煤气，或气柜11已满后无法再存储的煤气则通过放散切换阀进入磁凝并除尘器对烟气中的超细颗粒物进行捕集去除，达到超低排放标准的煤气进入放散烟囱点火放散。整体上，该转炉煤气粉尘净化系统能使转炉煤气一次颗粒物排放不超过10mg/Nm³，而且煤气排放工艺流程顺畅。烟气在排放过程中处于非饱和高温状态，收集的灰尘为均为干灰，不需要额外的污泥处理。整体上具有除尘效率极高、阻力较小、安全可靠等优点。

在一个具体的实施方式中，转炉煤气经过汽化冷却烟道之后进入本申请所提供的转炉煤气粉尘净化系统。

温度约1000℃的含尘煤气首先进入蒸发冷却器1，在入口处用蒸汽将水雾化后喷入烟气中，利用水的潜热吸收热量后蒸发，将烟气温度降低至300℃。在蒸发冷却器1底部，对烟气进行加速并改变方向，使得具有明显沉降速度的大颗粒粉尘被收集在底部并排出到粗粉仓，从而完成了煤气的粗除尘。

煤气经过管道降温至160℃后进入静电除尘器4，依次通过独立的四个电场，煤气中的细粉尘在90kV的高压电场作用下被阴离子捕集，在库仑力的作用下由极板收集并被振打至电除尘器底部排出到细粉仓。

经过两级除尘之后的煤气被轴流风机6送至切换站系统，经过在线气体成分检测。如果达到用户使用要求，则通过回收装置进入煤气冷却器降温至70℃后送入气柜11存储；如果未达到用户要求，则通过放散装置进入磁凝并除尘器进行超净化处理，达到超净标准后，通过烟囱点火放散到大气中。

本申请充分利用了转炉煤气中不同粉尘的特点，采取分级除尘理念，分别利用惯性除尘去除粒径大的粗颗粒、利用静电除尘去除比电阻合适的细颗粒、利用磁凝并去除粒径小比电阻高的超细磁性颗粒，并按照烟气性质合理布置了各个子系统，不采用水洗除尘方式，不仅节约大量水资源，同时保证了排放烟气为高温不饱和状态，消除了白烟效应。

本申请提供的转炉煤气磁凝并除尘器9系统，不仅能高效去除转炉煤气中的超细磁性粉尘，而且收集到的粉尘为干灰，经过简单的造球可直接作为原料送回到转炉炼钢使用，净化后的转炉煤气可直接送至气柜11供用户使用，排放的煤气中一次颗粒物达到超低标准，而且不产生白烟效应，使得转炉煤气排放工艺更加经济环保。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。

以上所述仅为本实用新型的几个实施方式，虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用于限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。