一种炼钢转炉一次烟气颗粒物再净化系统及净化方法与流程

本发明属于节能环保技术领域，具体涉及一种炼钢转炉一次烟气颗粒物再净化系统及净化方法。

背景技术：

随着环保形式的日趋严峻，环保排放要求愈加严苛。就钢铁行业炼钢转炉一次烟气颗粒物排放限额而言，国家环保部出台的《钢铁企业超低排放改造工作方案(征求意见稿)》要求：炼钢转炉一次烟气颗粒物排放限额将由50mg/nm³下降到10mg/nm³，也是国际上最严格的排放限额要求，计划2020年前全国实施，目前有些环境敏感地区已经出台并实施了相应的超低排放地方标准。

自从1952年氧气炼钢转炉问世以来，转炉烟气净化及煤气回收工艺(转炉一次除尘工艺)是炼钢生产必不可少的环节，承当转炉煤气净化、回收职能。炼钢转炉一次烟气颗粒物是考核转炉一次除尘技术的最重要指标，现行gb28664-2012《炼钢工业大气污染物排放标准》中定义一次烟气指转炉炼钢煤气回收因不合格不能回收而放散的煤气，颗粒物排放限额为50mg/nm³。

目前，国内外氧气炼钢转炉一次除尘工艺主要采用湿法(og)、干法(lt)、半干法，主要源自德国及日本，国内也进行了相应的技术转化及国产化应用。就一次除尘湿法工艺而言，烟气颗粒物排放值一般可以控制在50mg/nm³左右；干法(lt)、半干法烟气颗粒物排放值一般可以控制在20mg/nm³左右，均不能满足10mg/nm³超低排放限额要求。如何采用经济、高效手段，实现炼钢转炉一次烟气颗粒物超低排放目标，是国内钢铁行业必须面对及急需解决的问题。

因此，建立一套经济、高效的炼钢转炉一次烟气颗粒物超低排放再净化系统及净化方法意义重大。

技术实现要素：

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题。为此，本发明提供一种炼钢转炉一次烟气颗粒物再净化系统及净化方法，目的是便于对外排烟气进行再一次净化。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种炼钢转炉一次烟气颗粒物再净化系统，包括炼钢转炉、转炉一次除尘机构和第一气体外排管路，所述再净化系统还包括煤气柜和对转炉一次除尘机构除尘后的烟气进行蒸汽换热脱白及除尘的再净化机构，煤气柜、再净化机构及第一气体外排管路通过分流输气管路与转炉一次除尘机构的出气口连接。

所述再净化机构包括换热器和除尘器，换热器的进气口通过再净化管路与转炉一次除尘机构的出气口连接，换热器的出气口与除尘器的进气口连接，除尘器的出气口与第二气体外排管路连接。

所述再净化管路上设有第一切断阀，所述第二气体外排管路上设有第二切断阀。

所述第一气体外排管路与第二气体外排管路均与烟囱连接。

所述转炉一次除尘机构包括依次连接的汽化冷却烟道、粗除尘塔、精除尘机构、旋风脱水器和引风机，所述汽化冷却烟道的进气口与炼钢转炉的出气口连接，引风机的出风口与分流输气管路的进风口连接。

所述精除尘机构为文丘里除尘器。

所述分流输气管路包括分流输气管和设于分流输气管上的三通阀，所述分流输气管包括分流进气管、分流回收管和分流外排管，引风机的出风口通过分流进气管与三通阀的进气口连接，煤气柜通过分流回收管与三通阀的一个出气口连接，第一气体外排管路和第二气体外排管路通过分流外排管与三通阀的另一个出气口连接。

所述再净化系统还包括设于分流进气管上的气体分析仪器。

所述第一气体外排管路包括第一外排管和设于第一外排管上的旁通阀。

所述炼钢转炉一次烟气颗粒物再净化系统的净化方法，是先将炼钢转炉排出的烟气依次经粗除尘塔除去毫米级颗粒物、精除尘除去微米级颗粒物、旋风脱水器脱水后，再通过引风机将除尘后的烟气经过三通阀分两路输出：一路通过烟道进入煤气柜；另一路再分两支路输出：一支路通过第一气体外排管路接入烟囱；另一支路经换热器、除尘器再净化后，通过第二气体外排管路接入烟囱。

采用选择性末端污染控制方式，转炉一次除尘系统持续运行，仅对因不合格不能回收、经过烟囱放散的烟(煤)气进行进一步再净化处理，实现经济、高效目标。主要目的：①选择性末端污染控制方式：仅对经过烟囱外排的烟(煤)气污染物进行进一步再净化处理，达到针对性强、经济、高效目的；②再净化系统按照现场工况设计：适应微小颗粒、烟(煤)气低温且含水量高下除尘效率高、阻力恒定、占地小等技术及工况要求；③具备脱白功能：通过配备的蒸汽换热器提高外排的烟(煤)气温度，实现脱白效果。

本发明的有益效果：本发明的再净化机构，保证烟气中机械水完全汽化，同时实现烟气排放脱白功能，再经过除尘器实现对微米级颗粒物的进一步净化脱除。本发明对因不合格不能回收、经过烟囱放散的烟(煤)气进行进一步再净化处理，实现经济、高效目标。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明的净化系统工艺流程图。

图中标记为：

1-炼钢转炉；2-汽化冷却烟道；3-粗除尘塔；4-精除尘机构；5-旋风脱水器；6-烟道；7-引风机；8-气体分析仪器；9-三通阀；10-煤气柜；11烟囱；12-换热器；13-除尘器；14-前切断阀；15-后切断阀；16-旁通阀；17-分流进气管；18-分流回收管；19-分流外排管。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。

如图1所示，一种炼钢转炉一次烟气颗粒物再净化系统，包括炼钢转炉1、转炉一次除尘机构和第一气体外排管路，该再净化系统还包括煤气柜10和对转炉一次除尘机构除尘后的烟气进行蒸汽换热脱白及除尘的再净化机构，煤气柜10、再净化机构及第一气体外排管路通过分流输气管路与转炉一次除尘机构的出气口连接。转炉一次除尘回收系统主要目的是对转炉在吹氧炼钢过程中产生的高温、高粉尘的转炉煤气进行冷却、净化、回收。再净化机构的设置，对外排的烟(煤)气污染物进行进一步再净化处理，达到针对性强、经济、高效目的。

再净化机构包括换热器12和除尘器13，换热器12的进气口通过再净化管路与转炉一次除尘机构的出气口连接，换热器12的出气口与除尘器13的进气口连接，除尘器13的出气口与第二气体外排管路连接。再净化管路上设有第一切断阀，第一切断阀为前切断阀14，第二气体外排管路上设有第二切断阀，第二切断阀为后切断阀15。第一气体外排管路与第二气体外排管路均与烟囱连接，便于将处理后的烟气通过烟囱外排。具体而言，第一气体外排管路包括第一外排管和设于第一外排管上的旁通阀16。第二气体外排管路包括第二外排管和设于第二外排管上的后切断阀15。

转炉一次除尘机构包括依次连接的汽化冷却烟道2、粗除尘塔3、精除尘机构4、旋风脱水器5和引风机7，汽化冷却烟道2的进气口与炼钢转炉1的出气口连接，引风机7的出风口与分流输气管路的进风口连接。精除尘机构优选为文丘里除尘器。吹氧炼钢过程中产生的高温、高粉尘的转炉烟(煤)气被吸入内壁布有水冷盘管的汽化冷却烟道，烟气温度由约1600℃降低到约1000℃；进入粗除尘塔(喷淋塔)，通过诸多水喷嘴进行喷淋、洗涤、冷却，毫米级颗粒物被重力扑捉沉降，随洗涤水外排，烟气温度由约1000℃降低到约65℃，进入精除尘系统(文丘里除尘器)，通过文丘里压差控制，实现对微米级颗粒物的洗涤扑捉；再进入旋风脱水器，利用离心力原理对烟气中的机械水进行离心脱出，本旋风脱水器内配备有雾化冷却系统，即利用低温净化水，通过高压喷嘴雾化喷入脱水器内，冷却烟气温度至约40℃，起到降低烟气饱和含水量、降低烟气工况体积(提高风机出力)、进一步除尘目的；旋风脱水器出来的烟气进入变频引风机抽取、之后导向下一个工序。

分流输气管路包括分流输气管和设于分流输气管上的三通阀9，分流输气管包括分流进气管17、分流回收管18和分流外排管19，引风机7的出风口通过分流进气管17与三通阀9的进气口连接，煤气柜10通过分流回收管18与三通阀9的一个出气口连接，第一气体外排管路和第二气体外排管路通过分流外排管19与三通阀9的另一个出气口连接。为了便于检测一次除尘后气体中的成分含量，分流进气管17上设有气体分析仪器8。变频引风机将烟气经过三通阀分两路输出：一路进入煤气柜收集，另一路通过烟囱外排。三通阀控制逻辑通过其前、变频引风机后布置的气体分析仪器烟气在线分析数值判断：①当o2含量大于1％时，三通阀位于烟囱外排状态；②当co含量小于30％时(可调)，三通阀位于烟囱外排状态。

下面对系统中组成和功能进行详细说明：

炼钢转炉：氧气顶吹转炉是由顶部吹氧进行炼钢的转炉，即转炉顶部用喷枪把高压氧气吹入炉内从而强化炼钢过程并改善熔池搅拌。由炉体及倾动系统、氧枪及供氧系统各部分构成。高压氧气在与转炉内铁水中的碳反应过程中，生成约1600℃含有高co、高粉尘的转炉煤气，通过转炉一次除尘回收系统吸收处理。

汽化冷却烟道：内壁布有水冷盘管，转炉吹炼过程中产生的高温、高粉尘烟(煤气)被吸入，水冷盘管内的冷却水受热产生蒸汽，被收集利用。

粗除尘塔：圆筒塔状结构，通过内部布置的诸多水喷嘴进行喷淋、洗涤、冷却，毫米级颗粒物被重力扑捉沉降，随洗涤水外排，烟气温度由约1000℃降低到约65℃。

旋风脱水器：利用离心力原理对烟气中的机械水进行离心脱出。内配备有雾化冷却系统，即利用低温净化水，通过高压喷嘴雾化喷入脱水器内，冷却烟气温度至约40℃。

烟道：烟气输送联接管道(包括一次除尘中的输气管道、第一外排管、第二外排管、分流进气管、分流回收管和分流外排管)。

变频引风机：烟气输送动力源，采用变频控制。

气体分析仪器：在线分析烟(煤)气中o2及co含量,①当o2含量大于1％时，控制三通阀位于烟囱外排(放散)状态；②当co含量小于30％时(可调)，控制三通阀位于烟囱(放散)外排状态，其它阶段位于煤气柜收集(回收)状态。

三通阀：煤气经过其分二路，一路进入煤气柜收集，另一路通过烟囱外排。一路畅通时，另一路关闭。

煤气柜：煤气柜收集(回收)状态下收集转炉烟(煤)气。

烟囱：利用引风机压力，输送、引导转炉烟(煤)气外排。

换热器：利用约200℃蒸汽，采用翅片管加热烟气温度到约60℃，保证烟气中机械水完全汽化，同时实现烟气排放脱白功能。

除尘器：滤料采用塑烧板，耐温达100℃，实现对微米级颗粒物的进一步净化脱除，具备氮气自动反吹及冲洗功能。

前切断阀：再净化机构使用时打开，停用时切断。

后切断阀：再净化机构使用时打开，停用时切断。

旁通阀：再净化机构使用时，切断。

如图1所示，净化系统的净化流程：由炼钢转炉1来的烟(煤)气经过汽化冷却烟道2进入粗除尘塔3，通过烟道6依次进入精除尘机构4、旋风脱水器5、变频引风机7，变频引风机7排出烟(煤)气经过三通阀9分二路输出：一路通过分流回收管18(烟道)进入煤气柜10；另一路分两支路输出：一支路通过第一气体外排管路(烟道)、旁通阀16接入烟囱11；另一支路通过再净化管路(烟道)、前切断阀14、换热器12、除尘器13、后切断阀15、第二气体外排管路接入烟囱11。

炼钢转炉一次烟气除尘系统烟(煤)气输出分两种状态：①回收状态：当实时烟(煤)气中o2含量小于1％且co含量大于30％时(可调)时，烟(煤)气经过三通阀引导至煤气柜进行回收；②放散状态：当实时烟(煤)气中o2含量大于1％或co含量小于30％时(可调)时，烟(煤)气经过三通阀引导至烟尘进行放散排放。

本炼钢转炉一次烟气颗粒物再净化系统旨在放散状态，让含尘量约50mg/nm³烟(煤)气不直接进入烟囱排放，而是经过换热器、除尘器等组成的再净化系统进一步净化处理后，将含尘量降低到10mg/nm³以内后，再经过烟囱排放、从而实现超低排放目标。

为实现超低、脱白效果主要控制如下参数：①旋风脱水器内配备有雾化冷却系统，即利用低温净化水，通过高压喷嘴雾化喷入脱水器内，冷却烟气温度从约65℃至约40℃，使烟(煤)气中饱和水含量由160g/m³以上降低到50g/m³左右；②换热器利用约200℃蒸汽，采用翅片管加热烟(煤)气温度从约40℃升高到约60℃，保证烟气中机械水完全汽化且处于过热状态，实现烟气排放脱白功能；③除尘器内滤料采用塑烧板，耐温达100℃，实现对微米级颗粒物的进一步净化脱除，具备氮气自动反吹及冲洗功能。

除尘器反吹及冲洗功能采用自动控制方式，与原炼钢转炉一次烟气除尘自动控制连锁，当三通阀处于回收状态或变频引风机处于停止状态时进行周期性反吹及冲洗。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。