一种工业生产烟气降温减尘余热回收装置及回收方法与流程

本发明涉及高炉炼铁前各个生产系统烟气处理技术领域，尤其涉及一种工业大生产烟气降温减尘余热回收装置及回收方法。

背景技术：

现代化工业生产中，都会有大量烟气产生，工业生产产生的烟气最高温度350℃～500℃，同时含有大量粉尘，及残留的co、so2等有害气体，通常进行粉尘回收后排放到大气中。

由于含尘烟气温度较高，通常使用电除尘装置进行收尘，其效果很不理想，很难达到国家排放标准100mg/m³，通常都在80～200mg/m³，给主风机设备带来较大的磨损。

同时为了保证烟气进入现有的通用除尘装置，都需要设计安装兑冷风阀降低烟气温度，不仅增加了烟气净化的处理量，由于风压波动加大，还容易造成生产主工艺的波动而影响所生产的产品质量，同时也增加了主风机的能耗。

布袋除尘回收装置可以实现50mg/m³以下排放，但布袋的特性要求烟气温度稳定保持150℃以下，最理想在100℃以下。因此含尘烟气的降温预处理的要求，越来越凸显。

经检索，中国专利申请，公开号：cn104004879b，公开日：2016.08.10，公开了一种转炉一次烟气低温段余热回收设备，包括绝热烟道，绝热烟道一端连接至转炉气化冷却烟道，另一端连接蒸发器一段，蒸发器一段连接雾化冷却文氏管，雾化冷却文氏管连接蒸发器二段，蒸发器二段连接省煤器，省煤器连接惯性力除尘装置；省煤器内的热水进入蒸发器一段和蒸发器二段后，被其内部带有热量的烟气加热产生饱和水蒸气；雾化冷却文氏管内设有双介质喷枪。该发明还涉及转炉一次烟气低温段余热回收设备的余热回收方法。烟气与所述雾化冷却文氏管内部的双介质喷枪喷出的雾化液滴进行换热，换热后的烟气温度处于580℃-600℃的范围内，从而有效遏制了烟气中一氧化碳的局部聚集，避免了发生闪爆的危险，使得该设备使用较为安全。但该发明通过蒸发器一段、蒸发器二段来加强烟气余热的利用，并用喷枪对烟尘进行直径处理而不能循环利用，即浪费了水源，又产生了新的污染源。

技术实现要素：

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术中含尘烟气的处理过程中，除尘效率低、降温效果不明显、安装兑冷风阀容易造成整个生产工艺波动的问题，本发明提供了一种工业生产烟气降温减尘余热回收装置及回收方法。它通过降温机构和空气导游机构相对隔离对烟气降温，并通过自然重力除尘，达到了保证整个生产工艺稳定的目的。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种工业生产烟气降温减尘余热回收装置，包括：空气导流机构，用于对整个装置进行降温；在所述空气导流机构的内部，并和空气导流机构呈空腔环套式结构的烟气降温机构，大颗粒烟尘由于温度降低，密度变大，掉落在烟气降温机构的底部，达到第一步减尘的效果；以及固定于所述空气导流机构顶部的空气导出管内部的换热装置，将空气导流机构换热的热量通过换热装置吸收，达到热量回收利用的效果；所述烟气降温机构外接穿出空气导流机构的含尘烟气导入管和减尘烟气导出管。

进一步的技术方案，烟气降温机构呈封闭的桶状结构，避免外部气流对烟气在整个工艺中产生波动，所述含尘烟气导入管从桶状结构的顶部穿入，并插入至桶状结构的底部，加长了在烟气在整个烟气降温机构内的流动距离，让大颗粒烟尘有足够的时间降温并下落；所述减尘烟气导出管固定于桶状结构的上部侧面，减尘后的烟气通过该管道导出；桶状结构的底部呈收口状，和降尘放灰管相通，便于大颗粒烟尘的集中收集和集中出灰后的二次利用。

进一步的技术方案，含尘烟气导入管插入桶状结构内部的部分为逐渐下开的喇叭状开口，使烟气的气流速度逐渐降低，避免剧烈降低而导致工艺波动过大，并逐渐减缓含尘烟气的流动速度，延长烟气在整个烟气降温机构内的流动时间，进一步让大颗粒烟尘有足够的时间降温并下落。

进一步的技术方案，空气导流机构呈上部逐渐收口的圆桶结构，便于换热后的热空气集中流出后进行二次换热利用；直径大于所述烟气降温机构，在烟气降温机构周围形成环腔；在所述空腔环套式结构的环腔内，固定分布有空气导流加强机构，提高空气流速，并提高换热效率，环腔底部为环形的空气入口。

进一步的技术方案，空气导流加强机构为均匀竖直式固定的导流板，既提高了空气上升的对流速度，又可以起到直接导热的目的，将烟气降温机构内的热量传导导出，提高烟气降温机构内部的降温速度。

进一步的技术方案，导流板分布为每隔20～40°的弧度设置，分布过密时，影响风量进入，换热利用少，分布过疏时，影响风速。喇叭状开口的角度为70～80°，开口过大，对整个工艺的波动较大，开口过小时，起不到降低风速的作用。

进一步的技术方案，烟气降温机构的上部，设置有固定于空气导流机构侧壁的降温机构，对整个烟气降温机构的桶状结构强制降温，当空气导流机构降温效果不明显时，起到补充强制降温的作用。

进一步的技术方案，降温机构为均匀分布的雾化喷头，降温均匀；所述换热装置为板式或管式换热器，换热效率高。

进一步的技术方案，空气导出管出口处固定引风机，起到强制对流的作用，可以提高换热效率，并外接余热利用装置，对余热进行二次利用；所述降尘放灰管出口处设置放灰阀，停止进气时，集中将大颗粒烟尘排放。

一种工业生产烟气降温减尘余热回收装置的回收方法，步骤为：

步骤一、含尘烟气导入：含尘烟气发生机构产生的含尘烟气由含尘烟气导入管导入烟气降温机构内部；

步骤二、重力减尘：大颗粒烟尘在其自身重力作用下落至烟气降温机构底部；

步骤三、烟气降温：减尘后的烟气在烟气降温机构内部上升的过程中，在空气导流机构的作用下，两机构换热，整个烟气降温机构的整体温度下降，减尘后的烟气的温度相应降低；

步骤四、减尘降温烟气导出：减尘降温后的烟气通过减尘烟气导出管导出至二次除尘机构后，清洁的气体排放，细尘回收利用；

步骤五、余热回收：空气导流机构换热后产生的热量在空气导出管导出过程中，通过换热装置吸收，并再通过余热利用装置二次利用。

整个工艺过程降温减尘、余热利用、烟尘回收同时进行，而且，避免了对整个工艺过程波动影响，提高生产过程的产品质量稳定。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的一种工业生产烟气降温减尘余热回收装置，通过空气导流机构对整个装置进行降温，大颗粒烟尘由于温度降低，密度变大，从而掉落在烟气降温机构的底部，达到第一步减尘的效果，换热装置将空气导流机构换热的热量通过换热装置吸收，达到热量回收利用的效果，三个机构协同作用，达到含尘烟气降温下落回收、热量回收利用的目的，而且，可以消减兑冷风阀，不会对整个系统的工艺产生波动，生产的产品质量稳定；

(2)本发明的一种工业生产烟气降温减尘余热回收装置，封闭的桶状结构，避免了外部气流对烟气在整个工艺中产生波动，系统压差阻损小，只有50-200pa，不影响主工艺系统，不需要增加其他装置，为烟气达标排放提供保证；烟气的流动呈“v”形，加长了在烟气在整个烟气降温机构内的流动距离，让大颗粒烟尘有足够的时间降温并下落；收口状桶底，和降尘放灰管相通，便于大颗粒烟尘的集中收集和集中出灰后的二次利用；

(3)本发明的一种工业生产烟气降温减尘余热回收装置，下开的喇叭状开口使烟气的气流速度逐渐降低，避免剧烈降低而导致工艺波动过大，并逐渐减缓含尘烟气的流动速度，延长烟气在整个烟气降温机构内的流动时间，进一步让大颗粒烟尘有足够的时间降温并下落；并充分缓冲稳定均匀的烟气温度，提升生产主工艺稳定性，能最大限度减少杜绝兑冷风，降低主风机负荷，提升产能；

(4)本发明的一种工业生产烟气降温减尘余热回收装置，上部逐渐收口的圆桶状空气导流机构，便于换热后的热空气集中流出后进行二次换热利用，并可以循环用于其它系统，实现节能减排；正常热量交换通过对流进行，不需要增加风机等设备及动力消耗；

(5)本发明的一种工业生产烟气降温减尘余热回收装置，均匀竖直式固定的导流板，既提高了空气上升的对流速度，又可以起到直接导热的目的，将烟气降温机构内的热量传导导出，提高烟气降温机构内部的降温速度；

(6)本发明的一种工业生产烟气降温减尘余热回收装置，确定了准确的导流板分布的弧度设置和喇叭状开口的角度设置，装置系统压差阻损小只有50-200pa，不影响主工艺系统，不需要增加其他装置，为烟气达标排放提供保证；降低对二次除尘中布袋除尘器布袋温度要求，保证了布袋除尘器的安全运行以及布袋要求，同时降低排放烟气温度，能够将1mm以上的大颗粒处理90％以上，杜绝蓄热量大的大颗粒影响后续的二次除尘，比如，如不处理，大颗粒烟尘能将布袋除尘中的布袋(一般是化学纤维材质)烧损；

(7)本发明的工业生产烟气降温减尘余热回收装置，空气导流机构侧壁的降温机构的设置，目的是当整个装置内温度过高来不及降温时，起到补充强制降温的作用，以达到万无一失；

(8)本发明的工业生产烟气降温减尘余热回收装置，烟气降温机构直径是烟气管道的3倍以上，目的是当生产工艺波动造成应力波动时，烟气降温机构起到“蓄能器”作用，实现整个生产系统全过程的平稳、缓冲以及稳定性，以达到整个系统的参数更加匹配，效率更高，调节更容易；

(9)本发明的工业生产烟气降温减尘余热回收装置，均匀分布的雾化喷头，降温均匀，而且，容易产生水蒸气，降温作用更加明显，效率高；

(10)本发明的工业生产烟气降温减尘余热回收装置，引风机起到对空气强制加强对流的作用，以进一步提高换热效率；外接的余热利用装置能对余热进行二次利用；

(11)本发明的工业生产烟气降温减尘余热回收装置的回收方法，整个工艺过程降温减尘、余热利用、烟尘回收同时进行，而且，避免了对整个工艺过程波动影响，生产的产品质量稳定。

附图说明

图1为本发明的工业生产烟气降温减尘余热回收装置结构示意图；

图2为图1中的a-a面剖面图；

图3为图2中的b-b面剖面图；

图4为本发明的工业生产烟气降温减尘余热回收装置的回收方法流程图。

图中：1、空气导出管；2、含尘烟气导入管；3、烟气降温机构；5、空气导流机构；6、降尘放灰管；7、空气导流加强机构；8、减尘烟气导出管；9、降温机构；10、空气入口；11、换热装置；21、喇叭状开口；61、放灰阀；100、含尘烟气发生机构；200、二次除尘机构。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。

实施例1

本实施例的工业生产烟气降温减尘余热回收装置，包括：空气导流机构5，可以呈立式或卧式的桶状结构，本实施例采用立式桶状结构，直径为3400mm，高度为4600mm，用于对整个装置进行降温；在所述空气导流机构5的内部，并和空气导流机构5呈空腔环套式结构的烟气降温机构3，也呈立式桶状，直径为3000mm，高度为4000mm，大颗粒烟尘由于温度降低，密度变大，掉落在烟气降温机构3的底部，达到第一步减尘的效果；以及固定于所述空气导流机构5顶部的空气导出管1内部的换热装置11，可以是板式或管式换热器，将空气导流机构5换热的热量通过换热装置11吸收，达到热量回收利用的效果；所述烟气降温机构3外接穿出空气导流机构5的含尘烟气导入管2和减尘烟气导出管8，直径均为1000mm，将含尘烟气导入处理后，再将减尘降温的烟气导出。

实施例2

本实施例的工业生产烟气降温减尘余热回收装置，基本结构同实施例1，不同和改进之处在于：如图1、3所示，烟气降温机构3呈封闭的桶状结构，避免外部气流对烟气在整个工艺中产生波动，所述含尘烟气导入管2从桶状结构的顶部穿入，并插入至桶状结构的底部，加长了在烟气在整个烟气降温机构3内的流动距离，让大颗粒烟尘有足够的时间降温并下落；所述减尘烟气导出管8固定于桶状结构的上部侧面，减尘后的烟气通过该管道导出；桶状结构的底部呈收口状，和降尘放灰管6相通，便于大颗粒烟尘的集中收集和集中出灰后的二次利用。

实施例3

本实施例的工业生产烟气降温减尘余热回收装置，基本结构同实施例2，不同和改进之处在于：含尘烟气导入管2插入桶状结构内部的部分为逐渐下开的喇叭状开口21，使烟气的气流速度逐渐降低，避免剧烈降低而导致工艺波动过大，并逐渐减缓含尘烟气的流动速度，延长烟气在整个烟气降温机构3内的流动时间，进一步让大颗粒烟尘有足够的时间降温并下落。空气导流机构5呈上部逐渐收口的圆桶结构，便于换热后的热空气集中流出后进行二次换热利用；直径大于所述烟气降温机构3，在烟气降温机构3周围形成环腔；在所述空腔环套式结构的环腔内，固定分布有空气导流加强机构7，提高空气流速，并提高换热效率，环腔底部为环形的空气入口10。

实施例4

本实施例的工业生产烟气降温减尘余热回收装置，空气导流加强机构7为均匀竖直式固定的导流板，既提高了空气上升的对流速度，又可以起到直接导热的目的，将烟气降温机构3内的热量传导导出，提高烟气降温机构3内部的降温速度。烟气降温机构3的上部，设置有固定于空气导流机构5侧壁的降温机构9，对整个烟气降温机构3的桶状结构强制降温，当空气导流机构5降温效果不明显时，起到补充强制降温的作用。降温机构9可以为均匀分布的雾化喷头，降温均匀；所述换热装置11为板式或管式换热器，换热效率高。

实施例5

本实施例的工业生产烟气降温减尘余热回收装置，基本结构同实施例4，不同和改进之处在于：空气导出管1出口处固定引风机，起到强制对流的作用，可以提高换热效率，并外接余热利用装置，对余热进行二次利用；所述降尘放灰管6出口处设置放灰阀61，停止进气时，集中将大颗粒烟尘排放。

实施例6

本实施例的工业生产烟气降温减尘余热回收装置，基本结构同实施例4，不同和改进之处在于：导流板分布为每隔20°的弧度设置，共计18个。喇叭状开口21的角度为80°；空气导流机构5和烟气降温机构3的直径比为1.1：1；烟气降温机构3、含尘烟气导入管2和减尘烟气导出管8的直径比为：(3～5)：1：1，本实施例中分别为：5500mm、5000mm、1000mm和1000mm。

本实施例的工业生产烟气降温减尘余热回收装置的回收方法，如图4所示，步骤为：

步骤一、含尘烟气导入：含尘烟气发生机构100，比如高炉，产生的含尘烟气温度为400℃左右，并富含大颗粒烟尘，比如直径大于1mm，由含尘烟气导入管2导入烟气降温机构3内部；

步骤二、重力减尘：大颗粒烟尘在其自身重力作用下落至烟气降温机构3底部；

步骤三、烟气降温：减尘后的烟气在烟气降温机构3内部上升的过程中，在空气导流机构5的作用下，两机构换热，整个烟气降温机构3的整体温度下降，减尘后的烟气的温度相应降低；下落不彻底的大颗粒由于温度降低，热胀冷缩的原理下，密度增大，当自身重力逐渐增大至大于气流的浮力时，就会持续的掉落至烟气降温机构3的底部，即：含尘烟气在烟气降温机构3内部，不管是下降还是上升过程中，由于空气导流机构5对烟气降温机构3的降温作用，都会有大颗粒烟尘持续的掉落，如果烟气降温机构3足够高，理论上，所有大颗粒烟尘都会掉落；

步骤四、减尘降温烟气导出：减尘降温后的烟气通过减尘烟气导出管8导出至二次除尘机构200后，二次除尘可以用布袋除尘、旋风除尘、惯性除尘等，甚至可以连续排放若干个本实施例的工业生产烟气降温减尘余热回收装置，直至清洁的气体排放，细尘回收利用；

步骤五、余热回收：空气导流机构5换热后产生的热量在空气导出管1导出过程中，通过换热装置11吸收，比如管式或板式换热器，并再通过余热利用装置，比如蒸发器，二次利用。

经检测，经过处理后的烟气，减尘烟气导出管8导出后，温度小于180℃，并将1mm以上的大颗粒减少至10％以下，不会对二次除尘装置产生破坏性的作用。

本实施例的工业生产烟气降温减尘余热回收装置，烟气降温机构3的直径是烟气管道5倍，目的是当生产工艺波动造成应力波动时，将烟气管道内的热量平稳的释放至十几甚至二十几倍的相对密封的烟气降温机构3的空间中，烟气降温机构3起到“蓄能器”作用，实现整个生产系统全过程的平稳、缓冲以及稳定性，以达到整个系统的参数更加匹配，效率更高，调节更容易。

实施例7

本实施例的工业生产烟气降温减尘余热回收装置，基本结构同实施例6，不同和改进之处在于：如图2所示，导流板分布为每隔30°的弧度设置，共计12个。喇叭状开口21的角度为70°。

经检测，经过处理后的烟气，减尘烟气导出管8导出后，温度小于150℃，并将1mm以上的大颗粒减少至5％以下，不会对二次除尘装置产生破坏性的作用。

实施例8

本实施例的工业生产烟气降温减尘余热回收装置，基本结构同实施例6，不同和改进之处在于：导流板分布为每隔40°的弧度设置，共计9个。喇叭状开口21的角度为75°。

经检测，经过处理后的烟气，减尘烟气导出管8导出后，温度小于120℃，并将1mm以上的大颗粒减少至3％以下。

实施例9

本实施例的工业生产烟气降温减尘余热回收装置，基本结构同实施例5，导流板分布为每隔30°的弧度设置，共计12个。喇叭状开口21的角度为70°。本实施例的工业生产烟气降温减尘余热回收装置的回收方法，步骤为：

步骤一、含尘烟气导入：含尘烟气发生机构100，比如高炉，产生的含尘烟气温度为500℃以上，并富含大颗粒烟尘，比如直径大于1mm，由含尘烟气导入管2导入烟气降温机构3内部；

步骤二、重力减尘：大颗粒烟尘在其自身重力作用下落至烟气降温机构3底部；

步骤三、烟气降温：减尘后的烟气在烟气降温机构3内部上升的过程中，在空气导流机构5的作用下，两机构换热，整个烟气降温机构3的整体温度下降，减尘后的烟气的温度相应降低；由于前期入口烟气温度过高，启动雾化喷头对烟气降温机构3的桶体进行强制降温；再启动引风机，对环腔内的空气的对流进行加强；这样，对烟气降温机构3的桶体内部温度的降温效果成倍的提高，起到协同的作用；下落不彻底的大颗粒由于温度降低，热胀冷缩的原理下，密度增大，当自身重力逐渐增大至大于气流的浮力时，就会持续的掉落至烟气降温机构3的底部，即：含尘烟气在烟气降温机构3内部，不管是下降还是上升过程中，由于空气导流机构5对烟气降温机构3的降温作用，都会有大颗粒烟尘持续的掉落，如果烟气降温机构3足够高，理论上，所有大颗粒烟尘都会掉落；

步骤四、减尘降温烟气导出：减尘降温后的烟气通过减尘烟气导出管8导出至二次除尘机构200后，二次除尘可以用布袋除尘、旋风除尘、惯性除尘等，甚至可以连续排放若干个本实施例的工业生产烟气降温减尘余热回收装置，直至清洁的气体排放，细尘回收利用；

步骤五、余热回收：空气导流机构5换热后产生的热量在空气导出管1导出过程中，通过换热装置11吸收，比如管式或板式换热器，并再通过余热利用装置，比如蒸发器，二次利用。

经检测，虽然前期烟尘温度过高，但经过处理后的，减尘烟气导出管8导出后，温度小于150℃，并将1mm以上的大颗粒减少至10％以下，也不会对二次除尘装置产生破坏性的作用。而且，由于空气导流机构5和烟气降温机构3相对隔离，加强对流和强制降温都不会对烟气降温机构3内部烟气产生过大的波动，也就不会影响整个工艺过程的波动。

实施例10

本实施例的工业生产烟气降温减尘余热回收装置，基本结构同实施例9，不同和改进之处在于：由于雾化喷头产生的水蒸气过多，会影响换热装置11和二次余热利用装置的使用寿命，因此，对于不超过500℃的含尘烟气，可以不启动雾化喷头，需要时，只需要启动引风机即可达到降温减尘的效果。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。