一种电炉烟气处理系统的制作方法

1.本实用新型涉及除尘设备领域，特别是涉及一种电炉烟气处理系统。


背景技术：

2.电炉排放的烟气主要分为两种：一次烟气和二次烟气。其中：一次烟气一般是指电炉熔炼及废钢预热时电炉炉内的排烟，即电炉熔炼时从第4孔或第2孔排出的高温含尘烟气，常采用的炉内排烟形式有直接式、水平脱开式和弯管脱开式等。二次烟气则是指在电炉加料、出钢以及熔炼和预热时从炉内溢出的烟气，这类烟气一般采用密闭罩、屋顶罩捕集。
3.我国电炉除尘技术起步阶段主要是以引进德国、意大利等一些欧洲国家的技术为主，在引进先进技术的基础上，结合我国自身的特点进行改造。电炉总体排烟的烟气量非常大，电炉熔炼工艺复杂，在处理这类烟气之前首先需要收集在其运行过程产生的烟气。国内电炉烟气捕集的形式主要有：密闭罩、半密闭罩、屋顶罩、4孔(或2孔)排烟+屋顶罩、4孔(或2孔)排烟+密闭罩+屋顶罩等。电炉炼钢车间除尘设计，因车间工艺设计和布置形式的不同，可按需组合成多种除尘方案。
4.(一)电炉炉内一次烟气与电炉炉外二次烟气的除尘分开设置：
5.(1)电炉炉内一次烟气处理系统：
6.烟气从电炉炉内排出后经水冷弯头降温，经燃烧沉降室，燃烧除去烟气中的co、有机废气等有害气体，经水冷烟道、强制吹风冷却器(或空气自然冷却器)降温，进入袋式除尘器除尘，达标后排放。
7.(2)电炉炉外二次烟气处理系统：
8.电炉炉外二次烟气经电炉密闭罩、电炉屋顶罩收集后进入袋式除尘器，达标后排放。
9.(二)电炉炉内一次烟气与电炉炉外二次烟气混合除尘设置：
10.将电炉炉内一次烟气经过水冷、火星捕集、强冷或空冷后与经电炉屋顶罩或(和)电炉密闭罩收集的电炉炉外二次烟气混合，一同进入袋式除尘器，达标后排放。
11.(三)电炉炉内一次除尘与电炉炉外二次除尘既独立又协同的除尘设置
12.电炉熔炼时的一次除尘同时分担了部分二次排烟量，使二次除尘系统风机在电炉熔炼时可进行大幅降速节能运行、仅在加料和出钢时升速，同时可以用常温除尘器取代电炉一次除尘高温除尘器，降低设备投资和运行费用。
13.上述常规传统的电炉除尘系统设计风量大、投资高、能耗大，通常采用先降温冷却后除尘的方式，不能有效利用烟气的热量；或采用在一次含尘烟气中先掺冷风部分降温后通过余热锅炉回收部分热量，此方式因混入大量空气而浪费了很大的能量并使系统变得庞大，更为重要的是电炉烟气未经除尘，高温气体中含有大量细微的粘结性粉尘并将粘结在热管受热面上，从而增加了维护工作量和运行阻力，同时降低了热管受热面的传热效率和使用寿命；另外电炉烟气中的二噁英没有有效的脱除手段。
14.专利cn 210346366 u具体公开了一种钢厂电炉烟气处理系统，包括炉内一次烟气
除尘系统、炉外二次烟气除尘系统，炉内一次烟气除尘系统包括烟气冷却烟道、燃烧沉降室、余热回收装置、一次侧除尘装置、吸附剂喷射装置、一次侧集尘装置；炉外二次烟气除尘系统包括炉外烟气捕集组件、二次侧除尘装置、二次侧集尘装置，炉内一次烟气除尘系统与二次烟气除尘系统之间连接有烟气连通管，烟气连通管上设置有调节阀门。该专利通过烟气冷却烟道降温后的电炉烟气未经除尘直接进入余热锅炉，高温气体中含有大量细微的粘结性粉尘并将粘结在热管受热面上，从而增加了维护工作量和运行阻力，同时降低了热管受热面的传热效率和使用寿命；且通过在一次除尘器前管道上喷入活性炭来吸附脱除二噁英污染物，此方式吸附效率低，且吸附二噁英的活性炭(属危废)混入电炉灰，污染后的电炉灰有被划入危废风险，余热锅炉出口烟气温度偏高，需要掺入冷风来降低烟气温度保证活性炭的吸附效率，除尘系统的设备、控制和连锁保护会变得更加复杂。


技术实现要素：

15.本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种电炉烟气处理系统，通过高温除尘器，先除尘后烟气处理，可以避免高温气体中含有大量细微的粘结性粉尘并将粘结在烟气处理装置上，从而减少了维护工作量和运行阻力，同时提高了烟气处理装置的传热效率和使用寿命。
16.为解决以上技术问题，本实用新型采取的一种技术方案是：
17.一种电炉烟气处理系统，包括炉内一次烟气处理系统，炉内一次烟气处理系统包括通过烟气管道依次连通的燃烧沉降室、冷却烟道、一次除尘装置、烟气处理装置、二噁英处理装置、主风机及烟囱，燃烧沉降室用于接收电炉的烟气，一次除尘装置采用高温除尘器，烟气处理装置包括高温烟气处理段和低温烟气处理段，高温烟气处理段处理后的烟气被引入低温烟气处理段进行处理，高温烟气处理段处理后的烟气温度低于250℃，低温烟气处理段处理后的烟气温度低于170℃。
18.在具体的实施例中采用高温除尘器，在传统袋式除尘器基础上，采用陶瓷、金属材质的滤袋，突破传统化学纤维材质滤袋的使用温度限制(小于等于260℃)，满足260-850℃高温烟气除尘需求，可以直接过滤高温烟气，低尘环境可以保护余热回收设备并提高回收效率，同时先除尘后烟气处理，可以避免高温气体中含有大量细微的粘结性粉尘并将粘结在烟气处理装置上，从而减少了维护工作量和运行阻力，同时提高了烟气处理装置的传热效率和使用寿命。
19.燃烧沉降室用于充分燃烧烟气中含有的co气体，确保安全；将烟气中含有的大颗粒物沉降，降低后续除尘的负荷。
20.冷却烟道用于将电炉炉内一次高温烟气从约1400℃降低至余热锅炉经济运行的入口温度350-700℃，保证经济高效余热回收。冷却烟道可以是传统的水冷烟道，也可优选更节能的汽化冷却烟道替代传统的水冷烟道，在保证烟气冷却的同时，对初始高温烟气进行汽化余热回收，产出蒸汽供生产和生活使用。
21.采用两段式余热回收，充分发挥余热效用，同时确保烟气温度将至活性炭吸附的安全高效运行温度以下。
22.可选地，还包括炉外二次烟气处理系统，炉外二次烟气处理系统包括通过烟气管道依次连通的炉外二次烟气捕集装置、二次除尘装置、主风机及烟囱。炉外二次烟气捕集装
置可以采用用于捕集电炉溜槽兑铁水时产生烟气的铁水溜槽排烟罩、用于捕集电炉兑铁加废钢、出钢及熔炼时从电极孔溢出烟气的电炉密闭罩以及电炉屋顶罩，在具体的实施例中采用电炉密闭罩和电炉屋顶罩。
23.可选地，炉外二次烟气处理系统与炉内一次烟气处理系统通过连接烟气管道相连通，连接烟气管道上设置有控制炉外二次烟气处理系统与炉内一次烟气处理系统连通与否的调节阀。调节阀的设置可以让炉外二次烟气处理系统与炉内一次烟气处理系统通过烟气管道相连通，将二次常温烟气引入一次烟气，进行烟气温度调节，两种烟气混合降温后，安全进入二噁英处理装置，确保系统安全稳定运行，不影响电炉正常生产。此方式相比直接采用冷风阀(直接掺冷空气)既可以调节烟气温度，又没有引入额外的烟气。
24.可选地，高温烟气处理段采用余热锅炉对经高温除尘后的电炉一次烟气进行高温段的余热回收，在具体的实施例中，可以采用冷却壁膜式余热锅炉、热管式余热锅炉或掺燃料的组合式余热锅炉等。
25.可选地，低温烟气处理段采用气水换热器对余热锅炉排出的烟气进一步进行低温段的余热回收。气水换热器为现有技术中的常规设备。
26.可选地，二噁英处理装置用于脱除烟气中的二噁英等有毒有害污染物，可以采用基于吸附脱除原理的活性炭吸附装置，包括移动床和固定床两种方式；也可以采用基于催化氧化分解原理的二噁英脱除装置。催化氧化分解原理的二噁英脱除装置相比活性炭吸附装置，原理不同，分解效果更好更稳定，不受环境影响。
27.特别地，此处的二噁英脱除装置基于纳米吸附材料偶合催化分解剂的功能性新材料，实现对低浓度二噁英吸附积聚的同时原位催化分解处理，二噁英分解成水，氧气和氯化氢，无二次污染和有害副产物。特别地，相比活性炭，此功能性新材料可简单在线再生，恢复90％以上的分解能力，一般工况可循环使用5-10次。
28.纳米吸附材料主要有碳纳米管等，通过对碳纳米管孔道表面进行针对性的改进增强，提高二噁英的物集聚速率，保证低浓度二噁英可快速催化分解。碳纳米管管径小，表面能大，在范德华力以及相互之间的π电子作用的影响很容易相互吸引形成尺寸较大的团聚体，影响它在聚合物中的分散。为了提高碳纳米管和聚合物的界面粘结力，通常会在碳纳米管表面进行物理和化学修饰。物理修饰主要通过吸附、包覆和涂敷对碳纳米管进行表面改性，这种方法不会对碳纳米管的结构有破坏，保留了碳纳米管原始的优异性能。而化学修饰则是碳纳米管和改性剂进行化学反应，改变碳纳米管的表面结构和状态。无论是物理还是化学改性，都可以提高碳纳米管的分散性。
29.催化分解剂含有过渡金属氧化物、铜等金属及其氧化物等，其中过渡金属氧化物有v2o5、tio2等主要起到对孔道内集聚的二噁英进行原位、实时分解的作用，铜、铁、锰等金属及其氧化物主要起到催化脱氯作用，防止是氯原子影响了催化分解反应，可以在较低温度下提供95％以上的二噁英脱除效率。
30.可选地，高温烟气处理段的烟气入口和出口处的烟气管道上分别设置有第一切断阀，一次除尘装置的烟气出口与低温烟气处理段的烟气入口之间还设置有第一烟气管道，第一烟气管道上设置有控制一次除尘装置与低温烟气处理段连通与否的第二切断阀，当闭合第一切断阀后，高温烟气处理段离线，第二切断阀控制一次除尘装置与低温烟气处理段通过第一烟气管道相连通，调节阀控制炉外二次烟气处理系统与第一烟气管道通过烟气管
道相连通。在具体的实施例中，当高温烟气处理段故障时，通过第一切断阀将其离线，同时通过连接一次烟气处理系统和二次烟气处理系统的烟道，将二次常温烟气引入一次烟气，两种烟气混合降温后，通过气水换热器后安全进入二噁英处理装置，确保系统安全稳定运行，不影响电炉正常生产。
31.可选地，低温烟气处理段的烟气入口和出口处的烟气管道上分别设置有第三切断阀，高温烟气处理段的烟气出口与二噁英处理装置的烟气入口之间还设置有第二烟气管道，第二烟气管道上设置有控制高温烟气处理段与二噁英处理装置连通与否的第四切断阀，当闭合第三切断阀后，低温烟气处理段离线，第四切断阀控制高温烟气处理段与二噁英处理装置通过第二烟气管道相连通，调节阀炉外二次烟气处理系统与第二烟气管道通过烟气管道相连通。在具体的实施例中，当低温烟气处理段故障时，通过第三切断阀将其离线，同时通过连接一次烟气处理系统和二次烟气处理系统的烟道，将二次常温烟气引入一次烟气，两种烟气混合降温后，安全进入二噁英处理装置，确保系统安全稳定运行，不影响电炉正常生产。
32.可选地，同时闭合第一切断阀和第三切断阀后，第二切断阀和第四切断阀控制一次除尘装置与二噁英处理装置通过第一烟气管道、第二烟气管道相连通，调节阀控制炉外二次烟气处理系统与第一烟气管道通过烟气管道相连通。在具体的实施例中，当高、低温烟气处理段同时故障时，通过第一、三切断阀将其离线，同时通过连接一次烟气处理系统和二次烟气处理系统的烟道，将一、二次烟气混合降温后，安全进入二噁英处理装置，确保系统安全稳定运行，不影响电炉正常生产。
33.可选地，二次除尘装置采用常温袋式除尘器。在具体的实施例中，二次除尘装置采用多组常温袋式除尘器，多组常温袋式除尘器并联设置。
34.本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：
35.1、本实用新型通过高温除尘器，先除尘后余热回收，可以避免高温气体中含有大量细微的粘结性粉尘并将粘结在余热锅炉的热管受热面上，从而减少了维护工作量和运行阻力，同时提高了热管受热面的传热效率和使用寿命；
36.2、本实用新型通过在低温段独立设置的二噁英处理装置，有效提高了吸附脱除二噁英等污染物的效率，且避免了电炉除尘灰有被划入危废的风险；
37.3、本实用新型系统污染物协同治理高效且安全，系统保护措施完善，电炉一次烟气处理系统与二次烟气处理系统能互相照应和节能运行。
附图说明
38.图1为本实用新型实施例的示意图；
39.其中，1、炉内一次烟气处理系统；11、燃烧沉降室；12、汽化冷却烟道；13、高温除尘器；14、余热锅炉；15、气水换热器；16、活性炭吸附床；17、主风机；18、烟囱；2、炉外二次烟气处理系统；21、电炉密闭罩；22、电炉屋顶罩；23、二次除尘装置；24、主风机；25、烟囱；3、调节阀；4、第一切断阀；5、第一烟气管道；6、第二切断阀；7、第三切断阀；8、第二烟气管道；9、第四切断阀。
具体实施方式
40.为使本实用新型的技术方案和有益效果能够更加明显易懂，下面通过列举具体实施例的方式进行详细说明。其中，附图不一定是按比例绘制的，局部特征可以被放大或缩小，以更加清楚的显示局部特征的细节；除非另有定义，本文所使用的技术和科学术语与本技术所属的技术领域中的技术和科学术语的含义相同。
41.如附图1所示的一种电炉烟气处理系统，包括炉内一次烟气处理系统1、炉外二次烟气处理系统2。
42.炉内一次烟气处理系统1包括与电炉内部相连通的燃烧沉降室11，与燃烧沉降室11相连通的汽化冷却烟道12，与冷却烟道12相连通的高温除尘器13，与高温除尘器13相连通的余热锅炉14，与余热锅炉14相连通的气水换热器15，与气水换热器15相连通的活性炭吸附床16，与活性炭吸附床16相连通的主风机17，主风机17连通烟囱18。
43.在本实施例中，活性炭吸附床16具有与污染物接触更均匀、接触持续时间更长，无其他粉尘和烟气干扰的优点，同时，相比除尘器前喷射活性炭的方式来说，活性炭吸附床16布置的末端，温度越低效率越高，安全性也越高。
44.在其他具体的实施例中，活性炭吸附床16可以替换为催化氧化分解原理的二噁英脱除装置，相比活性炭吸附装置，二者原理不同，催化氧化分解原理的二噁英脱除装置分解效果更好更稳定，不受环境影响。
45.电炉炉内一次高温烟气通过燃烧沉降室11和汽化冷却烟道12将温度降至350-700℃，然后进入高温除尘器13除尘，余热锅炉14对除尘净化后的高温烟气进行高温段烟气余热回收，烟气温度降至220℃左右后进入气水换热器15进行低温段烟气余热回收，温度进一步降至150℃以下，温度降至活性炭吸附的安全高效温度，进入活性炭吸附床16，进行二噁英等有毒有害污染物的脱除，最后达标排放。
46.炉外二次烟气处理系统2包括电炉密闭罩21，与电炉密闭罩21相连通的电炉屋顶罩22，与电炉屋顶罩22相连通的二次除尘装置23，与袋式除尘器23相连通的主风机24，主风机24与连通烟囱25。二次除尘装置23包括多组袋式除尘器，多组袋式除尘器并联设置，图示以两组为例，两组袋式除尘器共用一个主风机24。电炉炉外二次烟气经电炉密闭罩21、电炉屋顶罩22收集后进入常温袋式除尘器，达标后排放。
47.炉外二次烟气处理系统2与炉内一次烟气处理系统1通过连接烟气管道相连通，连接烟气管道上设置有控制炉外二次烟气处理系统2与炉内一次烟气处理系统1连通与否的调节阀3。调节阀3正常平时是关闭的，当余热锅炉14或气水换热器15出现故障时，根据调温的要求需要打开一定的开度。
48.余热锅炉14的烟气入口和出口处的烟气管道上分别设置有第一切断阀4，高温除尘器13的烟气出口与气水换热器15的烟气入口之间还设置有第一烟气管道5，第一烟气管道5上设置有控制高温除尘器13与气水换热器15连通与否的第二切断阀6，当余热锅炉14故障时，闭合第一切断阀4后，即将余热锅炉14离线，开启第二切断阀6，控制高温除尘器13与气水换热器15通过第一烟气管道5相连通，调节阀3控制炉外二次烟气处理系统2与第一烟气管道5通过烟气管道相连通，将二次常温烟气引入一次烟气，两种烟气混合降温后，通过气水换热器15后安全进入活性炭吸附床16，确保系统安全稳定运行，不影响电炉正常生产。
49.气水换热器15的烟气入口和出口处的烟气管道上分别设置有第三切断阀7，余热
锅炉14的烟气出口与活性炭吸附床16的烟气入口之间还设置有第二烟气管道8，第二烟气管道8上设置有控制余热锅炉14与活性炭吸附床16连通与否的第四切断阀9，当气水换热器15故障时，闭合第三切断阀7后，即将气水换热器15离线，开启第四切断阀9，控制余热锅炉14与活性炭吸附床16通过第二烟气管道8相连通，调节阀3控制炉外二次烟气处理系统2与第二烟气管道8通过相连通，将二次常温烟气引入一次烟气，两种烟气混合降温后，安全进入活性炭吸附床16，确保系统安全稳定运行，不影响电炉正常生产。
50.当余热锅炉14和气水换热器15同时故障时，闭合第一切断阀4和第三切断阀7后，即将余热锅炉14和气水换热器15同时离线，开启第二切断阀6和第四切断阀9，控制高温除尘器13与活性炭吸附床16通过第一烟气管道5、第二烟气管道8相连通，调节阀3控制炉外二次烟气处理系统2与第一烟气管道5通过烟气管道相连通。将二次常温烟气引入一次烟气，两种烟气混合降温后，安全进入活性炭吸附床16，确保系统安全稳定运行，不影响电炉正常生产。
51.本实用新型电炉烟气处理方法，包括如下步骤：
52.(1)将电炉熔炼时的炉内一次高温烟气通过燃烧沉降室11和汽化冷却烟道12将烟气温度降至350-700℃，然后进入高温除尘器13除尘；
53.(2)将净化后的高温烟气通过余热锅炉14进行高温段烟气余热回收，烟气温度降至220℃左右后进入气水换热器15进行低温段烟气余热回收，温度进一步降至150℃以下；
54.(3)将降温后的烟气进入活性炭吸附床16进行二噁英等有毒有害污染物的脱除，最后达标排放；
55.(4)电炉加料和出钢时的二次烟气通过电炉密闭罩21、电炉屋顶罩22收集后进入二次除尘装置23进行除尘，达标后排放。
56.步骤(1)和步骤(4)同时进行，不分先后。
57.当余热锅炉14故障时，闭合第一切断阀4，即将余热锅炉14离线，打开第二切断阀6，控制高温除尘器13与气水换热器15通过第一烟气管道5相连通，调节阀3控制炉外二次烟气处理系统2与第一烟气管道5通过烟气管道相连通，将二次常温烟气引入一次烟气，两种烟气混合降温后，通过气水换热器15后安全进入活性炭吸附床16，继续进行处理。
58.当气水换热器15故障时，闭合第三切断阀7，即将气水换热器15离线，开启第四切断阀9，控制余热锅炉14与活性炭吸附床16通过第二烟气管道8相连通，调节阀3控制炉外二次烟气处理系统2与第二烟气管道8通过相连通，将二次常温烟气引入一次烟气，两种烟气混合降温后，安全进入活性炭吸附床16，继续进行处理。
59.当余热锅炉14和气水换热器15同时故障时，闭合第一切断阀4和第三切断阀7，即将余热锅炉14和气水换热器15同时离线，开启第二切断阀6和第四切断阀9，控制高温除尘器13与活性炭吸附床16通过第一烟气管道5、第二烟气管道8相连通，调节阀3控制炉外二次烟气处理系统2与第一烟气管道5通过烟气管道相连通，将二次常温烟气引入一次烟气，两种烟气混合降温后，安全进入活性炭吸附床16，继续进行处理。
60.相比传统电炉烟气净化工艺，本实用新型通过引入高温除尘、高温余热多级回收和二噁英处理装置等系列净化技术对电炉污染物进行协同治理并回收余热。
61.当余热锅炉、气水换热器等故障时，可通过切断阀将其离线，通过连接一次烟气处理系统和二次烟气处理系统的烟道，将一、二次烟气混合降温后安全进入后续设备，确保系
统安全稳定运行，不影响电炉正常生产，做到电炉一次烟气与二次烟气的净化系统既可独立运行又协同治理和安全保护。
62.应当理解，以上实施例均为示例性的，不用于包含权利要求所包含的所有可能的实施方式。在不脱离本公开的范围的情况下，还可以在以上实施例的基础上做出各种变形和改变。同样的，也可以对以上实施例的各个技术特征进行任意组合，以形成可能没有被明确描述的本实用新型的另外的实施例。因此，上述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，不对本实用新型专利的保护范围进行限制。