一种电炉烟气净化并同时利用余热的系统与工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电炉烟气净化技术领域，具体涉及一种电炉烟气净化并同时利用余热的除尘工艺。
【背景技术】
[0002]二噁英是全世界最毒的物质，其毒性为氰化钾的1000倍。调查显示，我国每年各类二噁英排放量约为10.2kg-TEQ，其中钢铁冶炼排放量为4.59kg-TEQ，占总量的45%，钢铁行业以电炉工序排放接近50%。
[0003]电炉二噁英的脱除技术主要为急冷，电炉第四孔烟气依次经过水冷烟道、燃烧沉降室、急冷塔，在急冷塔内通过喷淋冷却将烟气快速降温至200°C以下，避开“从头合成”的反应温度段，从而抑制二噁英的再生成。例如，专利《降低电炉炼钢二恶英排放的装置及其方法》中，将高温烟气在I?3s内急速降温，从而控制二噁英的从头合成。
[0004]急冷方法是冷却效率最高，可实现抑制二噁英从头合成反应的方法。但是，上述方案存在两个问题:
[0005]第一，电炉烟气温度随冶炼周期波动，在出钢、出渣期，急冷塔入口烟气温度可低至400°C，在该温度下二噁英无法彻底分解，通过急冷塔则无法消除整个生产周期内产生的所有二嚼英。
[0006]第二，上述工艺中的燃烧沉降室可保证烟气中CO充分燃烧且初步沉降大颗粒粉尘，但是沉降室底部粉尘需要定期处理，增大了运行成本，且燃烧后高温烟气直接急冷，余热无法利用，同时燃烧沉降室占地面积大，整个除尘系统布置紧凑，系统改造困难。
[0007]同时，电炉烟气温度高，余热回收潜力大，但是传统电炉烟气余热回收需要配蒸汽发生器、蒸汽管道等，增加了除尘系统投资。
[0008]因此，有必要研宄新的工艺，实现粉尘及二噁英的达标排放，同时高效利用电炉烟气余热。
【发明内容】
[0009]有鉴于此，本发明的目的是提供一种电炉烟气净化并同时利用余热的系统与工艺，能够实现粉尘及二噁英的达标排放，同时能高效利用电炉烟气的余热，结构简单，运行安全稳定，除尘效率高、无二次污染。
[0010]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0011]一种电炉烟气净化并同时利用余热的系统，所述系统包括依次连接的电炉、废钢预热装置、四孔排烟管道、急冷塔、除尘器、引风机和烟囱。
[0012]进一步，所述废钢预热装置与电炉连接的端部设有用于混入助燃气体以保证四孔烟气中可燃物质充分燃烧的混风阀门，该装置底部设有将底料送入电炉中的阶梯式进料机构，该装置上部还设有用于喷入燃料燃烧以维持装置内烟气温度在900°C?1000°C的烧嘴，该装置内表面还涂有用于减少装置散热的隔热材料。
[0013]进一步，所述废钢预热装置的阶梯式进料机构分为两段，进口段截面积约为O?3m2，长O?lm，后段截面积突变为3?10 m2，大颗粒粉尘减速后沉降在废钢预热装置底部，与废钢一起送入电炉中，运动过程中利用烟气余热对底料进行预热。
[0014]进一步，所述阶梯式进料机构长O?30m，烟气温度高于900°C，烟气在机构内停留时间大于3s，烟气中二噁英彻底分解。
[0015]进一步，所述急冷塔内设置有冷却介质喷嘴和冷却介质喷射控制系统，所述冷却介质喷射控制系统用于控制喷嘴喷射冷却介质以使高温烟气从800°C以上在2?3s内急速冷却至200°C以下，抑制烟气中二噁英的生成，同时保证冷却塔出口烟气的温度高于180。。。
[0016]进一步，所述除尘器为对烟气中粉尘进行净化，同时净化少量已生成的二噁英及其他污染物的过滤式除尘器或电除尘器。
[0017]7.一种电炉烟气净化并同时利用余热的工艺，其特征在于:包括如下步骤:
[0018]S1:在电炉第四孔烟气的出口外依次设置废钢预热装置、四孔排烟管道、急冷塔、除尘器、引风机和烟囱；
[0019]S2:利用引风机将电炉的第四孔烟气引至长3m?30m的废钢预热装置，在废钢预热装置内设置烧嘴、大颗粒粉尘沉降段和阶梯式进料机构，通过烧嘴喷射的火焰将可燃成分充分燃烧，燃烧后的大颗粒粉尘将在废钢余热装置内的沉降段内沉降，然后利用阶梯式进料机构将沉降后的大颗粒粉尘和废钢直接返回电炉内冶炼，调整阶梯式进料机构的进料方式使大颗粒粉尘和废钢翻滚式的进入导电炉中，并且在该过程中大颗粒粉尘和废钢与电炉第四孔烟气始终保持逆向行进的关系，同时通过烧嘴控制废钢余热装置内的温度，使该温度处于900°C?1000°C之间以保证烟气中二噁英在废钢预热通道内彻底分解，进料机构截面积的突变使烟气流速降低至O?lm/s以保证烟气中大颗粒粉尘在废钢预热通道内初步沉降，同时保证烟气在废钢预热装置中的停留时间大于3s。
[0020]S3:利用引风机将经过S2步骤燃烧后的废气引入急冷塔，在急冷塔内设置冷却介质喷嘴和冷却介质喷射控制系统，利用冷却介质喷射控制系统控制喷嘴喷射冷却介质以使高温烟气在2?3s内急速冷却至200°C以下，同时保证冷却塔出口烟气的温度高于180°C。
[0021]S3:利用引风机将经过S3步骤急冷后的四孔烟气引入除尘器中除尘、过滤，然后引入烟囱排入大气中。
[0022]本发明的有益效果是:本发明具有如下的有益效果:
[0023]I)通过本发明对电炉烟气中的二噁英、颗粒物同时净化，保证净化后排放的烟气二噁英浓度O?0.5ng-TEQ/Nm3，颗粒物含尘浓度< 20mg/Nm3，达到国家环保标准。
[0024]2)增加废钢预热装置，取代传统电炉工艺系统中的燃烧沉降室，废钢预热装置内大颗粒粉尘沉降及可燃物质燃烧，实现原有燃烧沉降室的功能，同时沉降的大颗粒粉尘可直接随废钢振动返回电炉内冶炼，减少了燃烧沉降室底部粉尘收集的工作，并且余热利用过程中直接加热废钢节能，无需蒸汽发生器、蒸汽管道等设备。
[0025]3)用废钢预热装置代替燃烧沉降室，便于对现有除尘系统进行提标改造，可在现有燃烧沉降室位置处增加二噁英急冷净化装置，流程更加合理，占地面积小，且布置紧凑。
[0026]4)废钢预热装置可利用高温烟气热量进行充分预热，降低电炉冶炼电耗，且直接换热提高废钢温度，热利用效率高。
[0027]5)增加急冷塔装置，抑制二噁英的生成，无二次污染，且在冶炼烟气温度低于二噁英分解分度时，在废钢预热装置中喷入燃料燃烧，维持废钢预热装置中烟气温度高于二噁英彻底分解温度，保证全生产周期内二噁英浓度达到国家排放标准。
[0028]本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研宄对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
【附图说明】
[0029]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中:
[0030]图1为本发明的示意图。
【具体实施方式】
[0031]以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
[0032]如图所示，实施例1:
[0033]电炉I在冶炼过程中，产生含有高浓度粉尘及二噁英高温烟气，由电炉第四孔烟道排出，烟气量约为560000m3/h。整个冶炼周期内，电炉四孔出口烟气温度波动范围约为500°C?1400°C，其中，800°C持续时间约20min。高温烟气粉尘浓度10?20g/Nm3，C0含量约为20%，二噁英含量O?10ng-TEQ/Nm3。
[0034]同时，冶炼过程中，电炉I顶部屋顶罩5捕集车间内的烟气，烟气量约为1000000m3/h,烟气温度20?30°C，粉尘浓度约为O?5g/Nm3，二噁英含量O?0.5ng_TEQ/Nm30
[0035]本实施例的除尘工艺通过以下步骤实现烟气净化及余热利用:
[0036]首先，在风机作用下，电炉I产生的第四孔烟气流动至废钢预热装置2。
[0037]废钢预热装置总长约20m，截面积10 m2，烟气流速约为lm/s，底部铺有高0.5?Im的废钢料层，在阶梯式的输送机构作用下，将废钢2.1输送入电炉I内进行冶炼，废钢运动方向为2.2.;废钢预热装置2顶部设有混风装置2.3，可通过调节阀门开度混入空气，气体体积约为烟气体积的60%，保证烟气中的可燃成分充分燃烧；废钢预热装置2顶部设有喷嘴2.4，在第四孔烟气温度低于800°C时喷入燃料燃烧，提高废钢通道内的烟气温度，保证烟气中的二噁英在高于800°C的温度下彻底分解；废钢预热装置内表面涂防火泥2.5，减少装置散热。
[0038]烟气在废钢通道内的停留时间大于3s，且烟气温度维持在800°C以上，烟气在废钢预热装置内可实现大颗粒粉尘沉降及CO等可燃成分的充