一种焦炭物理热利用与微孔陶瓷除尘耦合的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于钢铁节能减排领域，涉及一种钢铁生产过程中对烟气粉尘过滤的技术工艺，提供一种焦炭物理热利用与微孔陶瓷除尘耦合的方法，可以对干熄焦循环气体密封系统中的烟尘进行高效分离，保护干熄焦系统内部的设备，延长设备的寿命，保证系统的安全运行。
技术背景
[0002]近年来，随着炼焦行业的快速发展，干熄焦工艺得到广泛应用。所谓干熄焦是相对湿熄焦而言的，是指采用惰性气体将红焦降温冷却的一种熄焦方法。虽然干熄焦工艺相比湿熄焦具有诸多优点，但采用湿法熄焦工艺时，焦炭的含水量大，尘气中的含尘浓度不高，除尘问题不是很严重。而干熄焦工艺的烟尘具有含尘浓度高、流动性好、温度高、颜色发黑等特点，除尘问题就凸显出来。这是由于干熄的焦炭表面干燥不能大量吸附焦粉，产生的粉尘量较多，如果除尘效果不好，不但造成环境污染，还会破坏内部设备，从而影响系统的安全运行，因此干熄焦工艺对提升干熄焦烟尘的处理能力要求很高。
[0003]在干熄焦系统中设置了两套专门的除尘系统，即干熄焦循环气体除尘系统和干熄焦环境除尘系统。干熄焦循环气体除尘主要是对系统内的粒度较大的焦尘进行分离，起到保护余热锅炉、给水预热器、循环风机的作用。干熄焦循环气体除尘由一次除尘器和二次除尘器组成，其中一次除尘器位于干熄炉出口与锅炉入口之间，降低烟尘对余热锅炉的啄蚀，提高余热锅炉的使用寿命，而二次除尘器位于锅炉出口与循环风机之间，降低烟尘对循环风机以及给水预热器的磨损，提高风机和预热器的寿命。一次除尘器、二次除尘器收集和排出的焦粉，经链式刮板机和斗式提升机等设备送往焦粉贮槽，经加湿搅拌后外排运走。一次除尘和二次除尘都处在干熄焦循环气体密封系统中，是对循环气体中颗粒物进行分离，保护系统内部的设备。
[0004]目前，一次除尘应用最广泛的除尘器是重力除尘器。这是由于从干熄炉环形烟道出来的循环气体温度高达约850?970°C，含尘浓度约30?60g/m3，且粉尘琢磨性极强，所以一般一次除尘选用重力除尘器进行除尘，这是其他一般的除尘器不可及的。但是焦粉经过重力除尘器后只能除去部分粗粒焦粉，即重力除尘的效率较低，导致余热锅炉防磨罩磨损较为严重，长期使用甚至发生爆管现象，危害系统的安全稳定运行。此外，重力除尘器由于其质量与体积较大，生产和安装困难，运行也存在潜在的危险。随后大量细焦粉通过锅炉进入二次除尘器，二次除尘器在干熄焦工艺中主要解决大量不规则焦粉对循环风机和给水预热器的磨损。目前，二次除尘应用最广泛的除尘器是旋风除尘器器。但是旋风除尘器的除尘效率不高，导致给水预热器和循环风机具有一定磨损，设备寿命减短。因此，寻找一种能在干熄焦循环气体密封系统中替代现有的一次除尘和二次除尘的方式，提高除尘效率，减少运行过程中对系统设备的磨损，进而延长设备的寿命和保证系统安全稳定运行显得尤为重要。
【发明内容】
[0005]本发明目标是要解决干熄焦循环气体传统除尘技术的问题和不足，提供一种焦炭物理热利用与微孔陶瓷除尘耦合的方法。本发明采用微孔陶瓷板除尘器和微孔陶瓷管除尘器分别替代传统的干熄焦工艺除尘中的重力除尘器和旋风除尘器，即一次除尘采用微孔陶瓷板除尘，二次除尘采用微孔陶瓷管除尘器。根据干熄焦的规模，选择相应微孔陶瓷板除尘器的有效高度、宽度、厚度以及微孔陶瓷管除尘器长度、内径、并排安置的微孔陶瓷管数量，从而满足干熄焦对处理量的要求。从干熄炉环形烟道出来的高温、高烟尘浓度、琢磨性极强的循环气体首先经过微孔陶瓷板除尘器进行一次过滤，由于微孔陶瓷除尘器具有耐高温、耐酸碱、耐磨损、抗粘结、过滤阻力小、过滤量大、运行成本低、使用寿命长、过滤精度高以及良好的机械性能和稳定性等特点，因此可以高效过滤从干熄炉环形烟道出来的高温、高浓度、高琢磨性的循环气体。经一次过滤后的循环气体进入余热锅炉进行热交换后，通过微孔陶瓷管除尘器进行高效二次过滤，使得循环气体的含尘浓度进一步大幅度降低。
[0006]总之，微孔陶瓷板除尘器和微孔陶瓷管除尘器完全满足干熄焦循环气体密封系统中对除尘器自身材料的苛刻条件，同时与传统的除尘方式相比，可以大大提高除尘效率，降低干熄焦循环气体中的烟尘含量，减少烟尘对系统内部的余热锅炉、给水预热器、循环风机等设备的磨损，从而延长设备的寿命，保证系统安全稳定运行。
[0007]本发明的具体特点为:
[0008]I) 一次除尘和二次除尘的除尘效率均多95%，减小干熄焦循环气体烟尘含量，解决系统内部的设备磨损严重的问题；2)除尘器的生产成本和运行成本较低；4)延长设备的使用寿命多I?3年；5)可以完全取代重力除尘、旋风除尘等干熄焦循环气体的传统除尘方式。
【附图说明】
[0009]附图为一种焦炭物理热利用与微孔陶瓷除尘耦合的方法工艺流程图。
[0010]附图包括空气导入管1、干熄炉预存室2、斜道3、干熄炉冷却室4、出焦装置5、传送带6、环形烟道7、微孔陶瓷板除尘器8、余热锅炉9、微孔陶瓷管除尘器10、循环风机11、给水预热器12。
[0011]主要工艺流程是红焦炭从干熄炉顶部通过装入装置装入干熄炉预存室2，经过斜道3进入干熄炉冷却室4。低温惰性气体由循环风机11鼓入干熄炉冷却室4红焦层内，从而冷却红焦并吸收红焦的显热，再从干熄炉环形烟道7出来，经由微孔陶瓷板除尘器8进行高效除尘，去除绝大部分烟尘，随后循环气体进入余热锅炉9进行热交换，锅炉产生蒸汽进行发电，冷却后的惰性气体再经过微孔陶瓷管除尘器10，进行小颗粒除尘，再由循环风机11鼓入给水预热器12内，进而再进入干熄炉内，惰性气体在封闭的系统中循环使用，冷却后的焦碳从干熄炉底部排出。
【具体实施方式】
[0012]1.140t/h干熄焦，从干熄炉环形烟道出来的循环气体的温度约为900°C左右，气体含尘量约为17?20g/m3，气体流速约为2.2m/s ;一次除尘器采用的微孔陶瓷板的密度为860?1480kg/m3，气孔率为40?50%，内部平均孔径小于100 μ m，其有效高度约为3.8m，宽度为3.2m,厚度为0.05m ;二次除尘器采用的微孔陶瓷管密度为860?1480kg/m3，气孔率为30?45%，内部平均孔径小于50 μ m，其长度为1200毫米、内径240毫米，并排安置50根微孔陶瓷管密度；测得一次除尘后气体含尘量为0.8g/m3，除尘效率为95.4% ;测得二次除尘后气体含尘量为0.024g/m3，除尘效率为97%。
[0013]2.110t/h干熄焦，从干熄炉环形烟道出来的循环气体的温度约为950°C左右，气体含尘量约为11?14g/m3，气体流速约为3.0m/S ;一次除尘器采用的微孔陶瓷板的密度为860?1480kg/m3，气孔率为40?50%，内部平均孔径小于100 μ m，其有效高度约为2.8m，宽度为2.3m，厚度为0.05m ;二次除尘器采用的微孔陶瓷管密度为860?1480kg/m3，气孔率为30?45%，内部平均孔径小于50 μ m，其长度为1000毫米、内径200毫米，并排安置30根微孔陶瓷管密度；测得一次除尘后气体含尘量为0.55g/m3，除尘效率为95.1%;测得二次除尘后气体含尘量为0.022g/m3，除尘效率为96%。
【主权项】
1.一种焦炭物理热利用与微孔陶瓷除尘耦合的方法，本发明采用微孔陶瓷板除尘器和微孔陶瓷管除尘器分别替代传统的干熄焦工艺除尘中的重力除尘器和旋风除尘器。根据干熄焦的规模，选择相应微孔陶瓷板除尘器的有效高度、宽度、厚度以及微孔陶瓷管除尘器长度、内径、并排安置的微孔陶瓷管数量，从而满足干熄焦对处理量的要求。从干熄炉环形烟道出来的高温、高烟尘浓度、琢磨性极强的循环气体首先经过微孔陶瓷板除尘器进行一次高效过滤。随后，循环气体进入余热锅炉进行热交换后，通过微孔陶瓷管除尘器进行二次高效过滤，使得循环气体的含尘浓度进一步大幅度降低。微孔陶瓷板除尘器和微孔陶瓷管除尘器完全满足干熄焦循环气体密封系统中对除尘器自身材料的耐高温、耐磨损等苛刻条件。2.按照权利要求1所述的方法，一次除尘器采用的微孔陶瓷板的密度为860?1480kg/m3，气孔率为40?50%，内部平均孔径小于100 μ m，其有效高度、宽度、厚度根据干熄焦的处理量而定；二次除尘器采用的微孔陶瓷管密度为860?1480kg/m3，气孔率为30?45%，内部平均孔径小于50 μπι，其长度、内径、并排安置的微孔陶瓷管数量也根据干熄焦的处理量而定；与传统的除尘方式相比，可以大大提高除尘效率，一次除尘和二次除尘的除尘效率均多95%，降低干熄焦循环气体中的烟尘含量，减少烟尘对系统内部设备的磨损，从而延长设备的寿命，保证系统安全稳定运行。3.按照权利要求1所述的方法，除尘器的生产成本和运行成本降低，延长设备的使用寿命多I?3年，完全满足对各种规模的干熄焦处理量的要求。
【专利摘要】本发明公开了一种焦炭物理热利用与微孔陶瓷除尘耦合的方法，解决干熄焦循环气体传统除尘方式的除尘效率不高、对设备磨损严重等问题与不足。本发明是采用微孔陶瓷板除尘器和微孔陶瓷管除尘器分别替代现有的干熄焦工艺除尘中的重力除尘器和旋风除尘器。微孔陶瓷除尘器具有耐高温、耐酸碱、耐磨损、运行成本低、使用寿命长、过滤精度高等特点，可以高效过滤从干熄炉环形烟道出来的高温、高浓度、高琢磨性的循环气体。微孔陶瓷除尘器完全满足干熄焦循环气体密封系统中对除尘器自身材料的苛刻条件，同时与传统的除尘方式相比，可以大大提高除尘效率，减少烟尘对系统内部设备的磨损，从而延长设备的寿命，保证系统安全稳定运行。
【IPC分类】B01D46/24, B01D46/10, C10B39/02, C10B43/00
【公开号】CN105199751
【申请号】CN201510546169
【发明人】陈军伟, 袁章福, 杜屏, 吴波, 李志华, 徐秉声, 张利娜
【申请人】北京大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年8月31日