专利名称：一种转炉煤气湿法降温除尘方法
技术领域：
本发明涉及冶金炉烟气的降温除尘处理方法，特别是一种转炉煤气湿法降温除尘 方法。
背景技术：
炼钢转炉在冶炼过程中产生的烟气，粉尘浓度和一氧化碳的浓度都很高，但经过 降温除尘处理后可以回收利用，既保护了环境，同时也避免了能源浪费。目前，国内 炼钢转炉烟气净化系统多采用两级文氏管除尘器对烟气进行降温和除尘处理。
其中，第一级文氏管的降温除尘原理是当烟气通过文氏管的喉口部分时，速度 达到约60米/秒，与在喉口部位喷入的冷却水形成较大的相对速度，使冷却水得到雾 化；雾化后的冷却水与高温烟气进行传热传质，使烟气温度降低，同时水滴与气流中 的较大粒度的尘粒撞击凝聚，从而达到粗除尘的目的。文氏管降温除尘的优点是降温 性能较好，但缺点是设备阻力大，约为3000 4000帕，功率消耗大，耗水量高。
第二级文氏管的除尘原理是当转炉烟气通过文氏管喉口部分时,产生较大而且 相对稳定的气流阻力损失，使含尘烟气流经喉口时被压縮并且流速升高，在喷水的作 用下烟气与水进行水气混合,使尘粒从气流中分离出来,达到烟气除尘的目的。文氏管 除尘效果的好坏关键在于文氏管喉口部分对烟气中尘粒的分离能力。其分离过程是当 含尘烟气通过喉管时，气流被收縮速度突增到80 120m/s，喉管周围设有垂直于气流 并具备一定水压的喷水嘴向喉管内喷水，使气体和液体产生高速的相对运动。喷出的 液体形成液膜和细小的液滴，液膜液滴冲破烟气中尘粒周围的气膜，通过惯性碰撞及 滞留，使尘粒与液滴液膜发生接触。微小的尘粒通过扩散与液滴接触，加湿的尘粒在碰 撞中互相凝聚增大，增大(增重)后的含水尘粒通过不同的脱水方式将粉尘从烟气中分 离出来，起到精除尘的目的。要提高气流与液滴液膜具备较高的相对运动速度V，减 小液滴直径d，才能保证除尘效果。二级文氏管喉口的主要设备是RD阀，目前在工况 运行时，由于产品性能与总体工艺不配套，造成V值小，d较大，除尘效果不是很高。 另外RD阀的设备单元多，RD喉口易堵塞、喉口流通面积调节范围小，用水量较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种转炉煤气湿法降温除尘方法，以解决现有方法的功率消 耗大，耗水量高，设备单元多，RD喉口易堵塞、喉口流通面积调节范围小的缺点；本 发明方法既能快速大幅度降温，显著地节约动力和用水量，还能够提高除尘效率，保
证烟气排放浓度在50mg/Nm3以下，达到国际先进水平。
本发明的目的是按如下的技术方案实现的。本发明为一种转炉煤气湿法降温除尘
方法，其特征在于包括以下步骤
1) 蒸发冷却与喷淋除尘，
l-l)蒸发冷却，将温度约为900'C的烟气进行蒸发冷却，通过喷射冷却水滴，使所 述的冷却水滴与热烟气混合，进行蒸发降温，将所述的烟气温度降低到70-8(TC;
1-2)喷淋除尘，将所述的经过蒸发冷却的烟气用喷射水滴来捕集尘粒，含尘粒的水 滴落下，从排污口排出；经喷淋除尘后的气体进入环隙洗涤器；
2) 环隙洗涤器除尘，喷射水滴，使水滴与含尘烟气通过环隙洗涤器的喉口，在烟气 流速在80 120米/秒范围内，将烟气中的尘粒捕集。
在所述的步骤l-l)中，所述的冷却水滴的粒径在100微米以内。
在所述的步骤l-2)中，所述的喷射水滴的粒径为100-250微米。
在所述的步骤2)中，所述的喷射水滴的粒径为100-250微米。
在所述的步骤2)中，烟道内的烟气流量用环隙喉口的开度控制的。
所述的环隙喉口的开度是自动调节的，方法是根据转炉炉口的压力值与现场的大气 压值的差值DV来控制环隙喉口的开度，从而控制烟道内的烟气流量；再反馈控制DV 始终稳定。
环隙喉口压力损失(指环隙喉口前、后的压力差)控制在100 150mbar。 在所述的步骤2)中，环隙喉口的开度是通过内锥的上下竖直运动来调节的。 本发明采用蒸发冷却、喷淋除尘、环隙洗涤器除尘三个步骤对转炉烟气进行连续降温除尘处理。
蒸发冷却过程为
用喷枪喷射出的水滴与烟气充分混合，水滴受热蒸发，带走烟气中约90%以上的
热量，烟气温度迅速降低到约70-8(TC，然后进行喷淋除尘。在蒸发冷却过程中，水 滴控制在100微米以内，使水滴和烟气能够充分混合，喷出的水滴绝大多数都受热蒸 发成水蒸气。为了保证水滴和烟气有充分的混合时间，所需的烟气流速较低，为4 5 米/秒，约为文氏管中流速的1/12。由于流速大幅降低，只需压力300 500帕即可， 大大地降低了功率消耗。而文氏管降温方法，因需在文氏管处以高流速的烟气将水滴 雾化蒸发，需要的压力为3000 4000帕，大大高于本发明的300 500帕，其消耗的水 量、功率也要大得多。 喷淋除尘过程为
经过蒸发冷却的烟气继续流动，再经喷淋除尘；用喷嘴喷射出水滴将烟气中较大 粒度的尘粒捕集，形成含尘液滴。在重力或离心力作用下，含尘液滴下落或粘附在设 备内壁上被水冲下，落入设备底部，经排污口排出；降温除尘后的烟气进入环隙洗涤 器。喷淋过程所喷出的水滴粒径控制在100-250微米，其捕尘效果好，节省了用水。
环隙洗涤器除尘过程为
喷嘴喷射出水滴，与含尘烟气通过环隙洗涤器喉口，使烟气流速控制在80 120 米/秒范围内，充分将烟气中的尘粒捕集，使净化后气体的烟气排放浓度低于 50mg/Nm3。
喉口开度通过环隙洗涤器的内锥的竖直方向运动来调节的。可利用压力差值法来 自动调节控制环隙喉口的开度。试验证明，环隙喉口的开度与通过的气流基本上成一 次函数关系。例如在转炉吹炼过程中，用传感器测定转炉炉口所取的压力与现场(厂 房内的现场大气压值)的大气压相比较，用比较后的正差值作为DV原始数据，用计算 机来控制环隙喉口的开度，从而控制烟道内烟气流量；再反馈控制DV始终稳定，保 持在微正值的范围内。环隙喉口压力损失(指烟气通过环隙喉口前、后的压力差)控 制在100 150mbar，以保持最佳的烟气流量。
综上所述，本发明方法既能快速大幅度降温和除尘，又显著地节约动力消耗和用 水量，能够提高除尘效率、质量，使烟气排放浓度在50mg/Nm3以下。
图l是本发明的工作流程图。 图2是本发明的工作示意图。 图中代号
l第一级除尘设备 2换热器 5排污口 6排烟口 9环隙洗涤器(第二级除尘设备)
具体实施例方式
如图1、 2，本发明方法包括以下步骤
1) 蒸发冷却与喷淋除尘，
l一l)蒸发冷却，将温度约为90(TC的烟气送入除尘设备1 (除尘设备1为筒形件)， 进行冷却除尘，用喷嘴3喷射冷却水滴，使所述的冷却水滴与热烟气混合，进行蒸发 降温，使烟气温度迅速降低到70-8(TC;所述的喷出的冷却水滴的粒径在IOO微米以 内；
l一2)喷淋除尘，将经过蒸发冷却的烟气再用喷嘴4喷射水滴捕集尘粒，喷射水滴的 粒径在100-250微米；捕集尘粒后，含尘水滴落下，从除尘设备1底部的排污口5 排出；在换热器2和设备1的入口之间，还设置溢流水封7，溢流水沿设备l内壁流 下，将附于设备内壁的尘埃冲下，经除尘设备l底部的排污口 5排出；经喷淋除尘后 的气体从除尘设备1的排烟口 6排出。降温除尘后的烟气从进入环隙洗涤器9。
2) 环隙洗涤器除尘，喷嘴8喷射出水滴，与含尘烟气通过环隙文氏管10和内锥11之间 的锥形环隙即喉口，充分将烟气中的尘粒捕集。
在环隙洗涤器9内，喉口的开度通过内锥ll的竖直方向运动可调，使烟气流速控制为 80 120米/秒范围内，充分将烟气中的尘粒捕集，使净化后气体的烟气排放浓度低于 50mg/Nm3。
本实施例中，采用自动控制环隙喉口的最佳开度，以满足工作要求。在转炉吹炼 过程中，根据转炉炉口所取压力值与现场的大气压比较后的差值DV来控制环隙洗涤 器内锥ll的上下运动完成最佳的喉口的开度，从而自动控制烟道内烟气流量，再反 馈控制DV始终稳定，使DV保持在微正值范围内。喉口开度通过环隙洗涤器的内锥的
3喷嘴 4喷嘴 7溢流水封 8喷嘴
IO环隙文氏管11内锥
7竖直方向运动来调节的。利用压力差值法来自动调节控制环隙喉口的开度，试验证明， 环隙喉口的开度与通过的气流基本上成一次函数关系。
例如在转炉吹炼过程中，用传感器测定转炉炉口所取的压力值为101000 Pa， 现场(厂房内测定的现场)的大气压为101300Pa， 二者比较，用比较后的差值一300Pa 作为DV原始数据，用计算机来控制环隙喉口的开度，从而控制烟道内烟气流量，以 反馈控制DV始终稳定，保持在微正值为0 + 20Pa的范围内。环隙喉口压力损失控 制在100 150mbar，以保持最佳的烟气流量。本实施例为用液压缸控制内锥11的上 下运动。
采用本发明方法在转炉现场进行烟气降温除尘，效果如下
处理烟气量75000Nm7h 第一级除尘设备入口烟气温度90(TC 第一级除尘设备出口烟气温度72°C
第一级除尘设备用水量100t/h
第一级除尘设备阻力约400Pa
通过环隙洗涤器后的净化气体的烟气排放浓度〈50mg/Nm3
而采用现有技术文氏管除尘器，处理同样流量的烟气，用水量约为200t/h;设备 阻力约为3000 4000帕，通过RD阀的净化气体的烟气排放浓度保证值低于IOO mg/Nm3。
可以看出，本发明方法的优点是1)快速大幅度降温，2)显著地节约动力和用 水量，3)除尘效率高，4)简化设备单元，5)避免喉口堵塞。
权利要求
1、一种转炉煤气湿法降温除尘方法，其特征在于包括以下步骤1)蒸发冷却与喷淋除尘，1-1)蒸发冷却，将温度约为900℃的烟气进行蒸发冷却，通过喷射冷却水滴，使所述的冷却水滴与热烟气混合，进行蒸发降温，将所述的烟气温度降低到70-80℃；1-2)喷淋除尘，将所述的经过蒸发冷却的烟气用喷射水滴来捕集尘粒，含尘粒的水滴落下，从排污口排出；经喷淋除尘后的气体进入环隙洗涤器；2)环隙洗涤器除尘，喷射水滴，使水滴与含尘烟气通过环隙喉口，在烟气流速为80~120米/秒范围内，将烟气中的尘粒捕集。
2、 根据权利要求1所述的转炉煤气湿法降温除尘方法，其特征在于 在所述的步骤l-l)中，所述的冷却水滴的粒径在100微米以内。
3、 根据权利要求1所述的转炉煤气湿法降温除尘方法，其特征在于在所述的步骤l-2)中，所述的喷射水滴的粒径为100-250微米。
4、 根据权利要求1所述的转炉煤气湿法降温除尘方法，其特征在于在所述的步骤 2)中，所述的喷射水滴的粒径为100-250微米。
5、 根据权利要求1所述的转炉煤气湿法降温除尘方法，其特征在于在所述的步骤 2)中，烟道内的烟气流量用环隙喉口的开度控制的。
6、 根据权利要求1所述的转炉煤气湿法降温除尘方法，其特征在于所述的环隙喉 口的开度是自动调节的，方法是根据转炉炉口的压力值与现场的大气压值的差值 DV来控制环隙喉口的开度，从而控制烟道内的烟气流量；再反馈控制DV始终稳定。
7、 根据权利要求6所述的转炉煤气湿法降温除尘方法，其特征在于环隙喉口压力损失控制为100 150mbar。
8、根据权利要求5所述的转炉煤气湿法降温除尘方法，其特征在于在所述的步骤 2)中，环隙喉口的开度是通过内锥的上下竖直运动来调节的。
全文摘要
本发明是一种转炉煤气湿法降温除尘方法，其特征在于包括以下步骤1)蒸发冷却，将温度约为900℃的烟气进行蒸发冷却，通过喷射冷却水滴，使冷却水滴与热烟气混合，进行蒸发降温，将烟气温度降低到70-80℃；2)喷淋除尘，将经过蒸发冷却的烟气用喷射水滴来捕集尘粒，从排污口排出；经喷淋除尘后的气体进入环隙洗涤器；3)环隙洗涤器除尘，喷射水滴，使水滴与含尘烟气通过环隙喉口，在烟气流速为80～120米/秒范围内，将烟气中的尘粒捕集。本发明方法优点是1)能快速大幅度降温和除尘，2)显著地节约动力消耗和用水量，3)能够提高除尘效率，使烟气排放浓度在50mg/Nm<sup>3</sup>以下。
文档编号C21C5/40GK101445852SQ20071016818
公开日2009年6月3日 申请日期2007年11月28日 优先权日2007年11月28日
发明者鹏 何, 俞非漉, 彭亦明, 玲 陈 申请人:中国京冶工程技术有限公司;中冶集团建筑研究总院