一种全超净转炉一次烟气干法除尘系统的制作方法

1.本发明涉及转炉烟气除尘设备技术领域，具体的是一种全超净转炉一次烟气干法除尘系统。


背景技术：

2.国内大气污染主要来源于工业、生活以及交通业，其中，工业污染源占主导地位，工业粉尘在总粉尘排放量中占比最大，是粉尘排放的主要来源，而在工业粉尘中电力行业、钢铁行业以及水泥行业是比重较大的，因此，电力行业、钢铁行业和水泥行业是烟尘减排的重中之重。目前，电力行业超低排放改造已经基本完成，而且取得了很好的治理效果。这样，其他领域污染源的治理已经提速，石油、化工、钢铁等行业成为下一步治理的重点。钢铁生产是一个复杂漫长的生产过程，需要经过多道工艺环节，每道工序都会产生不同种类和程度的污染物排放。对于转炉炼钢，排放污染物主要是粉尘颗粒。
3.未来钢铁行业超低排放是一个必然的趋势。而且传统的转炉一次干法除尘在除尘后煤气降温工序中仍然需要一定量的水去进行精除尘及降温，因此还需要一个水处理系统，仍是一个潜在的污染源，亟待解决。
4.名词解释：
5.转炉干法除尘——通过雾化喷淋蒸发冷却和干式除尘的煤气净化系统。
6.超低排放——对大气排放的烟气中颗粒物浓度≤10mg/nm3。
7.全超净——对大气排放烟气中颗粒物浓度及回收净转炉煤气中颗粒物浓度均≤10mg/nm3。
8.电子雪崩：当一个电子从放电极(阴极)向收尘极(阳极)运动时，若电场强度足够大，则电子被加速，在运动的路径上碰撞其它原子会发生碰撞电离。和其它原子第一次碰撞引起电离后，就多了一个自由电子。这两个自由电子向收尘极运动时，又与其它原子碰撞使之电离，每一原子又多产生一个自由电子，于是第二次碰撞后，就变成四个自由电子，这四个电子又与其它原子碰撞使之电离，产生更多的自由电子。所以一个电子从放电极到收尘极，由于碰撞电离，电子数将雪崩似地增加。
9.雪崩电子：
10.从放电极(阴极)向收尘极(阳极)发射的全部电子中能够产生电子雪崩的电子。


技术实现要素：

11.为了实现转炉煤气干法全超净除尘，本发明提供了一种全超净转炉一次烟气干法除尘系统，该全超净转炉一次烟气干法除尘系统摒弃原有的水处理系统，可以使转炉回收煤气和对大气排放烟气的颗粒物浓度均≤10mg/nm3。
12.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
13.一种全超净转炉一次烟气干法除尘系统，沿烟气流动方向，所述全超净转炉一次烟气干法除尘系统包括依次设置的汽化冷却烟道、蒸发冷却器、复合超净电除尘器和除尘
风机，复合超净电除尘器内含有静电除尘段和电子雪崩除尘段，电子雪崩除尘段内能够产生电子雪崩并除尘。
14.汽化冷却烟道的入口端连接有烟罩，蒸发冷却器的下部外设有粗灰排出装置，复合超净电除尘器下部外设有细灰排出装置，复合超净电除尘器和除尘风机之间还设有煤气换热器，除尘风机的出口端外依次设置有消音器和切换站，切换站外连接有点火放散塔和转炉煤气柜。
15.复合超净电除尘器为卧式结构，复合超净电除尘器包括外壳体，外壳体的左端设有入口，外壳体的右端设有出口，沿从左向右的方向，外壳体内含有多个串联设置的静电除尘段，静电除尘段的长度大于电子雪崩除尘段的长度。
16.静电除尘段内含有沿前后方向交替间隔设置的多个静电阴极装置和多个静电阳极装置，静电阴极装置和静电阳极装置之间形成静电除尘通道。
17.静电阴极装置含有沿左右方向间隔排列的多条静电阴极放电线，静电阴极装置连接有静电阴极振打和静电高压电源，静电阴极振打和静电高压电源位于外壳体的上部，静电阴极振打含有阴极振打传动和阴极振打吊挂。
18.静电阳极装置含有直立的阳极板，所述阳极板为波纹板结构，静电阳极装置连接有静电阳极振打，静电阳极振打位于外壳体的中部，静电阳极振打包括入口振打装置和出口振打装置，入口振打装置位于静电阳极装置的左端，出口振打装置位于静电阳极装置的右端。
19.电子雪崩除尘段内含有沿前后方向交替间隔设置的多个电子雪崩阴极装置和多个电子雪崩阳极装置，电子雪崩阴极装置和电子雪崩阳极装置之间形成电子雪崩除尘通道，电子雪崩阴极装置和电子雪崩阳极装置之间能够产生所述电子雪崩，当电子雪崩除尘段工作时，在一个电子雪崩除尘通道内，电子雪崩阴极装置发射的雪崩电子为电子雪崩阴极装置发射的总电子的10％-90％。
20.电子雪崩阴极装置含有沿左右方向间隔排列的多条电子雪崩阴极放电线，电子雪崩阳极装置含有直立的空心阳极板，该空心阳极板内含有沿左右方向贯穿的容纳空腔，该空心阳极板的前侧壁和后侧壁上均设有多个粉尘通孔。
21.电子雪崩阴极装置连接有电子雪崩高压电源，电子雪崩高压电源位于外壳体的上部，外壳体的上部还设有声波清灰装置，声波清灰装置能够清除电子雪崩阴极装置和电子雪崩阳极装置表面的粉尘。
22.外壳体的下端设有底部输灰槽，底部输灰槽内含有输灰机，该输灰机能够将底部输灰槽内收集的粉尘输送至外壳体外，外壳体内还设有刮灰装置，刮灰装置为扇形机械结构，刮灰装置能够前后摆动并将外壳体下部内表面的粉尘刮入底部输灰槽内。
23.本发明的有益效果是：
24.1、采用全干式转炉一次除尘工艺流程，煤气送入气柜前不需要喷水降温，不需水处理系统；
25.2、采用复合超净电除尘器除尘效果好；
26.3、转炉烟气除尘后洁净烟气采用全干法转炉煤气换热器形式降低烟气温度，此换热器可采用机力冷却也可采用自然风冷却。并且可以设置在风机前，也可设置在切换站后和气柜之前。
附图说明
27.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
28.图1是本发明所述全超净转炉一次烟气干法除尘系统的示意图。
29.图2是本发明所述复合超净电除尘器的主视示意图。
30.图3是本发明所述复合超净电除尘器的左视示意图。
31.图4是本发明所述复合超净电除尘器的俯视示意图。
32.图5是静电阴极装置和静电阳极装置沿图2中a-a方向的示意图。
33.图6是图5中静电阳极装置的放大示意图。
34.图7是电子雪崩阴极装置和电子雪崩阳极装置沿图2中b-b方向的示意图。
35.图8是图7中电子雪崩阳极装置的放大示意图。
36.图9是声波清灰装置的示意图。
37.图10是刮灰装置的示意图。
38.1、烟罩；2、汽化冷却烟道；3、蒸发冷却器；4、粗灰排出装置；5、复合超净电除尘器；6、细灰排出装置；7、煤气换热器；8、除尘风机；9、消音器；10、切换站；11、点火放散塔；12、转炉煤气柜；
39.51、锥形入口段；52、静电除尘段；53、电子雪崩除尘段；54、锥形出口段；55、刮灰装置；56、底部输灰槽；57、泄爆阀；58、钢支撑；59、外壳体；
40.511、入口；
41.521、静电阴极装置；522、静电阳极装置；523、静电阴极振打；524、静电阳极振打；525、静电高压电源；526、静电除尘通道；
42.5231、阴极振打传动；5232、阴极振打吊挂；
43.5241、入口振打装置；5242、出口振打装置；
44.531、电子雪崩阴极装置；532、电子雪崩阳极装置；533、声波清灰装置；534、电子雪崩高压电源；535、电子雪崩除尘通道；
45.5321、容纳空腔；5322、粉尘通孔；
46.541、出口。
具体实施方式
47.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
48.一种全超净转炉一次烟气干法除尘系统，沿烟气流动方向(如图1中从左向右)，该全超净转炉一次烟气干法除尘系统包括依次设置的汽化冷却烟道2、蒸发冷却器3、复合超净电除尘器5和除尘风机8，复合超净电除尘器5内含有静电除尘段52和电子雪崩除尘段53，电子雪崩除尘段53内能够产生电子雪崩并除尘，如图1所示。
49.在本发明所述复合超净电除尘器(其断句为复合、超净、电除尘器)中，高效耦合了静电除尘及电子雪崩除尘技术，静电除尘段52位于上游，用于捕集烟气中粗粉尘颗粒；电子雪崩除尘段53位于下游，用于捕集烟气中的细粉尘颗粒，通过复合电场净化处理，使烟气粉尘浓度由入口的120g/nm3可降至出口≤10mg/nm3，除尘效率超过99.993％。
50.在本实施例中，汽化冷却烟道2的入口端连接有烟罩1，蒸发冷却器3的下部外设有粗灰排出装置4，复合超净电除尘器5下部外设有细灰排出装置6，复合超净电除尘器5和除尘风机8之间还设有煤气换热器7，除尘风机8的出口端外依次设置有消音器9和切换站10，切换站10外连接有点火放散塔11和转炉煤气柜12，点火放散塔11和转炉煤气柜12之间为并联关系。
51.在本实施例中，复合超净电除尘器5为卧式结构，复合超净电除尘器5包括外壳体59，外壳体59的左端设有入口511，外壳体59的右端设有出口541，沿从左向右的方向，复合超净电除尘器5内含有静电除尘段52和电子雪崩除尘段53，尤其是外壳体59内含有多个串联设置的静电除尘段52，静电除尘段52的长度大于电子雪崩除尘段53的长度，如图2至图4所示。
52.在本实施例中，外壳体59含有锥形入口段51和锥形出口段54，锥形入口段51、静电除尘段52、电子雪崩除尘段53和锥形出口段54从左向右依次排列。多个串联设置的静电除尘段52位于锥形入口段51和电子雪崩除尘段53之间，入口511位于锥形入口段51的左端，出口541位于锥形出口段54的右端。
53.在本实施例中，锥形入口段51内含有多个直立的气流分布板，多个气流分布板沿前后方向间隔排列，多个气流分布板形成格栅结构，从而保证烟气均匀进入后续电场。锥形入口段51和锥形出口段54上均设有泄爆阀57，泄爆阀57为安全泄压装置，按照除尘器大小共设置6套-8套；泄爆阀57为弹簧机械结构，当除尘器内压力达到预设值后，泄爆阀自动迅速开启泄压，压力合格后泄爆阀自动复位密封。
54.在本实施例中，外壳体59内含有多个串联设置的静电除尘段52，多个静电除尘段52从左向右依次排列，静电除尘段52的长度(沿左右方向上的尺寸)大于电子雪崩除尘段53的长度(沿左右方向上的尺寸)。静电除尘段52的数量可以选择3个-5个(3级-5级)，静电除尘段52为宽间距长电场，烟气停留时间更长，可以更好的捕集烟气中粗粉尘颗粒，电子雪崩除尘段53为窄间距短电场，电场电压更高，可以更好的捕集烟气中的细粉尘颗粒。
55.在本实施例中，静电除尘段52内含有沿前后方向交替间隔设置的多个静电阴极装置521和多个静电阳极装置522，多个静电阴极装置521和多个静电阳极装置522之间形成了多个并排设置的静电除尘通道526，同时多个静电阴极装置521和多个静电阳极装置522之间也形成了多个静电场，该静电场内不会产生电子雪崩(通常现有技术中静电场内不会产生电子雪崩，即便偶尔少量出现电子雪崩，该静电场内产生雪崩电子的数量远远小于电子雪崩电场内雪崩电子的数量，该静电场内雪崩电子的影响也很微弱，可视为意外)，多个静电场沿前后方向间隔排列，如图5所示。
56.在本实施例中，每个静电阴极装置521均含有沿左右方向间隔排列的多条静电阴极放电线，该静电阴极放电线上设有多个放电尖端，多个放电尖端沿上下方向排列，静电阴极装置521连接有静电阴极振打523和静电高压电源525，静电阴极振打523和静电高压电源525位于外壳体59的上部，静电阴极振打523含有阴极振打传动5231和阴极振打吊挂5232。
57.在本实施例中，静电阳极装置522含有直立的阳极板，所述阳极板为波纹板结构，如图6所示，静电阳极装置522连接有静电阳极振打524，静电阳极振打524位于外壳体59的中部外。为了确保振打效果，静电阳极振打524包括入口振打装置5241和出口振打装置5242，入口振打装置5241位于静电阳极装置522的左端，出口振打装置5242位于静电阳极装
置522的右端。
58.静电阴极装置521通过静电阴极安装架和阴极振打吊挂5232吊挂安装于外壳体59内，静电阳极装置522通过静电阳极安装架吊挂安装于外壳体59内。静电阴极装置521和静电阳极装置522平行于烟气方向，静电阴极装置521作为电场的放电极，通过静电高压电源525在放电极尖端放电，产生大量的带电粒子，使烟气中的粉尘荷电，带电粉尘在电场力的作用下向静电阳极装置522移动，到达静电阳极装置522后粉尘释放电荷并被捕集。
59.静电阴极振打523布置在电场顶部，通过机械传动带动振打锤产生合适的振打力，将静电阴极装置521上的粉尘振打下落至下述底部输灰槽56；静电阳极振打524布置在电场中部，同样通过机械传动带动振打锤产生合适的振打力，将静电阳极装置522上的粉尘振打下落至底部输灰槽56。
60.在本实施例中，电子雪崩除尘段53内含有沿前后方向交替间隔设置的多个电子雪崩阴极装置531和多个电子雪崩阳极装置532，多个电子雪崩阴极装置531和多个电子雪崩阳极装置532之间形成了多个电子雪崩除尘通道535，多个电子雪崩阴极装置531和多个电子雪崩阳极装置532之间也形成了多个电子雪崩电场，该电子雪崩电场内能够产生电子雪崩并除尘，即电子雪崩阴极装置531和电子雪崩阳极装置532之间能够产生所述电子雪崩并除尘，如图7所示。
61.当电子雪崩除尘段53工作时，在一个电子雪崩除尘通道535内，电子雪崩阴极装置531向电子雪崩阳极装置532发射的全部电子中，一部分为雪崩电子，电子雪崩阴极装置531发射的雪崩电子为电子雪崩阴极装置531发射的总电子的10％-90％，在电子雪崩除尘段53内主要依靠电子雪崩实现除尘。优选，在一个电子雪崩除尘通道535内，电子雪崩阴极装置531发射的雪崩电子为电子雪崩阴极装置531发射的总电子的50％-80％。
62.在本实施例中，电子雪崩除尘段53主要捕集烟气中剩余的微细粉尘，电子雪崩阴极装置531含有沿左右方向间隔排列的多条电子雪崩阴极放电线，电子雪崩阴极装置531的构造与静电阴极装置521基本相同。电子雪崩阳极装置532含有直立的空心阳极板，该空心阳极板内含有沿左右方向贯穿的容纳空腔5321，该空心阳极板的前侧壁和后侧壁上均设有多个粉尘通孔5322，如图8所示。另外，该空心阳极板的底部设有排灰口，在声波清灰时，该空心阳极板内的粉尘可以从该排灰口排下。
63.在本实施例中，电子雪崩阴极装置531连接有电子雪崩高压电源534，电子雪崩高压电源534位于外壳体59的上部外，电子雪崩的产生取决于电子雪崩高压电源534的电压以及电子雪崩阴极装置531和电子雪崩阳极装置532之间距离。可以通过有限次的试验获得电子雪崩高压电源534的电压值以及电子雪崩阴极装置531和电子雪崩阳极装置532之间距离值，以产生所需的电子雪崩。
64.具体的，电子雪崩高压电源534的电压可以选择40kv-60kv，如通常可以选择为50k左右，电子雪崩阴极装置531和电子雪崩阳极装置532之间距离可以选择为125mm-175mm，如通常可以选择为150mm左右。
65.在本实施例中，外壳体59的上部还设有声波清灰装置533，声波清灰装置533能够清除电子雪崩阴极装置531和电子雪崩阳极装置532表面的粉尘，图4和图9所示。为了避免机械振打带来的二次扬尘现象，电子雪崩除尘段53的清灰采用声波清灰装置533，声波清灰装置位于外壳体59的顶部，根据烟气量和除尘器规格可选择两组或多组；声波清灰时利用
转炉冶炼间歇，此时转炉烟气量最小含尘浓度最低，风机转速可降至最低，从而最大限度减少清灰过程中粉尘的二次夹带。
66.电子雪崩阴极装置531通过电子雪崩阴极安装架和阴极振打吊挂5232吊挂安装于外壳体59内，电子雪崩阳极装置532通过电子雪崩阳极安装架吊挂安装于外壳体59内。电子雪崩阴极装置531和电子雪崩阳极装置532平行于烟气方向，电子雪崩阴极装置531作为电场的放电极，通过电子雪崩高压电源534在放电极尖端放电，产生大量的带电粒子，使烟气中的微细粉尘荷电，带电粉尘在电场力和电风的共同作用下向电子雪崩阳极装置532移动，到达电子雪崩阳极装置532后粉尘穿过粉尘通孔5322进入容纳空腔5321，粉尘在该空心阳极板中释放电荷并被锁定捕集。
67.在本实施例中，外壳体59的下端设有底部输灰槽56，底部输灰槽56内含有输灰机，该输灰机能够将底部输灰槽56内收集的粉尘输送至外壳体59外，外壳体59内还设有刮灰装置55，刮灰装置55为扇形机械结构，刮灰装置55能够前后摆动并将外壳体59下部内表面的粉尘刮入底部输灰槽56内，如图2、图3、图4和图10所示。另外，外壳体59的下方连接有钢支撑58，钢支撑58将外壳体59支撑于地面基础之上并高架起来，每个环梁处可以设置一组外壳体59。
68.底部输灰槽56为整体结构，底部输灰槽56内设置链式输灰机，该链式输灰机能够将收集的干灰输送至机头并排出到除尘器外。刮灰装置55能够沿除尘器下部约120
°
范围内前后来回摆动，刮灰装置55分为入口侧和出口侧，入口侧的负责前左侧的两个静电除尘段52，出口侧的负责其余的静电除尘段52和电子雪崩除尘段53。静电阴极装置521、静电阳极装置522、电子雪崩阴极装置531和电子雪崩阳极装置532的下端与外壳体59的下端之间存在间距，以便于刮灰装置55来回摆动工作。
69.下面介绍该复合超净电除尘器5的工作过程。
70.1、上游未处理含尘烟气经入口511进入该复合超净电除尘器5，通过锥形入口段51内的气流分布板，将烟气均匀分布导流；
71.2、烟气以合适的流速首先进入第一个静电除尘段52，在静电除尘段52内烟气中的粉尘在静电高压电源525的作用下荷电(带电)，在电场力作用下荷电粉尘向静电阳极装置522运动并被捕集；
72.3、经过第一个静电除尘段52处理后的烟气继续向后，依次进入第二个静电除尘段52、第三个静电除尘段52等，烟气中的大部分粉尘在静电场被捕集，通过设置的静电阴极振打523和静电阳极振打524将粉尘振打至除尘器下部；
73.4、静电场处理之后的烟气进入末级的电子雪崩除尘段53内，此时烟气中的粉尘以≤10μm的微细粉尘为主，在电子雪崩高压电源534的作用下部分微细粉尘荷电，同时电子雪崩阴极装置531产生电风，微细粉尘在电场力和电子雪崩引起的电场风作用下向电子雪崩阳极装置532运动并被捕集；
74.5、在电子雪崩除尘段53中，电子雪崩阴极装置531与电子雪崩阳极装置532上捕集的灰为微细粉尘且灰量不大，通过设置在电场顶部的两组或多组声波清灰装置533将收集的细粉尘振落至电场下部，需要特别说明的是，由于转炉冶炼的周期性，每炉冶炼后会有十几分钟的间隙期，在此期间不产生转炉一次烟气，因此风机转速可降至最低，此时通过声波清灰装置533振落下的细粉尘不易被烟气带走，而是在重力作用下降落到电场下部；
75.6、刮灰装置55将所有电场下部的干灰刮入底部输灰槽56中，通过输灰槽内的刮板机将灰排出该复合超净电除尘器；
76.7、除尘后的烟气从出口541排出，经过电子雪崩除尘段53之后的烟气含尘量≤10mg/nm3，超净烟气通过出口541进入后续设施，如图2至图10所示。
77.下面介绍该全超净转炉一次烟气干法除尘系统的工作过程。
78.1、启动除尘风机8开启整个系统动力，即除尘风机8作为该全超净转炉一次烟气干法除尘系统的烟气流动的主要动力源。
79.2、转炉烟气通过烟罩1捕集，经过汽化冷却烟道2降至900℃-1000℃。
80.3、烟气进入蒸发冷却器3，喷入适量水，全部蒸发对转炉烟气进行调质以便下游电除尘可以捕集转炉烟气中的颗粒物，同时将烟气温度降至200℃-250℃。烟气中部分细颗粒物被喷入的水雾捕集、碰撞凝并成大颗粒与粗颗粒一起沉降到蒸发冷却器3底部香蕉弯内，通过粗灰排出装置4转运，储存，最终外排。
81.4、烟气进入复合超净电除尘器5进一步除尘，最终使复合超净电除尘器5出口含尘量浓度降至≤10mg/nm3。
82.5、被电场阳极板吸附的转炉灰通过振打或者超声波方式，使其掉落到底部输灰槽56内，细灰外出后通过细灰排出装置6转运、储存。
83.6、洁净转炉烟气经过全干法转炉煤气换热器(即煤气换热器7)，此换热器使用空气为冷却介质，冷却方式可采用机力冷却或者自然冷却形式，替代传统喷水降温的煤气冷却器，将转炉烟气温度降至65℃及以下。此煤气换热器7也可以设置在切换站10后和转炉煤气柜12之前，也可以设置在除尘风机8之前，优选设置在除尘风机8前，可以使风机吸入冷烟气，从而可以选择小型号风机，从而进一步降低工程投资。并且可以降低风机后设备的耐温等级。
84.7、洁净的转炉烟气通过除尘风机8加压，并通过消音器9降低风机噪音。
85.8、洁净的转炉烟气进入切换站10，通过切换站10前设置的氧气和一氧化碳浓度检测装置，当氧含量浓度＞1％时(在不引起爆炸情况下，可适当调整浓度设定值)，开启放散阀，关闭回收阀，将含尘量浓度为≤10mg/nm3转炉烟气送至点火放散塔11点燃放散。当氧含量浓度≤1％，一氧化碳浓度≥30％时(可根据使用方规定，适当调整浓度设定值)，开启回收阀，关闭放散阀，将含尘量浓度为≤10mg/nm3的合格转炉煤气送至转炉煤气柜12。
86.为了便于理解和描述，本发明中采用了绝对位置关系进行表述，如无特别说明，其中的方位词“上”表示图2中的上侧方向，方位词“下”表示图2中的下侧方向，方位词“左”表示图2中的左侧方向，方位词“右”表示图2中的右侧方向，方位词“前”表示垂直于图2的纸面并指向纸面内侧的方向，方位词“后”表示垂直于图2的纸面并指向纸面外侧的方向。本发明采用了阅读者的观察视角进行描述，但上述方位词不能理解或解释为是对本发明保护范围的限定。
87.以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。