一种基于干法除尘的转炉烟气处理和余热回收方法及系统与流程

1.本发明涉及冶金领域或者锅炉领域或者烟气处理领域，特别涉及一种基于干法除尘的转炉烟气处理和余热回收方法及系统。


背景技术：

2.一般情况下，转炉炼钢过程中会有大量的高温高含尘烟气产生，烟气温度为1500℃～1600℃，粉尘主要成分为feo、fe2o3、cao和sio2等，含尘量达80g/m3～150g/m3。由于转炉煤气间歇性产生，同时具有高温高含尘的特点，使得转炉煤气的除尘和余热回收比较困难。除尘方面，现有转炉放散煤气的除尘技术主要分为湿法og除尘系统和干法电除尘系统。
3.湿法除尘系统：主要由气化冷却烟道、喷淋冷却塔、文氏管(环缝)、脱水器和污水处理等部分组成。湿法除尘系统存在如下缺点：
4.(1)除尘效率低，烟气含尘量在100mg/nm3左右：
5.(2)系统阻损大，运行成本高；
6.(3)存在二次污染，有大量的污水污泥产生，需要处理；
7.(4)喷淋冷却塔直接将900℃的烟气降到70℃，对烟气的余热未加利用，造成资源的浪费。
8.干法除尘：系统主要由气化冷却烟道、蒸发冷却器、静电除尘器等部分组成，与湿法除尘系统相比，具有明显优势。
9.(1)除尘效率高，烟气含尘量在30mg/nm3左右；
10.(2)系统阻损小；
11.(3)无二次污染，无污水产生，回收粉尘可直接利用；
12.缺点：
13.(1)静电除尘器内部有高压放电装置，易导致煤气爆炸，需要泄爆，影响转炉生产效率；
14.(2)设备防护要求高，投资成本高；
15.(3)系统复杂，设备运行操作和维护要求高；
16.(4)蒸发冷却器内壁易积灰，系统阻损不稳定
17.(5)蒸发冷却直接将900℃的烟气降到150℃，对烟气的余热未加利用，造成热、水资源的浪费，产生大量的碳排放。
18.目前有采用陶瓷过滤器的干法除尘余热回收系统，从气化冷却烟道输出的转炉煤气进入陶瓷过滤器进行除尘，经除尘净化后的转炉煤气进入余热锅炉将其显热进行利用，再进入静电除尘器，该技术投资成本高，运行阻力大，且无法避免干法燃爆的缺点。


技术实现要素：

19.针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种基于干法除尘的转炉烟气处理和余热回收方法及系统，通过粗除尘器充分将烟气中的o2消耗和火种去除，避免燃爆，安全可
靠；通过精除尘使烟气颗粒物浓度＜10mg/nm3。
20.本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
21.一种基于干法除尘的转炉烟气处理和余热回收方法，包括如下步骤：
22.转炉本体产生的烟气通过气化冷却烟道降温后进入粗除尘器；
23.所述粗除尘器内通过雾化喷嘴喷射蒸汽和水混合形成的液滴，使烟气温度下降，用于去除烟气中的颗粒物和使颗粒火种熄灭；通过粗除尘器内的自旋叶轮使液滴与烟气混合；
24.通过重力除尘装置使颗粒灰尘通过第一输灰机输送到粗灰仓，通过重力除尘装置使烟气温度下降后进入换热器；通过换热器使烟气温度下降，且使换热器换热管道产生蒸汽；所述蒸汽输入雾化喷嘴；
25.烟气通过换热器进入到精除尘器，通过精除尘器使烟气颗粒物浓度＜10mg/nm3。
26.进一步，所述气化冷却烟道将转炉本体产生的烟气降温到850℃～1000℃；通过重力除尘装置使烟气温度下降到630℃～650℃后进入换热器。
27.进一步，所述粗除尘器内的雾化喷嘴包括二相流雾化喷嘴和声强气液二相流雾化喷嘴，通过所述二相流雾化喷嘴喷射蒸汽和水混合形成粒径为200～500μm的第一液滴，使烟气在粗除尘器内第一次温度下降，用于去除烟气中50～80μm颗粒物和使火种熄灭；
28.通过所述声强气液二相流雾化喷嘴喷射蒸汽和水混合形成粒径为30～50μm的第二液滴，使烟气在粗除尘器内第二次温度下降，通过自旋叶轮使第二液滴与烟气混合碰撞，用于去除烟气中10～50μm颗粒物和使火种熄灭同时消耗烟气内的氧气。
29.进一步，所述二相流雾化喷嘴的流量不小于0.2倍的转炉公称容量；在粗除尘器内第一次温度下降到700℃～800℃，在粗除尘器内第二次温度下降到630℃～650℃。
30.进一步，烟气通过换热器进入到精除尘器的温度不超过150℃。
31.进一步，通过精除尘器内的电磁团聚除尘器吸附收集导磁性颗粒物；通过精除尘器内的复合声波团聚除尘器使烟气温度下降到90～100℃，烟气中的颗粒物浓度＜10mg/nm3。
32.一种基于干法除尘的转炉烟气处理和余热回收系统，包括转炉本体、气化冷却烟道、粗除尘器、换热器和精除尘器；
33.所述转炉本体出口通过气化冷却烟道与粗除尘器进口连通，所述粗除尘器内根据流向依次设有二相流雾化喷嘴、自旋混合防暴除尘装置和重力除尘装置；所述二相流雾化喷嘴用于喷射蒸汽和水混合形成的第一液滴；所述自旋混合防暴除尘装置包括声强气液二相流雾化喷嘴和自旋叶轮，所述声强气液二相流雾化喷嘴用于喷射蒸汽和水混合形成的第二液滴；所述自旋叶轮位于声强气液二相流雾化喷嘴出口处，用于使第二液滴与烟气混合碰撞；所述粗除尘器底部设有第一输灰机，所述粗除尘器与精除尘器之间设有换热器，通过换热器使烟气温度下降，且使换热器换热管道产生蒸汽；所述产生蒸汽用于输入二相流雾化喷嘴或/和声强气液二相流雾化喷嘴。
34.进一步，所述换热器换热管道进口与水循环系统第一出口连通，所述换热器换热管道出口与蒸汽系统进口连通，所述水循环系统第二出口与蒸汽系统第一出口交汇后输入二相流雾化喷嘴或/和声强气液二相流雾化喷嘴。
35.进一步，所述第一输灰机设有夹层流道，所述夹层流道与水循环系统连通，用于预
热水循环系统内的介质，用于提高换热器的效率。
36.进一步，所述粗除尘器、换热器和精除尘器上分别安装磁调频高声强声波除灰器，用于清理附着在设备上的灰垢。
37.本发明的有益效果在于：
38.1.本发明所述的转炉烟气处理和余热回收方法，通过粗除尘器充分将烟气中的o2消耗和火种去除，避免燃爆，安全可靠；通过精除尘使烟气颗粒物浓度＜10mg/nm3。
39.2.本发明所述的转炉烟气处理和余热回收方法，通过二相流雾化喷嘴和声强气液二相流雾化喷嘴，去除烟气中的颗粒物和使颗粒火种熄灭，这样可以避免后续低温设备的燃爆，安全可靠。
40.3.本发明所述的转炉烟气处理和余热回收方法，通过换热器使烟气的温度从630℃～650℃降低到150℃以下，所述换热器利用回收的热能产生蒸汽，所述蒸汽可以提供二相流雾化喷嘴和声强气液二相流雾化喷嘴或者其他设备使用。
附图说明
41.图1为本发明所述的转炉烟气处理和余热回收系统图。
42.图中：
[0043]1‑
转炉本体；2
‑
气化冷却烟道；3
‑
粗除尘器；3
‑1‑
二相流雾化喷嘴；3
‑2‑
第一磁调频高声强声波除垢器；3
‑3‑
自旋混合防暴除尘装置；3
‑3‑1‑
声强气液二相流雾化喷嘴；3
‑3‑2‑
自旋叶轮；3
‑4‑
重力除尘装置；3
‑5‑
第一输灰机；4
‑
粗灰仓；5
‑
换热器；5
‑1‑
蒸汽系统；5
‑2‑
水循环系统；5
‑3‑
第二磁调频高声强声波除灰器；5
‑4‑
汽包；6
‑
精除尘器；6
‑1‑
电磁团聚除尘器；6
‑2‑
复合声波团聚除尘器；6
‑2‑1‑
种子强化团聚装置；6
‑2‑2‑
复合声波团聚声源；6
‑2‑3‑
多相物质旋流耦合除尘器；6
‑3‑
第三磁调频高声强声波除灰器；6
‑5‑
第二输灰机；7
‑
细灰仓；8
‑
风机；9
‑
三通换向阀；10
‑
放散烟囱；11
‑
水封逆止阀；12
‑
煤冷器；13
‑
煤气包。
具体实施方式
[0044]
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
[0045]
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0046]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0047]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等
术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0048]
如图1所示，本发明所述的转炉烟气处理和余热回收系统，包括转炉本体1、气化冷却烟道2、粗除尘器3、换热器5、精除尘器6和风机8；
[0049]
所述转炉本体1根据烟气流向依次经过气化冷却烟道2、粗除尘器3、换热器5、精除尘器6和风机8；所述风机8出口连接三通换向阀9，三通换向阀9的一个出口连接放散烟囱10，所述三通换向阀9另一个出口根据流向依次连接水封逆止阀11、煤冷器12和煤气包13。
[0050]
所述转炉本体1出口通过气化冷却烟道2与粗除尘器3进口连通，所述粗除尘器3内根据流向依次设有二相流雾化喷嘴3
‑
1、自旋混合防暴除尘装置3
‑
3和重力除尘装置3
‑
4；所述二相流雾化喷嘴3
‑
1用于喷射蒸汽和水混合形成的第一液滴，烟气将第一液滴闪蒸，使烟气温度下降到700℃～800℃，同时大颗粒火种熄灭；所述自旋混合防暴除尘装置3
‑
3包括声强气液二相流雾化喷嘴3
‑3‑
1和自旋叶轮3
‑3‑
2，所述声强气液二相流雾化喷嘴3
‑3‑
1用于喷射蒸汽和水混合形成的第二液滴，所述自旋叶轮3
‑3‑
2位于声强气液二相流雾化喷嘴3
‑3‑
1出口处，将第二液滴与烟气混合细烟尘颗粒物碰撞变大，细微火种熄灭，同时将烟气中的co和o2充分混合，在高温下燃烧，将o2耗尽，避免后续低温设备的燃爆；所述重力除尘装置3
‑
4底部设有第一输灰机3
‑
5，高温大颗粒灰尘通过第一输灰机3
‑
5输送到粗灰仓4；
[0051]
所述粗除尘器3与精除尘器6之间设有换热器5，通过换热器5使烟气温度下降，且使换热器5换热管道产生蒸汽；所述产生蒸汽用于输入二相流雾化喷嘴3
‑
1或/和声强气液二相流雾化喷嘴3
‑3‑
1。所述换热器5换热管道进口与水循环系统5
‑
2第一出口连通，所述换热器5换热管道出口与蒸汽系统5
‑
1进口连通，所述水循环系统5
‑
2第二出口与蒸汽系统5
‑
1第一出口交汇后输入雾化喷嘴。所述蒸汽系统5
‑
1第二出口连接汽包5
‑
4，用于收集多余的蒸汽。汽包5
‑
4也可以补充蒸汽系统5
‑
1内的蒸汽。所述第一输灰机3
‑
5为链式内埋式刮板输灰机，采用双层结构，设有夹层流道，所述夹层流道与水循环系统5
‑
2连通，将630℃～650℃高温大颗粒灰尘产生的能量将冷水温度加热到90℃～100℃，再与水循环系统5
‑
2内常温冷水混合进入换热器5，用于提高换热器5的效率。烟气通过换热器5进入到精除尘器6的温度不超过150℃。
[0052]
所述精除尘器6内包括电磁团聚除尘器6
‑
1和复合声波团聚除尘器6
‑
2，通过电磁团聚除尘器6
‑
1，将烟气中剩余细小的feo、fe2o3大比重导磁性颗粒物收集，只剩余低比重的cao和sio2的细微颗粒物。通过复合声波团聚除尘器6
‑
2使烟气温度下降到90～100℃，烟气中的颗粒物浓度＜10mg/nm3。复合声波团聚除尘器6
‑
2为现有技术，其具体结构不在阐述，简单阐述下原理，复合声波团聚除尘器6
‑
2包括种子强化团聚装置6
‑2‑
1、复合声波团聚声源6
‑2‑
2和多相物质旋流耦合除尘器6
‑2‑
3；以种子强化团聚装置6
‑2‑
1发出的粒径约为20μm种子颗粒为团聚核，在复合声波团聚声源6
‑2‑
2产生的声波作用下，烟气中的小粒径颗粒(粒径≤10μm)团聚成大粒径颗粒(粒径＞10μm)，并经多相物质旋流耦合除尘器6
‑2‑
3旋流分离收集。精除尘器6底部设有第二输灰机6
‑
5，细灰颗粒物由第二输灰机6
‑
5输送到细灰仓7。精除尘器6出口的烟气为洁净低温烟气或洁净低温煤气，通过风机8，在满足回收条件下，三通切向阀9使洁净低温煤气流经逆止阀11和煤冷器12进入煤气包12储存，在满足排放条
件下，通过三通切向阀9使洁净低温烟气进入放散烟囱10放散。
[0053]
所述粗除尘器3上安装第一磁调频高声强声波除灰器3
‑
2，所述换热器5上安装第二磁调频高声强声波除灰器5
‑
3，所述精除尘器6上安装第三磁调频高声强声波除灰器6
‑
3。第一磁调频高声强声波除灰器3
‑
2、第二磁调频高声强声波除灰器5
‑
3和第三磁调频高声强声波除灰器6
‑
3，可在间歇期用于清理附着在设备上的灰垢。
[0054]
本发明所述的转炉烟气处理和余热回收方法，包括如下步骤：
[0055]
转炉本体1产生的烟气通过气化冷却烟道2温度由1500℃～1600℃降到850℃～1000℃后进入粗除尘器3；
[0056]
所述粗除尘器3内的雾化喷嘴包括二相流雾化喷嘴3
‑
1和声强气液二相流雾化喷嘴3
‑3‑
1，通过所述二相流雾化喷嘴3
‑
1喷射蒸汽和水混合形成粒径为200～500μm的第一液滴，烟气将第一液滴闪蒸，使烟气在粗除尘器3内第一次温度下降，烟气第一次温度下降到700℃～800℃，用于去除烟气中50～80μm颗粒物和使火种熄灭；所述二相流雾化喷嘴3
‑
1的流量不小于0.2倍的转炉公称容量；例如100t转炉，流量不小于20t/h。
[0057]
通过所述声强气液二相流雾化喷嘴3
‑3‑
1喷射蒸汽和水混合形成粒径为30～50μm的第二液滴，使烟气在粗除尘器3内第二次温度下降，第二次温度下降到630℃～650℃。自旋叶轮3
‑3‑
2在气流作用下旋转，将第二液滴与烟气混合细烟尘颗粒物碰撞变大，用于去除烟气中10～50μm颗粒和使细微火种熄灭，同时将烟气中的co和o2充分混合，在高温下燃烧，将o2耗尽，避免后续低温设备的燃爆，消耗烟气内的氧气。煤气与氧气燃爆满足三个条件：a温度低于燃点：煤气与氧气燃点温度630～650℃；b煤气浓度在爆炸极限内：下限12.5％，上限～75％；c需要火种：本发明在粗除尘器3内通过二相流雾化喷嘴3
‑
1和声强气液二相流雾化喷嘴3
‑3‑
1去除了这个3个条件，可以使后续低温设备避免燃爆。所述声强气液二相流雾化喷嘴3
‑3‑
1为现有技术，具体结构不在阐述。所述声强气液二相流雾化喷嘴3
‑3‑
1工作原理为：高压射流气体达到音速时，在气体高压发射口形成激波，而通过设置在气体高压发射口相对位置的共振腔，激波在进入共振腔的内陷腔体中时遇到钝体，产生高强压力脉动，该高强压力脉动具有一定的频率，即形成高强声波；喷嘴喷出的水流会相应产生不同的喷射雾滴，喷射出的水雾在气体高压发射口发出的高强声波作用下瞬间被撕裂，破碎为微粒形式即30～50μm的第二液滴。
[0058]
630℃～650℃烟气进入重力除尘装置3
‑
4后，进入换热器5。通过换热器5使烟气温度下降，且使换热器5换热管道产生蒸汽；所述蒸汽输入二相流雾化喷嘴3
‑
1和声强气液二相流雾化喷嘴3
‑3‑
1；所述换热器5换热管道进口与水循环系统5
‑
2第一出口连通，所述换热器5换热管道出口与蒸汽系统5
‑
1进口连通，所述水循环系统5
‑
2第二出口与蒸汽系统5
‑
1第一出口交汇后输入二相流雾化喷嘴3
‑
1或/和声强气液二相流雾化喷嘴3
‑3‑
1。
[0059]
630℃～650℃高温大颗粒灰尘通过第一输灰机3
‑
5输送到粗灰仓4；所述第一输灰机3
‑
5为链式内埋式刮板输灰机，采用双层结构，设有夹层流道，所述夹层流道与水循环系统5
‑
2连通，将630℃～650℃高温大颗粒灰尘产生的能量将冷水温度加热到90℃～100℃，再与水循环系统5
‑
2内常温冷水混合进入换热器5，用于提高换热器5的效率。
[0060]
630℃～650℃烟气进入换热器5，通过换热后下降到150℃进入到高精除尘器6，通过精除尘器6内的电磁团聚除尘器6
‑
1将烟气中剩余细小的feo、fe2o3大比重导磁性颗粒物吸附收集，只剩余低比重的cao和sio2的细微颗粒物。烟气进一步流经复合声波团聚除尘器
6
‑
2使烟气温度下降到90～100℃，烟气中的颗粒物浓度＜10mg/nm3。
[0061]
细灰颗粒物由第二输灰机6
‑
5输送到细灰仓7。
[0062]
精除尘器6出口的烟气，当煤气浓度含量满足回收条件时，利用风机8和三通切向阀9使洁净烟气流经逆止阀11和煤冷器12进入煤气包13储存。当不满足回收条件时，利用风机8和三通切向阀9使洁净烟气进入放散烟囱10放散。
[0063]
在冶炼间歇期时，通过第一磁调频高声强声波除灰器3
‑
2、第二磁调频高声强声波除灰器5
‑
3和第三磁调频高声强声波除灰器6
‑
3，将附着在设备上的灰垢进行清理。分别通过第一输灰机3
‑
5和第二输灰机6
‑
5输送收集的烟尘。
[0064]
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0065]
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。