一种焦侧小炉头烟气处理系统的制作方法

本实用新型涉及焦化环保技术领域，具体是指一种焦侧小炉头烟气处理系统。

背景技术：

焦化是多源污染行业，烟尘是炼焦生产过程中主要污染逸散物。现代室式焦炉一般都配备有车载式或地面站式装煤和出焦除尘系统，其中地面站式除尘系统应用较为广泛。地面站式出焦除尘系统主要针对焦侧烟尘利用液力耦合或变频控制风机通过设置在拦焦车上的收集罩将其绝大部分烟尘收集并经出焦除尘器净化。但焦侧小炉头部位仍有部分烟尘逸散而恶化作业环境。焦侧小炉头出焦烟尘来源于开炉门、红焦最初进栅、持续推焦和关炉门4 个阶段，其中红焦最初进栅阶段烟尘最突出。

因焦侧单个小炉头、炉门框和炉柱之正面到拦焦车轨道中心距存在差异，为防止导焦栅覆斗式集尘罩刮碰炉柱，其近炉体端与焦侧小炉头正面间距较大，从而为烟尘从小炉头处逸散留下了结构性缺陷。出焦烟尘温度高、瞬时热浮力和尘气量大，但拦焦车导焦栅顶与熄焦车厢顶二者之覆斗式集尘罩面积比悬殊，地面除尘风机吸力主要分配给了熄焦车厢顶覆斗式集尘罩，加上导焦栅覆斗式集尘罩与小炉头间存在空隙区，故造成部分烟尘从小炉头处逸散。为了提高其除尘效果，一些焦化企业采取在导焦栅顶覆斗式集尘罩近炉体侧之侧板上开孔并附加车载风机辅助吸尘，部分企业采取调整地面站除尘风机提前高速运转时间参数以预增红焦最初入栅阶段吸力；但收效均不理想，而且还增加了电力消耗。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种焦侧小炉头烟气处理系统，杜绝炉顶烟气的逸散，避免污染环境。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种焦侧小炉头烟气处理系统，在炉顶基线上设置有支撑座，风机与除尘器固定在所述支撑座上，还包括主气管和多个集气罩，所述集气罩覆盖在两个相邻的焦侧小炉头外侧正上方，所述主气管一端分别与风机的吸风口、除尘器进气口连通，主气管另一端通过支气管与多个所述集气罩连通；所述集气罩由相互连接的收集段和折射段构成，所述收集段为筒状且沿其轴线方向在其内壁上开设有螺旋槽，所述折射段为圆锥状且其锥尖部分与所述支气管末端连通；所述除尘器包括箱体，在所述箱体内部设置有相互隔绝的净气腔和过滤腔，箱体的两侧壁上分别设有进气管和出气管，且所述净气腔与出气管连通，所述过滤腔与进气管连通，在所述净气腔内设置有喷气管，所述喷气管一端贯穿净气腔延伸至箱体外且在该端部安装有脉冲阀，在所述过滤腔内设置有多个滤袋，所述滤袋的一端与所述净气腔连通，所述喷气管上开有多个与滤袋一一对应的喷嘴；还包括一端端部铰接设置在过滤腔顶部的预尘板，在所述预尘板的另一端安装有沿进气方向倾斜的导流板，且在预尘板背对进气管的侧面上固定有配重块。

本实用新型工作时，由多个集气罩一起同时对炉顶基线上小炉头中逸散出来的烟气进行集中收集，而收集的烟气通过支气管进入到主气管中，在风机风力的牵引下进入到滤尘器中，以进行烟气的处理，杜绝炉顶烟气的逸散，避免污染环境。其中，烟气在支气管以及主气管中移动时形成湍流，使得烟气在沿气管径向方向上具有分速度，即烟气会对气管内壁形成一定冲击，同样地气管内壁会对烟气流动造成一定的阻碍；并且，从物理结构上说可以把湍流看成是由各种不同尺度的涡旋叠合而成的流动，这些漩涡的大小在气管轴线方向分布是随机的，大尺度的涡旋主要是有流动的边界条件所决定其尺寸，可以与流场的大小相比拟，是引起低频脉动的原因；小尺度的涡旋主要是有粘性力所决定，其尺寸可能只有流场尺度的千分之一量级，是引起高频脉动的原因；大尺度的涡旋破裂后形成小尺度涡旋，较小尺度的涡旋破裂后形成更小尺度的涡旋，因而在充分发展的湍流区域内，流涕涡旋的尺度可在相当宽的范围内连续地变化，大尺度的涡旋不断地从主流获得能量通过涡旋间的相互作用能量组建向小的涡旋传递，最后由于流体粘性的作用小尺度的涡旋不断消失机械能就转化或称为耗散为流体的热能，即造成主气管的温度急剧升高，主气管内的压强增大，相应地，风机的工作负荷也急剧增加。而本实用新型中，集气罩由收集段和折射段构成，且在收集段内壁上开有沿其轴线方向分布的螺旋槽，使得在进入主气管之前的烟气在集气罩内逐渐形成大尺度的涡流，而非湍流，即烟气绕气管的轴线旋转前进，特别是在垂直于地平线的主气管部分中，旋转前进的烟气所消耗的能量小于正常情况下烟气上升时所消耗的能量，且流体的机械能转换为热能的量较少，主气管的温度变化不明显，进而降低风机以及电力的消耗。

而针对现有技术中除尘设备的除尘效果不佳，本实用新型在烟气的过滤腔内设置有预尘板，即烟气经过进气管进入到过滤腔内后，在预尘板的作用下，由于惯性作用，气流中的粗颗粒粉尘直接落入过滤腔的底部（即箱体的底部），进而起到预尘的作用；气流继续向上移动，通过滤袋，将粉尘捕集在滤袋的外表面，而净化后的气体则进入滤袋内上升至过滤腔上部的净气腔内，经过汇聚后该净化后的气体直接由出气管排出，而当滤袋外部粉尘聚集到一定厚度时，脉冲阀动作，使得压缩空气流进入到喷气管中，并由多个喷嘴朝其对应的滤袋中喷出，高速气流带动周围空气经喷嘴喷入各个滤袋内，使得捕集在滤袋外壁上的粉尘脱落，最后被收集至过滤腔的底部，当过滤腔底部的粉尘被收集完毕后，脉冲阀关闭，滤袋回复至原来的过滤状态；通过对烟气中粉尘的二次收集，使得最终由出气管中排出的气体符合工业标准，达到业内急需提高除尘效果的目的。现有技术中，在对焦炉炭化室装煤过程中产生的烟气进行处理时，进风管道的设计路径较短，烟气中残留的火星会直接进入到除尘器内对滤袋造成损毁，发明人进行深入研究发现，烟气在进入进气管内时的流速十分不稳定，在高温环境下，伴随烟气流出的火星在烟气流速过快时无法在移动过程中消耗其自身携带的大量热量，而在烟气流速较缓时，火星会在移动过程中自动熄灭，即无法对滤袋造成损伤；同时，固定设置在过滤腔内的预尘板会阻碍烟气的正常通行，因此，本实用新型在进气管的进口处铰接设置的预尘板不仅能对烟气中的粉尘进行初次过滤，还能对进气管内的气流进行拦截；在烟气流的流速过快时，会对预尘板形成冲击，使得预尘板绕其铰接点且沿烟气的流向进行摆动，利用预尘板背面上的配重块以增加预尘板的重力，防止预尘的摆动幅度过大，而一旦当烟气对预尘板的冲击力度减小时，预尘板便会发生反向的摆动，以控制进气管与预尘板之间形成的通道的大小，进而控制烟气进入过滤腔中的流速（即利用单位体积内的气体以一定的流速由小通道进入大通道内后，其速度会减小的原理）；即当烟气以较快的速度进入排气管内，在预尘板的作用下，使得烟气均以较为稳定的速度进入到过滤腔内，同时随烟气一并进入的火星具有足够的位移使其将自身所携带的热量散发，避免火星直接与滤袋接触而导致其受损。

在所述支气管末端安装有翻板阀，所述翻板阀与所述折射段上端连通。通过翻板阀，可对集气罩内的烟气进入支气管以及主气管的流量进行调控，避免风机的工作负荷出现空转或是过载，进而降低烟气收集处理时的成本。

在所述主气管上安装有烟气转换阀。在焦侧小炉头的烟气逸散严重时，支气管以及主气管的烟气收集负荷过重时，位于主气管上的烟气转换阀可直接与地面除尘站连通，可集气罩内的烟气进行辅助导通，提高焦侧小炉头内的烟气收集处理效率。

在所述配重块的上端开有限位槽，在所述过滤腔的顶部铰接有连杆，且在连杆的末端安装有滚轮，所述滚轮滑动设置在限位槽内。当预尘板的摆动幅度过大时，相当于排气管中的烟气直接冲击在滤袋上，无法达到二级除尘效果，且容易使得滤袋受到火星的干扰而受损；本实用新型在配重块的上端开有限位槽，且在过滤腔的腔体壁上铰接设置有连杆，而连杆末端的滑轮自由滑动在限位槽，使得到滑动移动至限位槽左侧的极限位置时，预尘板则无法继续向右摆动，同样地，当滑轮移动至限位槽右侧的极限位置时，预尘板则无法继续向左摆动，以防止预尘板的左右摆幅过大，保证在除尘过程中烟气以稳定的流速进入过滤腔内，最大化实现烟气的除尘效果。

在所述箱体的侧壁上安装有冷凝器，所述冷凝器的出气口与过滤腔连通，冷凝器的进气口与进气管连通。在进气管与过滤腔之间设置冷凝器，所述冷凝器为烟气冷凝器，可将烟气中携带的大量热能消除一部分，以防止进入过滤腔内的烟气温度过高而影响滤袋的使用寿命。

在所述箱体的底部设置有回转阀。作为优选，在箱体底部安装回转阀，其中回转阀又称作卸料阀或叶轮式闭风器，叶轮式闭风器在气力输送或箱体中的主要作用就在于使卸料器在有压力差的情况下，粉尘得以顺利地排出，并阻止空气泄漏，从而保证输送和箱体能正常与高效地工作。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型的集气罩由收集段和折射段构成，且在收集段内壁上开有沿其轴线方向分布的螺旋槽，使得在进入主气管之前的烟气在集气罩内逐渐形成大尺度的涡流，而非湍流，即烟气绕气管的轴线旋转前进，特别是在垂直于地平线的主气管部分中，旋转前进的烟气所消耗的能量小于正常情况下烟气上升时所消耗的能量，且流体的机械能转换为热能的量较少，主气管的温度变化不明显，进而降低风机以及电力的消耗；

2、本实用新型在焦侧小炉头的烟气逸散严重时，支气管以及主气管的烟气收集负荷过重时，位于主气管上的烟气转换阀可直接与地面除尘站连通，可集气罩内的烟气进行辅助导通，提高焦侧小炉头内的烟气收集处理效率；

3、本实用新型中袋式滤尘器处理风量的范围广，小至每分钟数平米，大至每分钟数万平方米，适用于工业炉窖的烟气除尘，可大大减少大气污染物的排放。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型结构示意图；

图2为除尘器的结构示意图；

图3为除尘器清灰状态下的结构示意图。

附图中标记及相应的零部件名称：

1-进气管、2-冷凝器、3-脉冲阀、4-预尘板、5-喷气管、6-连杆、7-限位槽、8-配重块、9-导流板、10-出气管、11-滤袋、12-回转阀、13-箱体、14-风机、15-支撑座、16-炉顶基线、17-流量阀、18-主气管、19-螺旋槽、20-集气罩、21-翻板阀、22-支气管、23-烟气转换阀、24-除尘器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1~图3所示，本实施例在炉顶基线16上设置有支撑座15，风机14与除尘器24固定在所述支撑座15上，还包括主气管18和多个集气罩20，所述集气罩20覆盖在两个相邻的焦侧小炉头外侧正上方，所述主气管18一端分别与风机14的吸风口、除尘器24进气口连通，主气管18另一端通过支气管22与多个所述集气罩20连通；所述集气罩20由相互连接的收集段和折射段构成，所述收集段为筒状且沿其轴线方向在其内壁上开设有螺旋槽19，所述折射段为圆锥状且其锥尖部分与所述支气管22末端连通；所述除尘器24包括箱体13，在所述箱体13内部设置有相互隔绝的净气腔和过滤腔，箱体13的两侧壁上分别设有进气管1和出气管10，且所述净气腔与出气管10连通，所述过滤腔与进气管1连通，在所述净气腔内设置有喷气管5，所述喷气管5一端贯穿净气腔延伸至箱体13外且在该端部安装有脉冲阀3，在所述过滤腔内设置有多个滤袋11，所述滤袋11的一端与所述净气腔连通，所述喷气管5上开有多个与滤袋11一一对应的喷嘴；还包括一端端部铰接设置在过滤腔顶部的预尘板4，在所述预尘板4的另一端安装有沿进气方向倾斜的导流板9，且在预尘板4背对进气管1的侧面上固定有配重块8。

工作时，由多个集气罩20一起同时对炉顶基线16上小炉头中逸散出来的烟气进行集中收集，而收集的烟气通过支气管22进入到主气管18中，在风机14风力的牵引下进入到滤尘器中，以进行烟气的处理，而在主气管18靠近除尘器24的一端上安装有流量阀17，流量阀17与除尘器24配合，使得除尘器24的效率与烟气进量相匹配，在最大程度上将烟气过滤处理，杜绝炉顶烟气的逸散，避免污染环境。其中，烟气在支气管22以及主气管18中移动时形成湍流，使得烟气在沿气管径向方向上具有分速度，即烟气会对气管内壁形成一定冲击，同样地气管内壁会对烟气流动造成一定的阻碍；并且，从物理结构上说可以把湍流看成是由各种不同尺度的涡旋叠合而成的流动，这些漩涡的大小在气管轴线方向分布是随机的，大尺度的涡旋主要是有流动的边界条件所决定其尺寸，可以与流场的大小相比拟，是引起低频脉动的原因；小尺度的涡旋主要是有粘性力所决定，其尺寸可能只有流场尺度的千分之一量级，是引起高频脉动的原因；大尺度的涡旋破裂后形成小尺度涡旋，较小尺度的涡旋破裂后形成更小尺度的涡旋，因而在充分发展的湍流区域内，流涕涡旋的尺度可在相当宽的范围内连续地变化，大尺度的涡旋不断地从主流获得能量通过涡旋间的相互作用能量组建向小的涡旋传递，最后由于流体粘性的作用小尺度的涡旋不断消失机械能就转化或称为耗散为流体的热能，即造成主气管18的温度急剧升高，主气管18内的压强增大，相应地，风机14的工作负荷也急剧增加。而本实用新型中，集气罩20由收集段和折射段构成，且在收集段内壁上开有沿其轴线方向分布的螺旋槽19，使得在进入主气管18之前的烟气在集气罩20内逐渐形成大尺度的涡流，而非湍流，即烟气绕气管的轴线旋转前进，特别是在垂直于地平线的主气管18部分中，旋转前进的烟气所消耗的能量小于正常情况下烟气上升时所消耗的能量，且流体的机械能转换为热能的量较少，主气管18的温度变化不明显，进而降低风机14以及电力的消耗。

针对现有技术中除尘设备的除尘效果不佳，本实施例在烟气的过滤腔内设置有预尘板4，即烟气经过进气管1进入到过滤腔内后，在预尘板4的作用下，由于惯性作用，气流中的粗颗粒粉尘直接落入过滤腔的底部（即箱体13的底部），进而起到预尘的作用；气流继续向上移动，通过滤袋11，将粉尘捕集在滤袋11的外表面，而净化后的气体则进入滤袋11内上升至过滤腔上部的净气腔内，经过汇聚后该净化后的气体直接由出气管10排出，而当滤袋11外部粉尘聚集到一定厚度时，脉冲阀3动作，使得压缩空气流进入到喷气管5中，并由多个喷嘴朝其对应的滤袋11中喷出，高速气流带动周围空气经喷嘴喷入各个滤袋11内，使得捕集在滤袋11外壁上的粉尘脱落，最后被收集至过滤腔的底部，当过滤腔底部的粉尘被收集完毕后，脉冲阀3关闭，滤袋11回复至原来的过滤状态；通过对烟气中粉尘的二次收集，使得最终由出气管10中排出的气体符合工业标准，达到业内急需提高除尘效果的目的。

而针对现有技术中，在对焦炉炭化室装煤过程中产生的烟气进行处理时，进风管道的设计路径较短，烟气中残留的火星会直接进入到除尘器内对滤袋11造成损毁，发明人进行深入研究发现，烟气在进入进气管1内时的流速十分不稳定，在高温环境下，伴随烟气流出的火星在烟气流速过快时无法在移动过程中消耗其自身携带的大量热量，而在烟气流速较缓时，火星会在移动过程中自动熄灭，即无法对滤袋11造成损伤；同时，固定设置在过滤腔内的预尘板4会阻碍烟气的正常通行，因此，本实用新型在进气管1的进口处铰接设置的预尘板4不仅能对烟气中的粉尘进行初次过滤，还能对进气管1内的气流进行拦截；在烟气流的流速过快时，会对预尘板4形成冲击，使得预尘板4绕其铰接点且沿烟气的流向进行摆动，利用预尘板4背面上的配重块8以增加预尘板4的重力，防止预尘的摆动幅度过大，而一旦当烟气对预尘板4的冲击力度减小时，预尘板4便会发生反向的摆动，以控制进气管1与预尘板4之间形成的通道的大小，进而控制烟气进入过滤腔中的流速（即利用单位体积内的气体以一定的流速由小通道进入大通道内后，其速度会减小的原理）；即当烟气以较快的速度进入排气管内，在预尘板4的作用下，使得烟气均以较为稳定的速度进入到过滤腔内，同时随烟气一并进入的火星具有足够的位移使其将自身所携带的热量散发，避免火星直接与滤袋11接触而导致其受损。

本实施例通过翻板阀21，可对集气罩20内的烟气进入支气管22以及主气管18的流量进行调控，避免风机14的工作负荷出现空转或是过载，进而降低烟气收集处理时的成本。在焦侧小炉头的烟气逸散严重时，支气管22以及主气管18的烟气收集负荷过重时，位于主气管18上的烟气转换阀23可直接与地面除尘站连通，可集气罩20内的烟气进行辅助导通，提高焦侧小炉头内的烟气收集处理效率。

其中，本实施例在所述配重块8的上端开有限位槽7，在所述过滤腔的顶部铰接有连杆6，且在连杆6的末端安装有滚轮，所述滚轮滑动设置在限位槽7内；在所述箱体13的侧壁上安装有冷凝器2，所述冷凝器2的出气口与过滤腔连通，冷凝器2的进气口与进气管1连通。

当预尘板4的摆动幅度过大时，相当于排气管中的烟气直接冲击在滤袋11上，无法达到二级除尘效果，且容易使得滤袋11受到火星的干扰而受损；本实用新型在配重块8的上端开有限位槽7，且在过滤腔的腔体壁上铰接设置有连杆6，而连杆6末端的滑轮自由滑动在限位槽7，使得到滑动移动至限位槽7左侧的极限位置时，预尘板4则无法继续向右摆动，同样地，当滑轮移动至限位槽7右侧的极限位置时，预尘板4则无法继续向左摆动，以防止预尘板4的左右摆幅过大，保证在除尘过程中烟气以稳定的流速进入过滤腔内，最大化实现烟气的除尘效果。在进气管1与过滤腔之间设置冷凝器2，所述冷凝器2为烟气冷凝器2，可将烟气中携带的大量热能消除一部分，以防止进入过滤腔内的烟气温度过高而影响滤袋11的使用寿命。

作为优选，在箱体13底部安装回转阀12，其中回转阀12又称作卸料阀或叶轮式闭风器，叶轮式闭风器在气力输送或箱体13中的主要作用就在于使卸料器在有压力差的情况下，粉尘得以顺利地排出，并阻止空气泄漏，从而保证输送和箱体13能正常与高效地工作。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。