硅锰尾气用于燃气的净化装置及供气系统的制作方法

1.本实用新型涉及能源重复利用技术领域，具体涉及一种硅锰尾气用于燃气的净化装置及供气系统。


背景技术：

2.硅锰合金是由锰、硅、铁及少量碳和其他元素组成的合金，是一种用途较广、产量较大的铁合金。硅锰合金是炼钢常用的复合脱氧剂，又是生产中低碳锰铁和电硅热法生产金属锰的还原剂。生产硅锰合金的原料有锰矿、富锰渣、硅石、焦炭、白云石(或石灰石)、萤石。生产硅锰合金可使用一种锰矿或几种锰矿(包括富锰渣)的混合矿。硅锰合金多在开口固定式矿热电炉(硅锰炉)中冶炼，近年来已采用旋转、封闭式电炉生产。随着硅锰合金的用量不断增加，硅锰炉生产产生的硅锰尾气的排放量也不断增加。由于硅锰尾气成分复杂，按照体积分数计，其中，co含量占比约50-70％，co2含量占比约10-20％，ch4含量占比约0.5％，n2含量占比约1-8％，h2含量占比约0-2％，o2含量占比约0.2-0.8％，其含有大量的可燃气体，然而，由于目前对于硅锰尾气缺乏成熟可靠的分离技术，且硅锰尾气热值较低，难以满足焙烧炉燃烧的需求，因此，现有技术中通常将硅锰尾气排空，造成可燃气体的浪费。


技术实现要素：

3.针对背景技术中提到的技术问题，本实用新型提供一种硅锰尾气用于燃气的净化装置，其能够提高硅锰尾气的热值，以满足焙烧炉燃烧的需求，进而使硅锰尾气中的可燃气体能够重复利用。
4.为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
5.一种硅锰尾气用于燃气的净化装置，包括：
6.罐体，罐体的底部间隔地开设有进气口及排水口，罐体的顶部开设有排气口；
7.换热器，其包括换热管、进水管及出水管，换热管固定地装设于罐体内，进水管一端与换热管的进水口连接，出水管的一端与换热管的出水口连接；
8.液滴捕集器，其装设于罐体内，并位于换热管与排气口之间，及
9.水封机构，其通过连接管与罐体的排水口连接。
10.进一步地，水封机构包括依次连接的若干水封组件，每一水封组件包括水封箱及排水管，每一水封箱的相对两侧分别开设有第一开口及第二开口，第二开口所处的高度位置低于第一开口所处的高度位置，若干水封箱的第二开口所处的高度位置沿排水方向依次降低，排水管一端与相应的水封箱第二开口处连接，排水管的另一端经由下一级水封箱的第一开口处伸入下一级的水封箱内，连接管远离罐体的一端经由最上一级水封箱的第一开口伸入最上一级水封箱内。
11.进一步地，罐体内装设有隔离网布，隔离网布位于换热管与排气口之间，液滴捕集器放置于隔离网布上。
12.进一步地，液滴捕集器采用塑料鲍尔环填料。
13.进一步地，换热管的数量为若干个，若干换热管均沿竖向设置并通过安装架与罐体连接；每一换热管的顶部朝液滴捕集器延伸开设有所述进水口，每一换热管的底部延伸至罐体的进气口下方并开设有所述出水口；进水管与若干换热管的所述进水口连接，出水管与若干换热管的所述出水口连接。
14.进一步地，罐体上还装设有人孔门。
15.本实用新型还提供一种硅锰尾气用于燃气的供气系统，包括净化装置、尾气管道及供气管道，所述净化装置包括：
16.罐体，罐体的底部间隔地开设有进气口及排水口，罐体的进气口与尾气管道的一端连接，罐体的顶部开设有排气口，罐体的排气口与供气管道的一端连接；
17.换热器，其包括换热管、进水管及出水管，换热管固定地装设于罐体内，进水管一端与换热管的进水口连接，出水管的一端与换热管的出水口连接；
18.液滴捕集器，其装设于罐体内，并位于换热管与排气口之间，及
19.水封机构，其通过连接管与罐体的排水口连接。
20.进一步地，尾气管道上间隔安装有眼镜阀、单向阀、气动调节阀、气动截止阀、温度计、压力表及手动蝶阀。
21.进一步地，水封机构包括依次连接的若干水封组件，每一水封组件包括水封箱及排水管，每一水封箱的相对两侧分别开设有第一开口及第二开口，第二开口所处的高度位置低于第一开口所处的高度位置，若干水封箱的第二开口所处的高度位置沿排水方向依次降低，排水管一端与相应的水封箱第二开口处连接，排水管的另一端经由下一级水封箱的第一开口处伸入下一级的水封箱内，连接管远离罐体的一端经由最上一级水封箱的第一开口伸入最上一级水封箱内。
22.进一步地，罐体内装设有隔离网布，隔离网布位于换热管与排气口之间，液滴捕集器放置于隔离网布上。
23.由于采用上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果：
24.1、上述硅锰尾气用于燃气的净化装置，其罐体内设有换热管及液滴捕集器，使用时，通过换热管与进入罐体内的硅锰尾气进行换热，以对硅锰尾气降温，从而使硅锰尾气中含有的水汽冷凝，以去除硅锰尾气中含有的水分，液滴捕集器能够对硅锰尾气中的水分杂质进一步分离，从而提高硅锰尾气的热值，以满足焙烧炉燃烧的需求，进而使硅锰尾气中的可燃气体能够重复利用。从硅锰尾气中分离的冷凝水通过排水口排出至水封机构，通过设置水封机构能够防止硅锰尾气从排水口溢出，而导致硅锰尾气的泄露。
25.2、上述硅锰尾气用于燃气的净化装置，其水封机构包括依次连接的若干水封组件，每一水封箱的相对两侧分别开设有第一开口及第二开口，第二开口所处的高度位置低于第一开口所处的高度位置，若干水封箱的第二开口所处的高度位置沿排水方向依次降低。由于硅锰尾气中含有的有毒气体co、ch4密度均小于空气，其具有向上升的趋势，因此，通过将水封箱的第二开口所处的高度位置沿排水方向依次降低，能够更好地对co、ch4的溢出造成阻碍，进一步防止硅锰尾气中含有的有毒气体co、ch4泄露。
26.3、上述硅锰尾气用于燃气的净化装置，液滴捕集器采用塑料鲍尔环填料，其能有效去除尾气中的水等杂质，也使得气体均匀输送。
27.4、上述硅锰尾气用于燃气的净化装置，每一换热管的顶部朝液滴捕集器延伸开设
有进水口，每一换热管的底部延伸至罐体的进气口下方并开设有出水口，使用时，换热管内的冷却液经由换热管顶部朝下流动，而进入罐体内的硅锰尾气经由罐体底部的进料口往罐体顶部的排气口运动，即硅锰尾气在换热管外相对冷却液逆向流动，进而能够进一步提高降温的效果。
28.5、上述硅锰尾气用于燃气的供气系统，其采用手动蝶阀、眼镜阀等组成阀门组，形成可靠的隔断装置，以保证管道系统的安全。
附图说明
29.图1为本实用新型第一实施方式的硅锰尾气用于燃气的净化装置的结构示意图。
30.图2为图1所示硅锰尾气用于燃气的净化装置中换热器的结构示意图。
31.图3为本实用新型第二实施方式的硅锰尾气用于燃气的供气系统的结构示意图。
32.主要元件符号说明
33.10、罐体；11、进气口；13、排水口；15、排气口；20、换热器；21、换热管；23、进水管；231、进水主管；234、进水分支管；24、出水管；241、出水主管；244、出水分支管；30、液滴捕集器；40、水封机构；41、水封组件；42、水封箱；421、第一开口；423、第二开口；43、排水管；50、隔离网布；60、人孔门；70、尾气管道；71、眼镜阀；72、单向阀；73、气动调节阀；74、气动截止阀；75、温度计；76、压力表；77、手动蝶阀；80、供气管道；90、连接管。
具体实施方式
34.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
36.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
37.请同时参见图1及图2，本实用新型第一实施方式提供一种硅锰尾气用于燃气的净化装置，包括罐体10、换热器20、液滴捕集器30及水封机构40，换热器20、液滴捕集器30及水封机构40均与罐体10连接。
38.罐体10的底部间隔地开设有进气口11及排水口13，罐体10的顶部开设有排气口15。在本实施方式中，进气口11贯通开设于罐体10的周壁底部，排水口13贯通开设于罐体10的底壁上，排气口15贯通开设于罐体10的顶壁上，进气口11、排水口13及排气口15均与罐体10的内腔连通。
39.换热器20包括换热管21、进水管23及出水管24，换热管21固定地装设于罐体10内，进水管23一端与换热管21的进水口连接，用于向换热管21通入冷却液；出水管24的一端与换热管21的出水口连接，用于排出换热管21中换热升温后的冷却液。在本实施方式中，换热管21的数量为若干个，若干换热管21均沿竖向设置并通过安装架(图未示)与罐体10连接，相邻两个换热管21间隔设置以形式供气体通过的气道(图未示)；每一换热管21的顶部朝罐体10的顶部延伸并开设有所述进水口，每一换热管21的底部延伸至罐体10的进气口11下方并开设有所述出水口。进水管23与若干换热管21的进水口连接，出水管24与若干换热管21的出水口连接，具体地，进水管23包括进水主管231及若干进水分支管234，若干进水分支管234的一端均与进水主管231连接，若干进水分支管234的另一端分别连接若干换热管21的进水口；出水管24包括出水主管241及若干出水分支管244，若干出水分支管244的一端均与出水主管241连接，若干出水分支管244的另一端分别连接若干换热管21的出水口。在本实施方式中，出水主管241及进水主管231均从罐体10穿出至外界，经由出水分支管244排出的冷却液沿出水主管241流动至外界冷却后再通入进水主管231中以循环利用，冷却液的循环利用属于现有技术，为省略篇幅，这里不再赘述。
40.液滴捕集器30装设于罐体10内，并位于换热管21及排气口15之间。在本实施方式中，罐体10内装设有隔离网布50，隔离网布50位于换热管21与排气口15之间，液滴捕集器30放置于隔离网布50上。液滴捕集器30优选采用塑料鲍尔环填料。
41.水封机构40通过连接管90与罐体10的排水口13连接。在本实施方式中，水封机构40包括依次连接的若干水封组件41，每一水封组件41包括水封箱42及排水管43，每一水封箱42的相对两侧分别开设有第一开口421及第二开口423，第二开口423所处的高度位置低于第一开口421所处的高度位置，若干水封箱42的第二开口423所处的高度位置沿排水方向依次降低；排水管43一端与相应的水封箱42第二开口423处连接，排水管43的另一端经由下一级水封箱42的第一开口421处伸入下一级的水封箱42内；连接管90远离罐体10的一端经由最上一级水封箱42的第一开口421伸入最上一级的水封箱42内。具体地，在本实施方式中，水封机构40包括依次连接的四个水封组件41，水封组件41的水封箱42内放置有水溶液，最上一级水封组件41的水封箱42第一开口421通过连接管90与罐体10的排水口13连通，且连接管90远离罐体10的一端经由最上一级水封箱42的第一开口421伸入最上一级水封箱42内，且连接管90远离罐体10的一端位于水封箱42的液面下方；最后一级水封组件41的排水管43作为溢流管。
42.在本实施方式中，罐体10上还装设有人孔门60，具体地，人孔门60的数量为两个，其中一人孔门60装设于罐体10的周壁上，以方便对换热器20进行检修；另一人孔门60装设于罐体10的顶壁上，以方便对液滴捕集器30进行更换。
43.在本实施方式中，罐体10的内腔底部大致呈倒锥形，即罐体10内腔底部的横截面沿远离换热器20的方向逐渐减小。连接管90远离水封机构40的一端与罐体10内腔底部的横截面较小一端连接。
44.上述硅锰尾气用于燃气的净化装置，其罐体10内设有换热管21及液滴捕集器30，使用时，硅锰炉生产产生的高温硅锰尾气经由罐体10的进气口11进入罐体10内，在硅锰尾气朝向罐体10的排气口15运动的过程中，硅锰尾气与换热管21内的冷却液进行换热，换热后，硅锰尾气温度降低，从而使硅锰尾气中含有的水汽冷凝成水珠，水珠在自身重力的作用
下掉落至罐体10的底部，并从连接管90排向水封机构40；当水封机构40的水量过多时，多余的水经由最后一级水封组件41的排水管43排出；降温后的硅锰尾气继续朝上运动，液滴捕集器30能够对硅锰尾气中的水分等杂质进一步分离。净化后的硅锰尾气最终可经由罐体10的排气口15排向焙烧炉，以作为焙烧炉的燃气使用。
45.经研究，硅锰尾气的热值低主要是由于其含水量过高导致，通过本实施例的硅锰尾气用于燃气的净化装置能够对硅锰尾气净化：通过换热管21与进入罐体10内的硅锰尾气进行换热，以对硅锰尾气降温，从而使硅锰尾气中含有的水汽冷凝，以去除硅锰尾气中含有的水分；液滴捕集器30能够对硅锰尾气中的水分杂质进一步分离，从而提高硅锰尾气的热值，以满足焙烧炉燃烧的需求，进而使硅锰尾气中的可燃气体能够重复利用。经过验证，本实施例的硅锰尾气用于燃气的净化装置投用后，有效降低了硅锰尾气温度，硅锰尾气温度降低约26℃，硅锰尾气含水量降低27％～30％，如表1所示。而从硅锰尾气中分离的冷凝水通过排水口13排出至水封机构40，通过设置水封机构40能够防止硅锰尾气从排水口13溢出而导致硅锰尾气的泄露。
46.表1硅锰尾气净化前后温度、水含量对比
[0047] 尾气温度(℃)水含量净化前72～7335～40％净化后46～478～10％
[0048]
上述硅锰尾气用于燃气的净化装置，其水封机构40包括依次连接的若干水封组件41，每一水封箱42的相对两侧分别开设有第一开口421及第二开口423，第二开口423所处的高度位置低于第一开口421所处的高度位置，若干水封箱42的第二开口423所处的高度位置沿排水方向依次降低。由于硅锰尾气中含有的有毒气体co、ch4密度均小于空气，其具有向上升的趋势，因此，通过将水封箱42的第二开口423所处的高度位置沿排水方向依次降低，能够更好地对co、ch4的溢出造成阻碍，进一步防止硅锰尾气中含有的有毒气体co、ch4泄露。
[0049]
上述硅锰尾气用于燃气的净化装置，液滴捕集器30采用塑料鲍尔环填料，其能有效去除尾气中杂质，也使得气体均匀输送。
[0050]
上述硅锰尾气用于燃气的净化装置，每一换热管21的顶部朝液滴捕集器30延伸开设有所述进水口，每一换热管21的底部延伸至罐体10的进气口11下方并开设有所述出水口，使用时，换热管21内的冷却液经由换热管21顶部朝下流动，而进入罐体10内的硅锰尾气经由罐体10底部的进料口往罐体10顶部的排气口15运动，即硅锰尾气在换热管21外相对冷却液逆向流动，进而能够进一步提高降温的效果。
[0051]
上述硅锰尾气用于燃气的净化装置，其罐体10的内腔底部大致呈倒锥形，其能够更方便地将冷凝水导向连接管90排出。
[0052]
请同时参见图3，本实用新型第二实施方式提供一种硅锰尾气用于燃气的供气系统，包括净化装置、尾气管道70及供气管道80，净化装置与第一实施方式的结构相同，均包括罐体10、换热器20、液滴捕集器30及水封机构40，罐体10的底部间隔地开设有进气口11及排水口13，罐体10的进气口11与尾气管道70的一端连接，罐体10的顶部开设有排气口15，罐体10的排气口15与供气管道80的一端连接；换热器20包括换热管21、进水管23及出水管24，换热管21固定地装设于罐体10内，进水管23一端与换热管21的进水口连接，出水管24的一端与换热管21的出水口连接；液滴捕集器30装设于罐体10内，并位于换热管21及排气口15
之间；水封机构40通过连接管90与罐体10的排水口13连接。
[0053]
在本实施方式中，尾气管道70上间隔地安装有眼镜阀71、单向阀72、气动调节阀73、气动截止阀74、温度计75、压力表76及手动蝶阀77，眼镜阀71、单向阀72、气动调节阀73、气动截止阀74、温度计75、压力表76及手动蝶阀77沿靠近净化装置的方向依次设置。其中，手动蝶阀77为设置于尾气管道70出口的最后一套阀门，主要目的是尾气管道70临时断开检修时，可以人为地手动关闭，方便其它气动阀的安全操作，或者在出现某个气动阀出现故障时，可以临时地关闭手动蝶阀77进行处理；压力表76能够实时检测尾气管道70内硅锰尾气的压力，温度计75用于检测硅锰尾气的温度，以确保管道内硅锰尾气压力、温度处于预设的范围，保证输气的安全性；气动截止阀74启闭时间短，在遇到突发紧急情况时，达到快速切断的目的，提高安全性；气动调节阀73能够根据需要对硅锰尾气的流量进行调节；单向阀72的作用是防止罐体10内压力变化时导致硅锰尾气逆流；眼镜阀71密封性好，可以很好地切断尾气管道70，消除隐患。
[0054]
上述硅锰尾气用于燃气的供气系统，其采用手动蝶阀77、眼镜阀71等组成阀门组，形成可靠的隔断装置，以保证管道系统的安全。
[0055]
可以理解，水封组件41的数量可以根据需要设置为其他数目。
[0056]
上述说明是针对本实用新型较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本实用新型的专利申请范围，凡本实用新型所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本实用新型所涵盖专利范围。