一種轉爐煙氣蒸發冷卻洗滌系統的製作方法

2024-03-31 02:27:05

本發明涉及一種轉爐煙氣蒸發冷卻洗滌系統，屬於大氣汙染防治及煙氣冷卻除塵技術領域。

背景技術：

環保問題已成為制約我國鋼鐵工業持續協調發展的一個重要因素。2012年10月1日起實施的《鋼鐵工業大氣汚染物排放標淮》(GB28664-2012)，對煉鋼企業規定了更加嚴格的大氣汚染物排放控制要求和限值。2013年2月27日，國家又決定鋼鐵、水泥等行業均將在不同時段開始執行大氣汙染物特別排放限值，2015年1月1日開始，無論新建還是現有企業，其排放濃度都必須達到50mg/m3以下，2013年2月27日，國家決定鋼鐵、水泥等行業在不同時段開始執行大氣汙染物特別排放限值；根據國家對環境質量要求愈來愈嚴格的趨勢，目前較多城市和企業已把企業內控煙塵排放濃度定在30mg/Nm3以下。我國史上最嚴的新環保法自2015年1月1日已經開始實施, 緊隨其後,各地依據新環保法制訂的種種細化政策將陸續出臺。

當前環保治汙正處於解決新老問題的關鍵時期， 作為鋼鐵企業重要汙染源之一的轉爐煉鋼環節，轉爐一次煙氣顆粒物排放是國家標準中特別列入的染物物排放監控源。企業如何根據實際情況，選擇適合的處理工藝,實現轉爐煤氣淨化回收工藝技術的能效升級，已成為鋼鐵企業現代轉爐煉鋼節能減排的熱點和焦點。

轉爐在吹氧冶煉過程中生成大量的高溫氣體，轉爐煙氣具有高溫、流量大、含塵量多、有毒性和爆炸性等特點，採用未燃法回收煤氣時，爐氣中碳的主要氧化物CO含量平均約佔70%。同時吹煉時，由於高溫作用下鐵的蒸發、氣流的劇列攪拌、CO氣泡的爆裂以及噴濺等各種原因產生大量的爐塵，其總量約為金屬爐料的1%-2%,約為10%--20Kg/t鋼，爐塵主要為FeO 、Fe2O3 、CaO、SiO2等粉塵，含塵量約為80—150g/Nm3。其粒徑在爐氣未燃時大部分為10 μm以上，爐氣燃燒後則大部分為1μm以下，相對捕集難度大。

目前轉爐(一次煙氣)煤氣淨化與回收系統煙氣淨化方式主要有全溼OG法、半乾法(乾濕組合)和幹法LT法等形式，正在運行的轉爐煤氣淨化回收工藝70%以上的是以日本OG法工藝為代表的溼式除塵設備即通常溼法OG。

通常分置的新OG溼法系統阻損仍高:實際使用中風機全壓通常達到22KPa--24 KPa；系統用水量大，配套的水處理設備龐大；設備維修量大，運行費用高。

通常OG溼法系統的脫水器與塔文洗滌及工藝用水為同一個循環水處理供水系統。實際運行過程中回用循環水懸浮物質量濃度常常超出150mg/L要求，許多情況下甚至＞250mg/L。

目前轉爐煉鋼工序往住由於轉爐冶煉工況存在補吹，爐口結渣，鐵礦石、爐料、冷卻劑等入爐爐料相對差, 進入系統煙氣含塵濃度高，前置冷卻洗滌除塵分級除塵效率低，從而除塵系統總除塵效率難以提高。

傳統的冷卻除塵過程中，長時間管壁上容易發生結垢現象，阻損較高，導致使用壽命低，降溫除塵效果差。

技術實現要素：

針對上述缺陷，本發明的目的在於提供一種結構簡單，除塵效率高，煙氣冷卻效果好，不易在管壁上發生結垢現象，使用壽命長，能源消耗低的一種轉爐煙氣蒸發冷卻洗滌系統。

為此本發明所採用的技術方案是：

包括與汽化冷卻煙道末端連接的蒸發冷卻洗滌塔和上行式旋流水膜除塵管，所述蒸發冷卻洗滌塔的結構為立式塔狀，所述蒸發冷卻洗滌塔與上行式旋流水膜除塵管平行設置，所述蒸發冷卻洗滌塔下端的出煙端與上行式旋流水膜除塵管下端的進煙端通過氣水分離室相連通，所述蒸發冷卻洗滌塔內分為上下兩區，上區為蒸發冷卻除塵區，下區為噴霧噴淋洗滌區，所述蒸發冷卻除塵區內設有若干層噴槍I，所述噴霧噴淋洗滌區內設有若干層雙向壓力水霧噴槍，所述上行式旋流水膜除塵管的外壁上端環向套有液膜溢流槽，所述上行式旋流水膜除塵管內設有位於液膜溢流槽下方的方向朝下的若干層噴槍II。

進一步，所述噴槍I為雙流體噴槍或雙流體噴槍與單向或雙向壓力水霧噴槍I的組合。

進一步，所述蒸發冷卻洗滌塔的上部高溫段材質採用15CrMo，下部中溫段材質採用20g。

進一步，所述噴槍II為雙流體噴槍或雙流體噴槍與單向或雙向壓力水霧噴槍I的組合。

進一步，所述液膜溢流槽的內壁高度低於外壁高度，所述內壁上端面設有齒形溢流堰，所述液膜溢流槽的外壁上設有進水管，液體從齒形溢流堰溢流到上行式旋流水膜除塵管內壁上形成一層不斷向下均勻流動的水膜。

進一步，所述氣水分離室的下端通過灰水排管連接自清洗水封排水器。

本發明的優點是：

本發明結構簡單，基於蒸發冷卻原理，在特定工藝區段內，採用雙流體水霧噴槍和壓力水霧噴槍的組合及煙氣旋流技術，提高了煙氣水霧蒸發冷卻速率和除塵效率，從而達到了系統低能耗運行；上行式旋流水膜除塵管上端的液膜溢流槽中的液體從齒形溢流堰溢流到上行式旋流水膜除塵管內壁上形成一層很薄不斷向下均勻流動的水膜，使上行式旋流水膜除塵管內壁上不易結垢，有效防止管路結垢阻損增高。採用旋流水膜與煙氣旋流、噴霧、攔截、混合、凝聚集合除塵原理，煙氣與霧滴群發生旋切和摻混，高速的水霧顆粒通過彈性碰撞與煙氣中含塵顆粒進一步溼潤和凝聚，旋流克服氣膜與液膜的阻力，增強了系統粗除塵過程對煙塵捕集的推動力，提高了蒸發冷卻、洗滌除塵單元的分級效率，上行式旋流水膜除塵管的出口煙氣溫度冷卻到68℃。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖中1是汽化冷卻煙道、2是蒸發冷卻洗滌塔、3是上行式旋流水膜除塵管、4是氣水分離室、5是噴槍I、6是雙向壓力水霧噴槍、7是液膜溢流槽、8是噴槍II、9是進水管、10是灰水排管、11是自清洗水封排水器。

具體實施方式

一種轉爐煙氣蒸發冷卻洗滌系統，包括與汽化冷卻煙道1末端連接的蒸發冷卻洗滌塔2和上行式旋流水膜除塵管3，所述蒸發冷卻洗滌塔2的結構為立式塔狀，所述蒸發冷卻洗滌塔2與上行式旋流水膜除塵管3平行設置，所述蒸發冷卻洗滌塔2下端的出煙端與上行式旋流水膜除塵管3下端的進煙端通過氣水分離室4相連通，所述蒸發冷卻洗滌塔2內分為上下兩區，上區為蒸發冷卻除塵區，下區為噴霧噴淋洗滌區，所述蒸發冷卻除塵區內設有若干層噴槍I5，所述噴霧噴淋洗滌區內設有若干層雙向壓力水霧噴槍6，所述上行式旋流水膜除塵管3的外壁上端環向套有液膜溢流槽7，所述上行式旋流水膜除塵管3內設有位於液膜溢流槽7下方的方向朝下的若干層噴槍II8。

進一步，所述噴槍I5為雙流體噴槍或雙流體噴槍與單向或雙向壓力水霧噴槍I的組合。

進一步，所述蒸發冷卻洗滌塔2的上部高溫段材質採用15CrMo，下部中溫段材質採用20g。

進一步，所述噴槍II8為雙流體噴槍或雙流體噴槍與單向或雙向壓力水霧噴槍I的組合。

進一步，所述液膜溢流槽7的內壁高度低於外壁高度，所述內壁上端面設有齒形溢流堰，所述液膜溢流槽7的外壁上設有進水管9，液體從齒形溢流堰溢流到上行式旋流水膜除塵管3內壁上形成一層不斷向下均勻流動的水膜。

進一步，所述氣水分離室4的下端通過灰水排管10連接自清洗水封排水器11。

轉爐爐口處產生的高溫煙氣，經活動煙罩收集後，經汽化冷卻煙道1換熱降溫，溫度由1450℃-1600℃在汽化冷卻煙道1末端降到900℃左右，首先通過與汽化冷卻煙道1末端連接的溢流水封或高溫非金屬補償器進入蒸發冷卻洗滌塔2中上部蒸發冷卻除塵區，蒸發冷卻除塵區內設有若干層雙流體噴槍或雙流體噴槍與單向或雙向壓力水霧噴槍I的組合，高溫煙氣經若干層雙流體噴槍或雙流體噴槍與單向或雙向壓力水霧噴槍I的組合噴射的高密度水霧滅火降溫、吸熱蒸發得到快速滅火降溫。煙氣繼續下行至蒸發冷卻洗滌塔2的下部噴霧噴淋洗滌區，噴霧噴淋洗滌區內設有若干層雙向壓力水霧噴槍6，雙向壓力水霧噴槍6噴射出的水霧形成高密度水霧，使煙氣中經蒸發冷卻溼潤凝聚長大的顆粒物通過噴霧、凝聚、噴淋和洗滌，在蒸發冷卻洗滌塔2底部的氣水分離室4中實現重力凝聚沉降，濁度較高的灰水與煙氣高效分離，通過水力排至自清洗水封排水器11。蒸發冷卻洗滌塔2下側的出口或氣水分離室5的出口煙氣溫度冷卻到70℃。

經初級粗除塵後的煙氣進入上行式旋流水膜除塵管3，含塵煙氣在風機負壓作用下產生旋轉上升力，靠離心力作用甩向內壁的溼潤煙塵顆粒被水膜粘附，沿內壁流向下端排走。

上行式旋流水膜除塵管3內設置有若干層雙流體噴槍或雙流體噴槍與單向或雙向壓力水霧噴槍I的組合，沿上行式旋流水膜除塵管3注入水霧，大量增加該區域內煙氣中的水霧密度，煙氣攜帶水霧旋混、碰撞、冷凝和凝聚，凝聚的含塵水霧在旋轉離心上升力的作用下形成壁流，雙流體噴槍或雙流體噴槍與單向或雙向壓力水霧噴槍I的組合注入水霧形成的壁流與旋流水膜聯合作用，完成相比通常蒸發冷卻洗滌塔2初級粗除塵更高強度的旋風水膜和噴霧洗滌除塵降溫、水氣分離過程，同時由於上行式旋流水膜除塵管3內壁圓周均布一層很薄的不斷向下均勻流動的水膜，使得上行式旋流水膜除塵管3內壁不容易結垢，有效防止管路結垢阻損增高。

這一過程採用旋風式水膜與煙氣旋流、噴霧、攔截、混合和凝聚集合除塵原理，煙氣與霧滴群發生旋切和摻混，高速的水霧顆粒通過彈性碰撞與煙氣中含塵顆粒進一步溼潤和凝聚，旋流克服氣膜與液膜的阻力，增強了系統粗除塵過程對煙塵捕集的推動力，提高了蒸發冷卻、洗滌除塵單元的分級效率，上行式旋流水膜除塵管3的出口煙氣溫度冷卻到68℃。