一種轉爐爐氣短流程處理裝置的制作方法

本實用新型涉及一種轉爐爐氣短流程處理裝置，屬于煉鋼轉爐冶煉過程中高溫爐氣余熱資源、能源回收利用及煙塵超凈化的技術領域。

背景技術：

目前國內轉爐在冶煉階段產生一次煙氣即爐氣均采用“LT”法(“蒸發冷”+靜電除塵器)或“OG”濕法凈化處理方法。兩種方法的共同特點是“長流程”，即：轉爐爐氣處理系統均由煤氣凈化、回收裝置、放散點火裝置、余熱回收、煤氣降溫裝置、煤氣柜、煤氣加壓機等等組成。合格煤氣回收后通過煤氣管道輸送到煤氣鍋爐燃燒發電(或送入其他用戶)燃燒使用。

轉爐在非冶煉階段產生的煙氣稱為二次煙氣，目前國內均采用單獨一套除塵凈化系統。這就造成一臺轉爐因為不同冶煉階段產生的煙氣需要由兩套煙氣凈化系統來處理。

這種轉爐煙氣處理方法存在系統復雜、能源回收不徹底、投資大、占地大、設備多、故障率較高、運行能耗高、運行維護費用高、安全性差等缺點。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本實用新型提供了一種轉爐爐氣短流程處理裝置；

本實用新型的技術方案為：

一種轉爐爐氣短流程處理裝置，包括轉爐爐體、PLC控制系統、分別與所述轉爐爐體連通的爐氣處理設備、煙氣處理設備，所述爐氣處理設備用于處理所述轉爐爐體在冶煉階段產生的爐氣，所述煙氣處理設備用于處理所述轉爐爐體在非冶煉階段產生的煙氣。

根據本實用新型優選的，所述爐氣處理設備包括依次連通的一次煙塵收集罩、第一汽化冷卻煙道、汽包、燃燒沉降室、第二汽化冷卻煙道、對流換熱蒸發器、除氧器、布袋除塵器、引風機以及煙囪；所述煙氣處理設備包括依次連通的二次煙塵收集罩、所述布袋除塵器、所述引風機以及所述煙囪。

根據本實用新型優選的，所述除氧器與所述布袋除塵器之間設置一次煙氣蝶閥，所述二次煙塵收集罩與所述布袋除塵器之間設置二次煙氣蝶閥。

PLC控制系統用于控制一次煙氣蝶閥及二次煙氣蝶閥打開、關閉，利用轉爐爐氣一次除塵、二次除塵分時、間斷產生的特性，共設置一套布袋除塵器，當PLC控制系統判斷轉爐爐體處于冶煉階段時，控制二次煙氣蝶閥關閉，控制一次煙氣蝶閥打開，這時轉爐爐體只產生一次煙氣，一次煙氣經過短流程處理后達標排放。當PLC控制系統判斷轉爐爐體處于非冶煉階段時，控制二次煙氣蝶閥打開，控制一次煙氣蝶閥關閉，這時轉爐只產生二次煙氣，二次煙氣經過短流程處理后達標排放。

根據本實用新型優選的，所述燃燒沉降室內設置有均勻混風裝置，所述均勻混風裝置通過管道連接變頻助燃風機，所述管道上設置助燃風控制蝶閥。

根據轉爐爐氣在冶煉周期內的CO含量不同，自動控制配風量保證爐氣在燃燒沉降室內完全燃燒，高效燃燒。燃燒產生的高溫煙氣通過燃燒沉降室內汽化冷卻膜式壁、通過對流換熱蒸發器對流換熱余熱鍋爐中換熱產出中壓飽和蒸汽，煙氣溫度降至180℃以下。

根據本實用新型優選的，所述對流換熱蒸發器為光管或者翅片換熱管。

根據本實用新型優選的，所述燃燒沉降室為輻射冷卻室，所述燃燒沉降室的截面為圓形或者方形；所述第一汽化冷卻煙道連接所述燃燒沉降室的進口，所述燃燒沉降室的出口連接所述第二汽化冷卻煙道，所述燃燒沉降室的進口及出口處均設置有膨脹節，所述燃燒沉降室包括換熱面，所述換熱面為膜式壁結構。

根據本實用新型優選的，所述均勻混風裝置包括擴散管、切向進風管。

均勻混風裝置使得助燃風與煤氣旋轉混合，混合均勻性好，混合越均勻，煤氣燃燒越充分。

根據本實用新型優選的，所述切向進風管的中心線與所述擴散管的中心線的夾角為10-80°。

采取夾角設計能夠使得進入擴散管的助燃風形成旋轉流場，提高了助燃風與煤氣混合均勻性。

本實用新型的工作過程為：

(1)當PLC控制系統判斷轉爐吹氧冶煉時，控制二次煙氣蝶閥關閉，控制一次煙氣蝶閥打開，轉爐爐體產生的爐氣主要成分為CO，進入步驟(2)；當PLC控制系統判斷轉爐處于非冶煉階段時，控制二次煙氣蝶閥打開，控制一次煙氣蝶閥關閉，進入步驟(6)；

(2)爐氣在轉爐爐體爐口與混入的少量空氣中的氧氣燃燒，一般8％--30％左右CO燃燒并形成高溫煙氣(主要成分仍為CO)，這部分煙氣經過一次煙塵收集罩收集后進入第一汽化冷卻煙道，并在第一汽化冷卻煙道內實現煙氣水輻射換熱，使得煙氣溫度降低至1000℃左右；

(3)煙氣進入均勻混風裝置，在均勻混風裝置中通過切向進風管補入助燃風，切向進風管補入的助燃風是由變頻助燃風機供給，并且風量由PLC控制系統自動調節變頻頻率以及助燃風控制蝶閥開度，實現風量與煙氣可燃成分含量匹配；通過擴散管使得助燃風與高溫煙氣充分混合，混合后進入燃燒沉降室進一步混合并且充分燃燒，同時燃燒沉降室吸收熱量產生飽和蒸汽，煙氣中可燃成分全部燃燒，部分大顆粒沉降至燃燒沉降室灰斗中；

(4)煙氣從燃燒沉降室出口進入第二汽化冷卻煙道，進一步通過輻射換熱降低煙氣溫度，當煙氣溫度降至900℃以下后，再進入對流換熱蒸發器，通過對流換熱產生大量蒸汽，同時煙氣溫度最終降至180℃以下；

(5)煙氣通過打開的一次煙氣蝶閥，進入布袋除塵器進行過濾，過濾后煙氣粉塵排放濃度小于等于10mmg/Nm³,通過引風機抽吸并排入煙囪進行排放；

(6)轉爐在加料、濺渣護爐、出鋼、出渣等非吹氧冶煉階段時產生的煙氣基本不含可燃成分，煙氣溫度60℃左右，也不具備余熱回收條件，產生的煙氣通過二次煙塵收集罩捕集后，進入煙道通過完全開啟的二次煙氣蝶閥再進入布袋除塵器進行過濾，過濾后煙氣粉塵排放濃度小于等于10mmg/Nm³,通過引風機抽吸并排入煙囪進行排放。

轉爐冶煉過程大體可分為加料、吹氧冶煉、濺渣護爐、出鋼、出渣等幾個階段。轉爐在各個階段產生的爐氣和煙氣均不同。

轉爐在非吹氧冶煉階段時一次煙氣蝶閥處于關閉狀態，以避免二次煙氣進入第一汽化冷卻煙道、第二汽化冷卻煙道、燃燒沉降室、對流換熱蒸發器等，造成第一汽化冷卻煙道、第二汽化冷卻煙道、燃燒沉降室、對流換熱蒸發溫度降低。這樣提高了余熱回收效率，提高了蒸汽產量以及余熱回收設備壽命。

第一汽化冷卻煙道、第二汽化冷卻煙道、燃燒沉降室、對流換熱蒸發器與煙氣換熱產生汽水混合物進入汽包，在汽包里面進行汽水分離。分離出的蒸汽外供使用，分離出的飽和水則再次進入第一汽化冷卻煙道、第二汽化冷卻煙道、燃燒沉降室、對流換熱蒸發器中吸收煙氣熱量。

本實用新型的有益效果為：

1、本實用新型取消煤氣回收裝置，從長流程工藝改為短流程工藝。

2、本實用新型可回收氣化冷卻煙道出口處900℃以下的爐氣顯熱和未回收部分的CO化學能，噸鋼多回收蒸汽100Kg。

3、本實用新型煙氣粉塵排放濃度小于等于10mmg/Nm³,達到國家2020年排放標準。

4、本實用新型通過轉爐一次煙氣除塵、二次除塵合并，設置一套除塵器，具有明顯的節能優勢。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型所述均勻混風裝置的結構放大圖；

1、轉爐爐體，2、一次煙塵收集罩，3-1、第一汽化冷卻煙道，3-2、第二汽化冷卻煙道，4、燃燒沉降室，5、助燃風控制蝶閥，6、對流換熱蒸發器，7、除氧器，8、布袋除塵器，9、引風機，10、煙囪，11、二次煙塵收集罩，12、變頻助燃風機，13、一次煙氣蝶閥，14、二次煙氣蝶閥，15、汽包，16、均勻混風裝置，16-1、擴散管，16-2、切向進風管。

具體實施方式

下面結合說明書附圖和實施例對本實用新型作進一步限定，但不限于此。

實施例

一種轉爐爐氣短流程處理裝置，包括轉爐爐體1、PLC控制系統、分別與所述轉爐爐體1連通的爐氣處理設備、煙氣處理設備，所述爐氣處理設備用于處理轉爐爐體1在冶煉階段產生的爐氣，煙氣處理設備用于處理所述轉爐爐體1在非冶煉階段產生的煙氣。

爐氣處理設備包括依次連通的一次煙塵收集罩2、第一汽化冷卻煙道3-1、汽包15、燃燒沉降室4、第二汽化冷卻煙道3-2、對流換熱蒸發器6、除氧器7、布袋除塵器8、引風機9以及煙囪10；煙氣處理設備包括依次連通的二次煙塵收集罩11、布袋除塵器8、引風機9以及煙囪10。如圖1所示。

除氧器7與布袋除塵器8之間設置一次煙氣蝶閥13，二次煙塵收集罩11與布袋除塵器8之間設置二次煙氣蝶閥14。

PLC控制系統用于控制一次煙氣蝶閥13及二次煙氣蝶閥14打開、關閉，利用轉爐爐氣一次除塵、二次除塵分時、間斷產生的特性，共設置一套布袋除塵器8，當PLC控制系統判斷轉爐爐體1處于冶煉階段時，控制二次煙氣蝶閥14關閉，控制一次煙氣蝶閥13打開，這時轉爐爐體1只產生一次煙氣，一次煙氣經過短流程處理后達標排放。當PLC控制系統判斷轉爐爐體1處于非冶煉階段時，控制二次煙氣蝶閥14打開，控制一次煙氣蝶閥13關閉，這時轉爐只產生二次煙氣，二次煙氣經過短流程處理后達標排放。

燃燒沉降室4內設置有均勻混風裝置16，均勻混風裝置16通過管道連接變頻助燃風機12，管道上設置助燃風控制蝶閥5。

根據轉爐爐氣在冶煉周期內的CO含量不同，自動控制配風量保證爐氣在燃燒沉降室4內完全燃燒，高效燃燒。燃燒產生的高溫煙氣通過燃燒沉降室4內汽化冷卻膜式壁、通過對流換熱蒸發器6對流換熱余熱鍋爐中換熱產出中壓飽和蒸汽，煙氣溫度降至180℃以下。

對流換熱蒸發器6為光管或者翅片換熱管。

燃燒沉降室4為輻射冷卻室，燃燒沉降室4的截面為圓形或者方形；第一汽化冷卻煙道3-1連接燃燒沉降室4的進口，燃燒沉降室4的出口連接第二汽化冷卻煙道3-2，燃燒沉降室4的進口及出口處均設置有膨脹節，燃燒沉降室4包括換熱面，換熱面為膜式壁結構。

均勻混風裝置16包括擴散管16-1、切向進風管16-2。均勻混風裝置16使得助燃風與煤氣旋轉混合，混合均勻性好，混合越均勻，煤氣燃燒越充分。

切向進風管16-2的中心線與擴散管16-1的中心線的夾角為10-80°。如圖2所示。采取夾角設計能夠使得進入擴散管16-1的助燃風形成旋轉流場，提高了助燃風與煤氣混合均勻性。

本實用新型的工作過程為：

(1)當PLC控制系統判斷轉爐吹氧冶煉時，控制二次煙氣蝶閥14關閉，控制一次煙氣蝶閥13打開，轉爐爐體1產生的爐氣主要成分為CO，進入步驟(2)；當PLC控制系統判斷轉爐處于非冶煉階段時，控制二次煙氣蝶閥14打開，控制一次煙氣蝶閥13關閉，進入步驟(6)；

(2)爐氣在轉爐爐體1爐口與混入的少量空氣中的氧氣燃燒，一般8％左右CO燃燒并形成高溫煙氣(主要成分仍為CO)，這部分煙氣經過一次煙塵收集罩2收集后進入第一汽化冷卻煙道3-1，并在第一汽化冷卻煙道3-1內實現煙氣水輻射換熱，使得煙氣溫度降低至1000℃左右；

(3)煙氣進入均勻混風裝置16，在均勻混風裝置16中通過切向進風管16-2補入助燃風，切向進風管16-2補入的助燃風是由變頻助燃風機12供給，并且風量由PLC控制系統自動調節變頻頻率以及助燃風控制蝶閥5開度，實現風量與煙氣可燃成分含量匹配；通過擴散管16-1使得助燃風與高溫煙氣充分混合，混合后進入燃燒沉降室4進一步混合并且充分燃燒，同時燃燒沉降室4吸收熱量產生飽和蒸汽，煙氣中可燃成分全部燃燒，部分大顆粒沉降至燃燒沉降室4灰斗中；

(4)煙氣從燃燒沉降室4出口進入第二汽化冷卻煙道3-2，進一步通過輻射換熱降低煙氣溫度，當煙氣溫度降至900℃以下后，再進入對流換熱蒸發器6，通過對流換熱產生大量蒸汽，同時煙氣溫度最終降至150攝氏度左右；

(5)煙氣通過打開的一次煙氣蝶閥13，進入煙道后溫度降至120℃以下，再進入布袋除塵器8進行過濾，過濾后煙氣粉塵排放濃度小于等于10mmg/Nm3,通過引風機9抽吸并排入煙囪10進行排放；

(6)轉爐在加料、濺渣護爐、出鋼、出渣等非吹氧冶煉階段時產生的煙氣基本不含可燃成分，煙氣溫度60℃左右，也不具備余熱回收條件，產生的煙氣通過二次煙塵收集罩11捕集后，進入煙道通過完全開啟的二次煙氣蝶閥14再進入布袋除塵器8進行過濾，過濾后煙氣粉塵排放濃度小于等于10mmg/Nm3,通過引風機9抽吸并排入煙囪10進行排放。

轉爐冶煉過程大體可分為加料、吹氧冶煉、濺渣護爐、出鋼、出渣等幾個階段。轉爐在各個階段產生的爐氣和煙氣均不同。

轉爐在非吹氧冶煉階段時一次煙氣蝶閥13處于關閉狀態，以避免二次煙氣進入第一汽化冷卻煙道3-1、第二汽化冷卻煙道3-2、燃燒沉降室4、對流換熱蒸發器6等，造成二次煙氣進入第一汽化冷卻煙道3-1、第二汽化冷卻煙道3-2、燃燒沉降室4、對流換熱蒸發器6溫度降低。這樣提高了余熱回收效率，提高了蒸汽產量以及余熱回收設備壽命。

第一汽化冷卻煙道3-1、第二汽化冷卻煙道3-2、燃燒沉降室4、對流換熱蒸發器6與煙氣換熱產生汽水混合物進入汽包15，在汽包15里面進行汽水分離。分離出的蒸汽外供使用，分離出的飽和水則再次進入第一汽化冷卻煙道3-1、第二汽化冷卻煙道3-2、燃燒沉降室4、對流換熱蒸發器6中吸收煙氣熱量。