转炉烟气除尘的工艺设计

转炉烟气除尘的工艺设计内容摘要：

质量，减少炉下清渣量，实现炼钢工艺自动连续定碳均带来有利条件。 活动烟罩的升降机构可以采用电力驱动。 烟罩提升时，通过电力卷扬，下降时借助升降段烟罩的自重。 活动烟罩的升降机构也可以采用液压驱动，是用 4 个同步液压缸 ， 以保证烟罩的水平升降。 图 23 为活动烟罩双罩结构。 从图 中 可以看出它是由固定部分 (又称下烟罩 ) 与升降部分 (又称罩裙 ) 组成。 下烟罩与罩裙通过水封连接。 固定烟罩又称上烟罩，设有两个散状材料投料孔、氧枪和副枪插入孔，压力温度检测、气体分析取样孔等。 罩裙是用锅炉钢管围成，两钢管之间平夹一片钢板 ( 又称鳍片 )，彼此连接在一起形成了钢管与钢板相间排列的焊接结构，又称横列管型隔片结构。 管内通温水冷却。 罩裙下部由三排水管组成水冷短截锥套 ( 见图 23 中 3 )，这是避免罩裙与炉体接触时损坏罩裙。 罩裙的升降由 4 个同步液压缸驱动。 上部烟罩也是由钢管围成， 只不过是纵列式管型隔片结构。 上部烟罩与下部烟罩都是采用温水冷却。 固定烟罩。 固定烟罩装于活动烟罩与汽化冷却烟道或废热锅炉之间， 也是水冷结构件。 固定烟罩上开有散状材料投料孔、氧枪和副枪插入孔，并装有水套冷却。 为了防 第二章 转炉烟气及烟尘处理的研究 7 止烟气的逸出，对散状材料投料孔、氧枪和副枪插入孔等均采用氮气或蒸汽密封。 固定烟罩与单罩结构的活动烟罩多采用水封连接。 固定烟罩与汽化冷却烟道或废热锅炉拐弯处的拐点高度和与水平线的倾角，对防止烟道的倾斜段结渣有重要作用。 烟气的冷却设备 转炉炉气温度在 1400～ 1600℃ 左右，炉气离开炉口进入烟罩时，由于吸入空气使炉气中的 CO 部分或全部燃烧，烟气温度可能更高。 高温烟气体积大，如在高温下净化，使净化系统设备的体积非常庞大。 此外，单位体积的含尘量低，也不利于提高净化效率，所以在净化前和净化过程中要对烟气进行冷却。 国内早期投产的转炉，多采用水冷烟道。 水冷烟道耗水量大，废热无法回收利用。 近期新建成的转炉 ， 均采用汽化冷却烟道。 所谓汽化冷却就是冷却水吸收的热量用于自身的蒸发，利用水的汽化潜热带走冷却部件的热量。 如 lkg水每升高 l℃ 吸收热量约 ；而由 100℃ 水到 100℃ 蒸汽则吸收热量约 2253kJ/kg。 两者相比，相差 500 多倍。 汽化冷却的耗水量将减少到 1/30～ 1/100。 所以汽化冷却是节能的冷却方式。 汽化冷却装置是承压设备，因而投资费用大，操作要求也高，下面分项叙述。 汽化冷却烟道 汽化冷却烟道是用无缝钢管围成的筒形结构，其断面为方形或圆形，如图24 所示。 钢管的排列有水管式、隔板管式和密排管式，如图 25 所示。 水管式烟道容易变形，隔板管式加工费时，焊接处容易开裂且不易修复。 密排管式不易变形，加工简单，更换方便。 1排 污集管； 2进水集箱， 3进水总管， 4分水管； 5出口集箱， 6出水 (汽 )总管； 7氧枪水套； 8进水总管接头 图 24 汽化冷却烟道示意图 ***************学院 8 a水管式； b隔板式； c密排管式 图 25 烟道管壁结构 图 26 汽化冷却系统流程 汽化冷却用水是经过软化处理和除氧处理的。 图 26 为汽化冷却系统流程。 汽化冷却系统可自然循环， 也可强制循环。 汽化冷却烟道内由于汽化产生的蒸汽形成汽水混合物，经上升管进入汽包汽与水分离，所以汽包也称分离器；汽水分离后，热水从下降管经循环泵，又送 入汽化冷却烟道继续使用。 若取消循环泵， 为自然循环系统，其效果也很好。 当汽包内蒸汽压力升高到 (～ ) 105Pa时，气动薄膜调节阀自动打开，使蒸汽进入蓄热器供用户使用。 当蓄热器的蒸汽压力超过一定值时，蓄热器上部的气动薄膜调节阀自动打开放散。 当汽包需要补充软水时，由软水泵送入。 汽化冷却系统的汽包布置应高于烟道顶面。 一座转炉有一个汽包，汽包不宜合用，也不宜串联。 汽化冷却烟道受热时会向两端膨胀伸长，上端热伸长量在一文水封中得到补偿；下端热伸长量在烟道的水封中得到缓冲。 汽化冷却烟道也称汽化冷 却器，可以冷却烟气并能回收蒸汽。 废热锅炉 无论是未燃法还是燃烧法都可采用汽化冷却烟道。 只不过燃烧法的废热锅炉在汽化冷却烟道后面增加对流段，进一步回收烟气的余热，以产生更多的蒸汽。 第二章 转炉烟气及烟尘处理的研究 9 对流段通常是在烟道中装设蛇形管，蛇形管内冷却水的流向与烟气流向相反，通过烟气加热蛇形管内的冷却水，再作为汽化冷却烟道补充水源，这样就进一步利用了烟气的余热，也增加了回收蒸汽量。 文氏管净化器 文氏管净化器是一种湿法除尘设备，也兼有冷却降温作用。 文氏管是当前效率较高的湿法净化设备。 文氏管净化器由 雾化器 (碗形喷嘴 )、文氏管本体及脱水器等三部分组成，如图 27 所示。 文氏管本体是由收缩段、喉口段、扩张段三部分组成。 烟气流经文氏管收缩段到达喉口时气流加速，高速的烟气冲击喷嘴喷出的水幕，使水二次雾化成小于或等于烟尘粒径 100 倍以下的细小水滴。 喷水量 (标态 ) 一般为 ～。 气流速度 （ 60～ 120m/s） 越大，喷入的水滴越细，在喉口分布越均匀，二次雾化效果越好，越有利于捕集微小的烟尘。 细小的水滴在高速紊流气流中迅速吸收烟气的热量而汽化，一般在 (1/50～ 1/150)s 内使烟气从 800～ 1000℃ 冷却到 70～ 80℃。 同样在高速紊流气流中， 尘粒与液滴具有很高的相对速度，在文氏管的喉口段和扩张段内互相撞击而凝聚成较大的颗粒。 经过与文氏管串联 汽 水分离装置 ，即脱水器 ，使含尘水滴与气体分离，烟气得到降温与净化。 按文氏管的构造可分成定径文氏管和调径文氏管。 在湿法净化系统中采用双文氏管串联，通常以定径文氏管作为一级除尘装置 ， 以调径文氏管作为二级除尘装置。 溢流文氏管 在双文氏管串联的湿法净化系统中，喉口直径一定的溢流文氏管 (见图 28)主要起降温和粗除尘的作用。 经汽化冷却烟道烟 气冷却至 800～ 1000℃ ，通过溢流文氏管时能迅速冷却到 70～ 80℃ ，并使烟尘凝聚，通过扩张段和脱水器将烟气中粗粒烟尘除去，除尘效率为 90％～ 95％。 采用溢流水封主要是为了保持收缩段的管壁上有一层流动的水膜，以隔离高温烟气对管壁的冲刷，并防止烟尘在干湿交界面上产生积灰结瘤而堵塞。 溢流水封为开口式结构，有防爆泄压、调节汽化冷却烟道因热胀冷缩引起位移的作用。 溢流文氏管收缩角为 20176。 ～ 25176。 ，扩张角为 6176。 ～ 8176。 ；喉口长度为 (～ )D 喉 ， 1文氏管收缩段；2碗形喷嘴； 3喉口； 4扩张段； 5弯头脱水器 图 27 文氏管除尘器的组成 ***************学院 10 小转炉烟道取上限； 溢流文氏管的入口烟气速度 为 20～ 25m/s，喉口速度为 40～ 60m/s，出口气速为 15～ 20m/s；一文阻力损失在 3000～ 5000Pa；溢流水量每米周边约 500kg/h。 调径文氏管 在喉口部位装有调节机构的文氏管 ,称为调径文氏管 ,主要用于精除尘。 当喷水量一定的条件下，文氏管除尘器内水的雾化和烟尘的凝聚 ， 主要取决于烟气在喉口处的速度。 吹炼过程中烟气量变化很大，为了保持喉口烟气速度不变 ， 以稳定除尘效率，采用调径文氏管 ， 它能随烟气量变化相应增大或缩小喉口断面积，保持喉口处烟气速度一定。 还可以通过调节风机的抽 气量控制炉口微压差，确保回收煤气质量。 现用的矩形调径文氏管 ， 调节喉口断面大小的方式很多 ， 常用的有阀板、重砣、矩形翼板、矩形滑块等。 调径文氏管的喉口处安装米粒形阀板 ， 即圆弧形滑板 (RD)， 用以控制喉口开度，可显著降低二文阻损，如图 29 所示。 喉口阀板调节性能好，喉口开度与气体流量在相同的阻损下，基本上呈直线函数关系，这样能准确地调节喉口的气流速度，提高喉口的调节精度。 另外，阀板是用液压传动控制，可与炉口微压差同步，调节精度得到保证。 1溢流水封； 2收缩段； 3腰 鼓形喉口 (铸件 )， 4扩张段； 1导流板； 2供水； 3可调阀板 5碗形喷嘴， 6溢流供水管 图 29 圆弧形 滑板调节（ RD)文氏管 图 28 定径溢流文氏管 调径文氏管的收缩角为 23176。 ～ 30176。 ,扩张角为 7176。 ～ 12176。 调径文氏管收缩段的进口气速为 1520m/s，喉口气流速度为 100～ 120m/s；二文阻损一般为 10000～12020Pa。 第二章 转炉烟气及烟尘处理的研究 11 脱水器 在湿法和干湿结合法烟气净化系统中，湿法净化器的后面必须装有气水分离装置，即脱水器。 脱水情况直接关系到烟气的净化效率、风机叶片寿命和管道阀门的维护，而脱水效率与脱水器的结构有关 重力脱水器 如图 210 所示，烟气进入脱水器后流速下降，流向改变，靠含尘水滴自身重力实现气水分离，适用于粗脱水，如与溢流文氏管相连进行脱水。 重力脱水器的入口气流速度一般不小于 12m/s，简体内流速一般为 4～ 5m/s。 弯头脱水器 含尘水滴进入脱水器后，受惯性及离心力作用 ，水滴被甩至脱水器的叶片及器壁，沿叶片及器壁流下，通过排污水槽排走。 弯头脱水器按其弯曲角度不同，可分为 90176。 和 180176。 弯头脱水器两种，如图 211 所示为 90176。 弯头脱水器。 弯头脱水器能够分离粒径大于 30 微米的水滴，脱水效率可达 95％～ 98％。 进口速度为 8～12m/s，出口速度为 7～ 9m/s，阻力损失为 294～ 490Pa。 弯头脱水器中叶片多，则脱水效率高；但叶片多容易堵塞，尤其是一文更易堵塞。 改进分流挡板和增设反冲喷嘴，有利消除堵塞现象。 图 210 重力脱水器 图 211 90176。 弯头脱水器 丝网脱水器 用以脱除雾状细小水滴，如图 212 所示。 由于丝网的自由体积大，气体很容易通过，烟气中夹带的细小水滴与丝网表面碰撞，沿丝与丝交叉结扣处聚集逐渐形成大液滴脱离而沉降，实现气水分离。 丝网脱水器是一种高效率的脱水装置，能有效地除去粒径为 2～ 5μm的雾滴。 它阻力小、质量轻、耗水量少，一般用于风机前做精脱水设备。 但丝网脱水器长期运转容易堵塞，一般每炼一炉钢冲洗一次，冲洗时间为 3min 左右。 为防止腐***************学院 12 蚀，丝网材料用不锈钢丝、紫铜丝或磷铜丝编织。 其规格为 扁丝。 丝网厚度也分为 l00mm 和 150mm两种规格 图 1212 丝网脱水器 静电除尘器 工作原理 静电除尘器工作原理如图 213 所示。 以 导线作放电电极也称电晕电极 为负极；以金属管或金属板作集尘电极为正极。 在两个电极上接通数万伏的高压直流电源，两极间形成电场，由于两个电极形状不同，形成了不均匀电场。 在导线附近，电力线密集电场强度较大，使正电荷束缚在导线附近。 因此，在空间电子或负离子较多。 于是通过空间的烟尘大部分捕获了电子带上负电荷，得以向正极移动。 带负电荷的烟尘到达正极后，即失去电子而沉降到电极板表面，达到气与尘分离的目的。 定时将集尘电极上的烟尘振落或用水冲洗 ， 烟尘即可落到下部的积灰斗中。 构造形式 静电除尘器主要由放电电极、集尘电极、气流分布装置、外壳和供电设备组成。 1放电电极， 2烟气电离后产生的电子； 3烟气电离后产生的正离子； 4捕获电子后的尘粒； 5集尘电极； 6放电 后的尘粒 图 213 静电除尘器的工作原理 第二章 转炉烟气及烟尘处理的研究 13 静电除尘器有管式和板式两种，图 213 为板式静电除尘器 工作原理图。 管式静电除尘器的金属圆管直径为 50～ 300mm ，长为 3～ 4m。 板式除尘器集尘板间宽度约为 300mm。 立式的集尘电极高约为 3～ 4mm；卧式的长度约为 2～ 3mm。 静电除尘器由三段或多段串联使用。 烟气通过每段，都可去除大部分尘粒，经过多段可以达到较为彻底净化的目的。 据报道，静电除尘效率高达 ％。 它的除尘效率稳定，不受烟气量波动的影响，特别适于捕集小于 1μm的烟尘。 烟气进 入前段除尘器时，烟气含尘量高，且大颗粒烟尘较多，因而静电除尘器的宽度可以宽些，从此以后宽度可逐渐减小。 后段烟气中含尘量少，颗粒细小，供给的电压可由前至后逐渐增高。 烟气通过除尘器时的流速约为 2～ 3m/s 为好，流速过高，易将集尘电极上的烟尘带走；流速过低，气。