转底炉烟气处理系统及方法

技术领域

本发明属于转底炉生产技术领域，具体涉及一种转底炉烟气处理系统及处理方法。

背景技术

近年来，利用转底炉处理钢铁企业含铁类粉尘(包括高炉粉尘、转炉粉尘、氧化铁皮、轧钢尘泥等)生产直接还原铁的工艺得到了进一步的应用。这种工艺一般是如下过程：其基本原理是将各类含铁尘泥或铁矿粉制备为含碳球团，烘干后经加料装置均匀布在转底炉炉底上，球团随炉底转动，通过温度受到控制的多个区域，完成含碳球团预热和还原，锌挥发进入烟气，通过除尘系统捕集，铁留在球团中，经排料器从炉底排出，冷却后得到金属化球团。

在现有转底炉生产工艺过程中，沉降室排灰、输灰存在如下问题：1)沉降室灰需连续产灰、连续排灰，清理不及时容易出现沉降室下料口堵灰问题，沉降室一旦堵灰，人工清理耗时费力，影响生产顺行。2)由于转底炉排烟温度在800～1000℃左右，沉降室灰温度高，卸灰后需冷却才能转运，热灰自然空冷，冷却速度慢，露天堆放时间长，存在环境污染风险，另一方面，装灰转运需要专人负责，增加生产运营成本。

在沉降室内沉降后的灰，进入沉降室下部锥斗，锥斗下部设置有电动闸板阀，人工定期或不定期地控制电动闸板阀开启以进行排灰操作，这种方式存在清灰不及时、清灰不彻底等问题，增加了沉降室内积灰风险。若将沉降室卸灰口电动闸板阀设置为常开，沉降室灰直接从沉降室落入下部接灰斗，虽然能解决沉降室积灰问题，但现场环境风险增加，冷却高温灰、需专人转运高温灰的困难依然存在。

发明内容

本发明涉及一种转底炉烟气处理系统及处理方法，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本发明涉及一种转底炉烟气处理系统，包括沿烟气流通方向顺次连接的沉降室和余热锅炉，所述沉降室与转底炉的排烟管道连接，所述沉降室的底部卸灰口连接有螺旋输送机，所述螺旋输送机的机壳中设有冷却通道，所述螺旋输送机的机壳上连接有冷却介质进管和冷却介质回管，所述冷却介质进管和所述冷却介质回管分别与所述冷却通道连通。

作为实施方式之一，所述沉降室的底部卸灰阀采用常开阀。

作为实施方式之一，所述底部卸灰阀采用电动插板阀。

作为实施方式之一，所述冷却介质进管连接于所述机壳的进灰侧，所述冷却介质回管连接于所述机壳的出灰侧。

作为实施方式之一，所述冷却介质进管连接于所述机壳的出灰侧，所述冷却介质回管连接于所述机壳的进灰侧。

作为实施方式之一，所述沉降室的下部设有换热壁，所述冷却介质回管与所述换热壁的换热介质入口连接。

作为实施方式之一，所述换热介质入口位于所述换热壁的底部，所述换热壁的顶部设有换热介质出口。

作为实施方式之一，所述沉降室的下部呈自上而下渐缩的锥斗状。

作为实施方式之一，所述换热壁的换热介质出口连接有能量利用机构。

作为实施方式之一，所述冷却介质进管连接有冷却水源。

本发明还涉及一种转底炉烟气处理方法，通过沉降室底部卸灰口连接的螺旋输送机将沉降室中的粗灰卸出；所述螺旋输送机具有冷却功能，以在输灰过程中对粗灰进行冷却。

本发明至少具有如下有益效果：本发明中，在沉降室的底部卸灰口连接螺旋输送机，可以实时地将沉降室底部的积灰排出，并且不会引起环境污染问题；螺旋输送机具有冷却功能，可以对沉降室粗灰进行冷却，便于沉降室粗灰的运输和后续处理，提高沉降室粗灰的处置效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种转底炉烟气处理系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的螺旋输送机的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种转底炉烟气处理系统的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1-图3，本发明实施例提供一种转底炉烟气处理系统，包括沿烟气流通方向顺次连接的沉降室1和余热锅炉5，所述沉降室1与转底炉的排烟管道连接，所述沉降室1的底部卸灰口连接有螺旋输送机2，所述螺旋输送机2的机壳中设有冷却通道，所述螺旋输送机2的机壳上连接有冷却介质进管24和冷却介质回管23，所述冷却介质进管24和所述冷却介质回管23分别与所述冷却通道连通。

转底炉生产过程中产生800～1000℃的高温烟气，经烟道口排出后，进入排烟管道，随即从沉降室1上部一侧进入沉降室1，沉降室1主要用于沉降转底炉烟气中的部分大颗粒灰；烟气随后进入余热锅炉5，再进行后续处置，例如进一步进入布袋除尘器等。

其中，优选地，进入沉降室1的烟气温度在650～1000℃范围内；在沉降室1中沉降的粗灰量为转底炉高温烟气中的含尘总量的5％～20％，本实施例中，沉降室1中沉降的粗灰量为300～350kg。

其中，在沉降室1的底部卸灰口处设有底部卸灰阀11，该底部卸灰阀11优选为采用自动控制阀，例如采用电动插板阀。本实施例中，由于在底部卸灰口处布置了螺旋输送机2，可以实时地将沉降室1底部的积灰排出，因此，优选地，上述底部卸灰阀11设置为常开，例如，所述沉降室1的底部卸灰阀11采用常开阀。

在其中一个实施例中，所述冷却介质进管24连接于所述机壳的进灰侧，所述冷却介质回管23连接于所述机壳的出灰侧，在该方案中，冷却介质与粗灰顺流换热。

在另外的实施例中，所述冷却介质进管24连接于所述机壳的出灰侧，所述冷却介质回管23连接于所述机壳的进灰侧，在该方案中，冷却介质与粗灰逆流换热。

其中，冷却介质包括但不限于采用冷却水、氮气等，例如所述冷却介质进管24连接有冷却水源/氮气源；采用冷却水时，宜采用间接冷却方式，采用气体冷却时，可以采用间接冷却方式，也可采用直接冷却方式，例如将氮气通入至螺旋输送机2的输送腔内。

一般地，从沉降室1卸出的粗灰温度在700～900℃范围内。优选地，冷却后的粗灰温度在200℃以下，进一步优选为将粗灰冷却至100℃以下。

在其中一个实施例中，所述沉降室1的下部设有换热壁，所述冷却介质回管23与所述换热壁的换热介质入口连接，冷却介质经由螺旋输送机2换热后，再进一步进入换热壁中进行换热，可以对沉降室1中的粗灰进行预冷，提高对粗灰的冷却效果和效率。该方案尤其适用于冷却介质回管23连接于机壳的进灰侧的情况，便于冷却介质的流通，而且也能保证换热效果。

优选地，冷却介质在换热壁中进行蒸发式冷却换热，在对沉降室1中的粗灰进行预冷的同时，获得高品质蒸汽，所产蒸汽可并入余热锅炉蒸汽管道，或者进入余热锅炉5的过热器/再热器中。

进一步地，在沉降室1中，冷却介质与粗灰逆流换热，相应地，所述换热介质入口位于所述换热壁的底部，所述换热壁的顶部设有换热介质出口。

优选地，如图1和图3，所述沉降室1的下部呈自上而下渐缩的锥斗状，可以便于粗灰的收集沉降和卸出，同时，粗灰能集中地与换热壁进行换热，可以相应地提高换热效果。

进一步地，所述换热壁的换热介质出口连接有能量利用机构，例如，冷却介质采用冷却水时，经换热介质出口排出的冷却介质为汽水混合物，经汽水分离后，蒸汽可用于发电等。

优选地，可以通过控制底部卸灰阀11的开度，来控制沉降室1下部的积灰高度以及卸灰流量，从而可以控制换热壁的换热量和换热效果，以及控制螺旋输送机2中的冷却效果和效率，保证换热介质出口排出的蒸汽量及过热度，便于后续的能量利用。

如图1和图3，沉降室1与余热锅炉5通过水平烟道3连接，一般地，水平烟道3的轴线平行于水平向，在水平烟道3中容易出现积灰问题。

其中，优选为在水平烟道3中设置烟道调节阀31，可以调节烟气流量，该烟道调节阀31优选为是自动控制阀，包括但不限于采用电动插板阀。

通过烟道调节阀31的开度调节，可以控制烟气在沉降室1中的停留时间，从而控制沉降室1中的粗灰沉降量，以及控制经过余热锅炉5的烟气流量，从而可以控制余热锅炉5的蒸汽产量，以及经换热壁得到的蒸汽产量(尤其是结合上述底部卸灰阀11的开度调节)，可以保证蒸汽品质和/或蒸汽量的稳定性。

在其中一个实施例中，如图1，在水平烟道3的底部设有烟道灰斗41，该烟道灰斗41连接有卸灰溜管42，这样可以及时地将水平烟道3中的积灰排出，保证系统运行的可靠性。优选地，所述烟道灰斗41位于所述烟道调节阀31的来烟侧。

优选地，如图1，上述螺旋输送机2采用双进料口输送机，其具有第一进料口21和第二进料口22，其中，沉降室1的底部卸灰口与螺旋输送机2的第一进料口21连接，烟道灰斗41通过卸灰溜管42与螺旋输送机2的第二进料口22连接。基于该方案，沉降室1和水平烟道3可以通过同一螺旋输送机2进行卸灰，结构简单、运行可靠，能相应地减少设备投资、便于现场设备布置；对于具有冷却功能的螺旋输送机2，可以一并地对水平烟道3排出的粗灰进行冷却处理。

其中，第一进料口21优选为位于第二进料口22的上游，也即更远离螺旋输送机2的出灰侧。

其中，在卸灰溜管42上设有溜管控制阀43，可以控制卸灰时机以及卸灰流量，该溜管控制阀43优选为采用自动控制阀，包括但不限于采用电动插板阀。

在其中一个实施例中，如图3，所述水平烟道3包括沿烟气流通方向顺次连接的第一管段32、第二管段33和第三管段34，所述第一管段32的底部和所述第三管段34的底部均倾斜设置，其中，所述第一管段32的底部坡向沉降室1内腔，所述第三管段34的底部坡向余热锅炉5内腔，于所述第二管段33中设有烟道调节阀31。

如图3，沿烟气流通方向，第一管段32的流通截面积逐渐减小，第三管段34的流通截面积逐渐增大，第一管段32、第二管段33和第三管段34配合可以构成为一个文丘里管，这种结构可以便于烟气与粉尘的分离。

在上述结构中，基于第一管段32和第三管段34底部的倾斜设置，在水平烟道3中沉降的粗灰可以顺畅地滑落至沉降室1和余热锅炉5中，从而避免水平烟道3中出现积灰的情况。

其中，在余热锅炉5中，设有锅炉灰斗并且配置有锅炉输灰装置，滑落至余热锅炉5中的粗灰可以沉降至锅炉灰斗中。

优选地，所述第一管段32的底部的倾斜角度在30～70°范围内，进一步优选为控制在30～60°范围内；该倾斜角度是相对于水平面的倾斜角度，可以保证粗灰顺畅地滑落至沉降室1内。

优选地，所述第三管段34的底部的倾斜角度在20～70°范围内，进一步优选为控制在30～60°范围内；该倾斜角度是相对于水平面的倾斜角度，可以保证粗灰顺畅地滑落至余热锅炉5内。

在其中一个实施例中，所述第一管段32、所述第二管段33与所述第三管段34的长度比为(2～5)：1：(2～6)，在满足烟道调节阀31布置条件的同时，可以获得较好的文丘里效应以及粗灰分流效果。

实施例二

本发明实施例还提供一种转底炉烟气处理方法，通过沉降室1底部卸灰口连接的螺旋输送机2将沉降室1中的粗灰卸出；所述螺旋输送机2具有冷却功能，以在输灰过程中对粗灰进行冷却。

该处理方法可基于上述的转底炉烟气处理系统实施，相关方案在上述实施例中已有述及，此处不作赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。