专利名称：高炉气体除尘装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高炉气体除尘装置。
高炉气体除尘装置通常包括一个预清理段和一个终清理段。预清理段是由粉尘捕收器构成的。后者主要是由一个大型的垂直的压力室构成的，该室通过一大截面的气体管与高炉的炉喉相连。气体从气体管垂直地进入压力室，于其中，气体进入压力室时入口截面增大使得气体的速度明显下降。因之，至少最粗的颗粒在气流离开压力室顶端的粉尘捕收器之前及在转向之后，从气流中垂直落下。被分离出来的粉尘收集在粉尘斗中，由此斗它们经由位于压力室底部的闭锁机构被排出。然后，经过预清理的高炉气体从粉尘捕收器通往终清理器，它通常包括至少一台气体除尘器或静电除尘器。
当粉尘捕收器的分离效率较差时，还可使高炉气体在其离开粉尘捕收器之后及在通往终清理段之前通过旋风分离器。这种类型的旋风分离器包括一或多台平行相连的离心除尘器。后者是压力室，高炉气体以高速切向地供于其中，结果使之产生漩流运动。颗粒被离心力抛向旋风分离器的外壁，然后沿外壁下滑而落入粉尘斗中。这类两段预清理大量增加除尘装置的成本及在气体侧需要用于连接平行相连的旋风除尘器的昂贵的管线是显而易见的。
其中的粉尘捕收器被单台的大型旋风分离器取代的高炉气体除尘装置已经建造起来了(在Schwelgen works of THYSSEN Krupp Stahl AG的二号高炉除尘装置)。来自高炉的主气体管沿切线方向引入离心分离室，结果使高炉气体产生漩流，从而发生上述的粉尘分离。但，这种类型的大型旋风分离器迄今仍不能从市场上取代传统的粉尘捕收器，尽管对于更有效的高炉气体预清理一直有着需求。可能性最大的原因是(1)来自高炉炉喉的气体管与大型旋风分离器的连接很成问题；(2)受限于压力室损耗；(3)缺乏与将大型旋风除尘器用于高炉气体预清理相关的经验数据。对于(1)，应该说，大型高炉气体管(截面尺寸最大为4m)与离心分离室的切向连接需要特别复杂的管路，横向支撑结构(它需要很多的空间)，辅助的管线弯头，胀缩件及昂贵的矩形的管道(它用于增强抗弯折的能力)。若欲用大型的旋风除尘器取代现有的粉尘捕收器，则需对高炉气体管线和钢结构作重大的改动。对于来自高炉炉喉处的气体管而言，则经常缺乏足够的空间用于横向支撑装置。在这种连接中同样还应指出成问题的是来自高炉炉喉处的气体管的支撑，由于管线的重量很大(沉重的耐火衬)，必需考虑的风的负荷(大直径时)及热补偿(大的长度及大的温差)，而很成问题。至于(2)，则应注意，流入旋风分离器的气体以高速正面冲击室壁，这将导致严重的损耗。对于第(3)，则应提及高炉操作人员特别怕这种大型旋风除尘器达不到其预计的分离特性。由于这种类型的旋风除尘器的分离特性仅取决于该旋风分离器的几何形状及切线方向的进入气流，因而对分离特性的进一步提高只能以可观的成本进行。
因此，本发明的目的在于提供一种带有预清理段的高炉气体除尘装置，它具有高的分离效率，但没有以大型旋风分离器作预处理段的已知解决方案的上述缺点，或仅有程度很低的缺点。
按本发明，用权利要求1的除尘装置完成了这一目的。按公知的方式，这种类型的除尘装置包括一预清理段及一终清理段。预清理段由一大型旋风分离器构成，它包括一个竖直的压力室，来自高炉的气体管终于其中。按本发明，在压力室的顶部设有轴向的，高炉气体的输送装置，它可与高炉的气体管相连的。该轴向输送装置是按这样的方式设计的它沿轴向方向将高炉气体引入压力室。带有导流叶片的漩流装置被置于输送装置下面。它是这样设计的它使沿轴向被引入压力室的高炉气体绕压力室的轴线涡流流动。离心力将高炉气体中的颗粒抛向压力室的外壁，然后沿外壁下滑。应该提到的是与切向输送装置相比，这种轴向供应高炉气体的装置使大型旋风分离器与来自高炉的气体管间的连接大为简化。该管可从上与轴向输送装置相连，因而被垂直地支撑于旋风分离器的上方。因此，这一并非无关紧要的问题被大为简化。用于压力室的横向切向连接的单独的支撑结构、附加的管弯头及防弯折的矩形管线均被省略。此外，由于高炉气体沿轴向引入，所以进气区的压力室壁的磨损也大为减少。导流叶片使高炉气体产生涡流运动，该叶片可简单地用可互换的耐磨部件进行设计。因此，符合本发明的除尘装置另行具有优点，即，在任何时间该设备的分离特性都可通过改变漩流装置中的导流叶片，即以可接受的成本来满足新要求。
经过预清理的高炉气体，比如，可在旋风分离器的底端经中心出口连接管排出。在大多数情况下，高炉气体从上方进入后续的终清理段，但在压力室顶部端经中心出口连接管排出经过预清理的高炉气体是有益的。在此情况下，输送装置具有至少2条向上取向的，终止于压力室中围绕中心出口连接管的入口连接管是有益的。输送装置中入口连接管的数目越大，则进入压力室中的漩流装置内的气流越均匀。为与高炉气体管相连，输送装置最好有一位于压力室之外的分配器。这种分配器包括一条向上垂直取向的连接管和向下取向的支管。来自高炉的气体管与通往支管的输送装置的中心连接管和入口连接管相连。因而，终清理段可借助一连接管线与压力室的中心出口管相连，该连接管线是连通于分配器的两相邻的支管间的。这种分配器最好按轴对称的方式设计。
在压力室中，输送装置有一向下延伸的锥形的入口钟是有益的。该钟是穿过中心出口连接管的。在入口钟底部边沿和压力室壁之间形成一条环状间隙，其中设有漩流装置。该入口钟由中心出口连接管支撑，从而使压力室和入口钟可相互独立地补偿是有益的。
将导流叶片从外侧经压力室壁中的缝隙插入漩流装置，从而使它们可以相当容易地更换也是有益的。按一优选的实施方案，每片导流板在其外端有一安装板，该板用一密封件旋接在一法兰上，它封住压力室壁中的相应的缝隙。为将流过漩流装置的气流保持得尽可能地小，可将导流叶片的内端引入入口钟底沿内的缝隙状的凹槽内。
下面参照
本发明的示例性的实施方案，其中图1为本发明的高炉气体除尘装置的预清理段的正视图，它是以局部剖面图绘制的。
图2为图1中的一个正视图，但偏转了90°。
图3是漩流装置的剖面图。
图4图3中的漩流装置的透视图，它显示一个局部剖面。
图5是如图1中的预清理段的正视图，它显示了局部剖面，它是在现有的粉尘捕收器中加设了一台大型旋风分离器。
图1和2中所示的本发明的高炉气体除尘装置的预清理段由大型旋风分离器10构成。欲被清理的高炉气体经直接来自高炉炉喉(未示)的高炉气体管12被送入预清理段。
大型旋风分离器10包括一个竖直的圆柱形的压力室14。压力室14的底端构成了粉尘料斗16，它可以已知的方式经锁紧装置18放空。图2显示了锁紧装置18经溜槽20放空至轨道车中的情况。
压力室14的顶端是以图1和2中的剖面部分被显示的。它用一拱形的盖24被气密地密封。如图2所示，盖24有2条周边的入口连接管26，28，它们是以压力室14的中心轴30对称布置的。压力室14的中心轴30与入口连接管26的中心轴32间的夹角约为30°。
在图1中，轴对称的分配器被标为34(该分配器的对称轴被标为轴30)。分配器34形如一Y字的管道。它有两条支管36，38，它们向下延伸，并通过它们连接拱形盖24的2条入口连接管26，28以及垂直向上延伸的连接管40。后者通过一个补偿器42连接，而且若需，可经由截止阀44与高炉气体管相连。应注意的是，高炉气体管12垂直地支靠在上支撑框架46上，框架46又支靠在下支撑框架48上，下框架48承载着大型旋风分离器10，或在其顶端被横向支撑。但，不排除高炉气体管12可以直接垂直地支靠在压力室14上。
高炉气体大致是沿轴向经连接管26，28被引入压力室14中的。它在这里碰到了向下扩张的入口钟50，它以在入口钟50底缘52和压力室壁54之间形成一条环状间隙56的方式被设置在压力室14中央。在这种间隙56之中设有下文将详述其结构的漩流装置58。
漩流装置58使沿轴向引入环状间隙56中的高炉气体绕压力室14的轴线30漩流。离心力将高炉气体中的颗粒抛向压力室14的圆柱形的外壁54，然后该颗粒沿外壁54下滑。此时它们到达已经描述过的粉尘料斗16。在底部的偏移的钟59处，气流再次向上转向，于此它在入口钟59之下，在中心出口连接管60中结束，管60是与压力室的中心轴30同轴设置的。中心出口连接管60气密地穿过入口钟50，而且入口钟50也是仅由这一连接管支撑的。中心出口连接管60同样还穿过拱形的盖24，它也是气密的，但同时它又能沿轴向经设在拱形盖24中的管道连管62移动，从而出口连接管60可相对于拱形盖24自由扩张(见图2)。图2同时还显示，中心出口连接管60在拱形盖的上方与气体管64相连，该管将经预清理的高炉气体送往终清理段(未示)。来自上方的气体管64在分配器34的两支管36，38之间穿过。
现在参照图3和4详细地描述漩流装置58。它包括多块导流板66(比如，30块)，它们有约20-40％的部位相互重叠，并有15-30°的倾角。每块导流板66均从外侧经压力室14的壁54中的缝隙68插入漩流装置58。这些缝隙68在壁54的外侧用框架70封闭，在框架上承载着法兰72。每片导流板66都包括叶片74(它可以是平的或弯的)和一块安装板76，该板气密地旋接在法兰72上。叶片74以悬臂的方式从按装板76伸入压力室14中。每块叶片74的内端可以一定的窜动量插入入口钟50底缘52的耐磨衬层79内的缝隙状的凹槽78中。但，在导流板66和入口钟50之间没有固定的机械连接，于是后者可以相对于压力室14自由扩张。当然暴露于高炉粉尘的严重磨损中的叶片74，壁54，入口钟50，偏移钟59及其它的位于旋风分离器10中的部件均带有，比如，用陶瓷材料构成的耐磨衬。
漩流装置58的一个重要优点在于可从外侧独立地更换叶片66。实际上，可从压力室14中方便地将它们抽出，或从外支座80将它们推入压力室14中。叶片74上的导板82便于通过使叶片74在框架70中进行调节而装配导流板66。最后，应注意的是，由于在壁54中大小适宜的缝隙，因而即使导流板66有不同倾角δ、不同的交叠部位和/或不同的扭曲度都可使用。这意味着，旋风分离器10的分离特性可以可接受的成本加以改变。比如，希望在预清理段减少粉尘中的Zn和Pb含量的高炉工作者可以拥有漩流装置，该装置是以如下方式重新设计的使旋风分离器有约16mm颗粒尺寸的较低的分离限度。因此该高炉除尘装置向高炉工作者提供了优化高炉气体除尘的新的可能性。
图5显示了按本发明的装有老式粉尘捕收器100的现有除尘装置中的预清理段进行的变更。与图1-4中的大型旋风分离器10大致相同的大型旋风分离器10′沿轴向被插在粉尘捕收器100的截头的压力室102中，从这里开始，所有装配件均先行去除。只有大形分离器10′的头部端104从压力室102突出。它借助于气密连接106与截头的压力室102的顶部边沿相连。而大型旋风分离器10′的下部沿轴向伸入压力室102中，并且在其底端有一通向粉尘料斗116的孔108。料斗116是由老式粉尘捕收器100的粉尘料斗构成的。来自高炉炉喉处的气体管112的支撑结构110由粉尘捕收器100的压力室102支撑。这一实施方案的重要的优点是无需完全拆除旧的粉尘捕收器，以及对钢结构或气体管的改动可限于最小范围。
权利要求
1.包括预清理段和终清理段的高炉气体除尘装置，该预清理段由一大型旋风分离器(10)构成，它包括一竖直的压力室(14)，来自高炉的气体管终止于其中，该气体除尘装置的特征为，还包括位于压力室(14)顶部的高炉气体轴向输送装置(34、26、28、50)，来自高炉的气体管(12)可从上方与此输送装置相连，此输送装置是以如下方式设计的它将高炉气体沿轴向引入压力室(14)；及位于轴向输送装置(34、26、28、50)下方的带有导流叶片(66)的漩流装置(58)，此漩流装置是以如下方式设计的它使得供入压力室的高炉气体绕压力室(14)的轴线(30)作漩流运动。
2.权利要求1的除尘装置，其特征在于，高炉气体的中心出口连接管(60)从压力室(14)的顶端露出；以及输送装置(34、26、28、50)有至少2条向上伸出的入口连接管道(26、28)，它们在压力室(14)中终止于中心出口连接管道(60)的周围。
3.权利要求2的除尘装置，其特征在于，输送装置(34，26，28，50)包括一位于压力室(14)外侧的分配器(34)，所述分配器(34)具有一条垂直向上伸出的连接管(40)及向下伸出的支管(36)，(38)，来自高炉的气体管(12)与垂直连接管(40)相连，而输送装置(34，26，28，50)的入口连接管(26，28)则与支管(36，38)相连；而且其特征还在于终清理段的连接管线(64)被导往分配器(34)的两支管(36，38)之间并与压力室(14)的中心出口连接管(60)相连。
4.权利要求2或3的除尘装置，其特征在于，分配器(34)是按轴对称方式设计的。
5.权利要求2-4中之一项的除尘装置，其特征在于，压力室(14)中的输送装置(34，26，28，50)具有一倾斜的，向下扩张的入口钟(50)，它被中心出口连接管(60)所穿过，在入口钟(50)的底缘(52)和压力室(14)的壁(54)之间形成了其中装有漩流装置(58)的环状间隙(56)。
6.权利要求5的除尘装置，其特征在于，入口钟(50)由中心出口连接管(60)支撑。
7.权利要求1-6中之一项的除尘装置，其特征在于，导流叶片(66)从外穿过压力室(14)的壁(54)中的缝隙(68)被插于漩流装置(58)中。
8.权利要求7的除尘装置，其特征在于，导流叶片(66)的外端有一按装板(76)，板(76)密封地拧在法兰(72)上，该法兰(72)围绕压力室(14)的壁(54)中的缝隙(68)。
9.权利要求5或权利要求7和8中之一项的除尘装置，其特征在于，带间隙地将导流叶片的内端插入入口钟(50)的底缘中的缝隙状的凹槽中。
10.权利要求1-9中之一项的除尘装置，其特征在于，大型旋风分离器(10′)沿轴向被插入预清理段的原有的粉尘捕收器(100)中，所述预清理段有一截头的压力室(102)及一粉尘料斗(116)。
11.权利要求10的除尘装置，其特征在于，以如下的方式将大型旋风除尘器(10′)插在粉尘捕收器(100)的截头压力室(102)中，即仅使除尘器(10′)的头部伸出于截头压力室(102)之外；其特征还在于，大型旋风分离器(10′)的头部(104)通过气密连接(106)与截头压力室(102)的顶缘相连；其特征还在于，大型旋风分离器(10′)的底端有一通往粉尘料斗(116)的开孔(108)，其中由粉尘捕收器(100)的压力室(102)构成了此粉尘料斗(116)。
全文摘要
高炉气体除尘装置的预清理段包括一台大型的旋风分离器,它包括一个竖直的加压罐(14)。来自高炉的高炉气体管线(12)与位于加压罐(14)上端的轴向输送装置(34,26,28,50)相连。轴向输送装置(34,26,28,50)的构形要使其可将高炉气体沿轴向引入加压罐(14)中。带有导流叶片(66)的漩流装置(58)被设置在轴向输送装置(34,26,28,50)的下方,它使得沿轴向被引入加压室(14)的高炉气体绕所述加压室(14)的轴线(30)漩流。
文档编号C21B7/00GK1327482SQ00802241
公开日2001年12月19日 申请日期2000年1月7日 优先权日1999年1月8日
发明者卡尔－鲁道夫·赫格曼, 保尔·戈德特, 埃米尔·洛纳迪, 肯·爱德华, 弗朗西斯·波特, 盖伊·西尔伦 申请人:保尔·沃特公司