冶金烟气除尘装置的制作方法

本实用新型涉及环保设备技术领域，尤其涉及一种冶金烟气除尘装置。

背景技术：

钢铁冶金的生产工段会产生大量烟气，为了减少烟气对环境的污染，需要加强环保治理，深化烟气除尘处理和推进环保改造。连铸机火焰清理烟气和钢渣焖渣(泼渣)产生的湿烟气，具有烟气含水量高、含尘量高和成分复杂等特点；对于这类冶金烟气，目前，通常采用湿式喷淋工艺来进行除尘处理，但是，在实际处理过程中，湿式喷淋工艺的除尘效率较低且不稳定，对于pm10以下微尘的捕集效率很低，处理后烟气难以达到较低的排放浓度，而且，处理过程还需要耗费大量水资源。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种冶金烟气除尘装置，以缓解现有技术中对冶金烟气的除尘处理效率较低，处理后烟气难以达到较低的排放浓度的技术问题。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本实用新型提供一种冶金烟气除尘装置，包括：除尘集合塔和湿式除尘设备，烟气依次经过所述除尘集合塔和所述湿式除尘设备；所述除尘集合塔内设有至少一个喷淋装置，所述喷淋装置用于对烟气进行喷淋处理。

在优选的实施方式中，所述除尘集合塔的上部设有集合塔入口，所述除尘集合塔的下部设有集合塔出口。

在优选的实施方式中，所述除尘集合塔中设置有第一灰水斗和烟气连通机构；所述第一灰水斗设于所述喷淋装置的下方，并将所述除尘集合塔分隔为上塔腔和下塔腔，所述第一灰水斗能够承接所述喷淋装置的喷淋液，并且能够阻隔所述上塔腔中的烟气向所述下塔腔流动；所述上塔腔中的烟气能够通过所述烟气连通机构流入所述下塔腔。

在优选的实施方式中，所述烟气连通机构包括文丘里管。

在优选的实施方式中，所述文丘里管沿竖直方向设置，且贯穿所述第一灰水斗。

在优选的实施方式中，所述文丘里管包括收缩管段和连接于所述收缩管段下方的喉口管段，所述收缩管段的内径从上往下逐渐减小，所述喉口管段的内径从上往下逐渐扩大。

在优选的实施方式中，所述烟气连通机构包括设于所述文丘里管下方的锥体块结构，所述锥体块结构设有锥形面，喉口管段的内壁与所述锥形面之间设有环状通道。

在优选的实施方式中，所述锥体块结构连接有位置调节机构，所述位置调节机构能够驱动所述锥体块结构上下移动。

在优选的实施方式中，所述烟气连通机构包括多个文丘里管，多个所述文丘里管绕所述除尘集合塔的轴线圆周分布。

在优选的实施方式中，所述下塔腔中设有第二灰水斗，所述第二灰水斗的内腔从上往下逐渐缩小；所述除尘集合塔包括排水反冲洗管，所述排水反冲洗管的第一端与所述第二灰水斗的顶部连通，所述排水反冲洗管的第二端与所述第二灰水斗的底部连通，所述排水反冲洗管上沿第一端至第二端的方向依次设有排污阀门和旁路阀门；所述排水反冲洗管上连接有排水管和反冲洗管，所述排水管连接于所述排污阀门和所述旁路阀门之间；所述反冲洗管连接于所述旁路阀门与所述排水反冲洗管的第二端之间，并且所述反冲洗管上设有反冲洗管道阀门。

在优选的实施方式中，所述第一灰水斗的内腔从上往下逐渐缩小；所述除尘集合塔包括排水反冲洗管，所述排水反冲洗管的第一端与所述第一灰水斗的顶部连通，所述排水反冲洗管的第二端与所述第一灰水斗的底部连通，所述排水反冲洗管上沿第一端至第二端的方向依次设有排污阀门和旁路阀门；所述排水反冲洗管上连接有排水管和反冲洗管，所述排水管连接于所述排污阀门和所述旁路阀门之间；所述反冲洗管连接于所述旁路阀门与所述排水反冲洗管的第二端之间，并且所述反冲洗管上设有反冲洗管道阀门。

在优选的实施方式中，所述除尘集合塔中设有降温换热器，所述降温换热器用于吸收烟气的热量，并且设于所述喷淋装置的靠近所述除尘集合塔的集合塔入口的一侧。

在优选的实施方式中，所述湿式除尘设备采用湿式电除尘塔，所述湿式电除尘塔中设有电源、阳极元件和阴极元件；所述湿式电除尘塔的下部设有除尘塔入口和排水口，所述湿式电除尘塔的上部设有除尘塔出口；所述除尘塔入口与所述除尘集合塔的集合塔出口连通。

在优选的实施方式中，所述湿式电除尘塔中设有用于向烟气传送热量的升温换热器，所述升温换热器靠近所述除尘塔出口。

在优选的实施方式中，所述除尘集合塔中设有降温换热器，所述降温换热器设于所述喷淋装置的上方，用于吸收烟气的热量；所述升温换热器中的换热介质与所述降温换热器中的换热介质循环流动。

本实用新型的特点及优点是：

烟气首先进入除尘集合塔，通过喷淋喷雾，使烟气增湿降温，达到过饱和状态，烟气中较大粒径的尘粒与水雾颗粒发生碰撞，凝聚形成含尘的大液滴，促使尘粒从烟气中分离，并随水流被带走排出。

烟气从除尘集合塔中排出后，进入湿式除尘设备中进行深度净化，以进一步降低粉尘排放浓度，达到超低排放指标。由于烟气已经过喷淋处理，含尘浓度已有较大幅度的降低，且被水雾良好地浸润，为过饱和状态，对于湿式除尘设备的运行比较有利，减轻了湿式除尘设备的运行负荷，降低了积灰、难清灰的风险，使该除尘装置整体的运可靠性更高，保障了除尘处理效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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他的附图。

图1为本实用新型提供的冶金烟气除尘装置的第一种实施方式的结构示意图；

图2为本实用新型提供的冶金烟气除尘装置的第二种实施方式的结构示意图；

图3为图1中的a-a向剖视图；

图4为图1所示的冶金烟气除尘装置中的文丘里管的结构示意图；

图5为图1所示的冶金烟气除尘装置中的第二灰水斗与排水反冲洗管的结构示意图。

附图标号说明：

10、除尘集合塔；101、集合塔入口；102、集合塔出口；11、上塔腔；12、下塔腔；13、烟气管道；

20、喷淋装置；

31、第一灰水斗；32、第二灰水斗；

400、烟气连通机构；40、文丘里管；41、收缩管段；42、喉口管段；43、圆筒段；44、环状通道

50、锥体块结构；501、锥形面；51、位置调节机构；

61、排水反冲洗管；62、排水管；63、反冲洗管；v1、排污阀门；v2、旁路阀门；v3、反冲洗管道阀门；

70、降温换热器；

80、湿式除尘设备；81、湿式电除尘塔；811、除尘塔入口；812、除尘塔出口；813、排水口；

821、阳极元件；822、阴极元件；823、电源；83、喷淋冲洗管路和喷嘴；

90、升温换热器；91、循环水泵。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供了一种冶金烟气除尘装置，如图1和图2所示，该除尘装置包括：除尘集合塔10和湿式除尘设备80，烟气依次经过除尘集合塔10和湿式除尘设备80；除尘集合塔10内设有至少一个喷淋装置20，喷淋装置20用于对烟气进行喷淋处理。

烟气首先进入除尘集合塔10，通过喷淋喷雾，使烟气增湿降温，达到过饱和状态，烟气中较大粒径的尘粒与水雾颗粒发生碰撞，凝聚形成含尘的大液滴，促使尘粒从烟气中分离，并随水流被带走排出。

烟气从除尘集合塔10中排出后，进入湿式除尘设备80中进行深度净化，以进一步降低粉尘排放浓度，达到超低排放指标。由于烟气已经过喷淋处理，含尘浓度已有较大幅度的降低，且被水雾良好地浸润，为过饱和状态，对于湿式除尘设备80的运行比较有利，减轻了湿式除尘设备80的运行负荷，降低了积灰、难清灰的风险，使该除尘装置整体的运可靠性更高，保障了除尘处理效率。

如图1和图2所示，喷淋装置20包括喷淋管道和连接于喷淋管道的多个喷嘴。根据工程实际情况，除尘集合塔10中可以设置一个或者多个喷淋装置20；多个喷淋装置20多沿除尘集合塔10高度方向竖向安装，多个喷淋装置20组合，可以使高温高湿烟气进入除尘集合塔10后被连续强制降温，有利于烟气中的水分冷凝析出，达到过饱和状态。

该除尘装置先在除尘集合塔10中对烟气进行预除尘，再通过湿式除尘设备80进行精除尘处理，将烟气深度净化。湿式除尘设备80可以为管束式除尘除雾器、湍球塔或者湿式电除尘塔中的任意一种。当湿式除尘设备80采用管束式除尘除雾器时，在管束式除尘除雾器中，利用烟气中不同粒径尘粒的离心力不同，流经管束的气流高速湍动，促进烟气中大量细小雾滴与尘颗粒的互相碰撞，凝聚为较大颗粒；其次，管束式除尘除雾器中的导流叶片形成的高速气流，形成极高的切向速度，将液滴、细尘高速甩向壁面，与壁面的液膜接触后被截留，实现分离，在此过程中伴随有凝聚、捕悉、湮灭现象。当湿式除尘设备80采用湍球塔时，在湍球塔中，利用球形填料悬浮起来形成湍动旋转和相互碰撞，引起气、液的密切接触，有效地进行传质、传热和除尘作用。

优选地，湿式除尘设备80采用湿式电除尘塔81，在湿式电除尘塔81中，利用高压电场作用下，气体中烟尘粒子荷电并向阳极板运动，被粘附收集在阳极板上；湿式电除尘塔81利用电场力，对于20μm以下的气溶胶具有较高的除尘净化效率，适用范围广。如图1和图2所示，湿式电除尘塔81中设有电源823、阳极元件821和阴极元件822；湿式电除尘塔81的下部设有除尘塔入口811和排水口813，湿式电除尘塔81的上部设有除尘塔出口812；除尘塔入口811与除尘集合塔10的集合塔出口102通过烟气管道13连通。湿式电除尘塔81内的腔体作为烟气净化处理的空间，烟气自下而上通过；阴极元件822与电源823相连，引入高压电源，阳极元件821和阴极元件822在高压电源作用下，形成高压电场，烟气携带的灰尘及雾滴在高压电场作用下，持续不断地被收集在阳极元件821的内表面，烟气得到净化。电源823的电压值与电场的同极距有关，电源823的额定电压一般设计为72kv或80kv，实际运行电压约55kv-70kv。

钢渣焖渣产生的湿烟气等冶金烟气的主要成分包括蒸汽和空气，且混有钢渣、ca(oh)2等灰尘，烟尘粘性大、浓度高，极易粘附在设备和管道内部并结块，而且烟尘粒径分布广，烟气温度高，如直接采用湿式电除尘器进行处理，存在易积灰、难清灰的问题，导致除尘器内部材料选择困难，且运行的稳定性较低，维护量大，无法保持较高的除尘效率。本实用新型提供的冶金烟气除尘装置，烟尘在进入湿式电除尘塔81前，先在除尘集合塔10中进行了喷淋浸润，形成了内部为烟尘微粒作凝结核、外部为水的微小液滴，粒径和重量增大，同时，液滴之间发生扩散和碰撞，更易于凝聚长大。粒径大的微粒将更容易被湿式电除尘塔81捕集，减轻了湿式电除尘塔81的运行负荷。

含湿烟气在流经烟囱过程中烟气逐步降温，烟囱内壁易出现冷凝液，烟囱长期处于湿润状态下，易出现腐蚀、生锈现象。当烟气中携带酸性气体时，烟囱内壁的冷凝液将会溶解未经处理的酸性气体，ph值呈现酸性，腐蚀更加强烈。为此，发明人作了进一步改进：如图1所示，湿式电除尘塔81中设有用于向烟气传送热量的升温换热器90，升温换热器90靠近除尘塔出口812。烟气从下往上流动，通过阳极元件821和阴极元件822完成除尘后，流经升温换热器90，烟气吸热升温达到不饱和状态，增强了烟羽的抬升能力，减少烟气中的水汽在湿式电除尘塔81的烟囱出口遇冷凝结，避免出现“白烟”现象，可以减小烟囱内部腐蚀，降低烟囱针对湿烟气的防腐措施的要求。优选地，湿式除尘设备80中设有喷淋冲洗管路和喷嘴83，以进行定期冲洗，将阳极元件821收集的灰尘冲刷入水，冲洗水可通过排水口813排出。

如图1或者图2所示，除尘集合塔10的上部设有集合塔入口101，除尘集合塔10的下部设有集合塔出口102，烟气通过集合塔入口101进入到除尘集合塔10中，从上往下运动，有利于烟气与喷淋水雾充分接触。

为了增强烟气在喷淋处理过程中的除尘效率，如图1所示，除尘集合塔10中设有降温换热器70，降温换热器70用于吸收烟气的热量，并且位于喷淋装置20的上方。烟气从集合塔入口101进入，首先流经降温换热器70，降温换热器70吸收烟气的热量，使烟气降温，有利于烟气在喷淋处理过程中达到过饱和状态，促使尘粒从烟气中分离，随水流下落。对于高温高湿含尘烟气，常规的处理工艺为大量水喷淋，喷淋除尘的处理效率非常有限。该除尘装置先进行降温，使得烟气减量化，体积流量减小，再接着喷淋处理，使高温高湿烟气进入被连续强制降温，烟气中的水分冷凝析出并达到过饱和状态，在此过程中，烟气中的尘粒与水雾颗粒碰撞、凝聚形成含尘的大液滴而脱离气流，提高了净化效率。

进一步地，除尘集合塔10中设置有第一灰水斗31和烟气连通机构400；第一灰水斗31设于喷淋装置20的下方，并将除尘集合塔10分隔为上塔腔11和下塔腔12，第一灰水斗31能够承接喷淋装置20的喷淋液，并且能够阻隔上塔腔11中的烟气向下塔腔12流动；上塔腔11中的烟气能够通过烟气连通机构400流入下塔腔12。烟气在上塔腔11中运动时，在喷淋作用下，较大粒径的尘粒从烟气中分离出来，落到第一灰水斗31中，第一灰水斗31能够承载喷分离出的尘粒和喷淋液。优选地，第一灰水斗31呈倒锥形，上口外径与除尘集合塔10的内径相同，以便于起到分隔作用，以及容置尘粒和喷淋液。

在上塔腔11中经过了喷淋处理的烟气，通过烟气连通机构400继续向下塔腔12运动。为了进一步促进尘粒分离，烟气连通机构400包括文丘里管40。经喷淋降温后的烟气密度增加、体积减小，烟气流经文丘里管40，烟气、尘粒与液滴发生剧烈的湍流混合作用，一部分细微粒径的烟尘凝聚为大粒径的烟尘，通过文丘里管40后与气流分离，落入下塔腔12的底部。

如图4所示，文丘里管40包括收缩管段41和连接于收缩管段41下方的喉口管段42，收缩管段41的内径从上往下逐渐减小，喉口管段42的内径从上往下逐渐扩大；收缩管段41的上端连接有圆筒段43。优选地，文丘里管40沿竖直方向固定设置，且贯穿第一灰水斗31；文丘里管40的上部设有伞形的风帽，以防止喷淋液直接通过文丘里管40而进入下塔腔12。

在本实用新型的一实施方式中，烟气连通机构400包括设于文丘里管40下方的锥体块结构50，锥体块结构50设有锥形面501，锥体块结构50伸入到喉口管段42中，喉口管段42的内壁与锥形面501之间设有环状通道44。烟尘在上塔腔11中被水雾良好地浸润，再通过该环状通道44，该环状通道44呈扩展状，烟气产生剧烈的湍流，尘粒、液滴和烟气之间的相对运动速度极高，增强了尘粒和液滴的掺混和团聚作用。

进一步地，锥体块结构50连接有位置调节机构51，位置调节机构51能够驱动锥体块结构50上下移动，以调节锥体块结构50的高度，实现调控环状通道44的大小，使该环状通道44的阻力损失在1kpa至10kpa之间；在一定范围内，当锥体块结构50向上移动，环状通道44的大小减小，除尘效率提高，且阻力损失增加。通过位置调节机构51，可调节至满足烟气排放标准，同时使阻力损失保持较小值，使该除尘装置的性能更加均衡。在实际运行过程中，烟气工况会发生变化，通过调控环状通道44的大小，以与烟气工况相适应，有利于实现较高的除尘效率。优选地，锥体块结构50上的锥形面501的斜度与喉口管段42内壁的斜度不相等。

具体地，位置调节机构51可以采用液压、气动或电动机构。例如：位置调节机构51包括气缸，或者位置调节机构51包括电缸。

烟气连通机构400可以包括1个或者多个文丘里管40。如图3所示，烟气连通机构400包括多个文丘里管40，多个文丘里管40绕除尘集合塔10的轴线圆周分布，以提高烟气的流通和除尘效率。当烟气连通机构400包括多个文丘里管40时，可以设置多个与文丘里管40一一对应的锥体块结构50和位置调节机构51。

烟气进入到下塔腔12后，尘粒发生沉降，为此，下塔腔12中设有第二灰水斗32，以承载尘粒和液滴；集合塔出口102位于第二灰水斗32的上方，以便于烟气从下塔腔12中排出。优选地，第二灰水斗32呈倒锥形，其内腔从上往下逐渐缩小，以便于容置尘粒和喷淋液。

进一步地，第二灰水斗32连接有排水反冲洗管61，如图5所示，排水反冲洗管61的第一端与第二灰水斗32的顶部连通，排水反冲洗管61的第二端与第二灰水斗32的底部连通，排水反冲洗管61上沿第一端至第二端的方向依次设有排污阀门v1和旁路阀门v2；排水反冲洗管61上连接有排水管62和反冲洗管63，排水管62连接于排污阀门v1和旁路阀门v2之间；反冲洗管63连接于旁路阀门v2与排水反冲洗管61的第二端之间，并且反冲洗管63上设有反冲洗管道阀门v3。

在正常运行状态下，排污阀门v1关闭，旁路阀门v2打开，反冲洗管道阀门v3关闭，第二灰水斗32的收集的污水从其底部持续不断地排出塔体。

当出现排水管62水流变慢或其它排水不畅迹象时，排污阀门v1开启，旁路阀门v2关闭，反冲洗管道阀门v3打开，外部供应的反冲洗水通过反冲洗管63、反冲洗管道阀门v3从第二灰水斗32的底部进入；当第二灰水斗32液位超过溢流口高度时，水流从第二灰水斗32的顶部，并通过排污阀门v1和排水管62排出，进行反冲洗程序。

实际运行时，可定期切换各阀门，执行反冲洗程序，各阀门亦可联锁实现自动控制。

如果塔内出现严重的积液和堵塞，塔内积存的液面较高时，可先打开排污阀门v1，排出积液；待塔内液面降低至溢流口液面高度时，再关闭旁路阀门v2，打开反冲洗管道阀门v3，向塔内通入反冲洗水，进行反冲洗。

如图1所示，第一灰水斗31连接有排水反冲洗管61，排水反冲洗管61的第一端与第一灰水斗31的顶部连通，排水反冲洗管61的第二端与第一灰水斗31的底部连通，排水反冲洗管61上沿第一端至第二端的方向依次设有排污阀门v1和旁路阀门v2；排水反冲洗管61上连接有排水管62和反冲洗管63，排水管62连接于排污阀门v1和旁路阀门v2之间；反冲洗管63连接于旁路阀门v2与排水反冲洗管61的第二端之间，并且反冲洗管63上设有反冲洗管道阀门v3。

在正常运行状态下，排污阀门v1关闭，旁路阀门v2打开，反冲洗管道阀门v3关闭，第一灰水斗31的收集的污水从其底部持续不断地排出塔体。

当出现排水管62水流变慢或其它排水不畅迹象时，排污阀门v1开启，旁路阀门v2关闭，反冲洗管道阀门v3打开，外部供应的反冲洗水通过反冲洗管63、反冲洗管道阀门v3从第一灰水斗31的底部进入；当第一灰水斗31液位超过溢流口高度时，水流从第一灰水斗31的顶部，并通过排污阀门v1和排水管62排出，进行反冲洗程序。

实际运行时，可定期切换各阀门，执行反冲洗程序，各阀门亦可联锁实现自动控制。

如果塔内出现严重的积液和堵塞，塔内积存的液面较高时，可先打开排污阀门v1，排出积液；待塔内液面降低至溢流口液面高度时，再关闭旁路阀门v2，打开反冲洗管道阀门v3，向塔内通入反冲洗水，进行反冲洗。

使用该除尘装置处理高温高湿烟气时，当烟气降温后，烟气中的水汽析出，成为液态，并被第一灰水斗31和第二灰水斗32收集，减少了随烟气排放的水汽；收集的液态水通过管道可以被输送喷淋装置20，用作喷淋液，进行回收利用。

在本实用新型的一实施方式中，升温换热器90中的换热介质与降温换热器70中换热介质循环流动，即换热介质在除尘集合塔10的入口处吸收烟气中的热量，然后换热介质从降温换热器70运动至升温换热器90，在湿式电除尘塔81的出口处释放热量，实现使烟气从湿式电除尘塔81的烟囱排出前进行升温。具体地，升温换热器90与降温换热器70之间安装有循环水泵91，以驱动换热介质流动。

在本实用新型的一实施方式中，在集合塔入口101、集合塔出口102设置有的用于检测温度、压力、流量和含尘浓度的检测仪表；在除尘集合塔10内设置有液位计，液位计和检测仪器的检测信号接入控制系统，以便于了解工艺生产条件，并根据工艺生产条件的变化，通过位置调节机构51，调节环状通道44的大小，使除尘集合塔10的阻力损失和除尘效率，与生产工艺联锁运行，提高除尘效率。

烟气流经该除尘装置的动力可以由除尘风机提供；除尘风机可以布置在集合塔入口101之前，也可以布置在除尘塔出口812之后。升温换热器90和降温换热器70可以采用板式结构，也可采用管翅式结构。换热介质可以采用水；循环水量可调节。

本实用新型提供的除尘装置，通过降温及喷淋处理进行第一级预除尘，通过文丘里管40进行第二级预除尘，然后通过湿式电除尘塔81的电场区域深度净化，进行一级精除尘，含尘排放浓度可达到5mg/m³以下，含尘浓度达到超低排放指标。采用了多级除尘，对于高含尘浓度的烟气也可以实现较高的净化效率，对烟尘的适应性强。降温处理与喷淋处理相结合，当除尘集合塔10入口处的烟气温度较高或者波动较大时，可以保证最终的净化效率受到的影响较小，对烟气工况的变化适应性强，不易发生堵塞，系统运行可靠性高。

以上所述仅为本实用新型的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本实用新型实施例进行各种改动或变型而不脱离本实用新型的精神和范围。