權利要求

1.冶金煙氣高效除塵與發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的旋風過濾器(1)、電聚過濾器(2)、袋式靜電過濾器(3)、毒害氣體凈化系統(tǒng)(4)和余熱利用系統(tǒng)(5)； 電聚過濾器(2)包括電聚過濾器筒體(13)，電聚過濾器筒體(13)下部連接有電聚過濾器集塵箱(14)，電聚過濾器筒體(13)內(nèi)設有超聲喇叭(15)、攪拌裝置(17)和若干組電聚積塵器(16)，超聲喇叭(15)設在若干組電聚積塵器(16)上方，攪拌裝置(17)設在若干組電聚積塵器(16)下方； 袋式靜電過濾器(3)包括袋式靜電過濾器筒體(22)，袋式靜電過濾器筒體(22)下部連接有袋式靜電過濾器集塵箱(23)，袋式靜電過濾器筒體(22)內(nèi)設有若干組袋式的靜電積塵器(25)。2.根據(jù)權利要求1所述的冶金煙氣高效除塵與發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，旋風過濾器(1)包括旋風過濾器筒體(6)，旋風過濾器筒體(6)下部連接有旋風過濾器集塵箱(7)，旋風過濾器(1)中心連接有耐高溫過濾袋(8)，煙氣出口設有旋風過濾器空氣反吹裝置(9)，煙氣出口與電聚過濾器(2)的進口連接。 3.根據(jù)權利要求2所述的冶金煙氣高效除塵與發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，旋風過濾器筒體(6)的筒壁為多層復合結構，筒壁中間為耐溫合金鋼材質(zhì)的支撐體(10)，支撐體(10)內(nèi)側為裝配式陶瓷瓦塊(11)，支撐體(10)外側為保溫材料(12)；耐高溫過濾袋(8)由碳纖維編織、針刺或水刺工藝制成。 4.根據(jù)權利要求1所述的冶金煙氣高效除塵與發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，電聚過濾器(2)為上進下出結構，進口與旋風過濾器(1)的煙氣出口連接，出口與袋式靜電過濾器(3)的進口連接；每組電聚積塵器(16)包括電聚過濾器電極針(19)和電聚過濾器電極板(20)，電聚過濾器電極板(20)為自上而下漸擴的圓筒狀，電聚過濾器電極針(19)設在電聚過濾器電極板(20)內(nèi)。 5.根據(jù)權利要求4所述的冶金煙氣高效除塵與發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，每組電聚積塵器(16)中的電聚過濾器電極針(19)與電聚過濾器電極板(20)極性相反，相鄰電聚過濾器電極針(19)的極性相反，相鄰電聚過濾器電極板(20)的極性相反。 6.根據(jù)權利要求4所述的冶金煙氣高效除塵與發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，攪拌裝置(17)為自力式攪拌器；電聚過濾器電極板(20)由碳纖維布疊置制成。 7.根據(jù)權利要求1所述的冶金煙氣高效除塵與發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，袋式靜電過濾器(3)為下進上出的結構，進口與電聚過濾器(2)的出口連接，出口與毒害氣體凈化系統(tǒng)(4)連接；每組靜電積塵器(25)包括袋式靜電過濾器電極針(26)和靜電過濾袋(27)，靜電過濾袋(27)的開口向下，袋式靜電過濾器電極針(26)設在靜電過濾袋(27)內(nèi)，袋式靜電過濾器電極針(26)與靜電過濾袋(27)極性相反，靜電過濾袋(27)的上部設有袋式靜電過濾器空氣反吹裝置(24)。 8.根據(jù)權利要求7所述的冶金煙氣高效除塵與發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，靜電過濾袋(27)由金屬顆粒燒結或碳纖維編織制成。 9.根據(jù)權利要求1所述的冶金煙氣高效除塵與發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，旋風過濾器(1)的分離精度＞20μm，電聚過濾器(2)的分離精度＞10μm，袋式靜電過濾器(3)的分離精度＞2.5μm。 10.根據(jù)權利要求1～9任意一項所述的冶金煙氣高效除塵與發(fā)電系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，包括： 高溫煙氣進入旋風過濾器(1)，尺寸較大較重的固體顆粒被收集，相對較小的固體顆粒被內(nèi)部捕獲，其余攜塵煙氣離開旋風過濾器(1)進入電聚過濾器(2)；電聚積塵器(16)使得煙氣中較小的固體顆粒被捕獲收集，剩余未被捕獲的固體顆粒與氣體被攪拌裝置(17)的旋轉帶動，混合相鄰電聚積塵器(16)的攜塵氣體，固體顆粒聚集成團，形成大顆粒，落入電聚過濾器集塵箱(14)，其后煙氣離開電聚過濾器(2)，進入袋式靜電過濾器(3)；超聲喇叭(15)產(chǎn)生超聲波震蕩，使沉積于電聚積塵器(16)上未能掉落的固體顆粒落入電聚過濾器集塵箱(14)；經(jīng)電聚過濾器(2)過濾后的煙氣進入袋式靜電過濾器(3)，在靜電積塵器(25)的放電作用下，使攜塵氣體與固體顆粒帶電，并被吸附沉積，潔凈氣體流出，固體顆粒落入袋式靜電過濾器集塵箱(23)； 依次經(jīng)旋風過濾器(1)、電聚過濾器(2)和袋式靜電過濾器(3)過濾后的無塵氣體進入毒害氣體凈化系統(tǒng)(4)，進行除毒除害工作，其后進入余熱回收系統(tǒng)(5)將其余熱高效轉換為電能，部分電能用于滿足電聚過濾器(2)和袋式靜電過濾器(3)以及系統(tǒng)內(nèi)煙氣循環(huán)風機的用電需求。

說明書

冶金煙氣高效除塵與發(fā)電系統(tǒng)及其工作方法

技術領域

本發(fā)明屬于冶金煙氣處理技術領域，具體涉及一種冶金煙氣高效除塵與發(fā)電系統(tǒng)及其工作方法。

背景技術

工業(yè)粉塵與煙塵是影響大氣環(huán)境、引發(fā)霧霾的主要污染源，有效控制顆粒物排放是工業(yè)部門和全社會關注的焦點。同時攜帶工業(yè)粉塵的煙氣中，往往含有大量的熱能，其綜合利用是工業(yè)界角力的熱點領域。

金屬冶煉過程中，產(chǎn)生的煙氣溫度高。通常地，熔煉反射爐、煙化爐的煙氣溫度約為1200-1250℃，精煉反射爐為1250-1300℃，閃速爐和旋渦爐的則高達1300-1350℃。這些煙氣的溫度等級在余熱利用領域屬于高溫熱源，非常適合轉化為電能，也具有高的熱電轉換效率。

然而，冶金煙氣中往往還有大量的粉塵，如氧氣頂吹轉爐的含塵量約為80-150g/m 3，沸騰焙燒爐的約為150-350g/m 3，易堵塞設備，沉積在傳熱表面，降低傳熱效果。因此，冶金高溫煙氣含塵問題阻礙了其在余熱利用方面的應用。

在當前的技術條件下，一些小型的冶金企業(yè)，煙氣煙塵量大，余熱利用技術難度太大，往往采用自然降溫，布袋除塵的方式。對于大型的冶金企業(yè)，現(xiàn)行的余熱利用系統(tǒng)存在鍋爐內(nèi)管壁積灰嚴重，傳熱效率低、煙氣通路易堵塞，且鍋爐由于酸露點的問題，排煙溫度高，余熱利用不充分、不徹底。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種冶金煙氣高效除塵與發(fā)電系統(tǒng)及其工作方法，能夠在高溫狀態(tài)下除去冶金煙氣的固體顆粒，增加余熱鍋爐內(nèi)的傳熱效果和深度利用煙氣的余熱。

本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn)：

本發(fā)明公開了一種冶金煙氣高效除塵與發(fā)電系統(tǒng)，包括依次連接的旋風過濾器、電聚過濾器、袋式靜電過濾器、毒害氣體凈化系統(tǒng)和余熱利用系統(tǒng)；

電聚過濾器包括電聚過濾器筒體，電聚過濾器筒體下部連接有電聚過濾器集塵箱，電聚過濾器筒體內(nèi)設有超聲喇叭、攪拌裝置和若干組電聚積塵器，超聲喇叭設在若干組電聚積塵器上方，攪拌裝置設在若干組電聚積塵器下方；

袋式靜電過濾器包括袋式靜電過濾器筒體，袋式靜電過濾器筒體下部連接有袋式靜電過濾器集塵箱，袋式靜電過濾器筒體內(nèi)設有若干組袋式的靜電積塵器。

優(yōu)選地，旋風過濾器包括旋風過濾器筒體，旋風過濾器筒體下部連接有旋風過濾器集塵箱，旋風過濾器中心連接有耐高溫過濾袋，煙氣出口設有旋風過濾器空氣反吹裝置，煙氣出口與電聚過濾器的進口連接。

進一步優(yōu)選地，旋風過濾器筒體的筒壁為多層復合結構，筒壁中間為耐溫合金鋼材質(zhì)的支撐體，支撐體內(nèi)側為裝配式陶瓷瓦塊，支撐體外側為保溫材料；耐高溫過濾袋由碳纖維編織、針刺或水刺工藝制成。

優(yōu)選地，電聚過濾器為上進下出結構，進口與旋風過濾器的煙氣出口連接，出口與袋式靜電過濾器的進口連接；每組電聚積塵器包括電聚過濾器電極針和電聚過濾器電極板，電聚過濾器電極板為自上而下漸擴的圓筒狀，電聚過濾器電極針設在電聚過濾器電極板內(nèi)。

進一步優(yōu)選地，每組電聚積塵器中的電聚過濾器電極針與電聚過濾器電極板極性相反，相鄰電聚過濾器電極針的極性相反，相鄰電聚過濾器電極板的極性相反。

進一步優(yōu)選地，攪拌裝置為自力式攪拌器；電聚過濾器電極板由碳纖維布疊置制成。

優(yōu)選地，袋式靜電過濾器為下進上出的結構，進口與電聚過濾器的出口連接，出口與毒害氣體凈化系統(tǒng)連接；每組靜電積塵器包括袋式靜電過濾器電極針和靜電過濾袋，靜電過濾袋的開口向下，袋式靜電過濾器電極針設在靜電過濾袋內(nèi)，袋式靜電過濾器電極針與靜電過濾袋極性相反，靜電過濾袋的上部設有袋式靜電過濾器空氣反吹裝置。

進一步優(yōu)選地，靜電過濾袋由金屬顆粒燒結或碳纖維編織制成。

優(yōu)選地，旋風過濾器的分離精度＞20μm，電聚過濾器的分離精度＞10μm，袋式靜電過濾器的分離精度＞2.5μm。

本發(fā)明公開的上述冶金煙氣高效除塵與發(fā)電系統(tǒng)的工作方法，包括：

高溫煙氣進入旋風過濾器，尺寸較大較重的固體顆粒被收集，相對較小的固體顆粒被內(nèi)部捕獲，其余攜塵煙氣離開旋風過濾器進入電聚過濾器；電聚積塵器使得煙氣中較小的固體顆粒被捕獲收集，剩余未被捕獲的固體顆粒與氣體被攪拌裝置的旋轉帶動，混合相鄰電聚積塵器的攜塵氣體，固體顆粒聚集成團，形成大顆粒，落入電聚過濾器集塵箱，其后煙氣離開電聚過濾器，進入袋式靜電過濾器；超聲喇叭產(chǎn)生超聲波震蕩，使沉積于電聚積塵器上未能掉落的固體顆粒落入電聚過濾器集塵箱；經(jīng)電聚過濾器過濾后的煙氣進入袋式靜電過濾器，在靜電積塵器的放電作用下，使攜塵氣體與固體顆粒帶電，并被吸附沉積，潔凈氣體流出，固體顆粒落入袋式靜電過濾器集塵箱；

依次經(jīng)旋風過濾器、電聚過濾器和袋式靜電過濾器過濾后的無塵氣體進入毒害氣體凈化系統(tǒng)，進行除毒除害工作，其后進入余熱回收系統(tǒng)將其余熱高效轉換為電能，部分電能用于滿足電聚過濾器和袋式靜電過濾器以及系統(tǒng)內(nèi)煙氣循環(huán)風機的用電需求。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益的技術效果：

當前大型冶金企業(yè)余熱利用的工藝流程往往是先通過余熱鍋爐將其熱能傳遞給其它介質(zhì)，如水蒸氣或者其它低沸點工質(zhì)，將其熱能轉化為電能，其后再進行煙氣的除塵和凈化。這種工藝流程的優(yōu)勢是在溫度較低時除塵，除塵設備得到了簡化；但是存在鍋爐內(nèi)管壁積灰嚴重，傳熱效率低、煙氣通路易堵塞，且鍋爐由于酸露點的問題，排煙溫度高，余熱利用不充分、不徹底。

本發(fā)明公開的一種冶金煙氣高效除塵與發(fā)電系統(tǒng)，經(jīng)過旋風過濾器、電聚過濾器和袋式靜電過濾器三級過濾器，高溫煙氣的粉塵被清除，配合毒害氣體凈化系統(tǒng)，在后續(xù)的余熱發(fā)電系統(tǒng)里能夠得到充分利用，大幅提高余熱利用率。將冶金煙氣過濾布置在余熱發(fā)電利用系統(tǒng)之前，避免含塵煙氣在余熱鍋爐內(nèi)傳熱管壁面的沉積，影響鍋爐的換熱效果，同時防止沉積的粉塵堵塞煙氣通道，避免鍋爐安全事故；連續(xù)三級的粉塵強力過濾器，可以使得固體顆粒的直徑降至2.5μm以下，達到相關國家環(huán)保相關標準；將毒害氣體凈化系統(tǒng)布置在余熱發(fā)電系統(tǒng)之前，使余熱鍋爐的排煙無酸露點溫度的限制，充分降低排煙溫度，深度利用余熱；余熱利用產(chǎn)生的部分電能滿足旋風過濾器、電聚過濾器、袋式靜電過濾器以及煙氣循環(huán)風機的用電需求。

相較于傳統(tǒng)旋風過濾器，本發(fā)明的旋風過濾器內(nèi)布置有耐高溫過濾袋和旋風過濾器空氣反吹裝置，耐高溫過濾袋可以過濾沒有經(jīng)慣性撞擊旋風過濾器筒體壁面的部分粉塵，空氣反吹裝置可以適時啟動，對耐高溫過濾袋進行吹掃，以保證過濾效果，避免堵塞后阻力升高。

進一步地，旋風過濾器筒體內(nèi)側布置可拆卸陶瓷瓦塊，防止煙氣對筒體支撐體的高溫侵蝕。同時在支撐體外側布置保溫材料，防止熱量外泄。

進一步地，本發(fā)明的電聚過濾器在傳統(tǒng)靜電過濾器工作原理的基礎上增加了帶異種電荷粉塵聚合功能，可以更大程度地將細小粉塵聚合成尺寸較大的粉塵團，然后在重力作用下落入集塵箱中。同時，在靜電作用下在電聚過濾器筒體沉積的粉塵，有時在重力作用下難于落入集塵箱中，因此在電聚過濾器頭部布置有超聲喇叭，在聲波的振動下，可以促使其落入集塵箱中。

進一步地，在電聚過濾器下部布置有自力式攪拌器，以使從相鄰電聚積塵器內(nèi)流出的帶異種電荷的粉塵混合，團聚成粉塵塊。

進一步地，電聚過濾器筒體呈擴張圓筒狀，便于粉塵掉落。

進一步地，本發(fā)明的袋式靜電過濾器基于傳統(tǒng)袋式過濾器的工作原理，采用的新型過濾袋帶正電荷，過濾袋內(nèi)布置電極，產(chǎn)生負電荷，含塵氣體進入后，電極放電使得粉塵帶負電荷，擴散沉積于帶正電荷的過濾袋表面或孔隙內(nèi)。空氣脈沖反吹裝置適時啟動，對袋式靜電過濾器內(nèi)過濾袋上的粉塵進行吹掃，以保證過濾效果，避免堵塞后阻力升高。

本發(fā)明公開的上述冶金煙氣高效除塵與發(fā)電系統(tǒng)的工作方法，自動化程度高，能夠在高溫狀態(tài)下除去冶金煙氣的固體顆粒，增加余熱鍋爐內(nèi)的傳熱效果和深度利用煙氣的余熱。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)整體結構示意圖；

圖2為旋風過濾器的結構示意圖；

圖3為圖2的局部放大示意圖；

圖4為電聚過濾器的結構示意圖；

圖5為袋式靜電過濾器的結構示意圖。

圖中：1-旋風過濾器，2-電聚過濾器，3-袋式靜電過濾器，4-毒害氣體凈化系統(tǒng)，5-余熱利用系統(tǒng)，6-旋風過濾器筒體，7-旋風過濾器集塵箱，8-耐高溫過濾袋，9-旋風過濾器空氣反吹裝置，10-支撐體，11-裝配式陶瓷瓦塊，12-保溫材料，13-電聚過濾器筒體，14-電聚過濾器集塵箱，15-超聲喇叭，16-電聚積塵器，17-攪拌裝置，18-超聲信號發(fā)生器，19-電聚過濾器電極針，20-電聚過濾器電極板，21-電聚過濾器供電電源，22-袋式靜電過濾器筒體，23-袋式靜電過濾器集塵箱，24-袋式靜電過濾器空氣反吹裝置，25-靜電積塵器，26-袋式靜電過濾器電極針，27-靜電過濾袋，28-袋式靜電過濾器供電電源。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細描述，其內(nèi)容是對本發(fā)明的解釋而不是限定：

如圖1，為本發(fā)明的冶金煙氣高效除塵與發(fā)電系統(tǒng)的工藝流程圖，包括旋風過濾器1、電聚過濾器2、袋式靜電過濾器3、毒害氣體凈化系統(tǒng)4和余熱利用系統(tǒng)5。高溫煙氣經(jīng)旋風過濾器1后，依次進入電聚過濾器2和袋式靜電過濾器3，其后進入毒害氣體凈化系統(tǒng)4，最后進入余熱發(fā)電系統(tǒng)5，排入大氣環(huán)境。

圖2為本發(fā)明的旋風過濾器1的示意圖，包括旋風過濾器筒體6、旋風過濾器集塵箱7、耐高溫過濾袋8和旋風過濾器空氣反吹裝置9，其中耐高溫過濾袋8的濾料由碳纖維編織、針刺或水刺工藝制成。如圖3，旋風過濾器筒體6的支撐體10由耐溫合金鋼制成，支撐體10的內(nèi)側布置有裝配式陶瓷瓦塊11，支撐體10的外側布置有保溫材料12。

圖4為本發(fā)明的電聚過濾器2的示意圖，包括電聚過濾器筒體13、電聚過濾器集塵箱14、超聲喇叭15、電聚積塵器16和攪拌裝置17，其中超聲喇叭15布置有超聲信號發(fā)生器18，電聚積塵器16包括電聚過濾器電極針19、電聚過濾器電極板20和電聚過濾器供電電源21。攪拌裝置17選用自力式攪拌器。其中電聚過濾器電極針19的極性與其相應電聚過濾器電極板20的極性相反，相鄰電聚過濾器電極針19的極性和電聚過濾器電極板20的極性相反，且電聚過濾器電極板20為擴張型圓筒狀，由碳纖維布疊置制成。

圖5為本發(fā)明的袋式靜電過濾器3的示意圖，包括袋式靜電過濾器筒體22、袋式靜電過濾器集塵箱23、袋式靜電過濾器空氣反吹裝置24和靜電積塵器25。其中靜電積塵器25包括袋式靜電過濾器電極針26、靜電過濾袋27和袋式靜電過濾器供電電源28，靜電過濾袋27由金屬顆粒燒結或碳纖維編織制成。

上述的冶金煙氣高效除塵與發(fā)電系統(tǒng)的工作方法，包括：

冶金高溫煙氣經(jīng)過旋風過濾器1過濾掉尺寸20μm以上的固體顆粒，經(jīng)過電聚過濾器2過濾掉尺寸10μm以上的固體顆粒，再經(jīng)過袋式靜電過濾器3過濾掉尺寸2.5μm以上的固體顆粒，然后進入毒害氣體凈化系統(tǒng)4，最后在余熱發(fā)電系統(tǒng)5里將高溫煙氣的余熱轉化為電能，鍋爐排煙進入大氣環(huán)境。

高溫煙氣進入旋風過濾器1，繞其軸線周向旋轉，尺寸較大較重的固體顆粒撞擊旋風過濾器殼體6，落入旋風過濾器集塵箱7，其余攜塵氣體經(jīng)耐高溫過濾袋8過濾，離開旋風過濾器1，進入電聚過濾器2，旋風過濾器空氣反吹裝置9脈沖反吹耐高溫過濾袋8，避免其堵塞。

經(jīng)旋風過濾器1過濾后的煙氣進入電聚過濾器2，電聚過濾器電極針19放電，使得攜塵煙氣帶正電荷或負電荷，在向下游流動過程中，被帶有相反電荷的電聚過濾器電極板20捕獲，沉積在其表面，隨后在重力作用下沉入電聚過濾器集塵箱14，未被電聚過濾器電極板20捕獲的攜塵氣體，在其出口區(qū)域，被攪拌裝置17的旋轉帶動，混合相鄰電聚過濾器電極板20出口帶有異種電荷的攜塵氣體，固體顆粒聚集成團，形成大顆粒，落入電聚過濾器集塵箱14，其后煙氣離開電聚過濾器2，進入袋式靜電過濾器3。另外，超聲信號發(fā)生器18產(chǎn)生超聲，經(jīng)超聲喇叭15產(chǎn)生聲波震蕩，使沉積于電聚過濾器電極板20上但未能掉落的固體顆粒，落入電聚過濾器集塵箱14。

經(jīng)電聚過濾器2過濾后的煙氣進入袋式靜電過濾器3，在袋式靜電過濾器電極針26的放電作用下，使攜塵氣體帶負電荷，沿靜電過濾袋27筒體內(nèi)上升，在帶正電荷的靜電過濾袋27吸附作用下沉積，潔凈氣體經(jīng)靜電過濾袋27筒體的孔隙至袋式靜電過濾器3出口流出。另外，沉積于靜電過濾袋27筒體內(nèi)側的固體顆粒，在袋式靜電過濾器空氣反吹裝置24的反吹作用下，落入袋式靜電過濾器集塵箱23。

依次經(jīng)旋風過濾器1、電聚過濾器2和袋式靜電過濾器3過濾后的無塵氣體進入毒害氣體凈化系統(tǒng)4，進行除毒除害工作，其后進入余熱回收系統(tǒng)5將其余熱高效轉換為電能，其部分電能用于滿足電聚過濾器2和袋式靜電過濾器3以及煙氣循環(huán)風機的用電需求。

以上所述，僅為本發(fā)明實施方式中的部分，本發(fā)明中雖然使用了部分術語，但并不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了方便的描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)，把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。以上所述僅以實施例來進一步說明本發(fā)明的內(nèi)容，以便于更容易理解，但不代表本發(fā)明的實施方式僅限于此，任何依本發(fā)明所做的技術延伸或再創(chuàng)造，均受本發(fā)明的保護。

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