TWI658142B - Converter flue gas treatment system - Google Patents

Abstract

一種轉爐煙氣處理系統用於將一轉爐排出的煙氣進行冷卻及集塵。轉爐煙氣處理系統包含一個裝設在轉爐的煙氣出氣口的煙道裝置，且煙道裝置包括一個用來輸送來自轉爐之煙氣的管體，以及一個覆面焊耐蝕層單元。覆面焊耐蝕層單元是由合金材料經由熔化極惰性氣體保護電弧焊形成在管體的內周面，其中，合金材料是選自於鎳基合金、鈷基合金或上述的任意組合。透過以該合金材料經由熔化極惰性氣體保護電弧焊在管體的內周面形成覆面焊耐蝕層單元，本發明轉爐煙氣處理系統的煙道裝置具有較長的使用壽命。

Description

轉爐煙氣處理系統

本發明是有關於一種轉爐煙氣處理系統，特別是指一種煙道的使用壽命較長的轉爐煙氣處理系統。

轉爐煙氣(converter fume and dust)中含有爐氣及煙塵，爐氣中的主要成分是一氧化碳，煙塵則是微米級的細微顆粒；若將轉爐煙氣直接排放至大氣中，將會造成嚴重的空氣污染問題，影響環境及人體健康甚鉅。且轉爐煙氣的溫度可高達1450至1500℃，若能加以利用，將可以節省能源。轉爐煙氣中的一氧化碳若能回收，也可做為燃料及化工原料。煙塵若能回收，也可做為煉鐵的原料。因此，轉爐煙氣的淨化及回收具有很大的經濟價值。

現有的轉爐煙氣處理方法有燃燒型及非燃燒型，其中又以非燃燒型為主流，非燃燒型是將轉爐煙氣先冷卻再除塵，再排放至大氣或者回收到儲存槽中。在非燃燒型中所使用的轉爐煙氣處理系統，通常會包含一個裝設在轉爐的煙氣出氣口的煙道。其中，煙道包括一個連接轉爐的煙氣出氣口的裙罩、一個連接該裙罩的下護罩，及一個連接在下護罩的上護罩。該煙道是由多支鍋爐用鋼管焊接在一起並圍繞所構成，當該煙道輸送煙氣時，該等鍋爐用管中會被通入冷卻水以初步降低煙氣的溫度。但是，高溫、高流速且含有煙塵的煙氣會沖蝕該煙道的該等鍋爐用管，造成該等鍋爐用管與煙氣接觸的表面受損、甚至產生破洞，而該等鍋爐用管中的冷卻水若經由這些破洞噴入至轉爐內，會使轉爐發生氣爆。其次，受損煙道的更換作業耗時，也會嚴重影響生產調度。其中，煙道的各部位中，又以最先接觸到煙氣的裙罩最容易及最早發生破損。

為了延長煙道的使用壽命，現有技術中例如使用熔射的方式在煙道的裙罩的內周面上噴塗耐蝕層，此種方式雖然可以減少煙道的受損情況，但實際上，在煙道使用1至2年後，就會發生耐蝕層剝落的現象而無法有效防止煙道受損。且熔射還有施工不易及製程費用昂貴的問題。

有鑑於上述的問題，仍需要就煙道因煙氣而受沖蝕的問題以及提升煙道的使用壽命做更進一步的改進。

因此，本發明之目的，即在提供一種煙道的使用壽命較長的轉爐煙氣處理系統。

於是，本發明轉爐煙氣處理系統，用於將一轉爐排出的煙氣進行冷卻及集塵，該轉爐煙氣處理系統包含： 一個煙道裝置，裝設在該轉爐的煙氣出氣口，且包括一個用來輸送來自該轉爐的煙氣的管體，以及一個覆面焊耐蝕層單元，其中該覆面焊耐蝕層單元是由一合金材料經熔化極惰性氣體保護電弧焊形成在該管體的內周面，且該合金材料是選自於鎳基合金、鈷基合金或上述的任意組合。

本發明之功效在於：透過以該合金材料經熔化極惰性氣體保護電弧焊在該管體的內周面形成該覆面焊耐蝕層單元，該轉爐煙氣處理系統的煙道裝置具有較長的使用壽命。

本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。

本發明轉爐煙氣處理系統是用於將一轉爐6排出的煙氣進行冷卻及集塵。

參閱圖1，本發明轉爐煙氣處理系統的一實施例，包含一個裝設在該轉爐6的煙氣出氣口並用來輸送來自該轉爐6的煙氣的煙道裝置1、一個設置在該煙道裝置1的下游並用來冷卻該煙氣的冷卻裝置2、一個設置在該冷卻裝置2的下游並用來收集經冷卻後之煙氣中煙塵的集塵裝置3、一個設置在該集塵裝置3的下游並用來抽送經集塵後之煙氣的抽氣裝置4，以及一個設置在該抽氣裝置4的下游並用來儲存從該抽氣裝置4抽送來之煙氣的氣體儲存裝置5。

參閱圖1及圖2，該煙道裝置1包括一個用來輸送來自該轉爐6的煙氣的管體11，以及一個形成在該管體11之內周面的覆面焊耐蝕層單元12。其中，該管體11具有一個連接在該轉爐6的煙氣出氣口的裙罩111、一個與該裙罩111連接的下護罩112，以及一個與該下護罩112連接的上護罩113。該管體11是由多支焊接在一起的鍋爐用鋼管114圍繞所構成並界定出一個用來輸送該煙氣的通道115。當該轉爐6產生的煙氣經由該通道115輸送時，該等鍋爐用管114中會被通入冷卻水以降低該煙氣的溫度。

參閱圖2，該覆面焊耐蝕層單元12具有一個形成並覆蓋在該裙罩111之內周面的裙罩耐蝕層121、一個形成並覆蓋在該下護罩112的內周面的下護罩耐蝕層122，以及一個形成並覆蓋在該上護罩113的內周面的上護罩耐蝕層123。更具體地說，由於該管體11是由該等鍋爐用管114圍繞所構成，該覆面焊耐蝕層單元12是形成並覆蓋在該等鍋爐用管114與該煙氣接觸的外表面上。

雖然在實施例的態樣中設置裙罩耐蝕層121、下護罩耐蝕層122及上護罩耐蝕層123以達到最佳的耐沖蝕效果，但應理解的是，本發明轉爐煙氣處理系統的實施態樣不應受限在要同時設置裙罩耐蝕層121、下護罩耐蝕層122及上護罩耐蝕層123，而是依據該管體11的實際受損位置，視需要選擇性地設置該裙罩耐蝕層121、下護罩耐蝕層122及上護罩耐蝕層123中的至少一者。由於該轉爐6的煙氣會先接觸到該管體11的裙罩111，較佳是至少要在該管體11的裙罩111設置該裙罩耐蝕層121。

該覆面焊耐蝕層單元12是將一合金材料做為焊絲並以熔化極惰性氣體保護電弧焊(metal inert-gas welding)形成在該管體11的內周面。相較於熔射方式所形成的耐蝕層，熔化極惰性氣體保護電弧焊所形成的該覆面焊耐蝕層單元12對該管體11有較強的鍵結力，因此該覆面焊耐蝕層單元12不會從該管體11的內周面上剝落，能有效防止煙氣沖蝕該管體11，進而能顯著地提升該管體11的使用壽命。

其中，該合金材料是選自於鎳基合金、鈷基合金或上述的任意組合。該鎳基合金的鎳含量範圍為大於58wt%，該鎳基合金中的其餘成分及含量無需特別限制。該鈷基合金的鈷含量範圍為該鈷基合金中的其餘成分含量的餘值。

較佳地，該熔化極惰性氣體保護電弧焊的焊接電流範圍為90至250 安培。較佳地，該熔化極惰性氣體保護電弧焊的焊接電壓範圍為25至33 伏特。

較佳地，該熔化極惰性氣體保護電弧焊的保護氣體是選自於氦氣、氬氣或上述的任意組合。較佳地，該保護氣體的流量範圍為20至25 L/min。

較佳地，該覆面焊耐蝕層單元的厚度範圍為0.5至3.5 mm。

該冷卻裝置2、集塵裝置3、抽氣裝置4及氣體儲存裝置5的實施態樣沒有特別限制，可使用任何現有的轉爐煙氣處理系統中的冷卻裝置、集塵裝置、抽氣裝置及氣體儲存裝置。

以下的表1詳細列出在該實施例中，該覆面焊耐蝕層單元12的具體例所用的合金材料及熔化極惰性氣體保護電弧焊的參數，以及該覆面焊耐蝕層單元12的性質評價。

表1

覆面焊耐蝕層單元	具體例1 (鎳基合金)	具體例2 (鈷基合金)
合金材料 (wt%)	碳(C)	最多0.05	1.2~2.0
錳(Mn)	最多0.50	最多2.0
矽(Si)	最多0.50	最多2.0
銅(Cu)	最多0.50	0
鉻(Cr)	20.0~23.0	25~32
鉬(Mo)	8.0~10.0	最多1.0
鋁(Al)	最多0.30	最多0.30
鈮(Nb)	3.2~4.1	0
鐵(Fe)	最多2.00	最多5.00
鈷(Co)	最多1.00	其餘成分及含量之的餘值
鎳(Ni)	大於60	最多3.0
鎢(W)	0	7~10
其他元素	1.00以下	最多1.00
熔化極惰性氣體保護電弧焊	焊接電流(A)	150~250	90~120
焊接電壓(V)	26~33	25~33
保護氣體	Ar及He	Ar
氣體流速(L/min)	20~25	20~25
性質評價	降伏強度(N/mm2)	大於420	650
拉抗強度(N/mm2)	大於750	750
伸長率(%)	大於30	1
衝擊值(J/cm2)	70 (於-196℃)	---
焊接後硬度	大於250HV	34~47HRc
538℃硬度	大於450HV	32HRc

表1中性質評價的量測方式進一步說明如下： 1.降伏強度：依據ASME SEC. IX之規定。 2.拉抗強度：依據ASME SEC. IX之規定。 3.伸長率：依據ASME SEC. IX之規定。 4.衝擊值：依據ASME SEC. IX之規定。 5.硬度：維式硬度、洛氏硬度。

綜上所述，本發明轉爐煙氣處理系統透過該覆面焊耐蝕層單元12，有效地防止煙氣沖蝕該煙道裝置1的管體11，使得該轉爐煙氣處理系統的煙道裝置1具有較長的使用壽命，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧煙道裝置

11‧‧‧管體

111‧‧‧裙罩

112‧‧‧下護罩

113‧‧‧上護罩

114‧‧‧鍋爐用管

115‧‧‧煙道

12‧‧‧覆面焊耐蝕層單元

121‧‧‧裙罩耐蝕層

122‧‧‧下護罩耐蝕層

123‧‧‧上護罩耐蝕層

2‧‧‧冷卻裝置

3‧‧‧集塵裝置

4‧‧‧抽氣裝置

5‧‧‧氣體儲存裝置

6‧‧‧轉爐

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本發明轉爐煙氣處理系統的一實施例的一個示意圖；及 圖2是該實施例的煙道裝置的一個不完整的剖面示意圖。

Claims (8)

1. 一種轉爐煙氣處理系統，用於將一轉爐的煙氣出氣口排出的煙氣進行冷卻及集塵，該轉爐煙氣處理系統包含：一個煙道裝置，裝設在該轉爐的煙氣出氣口且包括：一個管體，用來輸送來自該轉爐的煙氣，以及一個覆面焊耐蝕層單元，是由一合金材料經由熔化極惰性氣體保護電弧焊形成在該管體的內周面，且該合金材料是選自於鎳基合金、鈷基合金或上述的任意組合；一個設置在該煙道裝置的下游並用來冷卻該煙氣的冷卻裝置；一個設置在該冷卻裝置的下游並用來收集經冷卻後之煙氣中煙塵的集塵裝置；一個設置在該集塵裝置的下游並用來抽送經集塵後之煙氣的抽氣裝置；及一個設置在該抽氣裝置的下游並用來儲存從該抽氣裝置抽送來之煙氣的氣體儲存裝置。
2. 如請求項1所述的轉爐煙氣處理系統，其中，該管體具有一個連接在該轉爐的煙氣出氣口的裙罩，該覆面焊耐蝕層單元具有一個形成並覆蓋在該裙罩的內周面的裙罩耐蝕層。
3. 如請求項2所述的轉爐煙氣處理系統，其中，該管體還具有一個與該裙罩連接的下護罩，該覆面焊耐蝕層單元還具有一個形成並覆蓋在該下護罩的內周面的下護罩耐蝕層。
4. 如請求項3所述的轉爐煙氣處理系統，其中，該管體更具有一個與該下護罩連接的上護罩，該覆面焊耐蝕層單元還具有一個形成並覆蓋在該上護罩的內周面的上護罩耐蝕層。
5. 如請求項1所述的轉爐煙氣處理系統，其中，該覆面焊耐蝕層單元的厚度範圍為0.5至3.5mm。
6. 如請求項1所述的轉爐煙氣處理系統，其中，該熔化極惰性氣體保護電弧焊的焊接電流範圍為90至250安培。
7. 如請求項1所述的轉爐煙氣處理系統，其中，該熔化極惰性氣體保護電弧焊的焊接電壓範圍為25至33伏特。
8. 如請求項1所述的轉爐煙氣處理系統，其中，該熔化極惰性氣體保護電弧焊的保護氣體是選自於氬氣、氦氣或上述的任意組合。