[发明专利]容积泵真空精炼系统及其工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢水二次真空精炼技术领域，尤其涉及一种容积泵真空精炼系统及其工艺方法。

背景技术

真空精炼工艺是钢水二次精炼方法之一，也是生产高附加值钢种的重要手段之一。真空精炼工艺过程为真空条件下，钢水在真空容器中进行循环或沸腾脱气，废气通过真空泵经中间设备和管道排出，达到净化钢水的目的，并能够满足炼钢、精炼、连铸的生产节奏要求，在物流、时间、空间、温度等方面满足炼钢厂生产要求。

上世纪中期，冶金行业广泛使用真空炉外精炼，因炉外真空精炼所产生废气含有大量的高温粉尘和CO可燃气体，对高温烟气粉尘的降温除尘没有成熟技术，且容积泵结构受设计、材料性能、制造水平等技术限制，不能解决粉尘对容积泵的磨损和泵内气流通道堵塞等问题，故蒸汽喷射真空泵在炉外真空精炼得到广泛应用至今。

当今计算机技术高速发展，尤其是计算机三维设计技术应用于机械工业，使容积泵结构设计、材料选用、机械加工制造等水平得到快速发展，基本解决了高温烟气粉尘对容积泵的磨损和泵内气流通道堵塞等问题，且变频技术也在电机上广泛应用，促使容积泵在炉外真空精炼得到部分应用，炉外真空精炼选用容积泵将是今后发展趋势。

目前炉外真空精炼脱气使用容积泵系统，通常采用数十套单元小气量干式机械真空泵组并联运行，且每单元干式机械真空泵组由多台机械真空泵并联、串联组成三级压缩排气，即第一级由一台或多台罗茨真空泵并联连接，第二级罗茨真空泵串联于第一级排气管，第三级螺杆真空泵串联于第二级排气管，真空精炼废气经第三级螺杆真空泵压缩致压力略高于大气压并直接向大气中排放，此容积泵系统用于炉外真空精炼脱气工艺。

但是，其主要存在如下缺点：

（1）炉外真空精炼脱气，系统配置数十套单元小气量干式机械真空泵组并联运行，每单元机械真空泵组由多台机械真空泵并联串联组成，致使机械真空泵配置数量高达几十台，且若一台机械真空泵出现故障时，所属单元的其它机械真空泵将无法运行，从而使机械真空泵系统的可靠性显著降低，故障率显著升高，系统备机数量显著增加；

（2）每单元机械真空泵组配置采用并联、串联三级压缩，系统排气压缩比高，被抽气体压缩温度过高，致使每单元机械真空泵的容积效率降低，泵体、轴承工作温度过高而使机械真空泵使用寿命短，单位电力消耗高，单位冷却水消耗高，不利于节能减排；

（3）因机械真空泵配置数量多，为监控每台机械真空泵的运行工况，系统监控测点及变频器配置数量成倍增加，电气、仪表等设备投资费用大，且机电仪日常维护工作量也成倍增加；

（4）根据真空脱气精炼工艺要求，真空脱气分高真空和低真空二种精炼模式，高真空精炼模式下机械真空泵耗能最大，而现有的机械真空泵系统只有一种高真空运行模式，致使在低真空精炼脱气模式下运行高真空模式，能耗居高不下，浪费电能；

（5）因系统配置的除尘器仅能过滤粒径5μm以上粉尘，故RH真空排气，无法控制排气中PM2.5粉尘含量，且超过国家对PM2.5控制标准，不利于生态环境保护。

有鉴于此，寻求一种低能耗的容积泵真空精炼新型工艺，且解决真空精炼排气PM2.5控制，成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了本发明一种容积泵真空精炼之工艺方法。

发明内容

本发明是针对现有技术中，所述传统机械真空泵投资费用大、能耗高、排污不达标等缺陷，提供一种容积泵真空精炼系统。

本发明之又一目的是针对现有技术中，所述传统机械真空泵投资费用大、能耗高、排污不达标等缺陷，提供一种容积泵真空精炼系统的工艺方法。

为实现本发明之目的，本发明提供一种容积泵真空精炼系统，所述容积泵真空精炼系统包括依次顺序连接的真空脱气工艺腔室、气体冷却除尘器、真空主阀、高真空废气冷却器、耐高温袋式除尘器、真空模式切换阀、真空泵组、真空排气冷却器组、废气成分分析及流量检测装置、文丘里干湿组合除尘器，以及废气燃烧装置；其中，所述真空泵组包括至少4级压缩工艺。

可选地，所述各级压缩工艺之压缩比为6～9，且末级排气压力为0.13～0.15MPa。

可选地，所述真空泵组进一步包括呈并联设置的第一级罗茨机械真空泵、呈并联设置的第二级罗茨机械真空泵、呈并联设置的第三级罗茨机械真空泵，以及呈并联设置的第四级螺杆机械真空泵。