一种高炉煤气脱硫塔及其密封装置
阅读说明：本技术 一种高炉煤气脱硫塔及其密封装置 (Blast furnace gas desulfurizing tower and sealing device thereof ) 是由 刘国华 于 2021-08-31 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种高炉煤气脱硫塔及其密封装置,属于大气净化环保设备领域。该密封装置的第一密封单元包括从上至下依次连接的下料管、旋转球体、球形套、滑动管和压紧管件,内部形成相贯通的下料通道,下料管与承托脱硫剂的底板相连；旋转球体与球形套转动配合,滑动管与套设于其外的密封套管滑动配合而非硬连接；第二密封单元包括入口烟气管、设于入口烟气管上端的环形耳板和套装在入口烟气管上端外周的第二密封绳,入口烟气管上端插入脱硫塔的内环壁面,第二密封绳与内环壁面相贴,入口烟气管与内环壁面轴向滑动密封而非硬连接。通过第一密封单元和第二密封单元的结构设计,消除脱硫塔体轴向变形及底板变形产生的应力集中。(The invention relates to a blast furnace gas desulfurization tower and a sealing device thereof, belonging to the field of environment-friendly equipment for atmosphere purification. The first sealing unit of the sealing device comprises a feeding pipe, a rotary sphere, a spherical sleeve, a sliding pipe and a pressing pipe fitting which are sequentially connected from top to bottom, a feeding channel communicated with each other is formed inside the first sealing unit, and the feeding pipe is connected with a bottom plate for bearing a desulfurizer; the rotary ball body is in running fit with the spherical sleeve, and the sliding pipe is in running fit with the sealing sleeve sleeved outside the sliding pipe instead of being in hard connection with the sealing sleeve; the second sealing unit comprises an inlet flue gas pipe, an annular ear plate arranged at the upper end of the inlet flue gas pipe and a second sealing rope sleeved on the periphery of the upper end of the inlet flue gas pipe, the upper end of the inlet flue gas pipe is inserted into the inner ring wall surface of the desulfurizing tower, the second sealing rope is attached to the inner ring wall surface, and the inlet flue gas pipe and the inner ring wall surface are axially slidably sealed but not rigidly connected. Through the structural design of the first sealing unit and the second sealing unit, the stress concentration generated by axial deformation of the desulfurization tower body and deformation of the bottom plate is eliminated.)
技术领域
本发明属于大气净化环保设备领域，涉及一种高炉煤气脱硫塔及其密封装置。
背景技术
高炉在冶炼过程中将产生大量高炉煤气，每冶炼1吨铁将产生约1400m3～1800m3的高炉煤气。随着国内环保要求的提高，环保人士逐渐认识到，高炉煤气燃烧后的烟气中含硫量较高，亟需进行处理。但由于高炉煤气在钢铁冶炼全流程中应用极为广泛，对所有使用高炉煤气的炉窑进行烟气脱硫处理的难度极大。因此，很多钢企近年来一直寻求在高炉煤气侧进行脱硫的可行技术，即高炉煤气除尘后，将有机硫水解转化为硫化氢后进行脱除。
采用常规干法活性炭进行烟气脱硫，是目前主流的工艺路线，但该工艺工况条件恶劣，烟气温度稳定在150℃以上，瞬时可达200℃以上，脱硫设备内部压力不低于0.25Mpa，这就要求脱硫设备在设计时考虑更多因素：设备内部温度差导致的热应力集中，集中载荷导致的形变等。脱硫塔内部脱硫剂侧面环形支撑板温度与脱硫塔壳体温度不同，在轴线方向的伸长量存在差异；脱硫剂底部支撑在数百吨脱硫剂压力下发生形变，如果下料管道直接连接到脱硫塔壳体和脱硫剂底部支撑上，将导致应力集中，严重时会撕裂焊缝，入口烟气管道也存在相似的问题。因此，如何保证下料管下料时和烟气进入脱硫塔内时，烟气无外露，脱硫剂无溢出，同时减少设备内部的应力集中，是迫切需要解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高炉煤气脱硫塔及其密封装置，解决脱硫塔内部下料管、入口烟气管道因热膨胀差异导致应力集中，同时考虑到脱硫剂底部支撑板受力后发生形变的不确定性，有效解决设备内部焊缝的应力集中情况。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高炉煤气脱硫塔的密封装置，包括第一密封单元和第二密封单元；
第一密封单元包括从上至下依次连接的下料管、旋转球体、球形套、滑动管和压紧管件，内部形成相贯通的下料通道；球形套具有与旋转球体相适配球形腔，旋转球体转动嵌入球形腔内；滑动管的下端滑动插入压紧管件；滑动管的外周还套设有密封套管，密封套管和滑动管之间存在间隙，间隙内设置有第一密封绳；
第二密封单元包括入口烟气管、设于入口烟气管上端的环形耳板和套装在入口烟气管上端外周的第二密封绳；第二密封绳通过固定挡板和密封压盖压紧，固定挡板设于第二密封绳下端且连接在入口烟气管外壁上，密封压盖设于第二密封绳上端且与耳板相连。
进一步，旋转球体和球形套通过外设的法兰及插装在二者法兰上的螺栓连接；旋转球体与其法兰转动配合，球形套与其法兰一体构造。
进一步，压紧管件的上端插入密封套管和滑动管之间的间隙内并抵住第一密封绳的下端，密封套管的内壁设有挡肩以抵住第一密封绳的上端，从而将第一密封绳压紧。
进一步，压紧管件和密封套管通过一体构造的外设的法兰及插装在二者法兰上的螺栓连接。
进一步，入口烟气管和耳板同轴布置，密封压盖绕二者的轴心均匀分布。
一种高炉煤气脱硫塔，包括外壳体、同轴设于外壳体内将外壳体内空间分成三个环状空间的外环壁面和内环壁面，以及如上所述的密封装置；
外环壁面和内环壁面之间的环状空间里填装脱硫剂，外环壁面和内环壁面的下端之间设置有用于承载脱硫剂的底板；外壳体的底部插接第一密封单元，其中，下料管、旋转球体和球形套伸入外壳体内，下料管上端与底板相连，密封套管和压紧管件伸出外壳体外，密封套管与外壳体相连；
外壳体的底部插接第二密封单元，其中，入口烟气管的上端、耳板和密封压盖伸入内环壁面，第二密封绳与内环壁面相贴。
进一步，内环壁面上对应脱硫剂填装高度处设有烟道挡板，入口烟气管、内环壁面和烟道挡板构成烟气入口通道；外环壁面和内环壁面之间对应脱硫剂填装高度设有盖板，外壳体顶部插接有加料管，加料管下端与盖板相连，上端伸出外壳体外，外环壁面、内环壁面、盖板和底板构成烟气脱硫通道；外壳体顶部插接有出口烟气管，外环壁面、外壳体和出口烟气管构成烟气出口通道。
进一步，外环壁面和内环壁面的上端连接到外壳体内壁上，外环壁面和内环壁面上超出脱硫剂填装高度的区域设有若干通气孔。
进一步，外壳体的内壁上连接有限位档杆，限位档杆对应外环壁面下端设置且不与外环壁面接触。
进一步，第一密封单元绕外壳体的轴心均布有两个以上。
本发明的有益效果在于：
因高炉煤气脱硫塔的塔体轴向长度大，且烟气处理过程中外壳体、外环壁面和内环壁面会形成温度差，在轴向方向的伸缩量也有明显差异。如果下料管与底板、外壳体直接连接，几十毫米的伸缩量差异足以撕裂连接焊缝，因此在轴向方向，滑动管与密封套管，入口烟气管与内环壁面须采用轴向滑动密封结构而非硬连接。
为保证下料管能在轴向方向滑动，下料管需与密封套管同轴定位；同时考虑到底板承受上百吨脱硫剂，底板会发生形变且形变方向不定，因底板同轴定位密封，若采用下料管直连，同样会在下料管与底板处应力集中。为避免上述情况发生，通过旋转球体与球形套的转动连接，相当于在此处形成一个万向关节，这样下料管与滑动管不仅能在轴向方向滑动，即使下料管发生形变，未能与滑动管同轴，也能通过旋转球体和球形套的旋转配合消除应力集中。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明高炉煤气脱硫塔的整体剖视图；
图2为图1的局部放大图I；
图3为图1的局部放大图II；
图4为图1的局部放大图III；
图5为图1的局部放大图IV；
图6为图1的A向视图；
图7为图1的B向视图。
附图标记：入口烟气管1、出口烟气管2、外壳体3、外环壁面4、内环壁面5、通气孔5.1、烟道挡板6、加料管7、脱硫剂8、限位挡杆9、下料管10、旋转球体11、法兰12、球形套13、螺栓14、滑动管15、密封套管16、第一密封绳17、压紧管件18、固定挡板19、第二密封绳20、耳板21、密封压盖22、底板23、盖板24。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1～图7，本实施例提供一种高炉煤气脱硫塔及其密封装置。
该密封装置包括第一密封单元和第二密封单元。
第一密封单元包括从上至下依次连接的下料管10、旋转球体11、球形套13、滑动管15和压紧管件18，内部形成相贯通的下料通道；球形套13具有与旋转球体11相适配球形腔，旋转球体11转动嵌入球形腔内；滑动管15的下端滑动插入压紧管件18；滑动管15的外周还套设有密封套管16，密封套管16和滑动管15之间存在间隙，间隙内设置有第一密封绳17。压紧管件18的上端插入密封套管16和滑动管15之间的间隙内并抵住第一密封绳17的下端，密封套管16的内壁设有挡肩以抵住第一密封绳17的上端，从而将第一密封绳17压紧。压紧管件18和密封套管16通过一体构造的外设的法兰及插装在二者法兰上的螺栓连接。
旋转球体11和球形套13通过外设的法兰及插装在二者法兰上的螺栓14连接；旋转球体11与其法兰12转动配合，球形套13与其法兰一体构造。
第二密封单元包括入口烟气管1、设于入口烟气管1上端的环形耳板21和套装在入口烟气管1上端外周的第二密封绳20；第二密封绳20通过固定挡板19和密封压盖22压紧，固定挡板19设于第二密封绳20下端且连接在入口烟气管1外壁上，密封压盖22设于第二密封绳20上端且与耳板21相连。入口烟气管1和耳板21同轴布置，密封压盖22绕二者的轴心均匀分布。
该脱硫塔包括外壳体3、同轴设于外壳体3内将外壳体3内空间分成三个环状空间的外环壁面4和内环壁面5，以及上述密封装置。
具体来说，外环壁面4和内环壁面5之间的环状空间里填装脱硫剂8，外环壁面4和内环壁面5的下端之间设置有用于承载脱硫剂8的底板23，外环壁面4和内环壁面5之间对应脱硫剂8填装高度设有盖板24，外壳体3顶部插接有绕外壳体3轴心均匀的加料管7，加料管7下端与盖板24相连，上端伸出外壳体3外，外环壁面4、内环壁面5、盖板24和底板23构成烟气脱硫通道。盖板24紧挨着外壳体3，在轴向方向的伸缩量也不大，故此处采用加料管7硬连接的方式。
外壳体3的底部插接第一密封单元，其中，下料管10、旋转球体11和球形套13伸入外壳体3内，下料管10上端与底板23相连，密封套管16和压紧管件18伸出外壳体3外，密封套管16与外壳体3相连。第一密封单元绕外壳体3的轴心均布有两个以上。
外壳体3的底部插接第二密封单元，其中，入口烟气管1的上端、耳板21和密封压盖22伸入内环壁面5，第二密封绳20与内环壁面5相贴，入口烟气管1、耳板21和内环壁面5同轴布置。内环壁面5上对应脱硫剂8填装高度处设有烟道挡板6，入口烟气管1、内环壁面5和烟道挡板6构成烟气入口通道。入口烟气管1可防止内环壁面5的摆动。
外壳体3顶部插接有出口烟气管2，外环壁面4、外壳体3和出口烟气管2构成烟气出口通道。外环壁面4和内环壁面5的上端连接到外壳体3内壁上，外环壁面4和内环壁面5上超出脱硫剂8填装高度的区域设有若干通气孔5.1，以确保烟气出口通道的贯通。
外壳体3的内壁上连接有绕外壳体3轴心均布的限位挡杆9，限位挡杆9对应外环壁面4下端设置且不与外环壁面4接触。限位挡板可防止外环壁面4的摆动。
高炉煤气脱硫塔的设计温度不高于250℃，工作温度一般在150℃。因塔体轴向长度大，且烟气处理过程中外壳体3、外环壁面4和内环壁面5会形成温度差，在轴向方向的伸缩量也有明显差异。如果下料管10与底板23、外壳体3直接连接，几十毫米的伸缩量差异足以撕裂连接焊缝，因此在轴向方向，滑动管15与密封套管16，入口烟气管1与内环壁面5须采用轴向滑动密封结构而非硬连接。
为保证下料管10能在轴向方向滑动，下料管10需与密封套管16同轴定位；同时考虑到底板23承受上百吨脱硫剂8，底板23会发生形变且形变方向不定，因底板23同轴定位密封，若采用下料管10直连，同样会在下料管10与底板23处应力集中。为避免上述情况发生，通过旋转球体11与球形套13的转动连接，相当于在此处形成一个万向关节，这样下料管10与滑动管15不仅能在轴向方向滑动，即使下料管10发生形变，未能与滑动管15同轴，也能通过旋转球体11和球形套13的旋转配合消除应力集中。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
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