CN103740871B - 一种冲渣水和蒸汽的回收系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于余热回收技术领域，提出一种冲渣水和蒸汽的回收系统及方法；所述回收系统包括有乏蒸汽引入装置（3）、喷射水泵（8）、喷射抽吸装置（9）和辅助管道、阀门、仪表；设置的冲渣水水池Ⅱ通过喷射水泵（8）与喷射抽吸装置（9）的喷嘴进口相连；喷射抽吸装置（9）的吸入口与乏蒸汽引入装置（3）相连，使乏蒸汽与冲渣水在喷射抽吸装置（9）内直接混合，使乏蒸汽中水蒸汽与空气的热量和水分被冲渣水吸收，提高冲渣水的焓值及流量，作为余热利用的热源；喷射抽吸装置（9）的排出口与余热利用系统（19）相连。本发明解决了余热回收效率较低的问题，并使升温后的冲渣水作为发电、热泵制热制冷和供暖等余热利用技术的热源。
Description
技术领域
本发明属于余热回收技术领域，具体提出一种冲渣水和蒸汽的回收系统及方法。
背景技术
高炉炼铁过程中产生的熔渣温度高达1500oC左右，是一种巨大的余热资源；对于炼铁熔渣的冷却方法，目前主要有湿法和干法两种：
干法是采用空气作为热载体，将熔渣的热量带出，升温后的空气和可用于发电等余热利用技术回收其部分热量。该方法降温后的熔渣活性较低，不利于资源化利用，因此该方法应用受到限制。
湿法是将大量的水直接喷洒到熔渣上，熔渣降温的同时产生的大量水蒸汽与空气混合后排入大气，未蒸发的冲渣水落回循环水池处理后循环使用，湿法处理后的熔渣活性较高，可继续用于水泥工业和建筑工业等领域；但是，由于水蒸汽的逸散和熔渣内携带的水分导致冲渣水损失，需要不断补充冲渣水；另外湿法过程中余热利用的方式大多是利用冲渣水进行供暖或洗浴，也有研究者提出采用低沸点工质发电技术回收利用冲渣水中的余热，而冲渣产生的水蒸汽的热量则比较难以利用，根据相关报道，每处理一吨熔渣，需要蒸发0.5~0.6吨的水，对冲渣蒸汽中热量和水分的回收具有巨大的环境和经济效益，而目前仅有少数研究者提出了利用方法。如专利公开号为102787187A，名称为《一种高炉冲渣水及乏蒸汽低温余热发电系统及方法》的专利提出一种高炉冲渣水及乏蒸汽热量进行发电的方法，其关键技术是利用间壁式换热器（乏蒸汽热量回收器）使冲渣水与乏蒸汽进行热量交换，乏蒸汽冷凝后回到冲渣水池，冲渣水吸收乏蒸汽的冷凝热后升温进入低沸点工质低温发电装置热水进口进行发电；该方法可以回收乏蒸汽中的部分热量和水分，但是由于乏蒸汽中有空气存在，导致乏蒸汽热量回收器冷凝侧热阻较大，换热效率不高，换热器投资较大的问题。
发明内容
本发明的目的是提出一种冲渣水和蒸汽的回收系统及方法，使其能解决现有技术余热回收效率较低的问题，升温后的冲渣水作为发电、热泵制热制冷和供暖等余热利用技术的热源，具有余热回收效率高、使用成本低的特点。
本发明为完成上述目的采用如下技术方案：
一种冲渣水和蒸汽的回收系统，所述回收系统包括有乏蒸汽引入装置、喷射水泵、喷射抽吸装置和辅助管道、阀门、仪表；设置的冲渣水水池Ⅰ通过冲渣水泵与所述的淬化造粒装置连通，用以为淬化造粒装置提供用以熔渣淬化的冲渣用水；设置的冲渣水水池Ⅱ用以收集淬化造粒装置在淬化造粒过程中所产生的冲渣水；所述的冲渣水水池Ⅱ通过管道与喷射水泵相连，并通过阀门控制管道的开闭；所述喷射水泵的出口通过管道与喷射抽吸装置的喷嘴进口相连，将经过冲渣水水池沉淀、净化后的冲渣水通过喷射水泵输入喷射抽吸装置的喷嘴进口；用以收集淬化造粒过程中所产生乏蒸汽的乏蒸汽引入装置设置在淬化造粒装置上方；所述喷射抽吸装置的吸入口通过管道与乏蒸汽引入装置相连，并通过阀门控制管路的开闭，使乏蒸汽与冲渣水在喷射抽吸装置内直接混合，使乏蒸汽中水蒸汽与空气的热量和水分被冲渣水吸收，提高冲渣水的焓值及流量，作为余热利用的热源；所述喷射抽吸装置的排出口通过管道、气液分离装置与余热利用系统相连，或所述喷射抽吸装置的排出口通过管道直接与余热利用系统相连。
所述的余热利用系统为余热发电系统，或为热泵制热制冷系统，或为余热供暖、洗浴系统；所述余热利用系统的冲渣水出口端与冲渣水水池Ⅰ相连通，用以将经余热利用后的低温冲渣水送回冲渣水水池Ⅰ重复使用。
所述的乏蒸汽是指淬化造粒装置在淬化造粒过程中产生的水蒸汽与空气的混合气体。
所述的喷射水泵为离心水泵或柱塞水泵或螺杆水泵。
所述的喷射抽吸装置为水喷射抽气机或水喷射抽气机机组或水喷射真空泵或水喷射真空泵机组。
所述气液分离装置的气体排出口与设置在乏蒸汽引入装置上的烟囱相连，或气液分离装置的气体排出口直接与大气相连。
所述的气液分离装置为具备从液体中将气体分离功能的装置，所述的气液分离装置为U型液封或气液分离器。
进入喷射抽吸装置喷嘴的所述冲渣水也可为能够吸收冲渣产生的水蒸汽和空气混合物热量及水分的其它水流。
所述的冲渣水水池Ⅱ中可以添加化学制剂，用以消除或削弱冲渣产生的水蒸气中腐蚀或有毒成分，如H+，Cl-，SO4 2-，减少环境污染、延长设备的使用寿命。
所述的冲渣水水池Ⅰ、冲渣水水池Ⅱ可合并为一个冲渣水水池即冲渣水水池Ⅲ；所述的冲渣水水池Ⅲ通过冲渣水泵与所述的淬化造粒装置连通；淬化造粒装置过程中所产生的冲渣水连通冲渣水水池Ⅲ；所述的冲渣水水池Ⅲ通过管道连通所述喷射水泵；所述余热利用系统的冲渣水出口端与冲渣水水池Ⅲ相连通。
利用上述一种冲渣水和蒸汽回收系统进行热量及水分回收的方法，其具体步骤如下：
1）由冲渣水泵将冲渣水水池Ⅰ或冲渣水水池Ⅲ内的冲渣水送入淬化造粒装置，在淬化造粒过程中产生的乏蒸汽进入乏蒸汽引入装置；在淬化造粒过程中产生的冲渣水回到冲渣水水池Ⅱ或冲渣水水池Ⅲ，使冲渣水在冲渣水水池Ⅱ或冲渣水水池Ⅲ进行沉淀、净化；
2）经沉淀、净化后的冲渣水由喷射水泵从冲渣水水池Ⅱ或冲渣水水池Ⅲ抽出并输入到喷射抽吸装置的喷嘴进口；所述喷射抽吸装置的吸入口将乏蒸汽引入装置内的乏蒸汽吸入喷射抽吸装置内，乏蒸汽与冲渣水在喷射抽吸装置内直接混合使乏蒸汽中水蒸汽与空气的热量和水分被冲渣水吸收，提高冲渣水的焓值及流量，作为余热利用的热源；
3）经所述喷射抽吸装置的排出口排出的、吸收乏蒸汽内水分和热量后的高温冲渣水通过管道进入气液分离装置，经气液分离装置分离出不凝性气体后的高温冲渣水作为余热利用系统的热源送入余热利用系统，经气液分离装置分离后的不凝性气体排放到大气中；或，经所述喷射抽吸装置的排出口排出的、吸收乏蒸汽内水分和热量后的高温冲渣水通过管道直接进入余热利用系统，作为余热利用系统的热源；
4）余热利用系统利用后的冲渣水送入冲渣水水池Ⅰ或冲渣水水池Ⅲ重复使用。
本发明提出的一种冲渣水和蒸汽的回收系统及方法，利用喷射抽吸装置将乏蒸汽与冲渣水直接混合的方法对乏蒸汽的热量和水分进行回收，提高高温冲渣水的焓值及流量，作为余热利用的热源；若忽略由气液分离器排出的不凝性气体所带走的热量，乏蒸汽的热量和水分回收率可达100%，解决现有技术余热回收效率较低的问题，并使升温后的冲渣水作为发电、热泵制热制冷和供暖等余热利用技术的热源，被充分利用后的冲渣水再被冲渣系统循环使用，不仅减少了烟囱排气对环境造成的不良影响，还回收了冲渣水和余热资源，节能减排，具备优异的经济和社会效益。
根据公开号为102787187A，名称为《一种高炉冲渣水及乏蒸汽低温余热发电系统及方法》的专利所提出的方法，假设进入乏蒸汽热量回收器的乏蒸汽进口温度为180oC，出口温度为90oC，含水蒸汽1kg/s，蒸汽冷凝放热冲渣水温为80oC，流量为10kg/s，取热量回收器效率为100%，则可将10kg/s的冲渣水温度由80oC升至138oC，提供2450kW的余热，而实际上由于换热器散热及空气热阻的存在，实际换热效率一般在85%左右，冲渣水温度实际可以到129oC左右，提供约2080kW的余热。
基于同样的乏蒸汽和冲渣水参数，本专利申请提出的方法可将流量为10kg/s，温度为80oC的冲渣水变为11kg/s，温度为134oC的冲渣水，提供约2500kW的余热，比上述方法热回收率提高约20%；本发明还具有结构简单可靠，设备成本和安装维护成本低的特点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明应用在余热发电系统的结构示意图。
图中：1、高炉，2、淬化造粒装置，3、乏蒸汽引入装置，4、烟囱，5、脱水装置，6、冲渣水泵，7、冲渣水水池Ⅲ，8、喷射水泵，9、喷射抽吸装置，10、气液分离装置，11、阀门，12、水泵，13、蒸发器，14、预热器，15、膨胀机，16、发电机，17、冷凝器，18、冷却水泵，19、余热利用系统。
具体实施方式
结合附图和具体实施例对本发明加以说明：
实施例1：如图1所示，一种冲渣水和蒸汽回收系统，所述回收系统包括乏蒸汽引入装置3、喷射水泵8、喷射抽吸装置9和辅助管道、阀门、仪等；该实施例中，设置有一个冲渣水水池Ⅲ7，所述的冲渣水水池Ⅲ7通过冲渣水泵6与所述的淬化造粒装置2连通，用以为淬化造粒装置2提供用以熔渣淬化的冲渣用水；该实施例中，所述的冲渣水泵6为离心式水泵；所述的淬化造粒装置2的熔渣进口与高炉1的熔渣排出口连通；所述淬化造粒装置2的熔渣出口连接有脱水装置5，经所述脱水装置5处理后的粒化渣送入下一工序；淬化造粒装置2在淬化造粒过程中所产生的冲渣水连通冲渣水水池Ⅲ7；所述的冲渣水水池Ⅲ7通过管道与喷射水泵8相连，并通过阀门控制管道的开闭，该实施例中，所述的喷射水泵8为离心式水泵；所述喷射水泵8的出口通过管道与喷射抽吸装置9的喷嘴进口相连，将经过冲渣水水池7沉淀、净化后的冲渣水通过喷射水泵8输入喷射抽吸装置9的喷嘴进口；所述的乏蒸汽引入装置3设置在淬化造粒装置2上方，用以收集淬化造粒过程中所产生乏蒸汽和脱水装置在脱水过程中产生的乏蒸汽，该实施例中，所述的乏蒸汽引入装置3为两端开口的圆锥台筒状或方锥台筒状；所述喷射抽吸装置9吸入口通过管道与乏蒸汽引入装置3相连，并通过阀门控制管路的开闭，用以将乏蒸汽吸入喷射抽吸装置9内，使乏蒸汽与冲渣水在喷射抽吸装置内直接混合，使乏蒸汽中水蒸汽与空气的热量和水分被冲渣水吸收，提高冲渣水的焓值及流量，作为余热利用的热源；该实施例中，所述的喷射抽吸装置9为水喷射抽气机；所述喷射抽吸装置9的排出口通过管道与气液分离装置10的进口相连，气液分离装置10与余热利用系统19相连；或，所述喷射抽吸装置的排出口通过管道直接与余热利用系统19相连，该实施例中，所述喷射抽吸装置9的排出口通过管道与气液分离装置10的进口相连，气液分离装置10与余热利用系统19相连；所述的气液分离装置10用于分离与水蒸汽一起被吸入的包含空气在内的不凝性气体；避免两相流动对设备的影响；所述的气液分离装置为具备从液体中将气体分离功能的装置，该实施例中所述的气液分离装置为气液分离器。
所述的余热利用系统可为余热发电系统，或为热泵制热制冷系统，或为余热供暖、洗浴系统等；如图2所示，该实施例中，所述的余热利用系统19为余热发电系统，包括有蒸发器13、膨胀机15、发电机16、冷凝器17和预热器14；由气液分离器10出来的高温冲渣水作为热源进入蒸发器13中加热发电工质，产生的工质蒸气进入膨胀机15膨胀做功并驱动发电机16输出电能，由膨胀机15排出的工质进入冷凝器17中冷凝，然后由工质泵18送入预热器14中被由蒸发器13中排出的冲渣水预热后再送入蒸发器13中循环；预热器14中排出的冲渣水再回到冲渣水水池Ⅲ7中供淬化造粒装置循环使用。
所述的冲渣水水池Ⅲ7中添加有化学制剂，用以消除或削弱冲渣产生的水蒸气中腐蚀或有毒成分，如H+，Cl-，SO4 2-，减少环境污染、延长设备的使用寿命。
利用上述一种冲渣水和蒸汽回收系统进行热量回收的方法，其具体步骤如下：
1）由冲渣水泵6将冲渣水水池Ⅲ7内的冲渣水送入淬化造粒装置2，在淬化造粒过程2中产生的乏蒸汽进入乏蒸汽引入装置3；在淬化造粒过程中产生的冲渣水回到冲渣水水池Ⅲ7，使冲渣水在冲渣水水池Ⅲ7进行沉淀、净化；
2）经沉淀、净化后的冲渣水由喷射水泵8从冲渣水水池Ⅲ7抽出并输入喷射抽吸装置9的喷嘴进口；所述喷射抽吸装置9的吸入口将乏蒸汽引入装置3内的乏蒸汽吸入喷射抽吸装置9内，乏蒸汽与冲渣水在喷射抽吸装置9内直接混合并使乏蒸汽中水蒸汽与空气的热量和水分被冲渣水吸收，提高冲渣水的焓值及流量，作为余热利用的热源；
3）经所述喷射抽吸装置9的排出口排出的、吸收乏蒸汽内水分和热量后的高温冲渣水通过管道与气液分离装置10的进口相连，经气液分离装置10分离出不凝性气体后的高温冲渣水作为余热利用系统的热源送入余热利用系统19的蒸发器13中加热发电工质，产生的工质蒸气进入膨胀机15膨胀做功并驱动发电机16输出电能，由膨胀机15排出的工质进入冷凝器17中冷凝，然后由工质泵18送入预热器14中被由蒸发器13中排出的冲渣水预热后再送入蒸发器13中循环；
4）预热器14中排出的冲渣水再回到冲渣水水池Ⅲ7中供淬化造粒装置循环使用。
实施例2：该实施例的主体结构同实施例1，该实施例中，设置有两个冲渣水水池：冲渣水水池Ⅰ和冲渣水水池Ⅱ；所述的冲渣水水池Ⅰ通过冲渣水泵6与所述的淬化造粒装置2连通，用以为淬化造粒装置提供用以熔渣淬化的低温冲渣水；所述的冲渣水水池Ⅱ用以收集淬化造粒装置2在淬化造粒过程中所产生的冲渣水；所述的冲渣水水池Ⅱ通过管道与喷射水泵8相连，并通过阀门控制管道的开闭，将冲渣水通过喷射水泵8送入喷射抽吸装置9的喷嘴进口；所述喷射抽吸装置9吸入口通过管道与乏蒸汽引入装置3相连，并通过阀门控制管路的开闭，用以将乏蒸汽吸入喷射抽吸装置9内，使乏蒸汽与冲渣水在喷射抽吸装置内直接混合，使乏蒸汽中水蒸汽与空气的热量和水分被冲渣水吸收，提高冲渣水的焓值及流量，作为余热利用的热源；该实施例中，所述喷射抽吸装置9的排出口通过管道直接与余热利用系统19相连，所述余热利用系统19排出的经过余热利用后冲渣水与冲渣水水池Ⅰ相连通。
Claims (10)
1.一种冲渣水和蒸汽的回收系统，所述回收系统包括有乏蒸汽引入装置（3）和辅助管道、阀门、仪表；用以收集淬化造粒过程中所产生乏蒸汽的乏蒸汽引入装置（3）设置在淬化造粒装置（2）上方；设置的冲渣水水池Ⅰ通过冲渣水泵（6）与所述的淬化造粒装置（2）连通，用以为淬化造粒装置（2）提供用以熔渣淬化的冲渣用水；设置的冲渣水水池Ⅱ用以收集淬化造粒装置在淬化造粒过程中所产生的冲渣水；其特征在于：所述的回收系统还包括有喷射水泵（8）、喷射抽吸装置（9）；所述的冲渣水水池Ⅱ通过管道与喷射水泵（8）相连，并通过阀门控制管道的开闭；所述喷射水泵（8）的出口通过管道与喷射抽吸装置（9）的喷嘴进口相连，将经过高温冲渣水水池沉淀、净化后的高温冲渣水通过喷射水泵输入喷射抽吸装置（9）的喷嘴进口；所述喷射抽吸装置（9）的吸入口通过管道与乏蒸汽引入装置（3）相连，并通过阀门控制管路的开闭，使乏蒸汽与冲渣水在喷射抽吸装置（9）内直接混合，使乏蒸汽中水蒸汽与空气的热量和水分被冲渣水吸收，提高冲渣水的焓值及流量，作为余热利用的热源；所述喷射抽吸装置（9）的排出口通过管道、气液分离装置（10）与余热利用系统（19）相连，或所述喷射抽吸装置（9）的排出口通过管道直接与余热利用系统（19）相连。
2.根据权利要求1所述的一种冲渣水和蒸汽的回收系统，其特征在于：所述的余热利用系统（19）为余热发电系统，或为热泵制热制冷系统，或为余热供暖、洗浴系统；所述余热利用系统的冲渣水出口端与冲渣水水池Ⅰ相连通，用以将经余热利用后的低温冲渣水送回冲渣水水池Ⅰ重复使用。
3.根据权利要求1所述的一种冲渣水和蒸汽的回收系统，其特征在于：所述的喷射水泵（8）为离心水泵或柱塞水泵或螺杆水泵。
4.根据权利要求1所述的一种冲渣水和蒸汽的回收系统，其特征在于：所述的喷射抽吸装置（9）为水喷射抽气机或水喷射抽气机机组或水喷射真空泵或水喷射真空泵机组。
5.根据权利要求1所述的一种冲渣水和蒸汽的回收系统，其特征在于：所述气液分离装置（10）的气体排出口与设置在乏蒸汽引入装置上的烟囱（4）相连；或，气液分离装置（10）的气体排出口直接与大气相连。
6.根据权利要求1所述的一种冲渣水和蒸汽的回收系统，其特征在于：所述的气液分离装置（10）为具备从液体中将气体分离功能的装置，所述的气液分离装置为U型液封或气液分离器。
7.根据权利要求1所述的一种冲渣水和蒸汽的回收系统，其特征在于：进入喷射抽吸装置喷嘴的所述冲渣水为能够吸收冲渣产生的水蒸汽和空气混合物热量及水分的其它水流。
8.根据权利要求1所述的一种冲渣水和蒸汽的回收系统，其特征在于：所述的冲渣水水池Ⅱ中添加有化学制剂，用以消除或削弱冲渣产生的水蒸气中腐蚀或有毒成分，水蒸气中腐蚀或有毒成分为H+，Cl-，SO4 2-，减少环境污染、延长设备的使用寿命。
9.根据权利要求1所述的一种冲渣水和蒸汽的回收系统，其特征在于：所述的冲渣水水池Ⅰ、冲渣水水池Ⅱ合并为一个冲渣水水池即冲渣水水池Ⅲ（7）；所述的冲渣水水池Ⅲ（7）通过冲渣水泵（6）与所述的淬化造粒装置（2）连通；淬化造粒装置过程中所产生的冲渣水连通冲渣水水池Ⅲ（7）；所述的冲渣水水池Ⅲ（7）通过管道连通所述喷射水泵（8）；所述余热利用系统的冲渣水出口端与冲渣水水池Ⅲ（7）相连通。
10.利用权利要求1-9之一所述的一种冲渣水和蒸汽的回收系统进行热量及水分回收的方法，其特征在于：热量回收方法的具体步骤如下：
1）由冲渣水泵（6）将冲渣水水池Ⅰ或冲渣水水池Ⅲ（7）内的冲渣水送入淬化造粒装置（2），在淬化造粒过程中产生的乏蒸汽进入乏蒸汽引入装置（3）；在淬化造粒过程中产生的冲渣水回到冲渣水水池Ⅱ或冲渣水水池Ⅲ（7），使冲渣水在冲渣水水池Ⅱ或冲渣水水池Ⅲ（7）进行沉淀、净化；
2）经沉淀、净化后的冲渣水由喷射水泵（8）从冲渣水水池Ⅱ或冲渣水水池Ⅲ（7）抽出并输入到喷射抽吸装置（9）的喷嘴进口；所述喷射抽吸装置（9）的吸入口将乏蒸汽引入装置（3）内的乏蒸汽吸入喷射抽吸装置（9）内，乏蒸汽与冲渣水在喷射抽吸装置（9）内直接混合使乏蒸汽中水蒸汽与空气的热量和水分被冲渣水吸收，提高冲渣水的焓值及流量，作为余热利用的热源；
3）经所述喷射抽吸装置（9）的排出口排出的、吸收乏蒸汽内水分和热量后的高温冲渣水通过管道进入气液分离装置（10），经气液分离装置分离出不凝性气体后的高温冲渣水作为余热利用系统的热源送入余热利用系统（16），经气液分离装置（10）分离后的不凝性气体排放到大气中；或，经所述喷射抽吸装置（9）的排出口排出的、吸收乏蒸汽内水分和热量后的高温冲渣水通过管道直接进入余热利用系统（16），作为余热利用系统的热源；
4）余热利用系统（16）利用后的冲渣水送入冲渣水水池Ⅰ或冲渣水水池Ⅲ（7）重复使用。
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Legal Events
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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