CN105886679A - 高炉渣产生水蒸气的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高炉渣产生水蒸气的系统，包括缓冲罐、粒化塔及换热机构；缓冲罐的入口承接由高炉排出的炉渣，出口端与粒化塔的炉渣入口连通；粒化塔上设有粒化水入口、水蒸气出口及炉渣出口，由粒化水入口喷入的粒化水对由炉渣入口排入的炉渣进行水淬并产生水蒸气，水蒸气出口通过蒸汽管路与换热机构连通。另外还涉及一种高炉渣产生水蒸气的方法，该方法基于上述系统实施。通过水蒸气作为热量传递载体，避免了高炉冲渣水里的杂质对换热器及管道的结垢、腐蚀；通过设置缓冲罐可解决由于高炉不连续的出渣造成的水蒸气产生不稳定的情况，使得粒化塔内的冲渣连续化，从而可在粒化塔内持续地产生水蒸气，便于高炉渣的余热利用。

Description

高炉渣产生水蒸气的系统及方法

技术领域

本发明属于高炉炼铁技术领域，具体涉及一种高炉渣产生水蒸气的系统及方法。

背景技术

高炉冶炼能耗占整个钢铁生产能耗的59％左右，是钢铁厂第一耗能工序。高炉在冶炼过程中产生大量高温炉渣，通常用水淬的方法将高炉渣快速冷却，但水淬过程产生的低温冲渣水余热品位较低，且含有多种无机盐及水垢而难以余热回收利用，造成能源浪费。据统计每生产1t铁水产生约0.3～0.6t的1450-1650℃的高炉渣，每吨高炉渣约含有1260～1880MJ的热量。在我国北方已经将高炉冲渣水热量用于建筑取暖，取得良好的经济效益，但是高炉冲渣水对换热器的腐蚀问题，缩短了换热器的使用寿命，而在非取暖的季节以及南方的高炉冲渣水基本没有得到应用。此外高炉出渣是间歇性的，这对高炉渣余热利用也带来不便。

发明内容

本发明实施例提供一种高炉渣产生水蒸气的系统及方法，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本发明实施例涉及一种高炉渣产生水蒸气的系统，包括缓冲罐、粒化塔及换热机构；所述缓冲罐的入口承接由高炉排出的炉渣，出口端与所述粒化塔的炉渣入口连通；所述粒化塔上设有粒化水入口、水蒸气出口及炉渣出口，由所述粒化水入口喷入的粒化水对由所述炉渣入口排入的炉渣进行水淬并产生水蒸气，所述水蒸气出口通过蒸汽管路与所述换热机构连通。

作为实施例之一，所述缓冲罐内通过隔板分隔为进料腔和均压腔，所述进料腔与所述均压腔底部导通，所述进料腔上部设置有炉渣承接口，所述均压腔上部通过分支蒸汽管道与所述水蒸气出口连通。

作为实施例之一，所述系统还包括循环水储池，所述循环水储池与所述粒化水入口连接；水蒸气在换热机构内换热冷凝后产生的冷凝水排入所述循环水储池。

作为实施例之一，所述换热机构包括至少一级换热装置。

作为实施例之一，所述换热机构包括沿水蒸气流通方向依次连接的余热利用换热器和冷却器，所述冷却器的冷媒采用粒化水，所述冷却器的两个介质出口均与所述循环水储池连接。

作为实施例之一，所述冷却器的冷媒进入温度为20～25℃，所述冷却器的两种介质排出的温度均在37～45℃范围内。

作为实施例之一，水蒸气在换热机构内换热冷凝后产生的冷凝水温度在37～45℃范围内。

作为实施例之一，所述粒化塔内设有用于检测粒化水液位的液位检测机构、用于检测塔 内压力的压力检测机构及用于检测塔内水蒸气温度的温度检测机构。

本发明实施例涉及一种高炉渣产生水蒸气的方法，所述方法为：

由缓冲罐承接来自高炉的炉渣，并通过缓冲罐底部的排料阀连续地向粒化塔内排入炉渣；

向粒化塔内喷入粒化水对炉渣进行水淬以粒化炉渣并产生水蒸气，粒化的炉渣渣水分离后排出粒化塔，水蒸气通过蒸汽管路导入换热机构进行余热利用，水蒸气在换热机构内换热冷凝后产生的冷凝水作为粒化水送入粒化塔内循环使用；

其中，实时监测粒化塔内的粒化水液位、塔内压力及塔内水蒸气温度，通过控制所述排料阀的开度、所述蒸汽管路上的流量控制阀门开度及向粒化塔内喷入的粒化水水量，使粒化塔内的粒化水持续处于沸腾状态，并产生温度及流量稳定的饱和蒸汽。

作为实施例之一，水蒸气在换热机构内换热冷凝后产生的冷凝水温度在37～45℃范围内。

本发明实施例至少实现了如下有益效果：通过水的相变换热实现高炉渣的冷却，减少了高炉冲渣水的用量，有利于节水；通过水蒸气作为热量传递载体，避免了高炉冲渣水里的杂质对换热器及管道的结垢、腐蚀；通过设置缓冲罐可解决由于高炉不连续的出渣造成的水蒸气产生不稳定的情况，使得粒化塔内的冲渣连续化，从而可在粒化塔内持续地产生水蒸气，便于高炉渣的余热利用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的高炉渣产生水蒸气的系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1，本发明实施例提供一种高炉渣产生水蒸气的系统，包括缓冲罐2、粒化塔1及换热机构。所述缓冲罐2的入口承接由高炉排出的炉渣，出口端与所述粒化塔1的炉渣入口连通；其中，高炉渣通过渣沟排入上述缓冲罐2内，缓冲罐2的底部通过排料管路连接至粒化塔1的炉渣入口，在该排料管路上设置排料阀10，以控制进入粒化塔1内的炉渣流量。所述 粒化塔1上设有粒化水入口、水蒸气出口及炉渣出口，由所述粒化水入口喷入的粒化水对由所述炉渣入口排入的炉渣进行水淬并产生水蒸气，所述水蒸气出口通过蒸汽管路与所述换热机构连通；其中，上述粒化水入口和炉渣入口大致位于粒化塔1塔体中部位置，上述水蒸气出口位于粒化塔1塔体顶部，经水淬粒化得到的粒化炉渣经渣水分离装置4处理后排出粒化塔1，可通过输送皮带等运输设备运至高炉渣储仓，上述渣水分离装置4可采用搅笼式渣水分离装置4。进一步可在粒化塔1内顶部设置汽水分离装置7，该汽水分离装置7可以为气液分离网7等常用的气液分离器。

本发明通过水的相变换热实现高炉渣的冷却，减少了高炉冲渣水的用量，有利于节水；通过水蒸气作为热量传递载体，避免了高炉冲渣水里的杂质对换热器及管道的结垢、腐蚀；通过设置缓冲罐2可解决由于高炉不连续的出渣造成的水蒸气产生不稳定的情况，使得粒化塔1内的冲渣连续化，从而可在粒化塔1内持续地产生水蒸气，便于高炉渣的余热利用。

作为实施例之一，如图1，所述缓冲罐2内通过隔板11分隔为进料腔和均压腔，所述进料腔与所述均压腔底部导通，所述进料腔上部设置有炉渣承接口，所述均压腔上部通过分支蒸汽管道与所述水蒸气出口连通。进一步在上述分支蒸汽管道上设置有压力平衡阀9。上述隔板11竖直设置，其顶端与缓冲罐2内顶端固定，其底端位于缓冲罐2内底端上方；进料腔承接由高炉排出的炉渣，均压腔与水蒸气出口连通，根据连通器原理可实现缓冲罐2与粒化塔1内压力平衡，使得炉渣可流畅地进入粒化塔1内。由于进料腔与均压腔底部连通，因此均压腔内会有一定料位高度的炉渣，进料腔与均压腔的料位差产生的压力与粒化塔1内产生的蒸汽压力相同；当高炉出渣量大于缓冲罐2出渣量时，进料腔与均压腔内料位同步上升，反之则同步下降，实时监测缓冲罐2内的高炉渣料位，当缓冲罐2内高炉渣料位低于设定下限值时，关闭上述压力平衡阀9及排料阀10，保证缓冲罐2两部分保持足够的高度差，避免水蒸气由均压腔进入到进料腔而逸出。

作为实施例之一，如图1，所述系统还包括循环水储池5，所述循环水储池5通过循环泵6与所述粒化水入口连接；水蒸气在换热机构内换热冷凝后产生的冷凝水排入所述循环水储池5。所述换热机构包括至少一级换热装置，其中，第一级换热装置为余热利用换热器3，该余热利用换热器3可以为发电系统的蒸发器、吸收式制冷系统的发生器、海水淡化系统的海水加热器等。换热装置的级数根据产生的水蒸气的温度及第一级换热装置3的余热利用效果等因素确定，若余热利用后水蒸气不能全部冷凝或冷凝后温度较高，则需进一步对水蒸气进行冷却。即：所述换热机构包括沿水蒸气流通方向依次连接的余热利用换热器3和冷却器，该冷却器可以为冷却塔或换热器等。本实施例中，优选地，所述冷却器的冷媒采用粒化水，所述冷却器的两个介质出口均与所述循环水储池5连接，即通过水蒸气对粒化水进行预热， 提高喷入粒化塔1内的粒化水的温度，使得粒化塔1内更易于产生水蒸气，保证系统可持续不断地产生水蒸气。上述进入粒化塔1内的粒化水的温度优选为控制在37～45℃范围内，其中包括由水蒸气换热冷凝得到的冷凝水；进一步提高该粒化水的温度时可能会导致新水的耗量。理想状况下，根据高炉的出渣间隔时间，控制缓冲罐2的排渣流量、粒化塔1的粒化水喷入量及粒化塔1的水蒸气排放流量等，由水蒸气换热冷凝得到的冷凝水基本可满足粒化塔1的粒化水耗量，系统实际工作过程中，新水耗量可控制在较低的水平内，从而有效降低能耗。一般地，粒化水采用工业用水，常态下的工业用水温度在20～25℃，即冷却器的冷媒进入温度为20～25℃，所述冷却器的两种介质排出的温度均在37～45℃范围内，该两种介质均可作为粒化水循环使用。

作为实施例之一，如图1，所述粒化塔1内设有用于检测粒化水液位的液位检测机构、用于检测塔内压力的压力检测机构及用于检测塔内水蒸气温度的温度检测机构；上述液位检测机构可以采用液位计等常用的液位检测设备，上述压力检测机构可采用压力表，上述温度检测机构可采用测温仪等常用的测温设备。通过上述各检测机构实时监测粒化塔1内的粒化水液位、塔内压力及塔内水蒸气温度，通过控制所述排料阀10的开度、所述蒸汽管路上的流量控制阀门8开度及向粒化塔1内喷入的粒化水水量，使粒化塔1内的粒化水持续处于沸腾状态，并产生温度及流量稳定的饱和蒸汽。

实施例二

本发明实施例涉及一种高炉渣产生水蒸气的方法，所述方法为：

由缓冲罐2承接来自高炉的炉渣，并通过缓冲罐2底部的排料阀10连续地向粒化塔1内排入炉渣；

向粒化塔1内喷入粒化水对炉渣进行水淬以粒化炉渣并产生水蒸气，粒化的炉渣渣水分离后排出粒化塔1，水蒸气通过蒸汽管路导入换热机构进行余热利用，水蒸气在换热机构内换热冷凝后产生的冷凝水作为粒化水送入粒化塔1内循环使用；

其中，实时监测粒化塔1内的粒化水液位、塔内压力及塔内水蒸气温度，通过控制所述排料阀10的开度、所述蒸汽管路上的流量控制阀门8开度及向粒化塔1内喷入的粒化水水量，使粒化塔1内的粒化水持续处于沸腾状态，并产生温度及流量稳定的饱和蒸汽。当粒化塔内液位高于设定上限时，此时减少粒化水与液态渣的喷入比例(该比例可以在6～12之间调整)，进入粒化塔的水减少会导致塔内水温升高，蒸发量增加从而使液面下降，反则反之。粒化塔内压力过高，说明此时水渣比过低，此时提高水和渣的比例，塔内水温降低从而压力降低，反则反之；塔内温度和压力的改变是同步的，所采取的措施相同。当塔内压力和塔内粒化水液位同时超过限定值的情况，此时需要一方面提高水渣比对塔内降温，同时将塔内的渣及时 输出以降低液位；若塔内压力和塔内粒化水液位同时低于下限时，降低水渣比，同时停止渣的输出。

水蒸气在换热机构内换热冷凝后产生的冷凝水温度在37～45℃范围内。本方法基于上述实施例一中提供的高炉渣产生水蒸气的系统进行实施，该系统的具体结构此处不再赘述，其所能实现的有益效果均适于本方法。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高炉渣产生水蒸气的系统，其特征在于：包括缓冲罐、粒化塔及换热机构；所述缓冲罐的入口承接由高炉排出的炉渣，出口端与所述粒化塔的炉渣入口连通；所述粒化塔上设有粒化水入口、水蒸气出口及炉渣出口，由所述粒化水入口喷入的粒化水对由所述炉渣入口排入的炉渣进行水淬并产生水蒸气，所述水蒸气出口通过蒸汽管路与所述换热机构连通。

2.根据权利要求1所述的高炉渣产生水蒸气的系统，其特征在于：所述缓冲罐内通过隔板分隔为进料腔和均压腔，所述进料腔与所述均压腔底部导通，所述进料腔上部设置有炉渣承接口，所述均压腔上部通过分支蒸汽管道与所述水蒸气出口连通。

3.根据权利要求1所述的高炉渣产生水蒸气的系统，其特征在于：所述系统还包括循环水储池，所述循环水储池与所述粒化水入口连接；水蒸气在换热机构内换热冷凝后产生的冷凝水排入所述循环水储池。

4.根据权利要求3所述的高炉渣产生水蒸气的系统，其特征在于：所述换热机构包括至少一级换热装置。

5.根据权利要求4所述的高炉渣产生水蒸气的系统，其特征在于：所述换热机构包括沿水蒸气流通方向依次连接的余热利用换热器和冷却器，所述冷却器的冷媒采用粒化水，所述冷却器的两个介质出口均与所述循环水储池连接。

6.根据权利要求5所述的高炉渣产生水蒸气的系统，其特征在于：所述冷却器的冷媒进入温度为20～25℃，所述冷却器的两种介质排出的温度均在37～45℃范围内。

7.根据权利要求3或4所述的高炉渣产生水蒸气的系统，其特征在于：水蒸气在换热机构内换热冷凝后产生的冷凝水温度在37～45℃范围内。

8.根据权利要求1所述的高炉渣产生水蒸气的系统，其特征在于：所述粒化塔内设有用于检测粒化水液位的液位检测机构、用于检测塔内压力的压力检测机构及用于检测塔内水蒸气温度的温度检测机构。

9.一种高炉渣产生水蒸气的方法，其特征在于，所述方法为：

由缓冲罐承接来自高炉的炉渣，并通过缓冲罐底部的排料阀连续地向粒化塔内排入炉渣；

向粒化塔内喷入粒化水对炉渣进行水淬以粒化炉渣并产生水蒸气，粒化的炉渣渣水分离后排出粒化塔，水蒸气通过蒸汽管路导入换热机构进行余热利用，水蒸气在换热机构内换热冷凝后产生的冷凝水作为粒化水送入粒化塔内循环使用；

其中，实时监测粒化塔内的粒化水液位、塔内压力及塔内水蒸气温度，通过控制所述排料阀的开度、所述蒸汽管路上的流量控制阀门开度及向粒化塔内喷入的粒化水水量，使粒化塔内的粒化水持续处于沸腾状态，并产生温度及流量稳定的饱和蒸汽。

10.根据权利要求9所述的高炉渣产生水蒸气的方法，其特征在于：水蒸气在换热机构内换 热冷凝后产生的冷凝水温度在37～45℃范围内。