CN107815514A - 冲渣水蒸汽回收与消白雾的系统及回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种冲渣水蒸汽回收与消白雾的系统及回收方法，冲渣水蒸汽回收与消白雾的系统包括：冲渣水蒸汽烟囱，设置邻近在高炉处，冲渣水蒸汽烟囱下部能够容纳高炉排出的废渣并进行冲渣操作；至少一组降温喷淋装置，设置在冲渣水蒸汽烟囱的中部，降温喷淋装置能够朝向冲渣水蒸汽烟囱的下部喷洒雾化水；热风炉组件，与高炉和冲渣水蒸汽烟囱的上部连通，热风炉组件能够将产出的热空气输送至高炉中，并将产出的热废气经过处理后输送至冲渣水蒸汽烟囱的上部。采用喷雾降温的直接换热方式，降温效率高，结合雾化水的增湿和凝聚作用，少量喷水即可实现大量水蒸汽回收；未被凝结的水蒸汽被废气升温稀释，极大降低水蒸气饱和度，防止产生白烟。
Description
技术领域
本发明涉及一种冲渣水蒸汽回收与消白雾的系统及回收方法。
背景技术
随着中国经济的快速发展，中国钢铁产量也在逐年增加，从2011年起年产量基本达到7亿吨左右，近几年随着国家优化经济结构而略有起伏，但是仍然维持在较高年产量，随之而来的是高炉炼铁产生了大量的高炉渣，2016年估计达到2.7亿吨左右，这些高炉渣生产出来时是炙热的，需要进行冷却，因为冷却方式不一样会生成水渣和干渣，目前绝大部分是生成水渣，应用最多的冷却方法包括底滤法和因巴(INBA)法等，无论采用哪种方法，生产水渣的过程中都会产生大量的水蒸气，水蒸气通过烟囱直接排向大气形成大量白烟，这些白烟一方面在大气气象条件不好时，会形成烟囱雨，给区域生产及环境带来不利影响，另一方面造成了视觉污染，在当前中国人民环保意识日益觉醒的社会环境下，给周边居民带来恐慌。同时，水蒸气的直接排出也会造成水资源浪费，因此回收水蒸气和消除白烟已经成为企业日益关注的重点。
钢铁厂有许多污染物集中排放的烟囱，这些烟囱中的烟气在排放之前已经过了各种净化设施，以保证污染物排放达标。以前的绝大部分时间内，社会、政府部门、企业、环保公司等主要关注烟囱排放的各种粉尘、硫氧化物、氮氧化物、二恶英等污染物，而目前的环保技术和环保设施也主要针对上述污染物的净化，并没有针对白烟的专门的技术，目前各大院校、公司也正在针对这个问题开展研发和试验，可能的技术方向包括通过冷凝回收烟气中的水、加热烟气到更高的温度等，但是冷凝需要消耗冷源和增设换热设备、加热烟气则需要热源和增设升温设备，因此都会增加企业环保设施的投资和运行成本。另外国内研究也主要是针对湿法脱硫等白烟排放量巨大的工序，针对高炉冲渣水产生白烟消除方法的研究更是不多。
发明内容
本发明提供了一种冲渣水蒸汽回收与消白雾的系统及回收方法，以达到能够回收利用水蒸汽并消除白雾的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种冲渣水蒸汽回收与消白雾的系统，包括：冲渣水蒸汽烟囱，设置邻近在高炉处，冲渣水蒸汽烟囱下部能够容纳高炉排出的废渣并进行冲渣操作；至少一组降温喷淋装置，设置在冲渣水蒸汽烟囱的中部，降温喷淋装置能够朝向冲渣水蒸汽烟囱的下部喷洒雾化水；热风炉组件，与高炉和冲渣水蒸汽烟囱的上部连通，热风炉组件能够将产出的热空气输送至高炉中，并将产出的热废气经过处理后输送至冲渣水蒸汽烟囱的上部。
进一步地，降温喷淋装置为多组，沿冲渣水蒸汽烟囱的中部纵向间隔均布，每组降温喷淋装置中均包括有多个喷淋头。
进一步地，热风炉组件包括：热风炉组，包括空气入口、燃气入口、热空气出口和热废气出口，空气入口和燃气入口能够分别向热风炉组内输入空气和燃气，热空气出口与高炉连接；预热器，包括预热器入口、预热器出口和燃气换热管路，预热器入口与热废气出口连接，燃气换热管路部分盘设在预热器内，燃气换热管路与燃气入口连接，燃气换热管路能够将被热废气加热后的燃气输送至热风炉组内；风机组件，与预热器出口连接并能够将预热器出口导出的热废气输送至冲渣水蒸汽烟囱的上部。
进一步地，风机组件包括废烟气风机和混合风机，废烟气风机的入口与预热器出口连接，废烟气风机的出口混合风机的入口连接，混合风机的出口与冲渣水蒸汽烟囱的上部连接。
进一步地，冲渣水蒸汽回收与消白雾的系统还包括废烟气烟囱，入口与废烟气风机的出口连接，且废烟气烟囱与混合风机并联设置。
进一步地，废烟气风机的出口处设置有净化装置。
本发明还提供了一种冲渣水蒸汽回收方法，采用上述的冲渣水蒸汽回收与消白雾的系统进行冲渣水蒸气回收，冲渣水蒸汽回收方法包括以下步骤：
步骤1、在冲渣水蒸汽烟囱下部进行冲渣操作并产生冲渣水蒸汽；
步骤2、在冲渣水蒸汽烟囱中部通过降温喷淋装置向冲渣水蒸汽喷洒雾化水，以使冲渣水蒸汽降温凝结并形成凝结水和未凝结水蒸汽，凝结水沿冲渣水蒸汽烟囱回流至冲渣水蒸汽烟囱下部，未凝结水蒸汽上升至冲渣水蒸汽烟囱上部；
步骤3、未凝结水蒸气在冲渣水蒸汽烟囱的上部与热风炉组件导入的热废气混合，未凝结水蒸气被升温并稀释后由冲渣水蒸汽烟囱顶部排出。
进一步地，冲渣水蒸汽回收与消白雾的系统的热风炉组件包括依次连接的热风炉组、预热器和风机组件，步骤3包括：将热风炉组产生的热废气与预热器中的燃气换热降温至设定温度后，通过风机组件输送至冲渣水蒸汽烟囱的上部。
进一步地，设定温度为120℃至200℃。
本发明的有益效果是，上述冲渣水蒸汽回收与消白雾的系统采用喷雾降温的直接换热方式，降温效率高，结合雾化水的增湿和凝聚作用，少量喷水即可实现大量水蒸汽回收；未被凝结的水蒸汽被废气升温稀释，极大降低水蒸气饱和度，防止产生白烟。同时本发明实施例设备简单，易于操作和维护。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例的结构示意图。
图中附图标记：1、高炉；2、冲渣水蒸汽烟囱；3、热风炉组；4、预热器；5、废烟气风机；6、废烟气烟囱；7、喷淋装置；8、混合风机。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种冲渣水蒸汽回收与消白雾的系统，包括冲渣水蒸汽烟囱2、至少一组降温喷淋装置7和热风炉组件。冲渣水蒸汽烟囱2设置邻近在高炉1处，冲渣水蒸汽烟囱2下部能够容纳高炉1排出的废渣并进行冲渣操作。至少一组降温喷淋装置7设置在冲渣水蒸汽烟囱2的中部，降温喷淋装置7能够朝向冲渣水蒸汽烟囱2的下部喷洒雾化水。热风炉组件与高炉1和冲渣水蒸汽烟囱2的上部连通，热风炉组件能够将产出的热空气输送至高炉1中，并将产出的热废气经过处理后输送至冲渣水蒸汽烟囱2的上部。
上述冲渣水蒸汽回收与消白雾的系统采用喷雾降温的直接换热方式，降温效率高，结合雾化水的增湿和凝聚作用，少量喷水即可实现大量水蒸汽回收；未被凝结的水蒸汽被废气升温稀释，极大降低水蒸气饱和度，防止产生白烟。同时本发明实施例设备简单，易于操作和维护。
降温喷淋装置7为多组，沿冲渣水蒸汽烟囱2的中部纵向间隔均布，每组降温喷淋装置7中均包括有多个喷淋头。本发明实施例中喷淋装置7为一组，该喷淋装置7包含多个喷淋头，沿冲渣水蒸汽烟囱2的中部周向间隔均布，每个喷淋头均能够喷出雾化水，用于凝结冲渣水蒸汽的大部分水蒸气。
在一种未图示的实施例中，上述喷淋装置7为多组，多组喷淋装置7沿冲渣水蒸汽烟囱2的竖直方向间隔分布，且每组喷淋装置7的喷水量均可调节。优选地，每组喷淋装置7中的喷淋头的喷水量也可以调节。
具体地，如图1所示，热风炉组件包括热风炉组3、预热器4和风机组件。热风炉组3包括空气入口、燃气入口、热空气出口和热废气出口，空气入口和燃气入口能够分别向热风炉组3内输入空气和燃气，热空气出口与高炉1连接。预热器4包括预热器入口、预热器出口和燃气换热管路，预热器入口与热废气出口连接，燃气换热管路部分盘设在预热器4内，燃气换热管路与燃气入口连接，燃气换热管路能够将被热废气加热后的燃气输送至热风炉组3内。风机组件与预热器出口连接并能够将预热器出口导出的热废气输送至冲渣水蒸汽烟囱2的上部。
本发明实施例中，水蒸汽回收与消白雾的系统还包括废烟气烟囱6，上述风机组件包括废烟气风机5和混合风机8，废烟气风机5的入口与预热器4出口连接，废烟气风机5的出口与混合风机8的入口以及废烟气烟囱6的入口连接(即混合风机8与废烟气烟囱6并联设置)，混合风机8的出口与冲渣水蒸汽烟囱2的上部连接。
热风炉组3中的热废气汇集进入到了预热器4中，该预热器4通过热废气对燃气换热管路中的燃气进行换热，将上述燃气加热后输送至燃气入口，上述热废气温度降低至所需温度范围，即120℃～200℃。在该温度的废气一部分通过废烟气风机5经过净化处理后由废烟气烟囱6排出。另一部分废气通过混合风机8抽送至冲渣水蒸汽烟囱2的上部，与未凝结水蒸气进行混合。未凝结水蒸气被升温稀释，饱和度降低，从而能够达到消除冲渣水蒸汽烟囱2排出白烟的目的。
需要说明的是，上述废烟气风机5和混合风机8为现有技术的常规风机，对于该风机的具体结构此处不再对其进行详细描述。本发明实施例可以根据水蒸汽参数、废烟气温度等参数，通过混合风机8抽取部分或全部废烟气送到冲渣水蒸汽烟囱2。
优选地，在废烟气风机5的出口处设置有净化装置，用于对废烟气进行净化，因此通过废烟气烟囱6直接排出的烟气以及经过混合风机8抽取并输送至冲渣水蒸汽烟囱2的上部的烟气均符合排放标准。
需要说明的是，本发明实施例中各部件均设置在高炉1附近，可以降低管线投资，减小路由压力。
优选地，本发明还提供了一种冲渣水蒸汽回收方法，采用上述的冲渣水蒸汽回收与消白雾的系统进行冲渣水蒸气回收，冲渣水蒸汽回收方法包括以下步骤：
步骤1、在冲渣水蒸汽烟囱2下部进行冲渣操作并产生冲渣水蒸汽；
步骤2、在冲渣水蒸汽烟囱2中部通过降温喷淋装置7向冲渣水蒸汽喷洒雾化水，以使冲渣水蒸汽降温凝结并形成凝结水和未凝结水蒸汽，凝结水沿冲渣水蒸汽烟囱2回流至冲渣水蒸汽烟囱2下部，未凝结水蒸汽上升至冲渣水蒸汽烟囱2上部；
步骤3、未凝结水蒸气在冲渣水蒸汽烟囱2的上部与热风炉组件导入的热废气混合，未凝结水蒸气被升温并稀释后冲渣水蒸汽烟囱2顶部排出。
进一步地，步骤3包括：将热风炉组3产生的热废气与预热器4中的燃气换热降温至设定温度后，通过风机组件输送至冲渣水蒸汽烟囱2的上部。需要说明的是，上述设定温度为120℃至200℃。
以下列举两个应用本发明冲渣水蒸汽回收方法的实施例，具体如下：
实施例一：从冲渣设施进入冲渣水蒸汽烟囱2的80℃的水蒸汽，饱和蒸汽压为47.4kPa，在冲渣水蒸汽烟囱2中部与喷淋装置7喷淋下来的水直接接触降温至60℃，饱和蒸汽压降为19.9kPa，水蒸汽凝结量超过55％，再经喷淋下来的雾化水滴的凝聚成核作用，大部分水滴经烟囱壁回流至冲渣设施，未被凝结的水蒸汽夹带部分液滴继续上行，与150℃的热风炉废烟气混合升温，通过调节引入的废烟气量将混合后温度升至95℃，考虑温度和引入烟气量等因素，此时水蒸汽饱和度远低于25％，混合的烟气和水蒸汽继续上行从烟囱顶部排出。
实施例二：从冲渣设施进入冲渣水蒸汽烟囱2的75℃的水蒸汽，饱和蒸汽压为38.6kPa，往上与喷淋装置7喷淋下来的水直接接触降温至50℃，饱和蒸汽压降为12.3kPa，水蒸汽凝结量超过65％，再经喷淋下来的雾化水滴的凝聚成核作用，大部分水滴经烟囱壁回流至冲渣设施，未被凝结的水蒸汽夹带部分液滴继续上行，与150℃的热风炉废烟气混合升温，通过调节引入的废烟气量将混合后温度升至80℃，考虑温度和引入烟气量等因素，此时水蒸汽饱和度远低于30％，混合的烟气和水蒸汽继续上行从烟囱顶部排出。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
回收了水蒸汽资源，降低冲渣环节水量消耗，优化了炼铁工序整体水耗指标；
采用喷雾降温的直接换热方式，降温效率高，结合雾化水的增湿和凝聚作用，少量喷水即可实现大量水蒸汽回收；同时降温设备简单，易于操作和维护；
可以根据冲渣设施生产工况，调整喷雾降温设施喷入的水量，从而灵活调整降温幅度和回收水蒸汽量；
升温热源和稀释气源利用现有废热气资源，不额外增加能源消耗；且废热气来源设施和冲渣水蒸汽区域都围绕在高炉附近，距离近，管线投资低，路由压损小，因此具有较低的投资和运行费用；
废热气烟温较高，和冲渣水蒸汽混合后消除了烟囱雨和白烟，且基本不受季节影响；
因为最终混合气体在烟囱出口处排放温度和速度的提高，冲渣水蒸汽夹带的污染物扩散能力增强，有利于周边环境质量的改善。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。
Claims (9)
1.一种冲渣水蒸汽回收与消白雾的系统，其特征在于，包括：
冲渣水蒸汽烟囱(2)，设置邻近在高炉(1)处，冲渣水蒸汽烟囱(2)下部能够容纳高炉(1)排出的废渣并进行冲渣操作；
至少一组降温喷淋装置(7)，设置在冲渣水蒸汽烟囱(2)的中部，降温喷淋装置(7)能够朝向冲渣水蒸汽烟囱(2)的下部喷洒雾化水；
热风炉组件，与高炉(1)和冲渣水蒸汽烟囱(2)的上部连通，所述热风炉组件能够将产出的热空气输送至高炉(1)中，并将产出的热废气经过处理后输送至冲渣水蒸汽烟囱(2)的上部。
2.根据权利要求1所述的冲渣水蒸汽回收与消白雾的系统，其特征在于，降温喷淋装置(7)为多组，沿冲渣水蒸汽烟囱(2)的中部纵向间隔均布，每组降温喷淋装置(7)中均包括有多个喷淋头。
3.根据权利要求1所述的冲渣水蒸汽回收与消白雾的系统，其特征在于，所述热风炉组件包括：
热风炉组(3)，包括空气入口、燃气入口、热空气出口和热废气出口，所述空气入口和所述燃气入口能够分别向热风炉组(3)内输入空气和燃气，所述热空气出口与高炉(1)连接；
预热器(4)，包括预热器入口、预热器出口和燃气换热管路，所述预热器入口与所述热废气出口连接，所述燃气换热管路部分盘设在预热器(4)内，所述燃气换热管路与所述燃气入口连接，所述燃气换热管路能够将被热废气加热后的燃气输送至热风炉组(3)内；
风机组件，与所述预热器出口连接并能够将所述预热器出口导出的热废气输送至冲渣水蒸汽烟囱(2)的上部。
4.根据权利要求3所述的冲渣水蒸汽回收与消白雾的系统，其特征在于，所述风机组件包括废烟气风机(5)和混合风机(8)，废烟气风机(5)的入口与预热器(4)出口连接，废烟气风机(5)的出口与混合风机(8)的入口连接，混合风机(8)的出口与冲渣水蒸汽烟囱(2)的上部连接。
5.根据权利要求4所述的冲渣水蒸汽回收与消白雾的系统，其特征在于，冲渣水蒸汽回收与消白雾的系统还包括废烟气烟囱(6)，入口与废烟气风机(5)的出口连接，且废烟气烟囱(6)与混合风机(8)并联设置。
6.根据权利要求4所述的冲渣水蒸汽回收与消白雾的系统，其特征在于，废烟气风机(5)的出口处设置有净化装置。
7.一种冲渣水蒸汽回收方法，采用权利要求1所述的冲渣水蒸汽回收与消白雾的系统进行冲渣水蒸气回收，其特征在于，所述冲渣水蒸汽回收方法包括以下步骤：
步骤1、在冲渣水蒸汽烟囱(2)下部进行冲渣操作并产生冲渣水蒸汽；
步骤2、在冲渣水蒸汽烟囱(2)中部通过降温喷淋装置(7)向所述冲渣水蒸汽喷洒雾化水，以使冲渣水蒸汽降温凝结并形成凝结水和未凝结水蒸汽，所述凝结水沿冲渣水蒸汽烟囱(2)回流至冲渣水蒸汽烟囱(2)下部，所述未凝结水蒸汽上升至冲渣水蒸汽烟囱(2)上部；
步骤3、所述未凝结水蒸气在冲渣水蒸汽烟囱(2)的上部与所述热风炉组件导入的热废气混合，未凝结水蒸气被升温并稀释后由冲渣水蒸汽烟囱(2)顶部排出。
8.根据权利要求7所述的冲渣水蒸汽回收方法，所述冲渣水蒸汽回收与消白雾的系统的所述热风炉组件包括依次连接的热风炉组(3)、预热器(4)和风机组件，其特征在于，所述步骤3包括：将热风炉组(3)产生的热废气与预热器(4)中的燃气换热降温至设定温度后，通过风机组件输送至冲渣水蒸汽烟囱(2)的上部。
9.根据权利要求8所述的冲渣水蒸汽回收方法，其特征在于，所述设定温度为120℃至200℃。
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