CN108754054B - 一种高炉水渣粒化塔除尘、脱水、消白的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高炉水渣粒化塔除尘、脱水、消白的系统，包括依次连接的高炉渣沟(7)、粒化塔(1)、换热器(2)、凝并净化装置，粒化塔(1)的出口与换热器(2)的高温侧入口连通，凝并净化装置(3)的乏汽入口与换热器(2)的高温侧出口连通，凝并净化装置(3)的乏汽出口与换热器(2)的低温侧入口连通，换热器(2)的低温侧出口连接有烟囱(5)。该高炉水渣粒化塔除尘、脱水、消白的系统能够解决高炉水冲渣过程中产生的乏汽的无序排放问题，减少乏汽携带的固体颗粒和液体水，减少乏汽排放总量，减轻乏汽排放大气时产生的白羽现象。
Description
技术领域
本发明涉及冶炼辅助设备领域，具体的是一种高炉水渣粒化塔除尘、脱水、消白的系统。
背景技术
在钢铁行业各个生产单元的排烟过程中，经常出现高湿度烟气“白羽”现象，不但对环境造成了一定的影响，还加重了空气中雾霾的形成，更是造成了大量的水蒸汽浪费。
目前国内较为先进的水冲渣工艺为环保底滤法，即高炉渣经过渣沟，经水冲制箱，在粒化塔内将高温熔融渣极速降温粒化，变成水渣，水渣经水渣出口进入水池过滤，高温水送至冷却塔冷却后送至冲制箱，形成水循环；高炉水渣经过滤由抓渣机捞出由汽车运走。而粒化塔内乏汽由粒化塔的烟囱排大气。据统计，每吨钢耗水量平均在3.5m3/t，其中约有40％的水量以水蒸汽的形式散失到空气中，炼铁高炉冲渣水产生的乏汽尤为突出。以3800m3高炉为例，冲渣过程中乏汽瞬间量高达360t/h。
高炉水冲渣过程产生的乏汽约90℃，乏汽同时携带着液态水滴以及水渣(渣粒、渣棉等)、H2S、Cl-等多种有害物质一并排向大气。一部分乏汽从粒化塔的周围逃逸出来，无序排到大气中，弥漫在粒化塔的周围。大部分在粒化塔内借助塔上烟囱的抽吸力高空排放到大气中。高炉冲渣乏汽的大量排放造成很大的环境污染以及水资源的浪费。
发明内容
为了解决现有乏气排放造成的能源浪费及污染问题。本发明提供了一种高炉水渣粒化塔除尘、脱水、消白的系统，该高炉水渣粒化塔除尘、脱水、消白的系统能够解决高炉水冲渣过程中产生的乏汽的无序排放问题，减少乏汽携带的固体颗粒和液体水，减轻乏汽排放大气时产生的白羽现象。
本发明解决其技术问题所采用的技术发明是：一种高炉水渣粒化塔除尘、脱水、消白的系统，包括依次连接的高炉渣沟、粒化塔、换热器、凝并净化装置，粒化塔的正压腔体出口与换热器的高温侧入口连通，换热器的高温侧出口与所述凝并净化装置的乏汽入口连接，所述凝并净化装置的乏汽出口与换热器的低温侧入口连接，换热器的低温侧出口连接有烟囱；所述凝并净化装置能够使气态水冷凝、脱水以及除尘；粒化塔排出的高温乏汽与所述凝并净化装置排出的低温乏汽能够在换热器中进行换热。
所述凝并净化装置至少包括依次连接的蒸汽冷凝器、脱水器和除尘器。
高炉渣沟与粒化塔的连接处设有密封结构，粒化塔渣水排放口设有水封结构。
换热器为宽流道板式换热器。
蒸汽冷凝器为水冷型，蒸汽冷凝器的换热面为管束式，乏汽能够流经蒸汽冷凝器的换热面外侧，水能够流经蒸汽冷凝器的换热面的里侧。
除尘器的乏汽出口与换热器的低温侧入口连接，蒸汽冷凝器的乏汽入口与换热器的高温侧入口连接，除尘器为湿式电除尘除雾器或声波团聚除雾器。
脱水器的下方为集水口，该集水口中的水能够通过管路排至水渣池。
密封结构包括密封盖板和密封帘，密封盖板覆盖于高炉渣沟上，密封帘位于高炉渣沟内，密封帘的上端与密封盖板的下表面连接，密封盖板上包括密封气体进口和密封气体出口，密封气体出口位于密封盖板的下表面，密封盖板的内部存在气流通过的空腔；密封帘为能够弯曲的柔性金属帘，当密封帘在下垂状态时，密封帘的形状与高炉渣沟的断面形状相匹配，密封帘能够封堵高炉渣沟的断面；当高炉渣沟内有熔融渣流过时，密封帘的下部能够覆盖在熔融渣的顶面上。
密封帘具有冷却水进口、冷却水出口以及冷却水流通的腔体。
粒化塔的正压腔体出口与换热器的高温侧入口之间设有初级过滤装置，该初级过滤装置含有能够升降的卷帘机构，该卷帘机构含有能够除去乏汽中渣棉的丝网或膜。
本发明的有益效果是：对高炉渣冲渣过程中的乏汽进行了处理，使得乏汽得到有序的排放，同时乏汽中携带的大量液滴、渣粒、尘粒和渣棉得到进一步滤除，乏汽在冷凝过程中进一步析出大量的水，减少了乏汽的排放，乏汽冷凝除水后进一步过热排放，使得白羽大大消减。
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。
图1是本发明所述高炉水渣粒化塔除尘、脱水、消白的系统的示意图。
图2是高炉渣沟有熔融渣流过时的断面示意图。
图3是图2中A方向的示意图。
图4是换热器的示意图。
1、粒化塔；2、换热器；3、蒸汽冷凝器；4、脱水器；5、烟囱；6、冲制箱；7、高炉渣沟；8、密封结构；9、水渣池；10、粒化塔渣水排放口；11、除尘器；12、熔融渣；
81、密封气体出口；82、密封气体进口；83、密封帘；84、密封盖板；85、冷却水进口；86、冷却水出口。
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。
一种高炉水渣粒化塔除尘、脱水、消白的系统，包括依次连接的高炉渣沟7、粒化塔1、换热器2、凝并净化装置，粒化塔1的正压腔体出口与换热器2的高温侧入口连通，换热器2的高温侧出口与所述凝并净化装置的乏汽入口连接，所述凝并净化装置的乏汽出口与换热器2的低温侧入口连接，换热器2的低温侧出口连接有烟囱5；所述凝并净化装置能够使气态水冷凝、脱水以及除尘；粒化塔1排出的高温乏汽与所述凝并净化装置排出的低温乏汽能够在换热器2中进行换热，如图1所示。
高炉熔融渣通过高炉渣沟7(如图2所示)流到水冲渣冲制箱6附近，冲制箱6流出高压水，将高炉熔融渣冲制在粒化塔1内，高炉渣放出大量显热，变成高炉粒化渣释放大量显热，高炉渣显热将水加热成蒸汽(乏汽)填充了整个粒化塔1的汽空间。粒化塔1排出的高温乏汽将依次流经换热器2、所述凝并净化装置、换热器2后经过烟囱5排向大气。本发明对湿的乏汽进行处理，先进行初级冷凝，再进行深度冷凝，然后除水、除尘，加热后变成过热蒸汽排大气，利用该过程冷凝水、除水、除尘，减少了乏汽排大气时对大气的白羽污染和尘污染，同时回收了大量的冷凝水，节约了水资源。
在本实施例中，高炉渣沟7与粒化塔1的连接处存在间隙，高炉渣沟7与粒化塔1的连接处设有密封结构8，密封结构8采用正压气密封结构或复合密封结构，粒化塔1的粒化塔渣水排放口10设有水封结构，粒化塔1的粒化塔渣水排放口10外设有水渣池9。高炉渣沟7与粒化塔1之间设有能够将高炉渣沟7内的高炉熔融渣冲入粒化塔1内的冲制箱6。
密封结构8采用正压气密封结构时，密封结构8包括密封盖板84，密封盖板84含有一层或多层气幕，一道缝隙(即密封气体出口81)为一层气幕，二道缝隙为二层气幕，多道缝隙为多层气幕，如图3所示。在粒化塔渣水排放口10设置水封，在冲渣过程中，随着乏汽的不断产生，粒化塔内压力逐渐升高。由于粒化塔冲制水渣处以及出渣处都进行了密封，因此粒化塔可以在一定的微正压下运行。由于冲渣过程中乏汽的大量产生，使得粒化塔内正压约5kPa～10kPa，乏汽以一定正压依次经过换热器、蒸汽冷凝器、除尘除雾器、换热器、烟囱，排大气。
密封结构8采用复合密封结构时，密封结构8包括密封盖板84和密封帘83，密封盖板84覆盖于高炉渣沟7上，密封帘83位于高炉渣沟7内，密封帘83的上端与密封盖板84的下表面连接，密封盖板84上包括密封气体进口82和密封气体出口81，密封气体出口81成长条形，密封气体出口81位于密封盖板84的下表面，密封盖板84的内部存在气流通过的空腔；密封帘83为能够弯曲的柔性金属帘，密封帘83具有能够弯曲的轴，当密封帘83在下垂状态时，密封帘83的形状与高炉渣沟7的断面形状相匹配，密封帘83能够封堵高炉渣沟7的断面；当高炉渣沟7内有熔融渣12流过时，密封帘83的下部能够覆盖在熔融渣12的顶面上，如图2和图3所示。
优选密封帘83含有水冷结构，密封帘83具有冷却水进口85、冷却水出口86以及冷却水流通的腔体，密封帘83内的冷却水能够带走密封帘从高温渣传递过来的热量。
在本实施例中，所述凝并净化装置至少包括依次连接的蒸汽冷凝器3、脱水器4和除尘器11。换热器2为宽流道板式换热器，换热器2位于粒化塔1、蒸汽冷凝器3、脱水器4和除尘器11的上方。蒸汽冷凝器3为水冷型，蒸汽冷凝器3的换热面为管束式，乏汽流经蒸汽冷凝器3的换热面外侧，水流经蒸汽冷凝器3的换热面的里侧，蒸汽冷凝器3的乏汽入口朝上，蒸汽冷凝器3的乏汽出口朝下，如图1所示。
换热器2具有换热通道宽、阻力小、不易堵塞等优点，换热器2的构造如图4所示。乏汽初始温度约为90℃，流经第一次降温换热器后，温降约15℃-25℃，再进入蒸汽冷凝器3中。蒸汽冷凝器3为水冷型，冷源为低温水或常温水。乏汽流经蒸汽冷凝器3时为自上而下流过。乏汽经蒸汽冷凝器3后温度降低至40℃左右(当水温为33℃时，获得乏汽温度约为40℃；当水温为18℃左右时，获得乏汽温度约为23℃)，在冷凝过程中，一部分乏汽冷凝为液态水。
在本实施例中，蒸汽冷凝器3和脱水器4上下设置，脱水器4为初级脱水装置，除尘器11为精除尘除雾装置。蒸汽冷凝器3的乏汽入口与换热器2的高温侧入口连接，脱水器4(初级脱水装置)的乏汽入口与蒸汽冷凝器3的乏汽出口连通，脱水器4(初级脱水装置)的乏汽出口与除尘器11(精除尘除雾装置)的乏汽入口连通，除尘器11(精除尘除雾装置)的乏汽出口与换热器2的低温侧入口连通。精除尘除雾装置的位置高于初级脱水装置的位置，精除尘除雾装置为电除尘除雾器或声波团聚除雾器。
乏汽携带冷凝析出地液态水首先经过脱水器4，利用重量和惯性力的双重作用除去大颗粒水滴，再经过除尘器11去除低温乏汽中的小液滴和尘粒。脱水器4利用汽流向下流动再折返向上的方式来实现。
在本实施例中，换热器2的高温侧入口位于换热器2的左侧，换热器2的高温侧出口位于换热器2的右侧，换热器2的低温侧入口位于换热器2的下部，换热器2的低温侧出口位于换热器2的上部。低温乏汽经过换热器2的低温侧后将乏汽加热为过热蒸汽(约65℃以上)排大气。该换热器2的高温侧通入的是未经处理的高温乏汽，低温侧通入的是经过冷凝、除水、除尘处理的低温乏汽。
在本实施例中，换热器2位于除尘器11的上方，粒化塔1位于除尘器11的左侧，蒸汽冷凝器3位于除尘器11的右侧，脱水器4位于蒸汽冷凝器3的下方，烟囱5位于换热器2的上方，如图1所示。
在本实施例中，粒化塔1的出口与换热器2的高温侧入口之间设有初级过滤装置(图中未示)，该初级过滤装置含有能够升降的卷帘机构，该卷帘机构含有能够除去乏汽中渣棉的丝网或膜(卷帘)。在冲渣时卷帘处于下降状态，该初级过滤装置处于工作中；当非冲渣时，卷帘处于卷起状态，可以更换过滤装置。
本发明所述高炉水渣粒化塔除尘、脱水、消白的系统的工作过程如下。
高炉熔融渣通过高炉渣沟7流到水冲渣冲制箱6附近，冲制箱6流出高压水，将高炉熔融渣冲制粒化塔1，高炉渣放出大量显热，变成高炉粒化渣，高炉渣显热将水加热成蒸汽填充了整个粒化塔1的汽空间。该蒸汽(亦为乏汽)依次流经换热器2内的高温侧、蒸汽冷凝器3、脱水器4、除尘器11、换热器2内的低温侧和烟囱5，然后排向大气。
在本发明中，为了便于理解和描述，本发明中采用了绝对位置关系进行了表述，其中的方位词“上”表示图1中的上侧方向，“下”表示图1中的下侧方向，“左”表示图1中的左侧方向，“右”表示图1中的右侧方向。可以理解为本发明使用了阅读本发明的读者的观察视角。但上述方位词不能理解或解释为是对本发明保护范围的限定。
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、技术特征与技术发明之间、技术发明与技术发明之间均可以自由组合使用。
Claims (7)
1.一种高炉水渣粒化塔除尘、脱水、消白的系统，其特征在于，该高炉水渣粒化塔除尘、脱水、消白的系统包括依次连接的高炉渣沟(7)、粒化塔(1)、换热器(2)、凝并净化装置，粒化塔(1)的正压腔体出口与换热器(2)的高温侧入口连通，换热器(2)的高温侧出口与所述凝并净化装置的乏汽入口连接，所述凝并净化装置的乏汽出口与换热器(2)的低温侧入口连接，换热器(2)的低温侧出口连接有烟囱(5)；所述凝并净化装置能够使气态水冷凝、脱水以及除尘；粒化塔(1)排出的高温乏汽与所述凝并净化装置排出的低温乏汽能够在换热器(2)中进行换热；
所述凝并净化装置至少包括依次连接的蒸汽冷凝器(3)、脱水器(4)和除尘器(11)；
高炉渣沟(7)与粒化塔(1)的连接处设有密封结构(8)，粒化塔渣水排放口(10)设有水封结构；
密封结构(8)包括密封盖板(84)和密封帘(83)，密封盖板(84)覆盖于高炉渣沟(7)上，密封帘(83)位于高炉渣沟(7)内，密封帘(83)的上端与密封盖板(84)的下表面连接，密封盖板(84)上包括密封气体进口(82)和密封气体出口(81)，密封气体出口(81)位于密封盖板(84)的下表面，密封盖板(84)的内部存在气流通过的空腔；密封帘(83)为能够弯曲的柔性金属帘，当密封帘(83)在下垂状态时，密封帘(83)的形状与高炉渣沟(7)的断面形状相匹配，密封帘(83)能够封堵高炉渣沟(7)的断面；当高炉渣沟(7)内有熔融渣(12)流过时，密封帘(83)的下部能够覆盖在熔融渣(12)的顶面上。
2.根据权利要求1所述的高炉水渣粒化塔除尘、脱水、消白的系统，其特征在于，换热器(2)为宽流道板式换热器。
3.根据权利要求1所述的高炉水渣粒化塔除尘、脱水、消白的系统，其特征在于，蒸汽冷凝器(3)为水冷型，蒸汽冷凝器(3)的换热面为管束式，乏汽能够流经蒸汽冷凝器(3)的换热面外侧，水能够流经蒸汽冷凝器(3)的换热面的里侧。
4.根据权利要求1所述的高炉水渣粒化塔除尘、脱水、消白的系统，其特征在于，除尘器(11)的乏汽出口与换热器(2)的低温侧入口连接，蒸汽冷凝器(3)的乏汽入口与换热器(2)的高温侧入口连接，除尘器(11)为湿式电除尘除雾器或声波团聚除雾器。
5.根据权利要求4所述的高炉水渣粒化塔除尘、脱水、消白的系统，其特征在于，脱水器(4)的下方为集水口，该集水口中的水能够通过管路排至水渣池。
6.根据权利要求1所述的高炉水渣粒化塔除尘、脱水、消白的系统，其特征在于，密封帘(83)具有冷却水进口(85)、冷却水出口(86)以及冷却水流通的腔体。
7.根据权利要求6所述的高炉水渣粒化塔除尘、脱水、消白的系统，其特征在于，粒化塔(1)的正压腔体出口与换热器(2)的高温侧入口之间设有初级过滤装置，该初级过滤装置含有能够升降的卷帘机构，该卷帘机构含有能够除去乏汽中渣棉的丝网或膜。
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