CN108774655B - 一种高炉水渣粒化塔乏汽减排装置及乏汽减排方法 - Google Patents

一种高炉水渣粒化塔乏汽减排装置及乏汽减排方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高炉水渣粒化塔乏汽减排装置及乏汽减排方法，所述装置包括粒化塔塔体、塔体分隔装置(3)，所述塔体分隔装置(3)将粒化塔塔体分为正压空间(1)及负压空间(2)；所述负压空间(2)带有乏汽排放口(14)；所述正压空间(1)包括入口装置(4)及渣水出口(5)；所述塔体分隔装置(3)为乏汽复合凝聚净化装置，该乏汽复合凝聚净化装置至少包括冷凝吸附器(3.1)、声波团聚室(3.2)以及除雾提水室(3.3)。本发明所提供的该高炉水渣粒化塔乏汽减排装置及乏汽减排方法可以消除钢铁厂高炉冲渣所得乏汽在排放时而产生的白羽。

Description

一种高炉水渣粒化塔乏汽减排装置及乏汽减排方法
技术领域
本发明涉及一种高炉水渣粒化塔乏汽减排装置及乏汽减排方法，属于冶炼辅助设备技术领域。
背景技术
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，加重空气中雾霾的形成，还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，水渣经粒化塔水渣出口进入渣水池过滤，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。
粒化塔本体为无压塔，常规的在大气环境下进行水冲渣，高炉渣显热一部分由循环水汽化蒸发产生乏汽，一部分由循环水携带。乏汽为无压状态，一部分通过自身高度产生的抽吸力，将大量的乏汽导入高空排放，一部分逃逸到冲制箱和渣沟、粒化塔底外围的大气中。
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占比尤为突出。以3800m3高炉为例，冲渣过程中，乏汽瞬间量高达360t/h。
现有高炉冲渣是在大气压环境下开式冲制，产生70-90℃的冲渣水和乏汽，冲渣水和乏汽温度低，余热利用价值低；
在高炉渣冲制过程中，乏汽集中产生，无压、量大，一部分乏汽从高炉粒化塔和高炉渣沟之间的间隙、渣水出口等与大气连通处逃逸，造成高炉熔渣沟周边、粒化塔周边大量乏汽弥漫。
乏汽携带大量液态水、固体颗粒物(如渣棉、渣粒)以及H2S、Cl-等，对周边的环境造成污染。
粒化塔内乏汽靠塔身产生的抽吸负压向高空排放。
如果对排放的乏汽进行冷凝、除尘、消白治理时，则需要由引风机提供动力克服，造成巨大的电能消耗。
因此，提供一种高炉水渣粒化塔乏汽减排装置及乏汽减排方法已经成为本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种高炉水渣粒化塔乏汽减排装置。
本发明的目的还在于提供一种乏汽减排方法。本发明可以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。
为达到上述目的，一方面，本发明提供一种高炉水渣粒化塔乏汽减排装置，其中，所述装置包括粒化塔塔体、塔体分隔装置，所述塔体分隔装置将粒化塔塔体分为正压空间及负压空间；
所述负压空间带有乏汽排放口；
所述正压空间包括入口装置及渣水出口；
所述塔体分隔装置为乏汽复合凝聚净化装置，该乏汽复合凝聚净化装置至少包括冷凝吸附器、声波团聚室以及除雾提水室。
根据本发明具体实施方案，在该高炉水渣粒化塔乏汽减排装置中，所述乏汽复合凝聚净化装置包括依次设置的冷凝吸附器、声波团聚室以及除雾提水室。
根据本发明具体实施方案，在该高炉水渣粒化塔乏汽减排装置中，所述冷凝吸附器设置有至少一个乏汽流道，该流道为使冷却水在其表面流动的流道。
根据本发明具体实施方案，在该高炉水渣粒化塔乏汽减排装置中，所述乏汽流道中还设置有障碍物，该障碍物为能够使乏汽流向改变，且能够使冷却水在其表面流动的障碍物。
根据本发明具体实施方案，在该高炉水渣粒化塔乏汽减排装置中，冷凝吸附器分隔为多个流道，冷却水在流道表面流动，当乏汽以一定速度通过流道时，直接与流道表面的冷却水接触，乏汽与冷却水直接接触换热，乏汽放热冷凝，乏汽携带的液滴和在冷凝吸附器中产生的液滴在流道中一部分由于重力的作用与乏汽分离，一部分由于与冷却水接触，附着在冷却水表面。
根据本发明具体实施方案，该高炉水渣粒化塔乏汽减排装置还包括加压泵，冷却水供水设备通过供水管路经由该加压泵与所述冷凝吸附器的入水口相连；
该冷凝吸附器的出水口通过回水管路经由过冷却与该加压泵的入口相连。
根据本发明具体实施方案，在该高炉水渣粒化塔乏汽减排装置中，所述声波团聚室设置有声波发生装置。
根据本发明具体实施方案，在该高炉水渣粒化塔乏汽减排装置中，该声波发生装置包括低频声波发生器、高频声波发生器或可调频声波发生器中的一种或几种的组合。
其中，所述声波团聚室可进一步将乏汽中的小液滴及污染物小颗粒团聚成较大液滴及较大颗粒。
在该高炉水渣粒化塔乏汽减排装置中，所述除雾提水室为可以将流场中携带液滴的气流进行气液分离的装置。
根据本发明具体实施方案，在该高炉水渣粒化塔乏汽减排装置中，所述正压空间内还设置有均布洒水盘。
根据本发明具体实施方案，在该高炉水渣粒化塔乏汽减排装置中，所述入口装置包括高炉渣沟及冲制水箱；该冲制水箱为能够将高炉渣沟内的高炉熔融渣冲入正压空间内的冲制水箱。
根据本发明具体实施方案，在该高炉水渣粒化塔乏汽减排装置中，所述高炉渣沟与正压空间的连接处设有密封结构。
根据本发明具体实施方案，在该高炉水渣粒化塔乏汽减排装置中，所述密封结构包括正压气封或复合密封，该复合密封为机械密封结合气体密封。在本发明具体实施方式中，所述正压气封的密封用介质可以采用气体或蒸汽；此外，在所述复合密封中，机械密封可以减少或消除缝隙，为辅助密封；气体密封为主密封，其可使得密封体具有一定的承压能力。
根据本发明具体实施方案，在该高炉水渣粒化塔乏汽减排装置中，当所述密封结构为复合密封时，其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。
根据本发明具体实施方案，在该高炉水渣粒化塔乏汽减排装置中，所述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。
根据本发明具体实施方案，在该高炉水渣粒化塔乏汽减排装置中，所述装置还包括水渣池，其与所述渣水出口相连接。
根据本发明具体实施方案，在该高炉水渣粒化塔乏汽减排装置中，所述渣水出口与水渣池之间设有密封结构。
根据本发明具体实施方案，在该高炉水渣粒化塔乏汽减排装置中，所述密封结构为水封。
在该高炉水渣粒化塔乏汽减排装置中，所述渣水出口为外排水和渣的通道，其一侧与正压空间连接，在本发明更为优选的实施方式中，其另一侧与水渣池相连接。本发明所设置的密封结构可以阻止粒化塔塔体的正压空间内乏汽外排。
根据本发明具体实施方案，在该高炉水渣粒化塔乏汽减排装置中，所述负压空间为烟囱，其与所述塔体分隔装置的一侧衔接。
在本发明一具体实施方式中，所述高炉水渣粒化塔乏汽减排装置的正压空间及负压空间可以通过该塔体分隔装置进行衔接，即，该正压空间与该塔体分隔装置的一侧衔接，负压空间与该塔体分隔装置的另一侧衔接。其中，所述负压空间可以由粒化塔的塔体分隔装置至乏汽出口之间的腔体组成，也可以由独立的烟囱组成。
另一方面，本发明还提供了一种乏汽减排方法，所述方法是采用所述的高炉水渣粒化塔乏汽减排装置实现的，其包括以下步骤：
高炉熔融渣在高炉水渣粒化塔乏汽减排装置的正压空间经高压水冲制成粒，产生具有正压的热水和乏汽；
所述乏汽经冷凝、除水、除尘、脱水后，再进入高炉水渣粒化塔乏汽减排装置的负压空间，由乏汽排放口进入大气。
根据本发明具体实施方案，该乏汽减排方法还包括：将冷却水加压后送至冷凝吸附器，经与乏汽换热、吸附后得到中温水，再对该中温水进行冷却，冷却降温后再对其加压后送至冷凝吸附器，形成循环回路。
具体地，该方法还包括：将常温的循环冷却水由加压泵提升压力，经供水管路送至冷凝吸附器，经与乏汽换热、吸附后得到中温水，将该中温水送至水冷却塔，冷却降温后回到加压泵入口加压后送至冷凝吸附器，形成循环回路。
根据本发明具体实施方案，该乏汽减排方法还包括：将冷却水加压后送至冷凝吸附器，经与乏汽换热、吸附后得到中温水，该中温水再流入均布洒水盘，以形成一道或多道水幕，该水幕与乏汽进一步接触换热和颗粒吸附后，落入正压空间与冲渣水汇合一并排出。
具体地，该方法还包括：将常温的循环冷却水由加压泵提升压力，经供水管路送至冷凝吸附器，经与乏汽换热、吸附液态水升温后得到中温水，该中温水再流入粒化塔的均布散水盘，形成一道或多道水幕，中温水以散水盘水幕的形式与从粒化塔塔体正压空间上升的乏汽进一步接触换热和颗粒吸附(乏汽在塔体正压空间上升的过程中与下落的中温循环水继续接触换热)，最终落入粒化塔，与粒化塔内的冲渣水汇合后由粒化塔渣水出口流出，进入水渣池。
根据本发明具体实施方案，在该乏汽减排方法中，所述热水和乏汽为具有一定正压且温度约为100℃的热水和乏汽，在本发明一具体实施方式中，所述正压为5-10KPa左右，所述温度为101-103℃，该条件可为将来乏汽换热、除尘、脱水等治理措施提供便利条件。
本发明所提供的该高炉水渣粒化塔乏汽减排装置及乏汽减排方法通过在粒化塔设置乏汽复合凝聚净化装置，利用塔内正压来克服乏汽排放阻力，本发明所提供的该技术方案为一种环保治理节能技术，具体而言，其可取得如下所述有益技术效果：
1)乏汽在排大气前经过了冷凝、脱水等处理，实现了乏汽的减量化排放，收集了大量携带水和冷凝水；
2)乏汽中的颗粒物经过冷凝吸附器、声波团聚室、除雾脱水室进行凝结、脱水、除尘协同治理，大部分得到净化和脱除，实现了乏汽大气污染物的减量化排放；
3)粒化塔将熔渣制粒入口与渣水出口均设置密封，阻止了在冲渣过程中，乏汽从冲渣、出渣的间隙处逃逸到外界，乏汽都经过粒化塔排放，改善了粒化塔周围的环境；
4)粒化塔承压，使得塔内的乏汽在冲渣过程中保持一定的正压，乏汽自身正压为乏汽治理提供便利和各种可能，正压解决了在乏汽排放流程中设置换热设备、除尘设备、脱水设备带来的阻力问题，不需要再设置风机提供动力，节约了电能，具有良好的经济效益；
5)粒化塔承压后，在高炉熔渣冲制过程中，乏汽和热水的温度随正压力的升高而升高，乏汽和冲渣水的余热能增加，提升了乏汽和冲渣水的余热利用价值。
附图说明
图1为本发明实施例1所提供的该高炉水渣粒化塔乏汽减排装置的结构示意图；
图2为本发明实施例1中高炉渣沟有熔融渣流过时的断面示意图；
图3为图2中A方向的示意图；
图4为本发明实施例1中所述高炉渣沟的断面示意图；
图5为本发明实施例1中当密封帘在下垂状态时，密封帘封堵高炉渣沟的断面的示意图；
图6为本发明实施例1中当高炉渣沟内有熔融渣流过时，密封帘的下部覆盖在熔融渣的顶面上的示意图。
主要附图标号说明：
1、正压空间；
2、负压空间；
3、塔体分隔装置；
3.1、冷凝吸附器；
3.2、声波团聚室；
3.3、除雾提水室；
4、入口装置；
5、渣水出口；
6、冲制水箱；
7、高炉渣沟；
8、密封结构；
9、水渣池；
10、加压泵；
11、冷却水供水设备；
12、回水管路；
13、均布洒水盘；
14、乏汽排放口；
15、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
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种高炉水渣粒化塔乏汽减排装置，该高炉水渣粒化塔乏汽减排装置的结构示意图如图1所示，从图1中可以看出，其包括粒化塔塔体、塔体分隔装置3及水渣池9，所述塔体分隔装置3将粒化塔塔体分为正压空间1及负压空间2；所述正压空间1内还设置有均布洒水盘13；
所述负压空间2的顶部设置有乏汽排放口14；
所述正压空间1设置有入口装置4及渣水出口5；
所述入口装置4包括高炉渣沟7(如图4所示)及冲制水箱6；该冲制水箱6为能够将高炉渣沟7内的高炉熔融渣冲入正压空间1内的冲制水箱；
该水渣池9与所述渣水出口5相连接；
在本实施例中，高炉渣沟7与正压空间1的连接处存在间隙，高炉渣沟7与正压空间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；
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。
密封结构8采用复合密封结构时(如图2和图3所示)，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(如图5所示)；当高炉渣沟7内有熔融渣15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6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。
正压空间1的渣水出口5与水渣池9之间设有水封结构；
在本实施例中，所述塔体分隔装置3为乏汽复合凝聚净化装置，该凝聚复合脱水器包括依次设置的冷凝吸附器3.1、声波团聚室3.2以及除雾提水室3.3；
所述冷凝吸附器3.1设置有多个流道，该流道为使冷却水在其表面流动的流道；所述乏汽流道中还可设置有障碍物，该障碍物为能够使乏汽流向改变，且能够使冷却水在其表面流动的障碍物；
所述声波团聚室3.2设置有声波发生装置；
在本实施例中，该声波发生装置为低频声波发生器、高频声波发生器或可调频声波发生器中的一种或几种的组合；
该装置还包括加压泵10，冷却水供水设备11通过供水管路经由该加压泵10与所述冷凝吸附器3.1的入水口相连；
该冷凝吸附器3.1的出水口通过回水管路12经由水冷却塔与该加压泵10的入口相连。
实施例2
本实施例提供了一种高炉水渣乏汽减排方法，其中，该方法是采用实施例1所提供的高炉水渣粒化塔乏汽减排装置实现的，其包括以下具体步骤：
高炉熔融渣通过高炉渣沟7流到冲制水箱6附近，该冲制水箱6流出高压水，该高压水将高炉熔融渣冲入高炉水渣粒化塔乏汽减排装置的正压空间，并在该正压空间冲制成粒，产生热水和乏汽；
该热水和乏汽具有一定正压且温度约为100℃，具体地，所述正压为5-10KPa左右，所述温度为101-103℃，该条件可为将来乏汽换热、除尘、脱水等治理措施提供便利条件；
所述乏汽依次经冷凝吸附器、声波团聚室以及除雾提水室进行冷凝、除水、除尘、脱水后，再进入高炉水渣粒化塔乏汽减排装置的负压空间，由乏汽排放口进入大气；
在本实施例中，该方法还包括：将常温的循环冷却水由加压泵提升压力，经供水管路送至冷凝吸附器，经与乏汽换热、吸附后得到中温水，将该中温水送至水冷却塔，冷却降温后回到加压泵入口加压后送至冷凝吸附器，形成循环回路；
在本实施例中，所述中温水可再流入粒化塔的均布散水盘，形成一道或多道水幕，中温水以散水盘水幕的形式与从粒化塔塔体正压空间上升的乏汽进一步接触换热和颗粒吸附(乏汽在塔体正压空间上升的过程中与下落的中温循环水继续接触换热)，最终落入粒化塔塔体，与粒化塔塔体内的冲渣水汇合后由粒化塔渣水出口流出，进入水渣池。
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乏汽减排装置，其特征在于，所述装置包括粒化塔塔体、塔体分隔装置（3），所述塔体分隔装置（3）将粒化塔塔体分为正压空间（1）及负压空间（2）；
所述负压空间（2）带有乏汽排放口（14）；
所述正压空间（1）包括入口装置（4）及渣水出口（5）；所述入口装置（4）包括高炉渣沟（7）及冲制水箱（6）；该冲制水箱（6）为能够将高炉渣沟（7）内的高炉熔融渣冲入正压空间（1）内的冲制水箱；所述高炉渣沟（7）与正压空间（1）的连接处设有密封结构（8）；所述密封结构（8）为复合密封，该复合密封为机械密封结合气体密封，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；所述密封帘（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；
所述塔体分隔装置（3）为乏汽复合凝聚净化装置，该乏汽复合凝聚净化装置至少包括冷凝吸附器（3.1）、声波团聚室（3.2）以及除雾提水室（3.3）；其中，所述冷凝吸附器（3.1）设置有至少一个乏汽流道，该流道为使冷却水在其表面流动的流道，所述乏汽流道中设置有障碍物，该障碍物为能够使乏汽流向改变，且能够使冷却水在其表面流动的障碍物；
所述正压空间（1）内还设置有均布洒水盘（13）；
所述装置还包括水渣池（9），其与所述渣水出口（5）相连接，所述渣水出口（5）与水渣池（9）之间设有密封结构，所述密封结构为水封。
2.根据权利要求1所述的高炉水渣粒化塔乏汽减排装置，其特征在于，所述乏汽复合凝聚净化装置包括依次设置的冷凝吸附器（3.1）、声波团聚室（3.2）以及除雾提水室（3.3）。
3.根据权利要求1所述的高炉水渣粒化塔乏汽减排装置，其特征在于，该装置还包括加压泵（10），冷却水供水设备通过供水管路经由该加压泵（10）与所述冷凝吸附器（3.1）的入水口相连；
该冷凝吸附器（3.1）的出水口通过回水管路经由水冷却塔与该加压泵（10）的入口相连。
4.根据权利要求1所述的高炉水渣粒化塔乏汽减排装置，其特征在于，所述声波团聚室（3.2）设置有声波发生装置。
5.根据权利要求4所述的高炉水渣粒化塔乏汽减排装置，其特征在于，该声波发生装置包括低频声波发生器、高频声波发生器或可调频声波发生器中的一种或几种的组合。
6.根据权利要求1-5任一项所述的高炉水渣粒化塔乏汽减排装置，其特征在于，所述负压空间（2）为烟囱，其与所述塔体分隔装置（3）的一侧衔接。
7.一种乏汽减排方法，所述方法是采用权利要求1-6任一项所述的高炉水渣粒化塔乏汽减排装置实现的，其包括以下步骤：
高炉熔融渣在高炉水渣粒化塔乏汽减排装置的正压空间经高压水冲制成粒，产生具有正压的热水和乏汽；
所述乏汽经冷凝、除水、除尘、脱水后，再进入高炉水渣粒化塔乏汽减排装置的负压空间，由乏汽排放口进入大气；
该方法还包括：将冷却水加压后送至冷凝吸附器，经与乏汽换热、吸附后得到中温水，该中温水再流入均布洒水盘，以形成一道或多道水幕，该水幕与乏汽进一步接触换热和颗粒吸附后，落入正压空间与冲渣水汇合一并排出。
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