CN110129493A - 一种高炉水冲渣工艺余热回收和蒸汽消白系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种高炉水冲渣工艺余热回收和蒸汽消白系统及方法，该系统包括冲渣口、冷凝消白系统、一级冷却器、烟囱、冲渣水池和风机，冷凝消白系统包括烟气冷凝器、除雾器和集水池；冲渣口出来的高温蒸汽进入烟气冷凝器进行降温，再通过除雾器除去水雾，冷凝后的冲渣水蒸汽与一级冷却器出来的热空气混合，从烟囱排往大气；冲渣水池出来的循环冲渣水依次经过一级冷却器、二级冷却器降温，经两级冷却后的低温冲渣水进入烟气冷凝器对高温蒸汽进行冷凝降温，输送到冲渣口进行水淬冲渣，渣水混合物共同排往冲渣水池循环使用。该方法充分利用了厂内热源、冷源，能够解决高炉水冲渣工艺导致的白烟问题，同时对蒸汽内残留的污染物进行了深度脱除。

Description

一种高炉水冲渣工艺余热回收和蒸汽消白系统及方法

【技术领域】

本发明涉及烟气净化的技术领域，特别是一种高炉水冲渣工艺余热回收和蒸汽消白系统及方法。

【背景技术】

自2016年来，已有20余省市和地区出台有色烟羽治理要求，目前有色烟羽治理技术路线主要有冷凝、加热、冷凝再热三种，换热设备材料可选用氟塑料、钛管、2205等。在冶金行业，炼铁高炉产生的高温炉渣，基本采用水淬方式进行冷却，冲渣水接触高温渣时会产生大量的水蒸汽。在此过程中，约40％的高温渣热量以冲渣蒸汽的形式被带走，温度约80℃。不仅热量浪费严重，还产生大量白烟，造成热污染和视觉污染，影响企业形象。同时，高炉冲渣蒸汽中含有大量H₂S、SO₂、渣棉等排放物，对高炉生产设备造成严重的腐蚀和锈蚀。虽然近年来冶金行业污染物排放要求越来越严格，但通过现有设备消除白烟是很难做到的。

目前，绝大多数高炉冲渣口未设消白设备。受前端处理设备及运行工艺的影响，一些常见的脱白工艺设备无法适用于冲渣口有色烟羽治理，因此急需一种新的消白系统，以满足高炉冲渣口的治理需求，特别是在水资源匮乏的地区，解决水源不足、供水困难等问题，实现节约用水。

【发明内容】

本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种高炉水冲渣工艺余热回收和蒸汽消白系统及方法，可以使高炉冲渣蒸汽得到深度净化，显著减少系统水耗量，并能够回收冲渣水低温余热。

为实现上述目的，本发明提出了一种高炉水冲渣工艺余热回收和蒸汽消白系统，包括冲渣口、冷凝消白系统、一级冷却器、烟囱、冲渣水池和风机，所述冷凝消白系统包括烟气冷凝器、除雾器和集水池；

所述冲渣口的冲渣蒸汽出口与冷凝消白系统的冲渣蒸汽入口连接，冲渣蒸汽依次通过烟气冷凝器、除雾器，所述烟囱的进口与除雾器、一级冷却器的出口相连，除雾器冷凝后的冲渣水蒸汽与一级冷却器出来的热空气混合，最后通过烟囱排往大气；

所述冲渣水池的循环冲渣水出口与一级冷却器相连，所述一级冷却器的循环冲渣水出口与烟气冷凝器相连，烟气冷凝器的冷凝水出口与冲渣口连接，集水池的循环冲渣水出口和冲渣口的渣水混合物出口与冲渣水池连接；

所述风机的出口与一级冷却器的空气入口连接。

冲渣水蒸汽流向为：冲渣口出来的高温蒸汽进入烟气冷凝器进行降温，再通过除雾器除去水雾，冷凝后的冲渣水蒸汽与一级冷却器出来的热空气混合，最后通过烟囱排往大气；

冲渣水循环回路为：冲渣水池出来的循环冲渣水先进入一级冷却器加热冷空气，再进入二级冷却器进一步降温，经两级冷却后的低温冲渣水进入烟气冷凝器对高温蒸汽进行冷凝降温，随后输送到冲渣口进行水淬冲渣，最后，渣水混合物共同排往冲渣水池循环使用。

作为优选，还包括机力通风冷却塔、二级冷却器，所述二级冷却器布置于一级冷却器与冷凝消白系统之间，所述一级冷却器的循环冲渣水出口与二级冷却器连接，所述二级冷却器的循环冲渣水出口与烟气冷凝器连接，所述二级冷却器的循环冷却水与所述机力通风冷却塔连接。

作为优选，所述一级冷却器为翅片管式换热器，采用逆流布置，也可顺流布置，冷介质为冷风，不存在堵灰、结垢等问题，无需设冲洗管路。

作为优选，所述二级冷却器为翅片管式换热器，采用逆流布置，也可顺流布置，冷介质为循环冷却水，通过加药调节水质，避免结垢。

作为优选，所述冷凝消白系统为水媒式换热系统，包括依次布置的烟气冷凝器和除雾器，以及位于烟气冷凝器和除雾器下部的集水池，所述集水池内冷凝水和冲洗水无需检测水质，排往所述冲渣水池作为补水使用，降低系统水耗量。

作为优选，所述烟气冷凝器为改性PTFE材质，也可以为其他氟塑料材质，或钛管等金属材质，逆流通过的冲渣蒸汽与两级冷却后的循环冲渣水在所述冷凝器内换热。

作为优选，所述除雾器的层数为2层以上，层间距为1.2～1.8m。

一种高炉水冲渣工艺余热回收和蒸汽消白的方法，具体包括以下步骤：

S1.经冲渣口排出的渣水混合物及冷却后的高炉渣，输送至冲渣水池，冲渣水循环使用；

S2.经冲渣水池中出来的循环冲渣水，进入一级冷却器加热冷空气，冷空气通过风机鼓入一级冷却器；

S3.经一级冷却器降温后的循环冲渣水进入二级冷却器，与来自机力通风冷却塔2的冷却水进行换热，再次降温；

S4.经一级冷却器升温后的热空气进入冷凝消白系统出口的排烟管道，与冷凝后的冲渣蒸汽混合升温，形成不饱和气体，再排往烟囱；

S5.经二级冷却器降温后的循环冲渣水进入烟气冷凝器作为冷却水，对来自所述冲渣口的冲渣蒸汽进行冷凝降温后排出；

S6.经烟气冷凝器排出的循环冲渣水输送到冲渣口进行水淬冲渣；

S7.经烟气冷凝器和除雾器产生的冷凝水和冲洗水，输送至冲渣水池，作为补水使用，降低系统水耗量；

S8.从冲渣口排出的高温蒸汽，经冷凝消白系统降温、除雾后，述一级冷却器排出的热空气混合升温，形成不饱和气体，再排往烟囱。

本发明的有益效果：本发明提供的高炉水冲渣工艺余热回收和蒸汽消白系统及方法，采用烟气冷凝+混风再热技术，将冲渣口出来的高温冲渣蒸汽进行冷凝降温处理，蒸汽温度降低至50℃，析出大量冷凝水，并深度净化高炉冲渣蒸汽，降低硫化氢、二氧化硫等污染物的排放量；由集水池收集冷凝水和冲洗水，实现循环利用，显著减少系统水耗量；回收55％的冲渣水低温余热，利用加热热空气混合冷凝后冲渣蒸汽，形成不饱和烟气。系统的设计和优化，既可以在烟气冷凝过程中回收大量水分，同时在烟气再热过程中充分利用了冲渣水低温余热，实现经济可行的水淬法水冲渣处理工艺消除白色烟羽循环系统，解决环保问题。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是实施例1中高炉水冲渣工艺余热回收和蒸汽消白系统的结构示意图；

图2是实施例2中高炉水冲渣工艺余热回收和蒸汽消白系统的结构示意图；

图中：1-冲渣口，2-机力通风冷却塔，3-二级冷却器，4-冷凝消白系统，4.1-烟气冷凝器，4.2-除雾器，4.3-集水池，5-一级冷却器，6-烟囱，7-冲渣水池，8-风机。

【具体实施方式】

实施例1

如图1所示，本发明一种高炉水冲渣工艺余热回收和蒸汽消白系统，包括冲渣口1、机力通风冷却塔2、二级冷却器3、冷凝消白系统4、一级冷却器5、烟囱6、冲渣水池7和风机8。

其中，冷凝消白系统4包括烟气冷凝器4.1、除雾器4.2和集水池4.3；

其中，冲渣水蒸汽流向为：冲渣口1出来的高温蒸汽进入烟气冷凝器4.1进行降温，再通过除雾器4.2除去水雾，冷凝后的冲渣水蒸汽与一级冷却器5出来的热空气混合，最后通过烟囱排往大气；

其中，冲渣水循环回路为：冲渣水池7出来的循环冲渣水先进入一级冷却器5加热冷空气，再进入二级冷却器进一步降温，经两级冷却后的低温冲渣水进入烟气冷凝器4.1和除雾器4.2对高温蒸汽进行冷凝降温和除水雾，从烟气冷凝器4.1和除雾器4.2产生的冷凝水和冲洗水汇聚于集水池4.3，循环冲渣水、冷凝水和冲洗水汇合后输送到冲渣口1进行水淬冲渣，最后，渣水混合物共同排往冲渣水池7循环使用；

其中，一级冷却器5、二级冷却器3为翅片管式换热器，采用逆流布置；

其中，烟气冷凝器4.1为改性PTFE材质；

其中，除雾器4.2为2层板式除雾器，层间距为1.5m。

一种高炉水冲渣工艺余热回收和蒸汽消白系统，其消白方法包括以下步骤：

S1.经冲渣口1出来的渣水混合物及冷却后的高炉渣，输送至所述冲渣水池7；

S2.经冲渣水池7中出来的循环冲渣水80～90℃，进入一级冷却器5加热冷空气，降温至至45～50℃，冷空气通过风机8进入一级冷却器5，加热至70～80℃；

S3.经一级冷却器5降温后的循环冲渣水进入二级冷却器3，与来自机力通风冷却塔2的冷却水进行换热，再次降温至30～40℃；

S4.从机力通风冷却塔2引入的循环冷却水，水温30～32℃，经过所述二级换热器3加热至40～42℃，输送回机力通风冷却塔2，循环使用；

S5.经一级冷却器5升温后的热空气进入冷凝消白系统4出口的排烟管道，与冷凝后的冲渣蒸汽混合升温，形成60～65℃的不饱和烟气，再排往烟囱6；

S6.经二级冷却器3降温后的循环冲渣水进入烟气冷凝器4.1作为冷却水，对来自冲渣口1的冲渣蒸汽进行冷凝降温后排出；

S7.经烟气冷凝器4.1排出的循环冲渣水输送到所述冲渣口1，进行水淬冲渣；

S8.经烟气冷凝器4.1和除雾器4.2产生的冷凝水和冲洗水，输送至冲渣水池7，作为补水使用，降低系统水耗量；

S9.经冲渣口1排出的高温蒸汽，经冷凝消白系统4降温、除雾后，与一级冷却器5排出的热空气混合升温，形成不饱和气体，再排往烟囱6。

实施例2

如图2所示，在实施例1中，从冲渣水池7中出来的循环冲渣水先后经过所述一级换热器5和所述二级换热器3冷却至30～40℃后，再作为烟气冷凝器4.1的冷却水。在实施例2中，取消了所述二级换热器3和所述机力通风冷却塔2，从所述冲渣水池7中出来的循环冲渣水经过所述一级换热器5冷却至45～50℃后，直接作为所述烟气冷凝器4.1的冷却水。此时，冲渣水冲渣水低温余热回收率由实施例1中的55％降低至40％，但蒸汽消白效果相当。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高炉水冲渣工艺余热回收和蒸汽消白系统，其特征在于：包括冲渣口(1)、冷凝消白系统(4)、一级冷却器(5)、烟囱(6)、冲渣水池(7)和风机(8)，所述冷凝消白系统(4)包括烟气冷凝器(4.1)、除雾器(4.2)和集水池(4.3)；

所述冲渣口(1)的冲渣蒸汽出口与冷凝消白系统(4)的冲渣蒸汽入口连接，冲渣蒸汽依次通过烟气冷凝器(4.1)、除雾器(4.2)，所述烟囱(6)的进口与除雾器(4.2)、一级冷却器(5)的出口相连，除雾器(4.2)冷凝后的冲渣水蒸汽与一级冷却器(5)出来的热空气混合，最后通过烟囱(6)排往大气；

所述冲渣水池(7)的循环冲渣水出口与一级冷却器(5)相连，所述一级冷却器(5)的循环冲渣水出口与烟气冷凝器(4.1)相连，烟气冷凝器(4.1)的冷凝水出口与冲渣口(1)连接，集水池(4.3)的循环冲渣水出口和冲渣口(1)的渣水混合物出口与冲渣水池(7)连接；

所述风机(8)的出口与一级冷却器(5)的空气入口连接。

2.如权利要求1所述的一种高炉水冲渣工艺余热回收和蒸汽消白系统，其特征在于：还包括机力通风冷却塔(2)、二级冷却器(3)，所述二级冷却器(3)布置于一级冷却器(5)与冷凝消白系统(4)之间，所述一级冷却器(5)的循环冲渣水出口与二级冷却器(3)连接，所述二级冷却器(3)的循环冲渣水出口与烟气冷凝器(4.1)连接，所述二级冷却器(3)的循环冷却水与所述机力通风冷却塔(2)连接。

3.如权利要求2所述的一种高炉水冲渣工艺余热回收和蒸汽消白系统，其特征在于：所述一级冷却器(5)和二级冷却器(3)均为翅片管式换热器。

4.如权利要求1或2所述的一种高炉水冲渣工艺余热回收和蒸汽消白系统，其特征在于：所述冷凝消白系统(4)为水媒式换热系统，包括依次布置的烟气冷凝器(4.1)和除雾器(4.2)，以及位于烟气冷凝器(4.1)和除雾器(4.2)下部的集水池(4.3)。

5.如权利要求1或2所述的一种高炉水冲渣工艺余热回收和蒸汽消白系统，其特征在于：所述烟气冷凝器(4.1)为改性PTFE材质，逆流通过的冲渣蒸汽与冲渣冷却水在烟气冷凝器(4.1)内换热。

6.如权利要求1或2所述的一种高炉水冲渣工艺余热回收和蒸汽消白系统，其特征在于：所述除雾器(4.2)的层数为2层以上，层间距为1.2～1.8m。

7.一种高炉水冲渣工艺余热回收和蒸汽消白的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1.经冲渣口(1)排出的渣水混合物及冷却后的高炉渣，输送至冲渣水池(7)，冲渣水循环使用；

S2.经冲渣水池(7)中出来的循环冲渣水，进入一级冷却器(5)加热冷空气，冷空气通过风机(8)鼓入一级冷却器(5)；

S3.经一级冷却器(5)降温后的循环冲渣水进入二级冷却器(3)，与来自机力通风冷却塔2的冷却水进行换热，再次降温；

S4.经一级冷却器(5)升温后的热空气进入冷凝消白系统(4)出口的排烟管道，与冷凝后的冲渣蒸汽混合升温，形成不饱和气体，再排往烟囱(6)；

S5.经二级冷却器(3)降温后的循环冲渣水进入烟气冷凝器(4.1)作为冷却水，对来自所述冲渣口(1)的冲渣蒸汽进行冷凝降温后排出；

S6.经烟气冷凝器(4.1)排出的循环冲渣水输送到冲渣口(1)进行水淬冲渣；

S7.经烟气冷凝器(4.1)和除雾器(4.2)产生的冷凝水和冲洗水，输送至冲渣水池(7)，作为补水使用，降低系统水耗量；

S8.从冲渣口(1)排出的高温蒸汽，经冷凝消白系统(4)降温、除雾后，述一级冷却器(5)排出的热空气混合升温，形成不饱和气体，再排往烟囱(6)。