CN110145945A - 一种基于余热供暖的高炉冲渣蒸汽消白系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种基于余热供暖的高炉冲渣蒸汽消白系统及方法，该系统包括热风炉、冲渣口、机力通风冷却塔、冷凝消白系统、冲渣水池、冲渣水取热站、辅助补热器、热用户、冲渣蒸汽排放烟囱和热风炉烟囱，所述冷凝消白系统包括烟气冷凝器、除雾器和集水池；本发明回收30％的冲渣水低温余热供暖，解决了厂区和附近居民冬季采暖问题，利用循环冷却水冷凝冲渣蒸汽和利用热风炉烟气与未冷凝的冲渣蒸汽混合形成热不饱和烟气，降低了硫化氢、二氧化硫等污染物的排放量，减少了系统水耗量，实现了经济可行的水淬法高炉水冲渣处理工艺消白烟循环系统，解决了环保问题。
Description
【技术领域】
本发明涉及工业有色烟羽净化的技术领域，特别是一种基于余热供暖的高炉冲渣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，国内外高炉冲渣蒸汽消白领域还没有成熟的技术设备推广应用。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，提出一种基于余热供暖的高炉冲渣蒸汽消白系统及方法，可充分利用高温冲渣水的低品位余热进行供暖，余热回收率超过30％，能够创造较高的经济效益。
为实现上述目的，本发明提出了一种基于余热供暖的高炉冲渣蒸汽消白系统，包括热风炉、冲渣口、机力通风冷却塔、冷凝消白系统、冲渣水池、冲渣水取热站、辅助补热器、热用户、冲渣蒸汽排放烟囱和热风炉烟囱，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烟气冷凝器相连，所述烟气冷凝器内通有冷介质A，所述除雾器的排烟口与冲渣蒸汽排放烟囱相通，冲渣水蒸汽流向为：冲渣口出来的高温冲渣蒸汽进入烟气冷凝器，通过导入冷介质A冷凝降温，再进入除雾器除去水雾，冷凝除雾后的冲渣蒸汽与热介质A混合，最后通过冲渣蒸汽排放烟囱排往大气；
所述冲渣水池的冲渣水出口与冲渣水取热站相连，所述冲渣水取热站内通有冷介质B，所述冲渣水取热站的冲渣水出口与冲渣口相连，所述冲渣口的冲渣水出口与冲渣水池相连，冲渣水循环回路为：冲渣水池出来的循环冲渣水进入冲渣水取热站，通过导入冷介质B冷却后的低温冲渣水输送至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。
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、除雾器，以及位于烟气冷凝器和除雾器下部的集水池；所述烟气冷凝器为改性PTFE材质密布的管束制成，所述集水池收集的冷凝水和冲洗水出口与冲渣水池连接。
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。
作为优选，所述冷凝消白系统设有与机力通风冷却塔相连通的循环冷却水系统，所述循环冷却水系统内导入冷介质A，所述冷介质A为来自机力通风冷却塔的循环冷却水。
作为优选，所述辅助补热器和热用户形成供暖系统，所述冲渣水取热站设有与供暖系统相连通的采暖供水系统、采暖回水系统，所述冷介质B为来自供暖系统的采暖水。
作为优选，所述辅助补热器为U型管式辅助蒸汽加热器。
作为优选，所述冷凝消白系统的排烟管道设有与热风炉的排烟管道旁路相连通的热风炉烟气系统，所述热介质A为来自热风炉的热风炉烟气。
一种基于余热供暖的高炉冲渣蒸汽消白的方法，具体包括以下步骤：
S1.来自冲渣口的高温冲渣蒸汽与来自机力通风冷却塔的冷却水在烟气冷凝器内部换热，冲渣蒸汽冷凝后继续进入除雾器，冷凝水汇集于集水池，冷却水换热后通过循环冷却水系统返回机力通风冷却塔循环使用；
S2.经过除雾器除去雾滴的未凝结冲渣蒸汽进入排烟管道，与通过引风装置引入的热风炉烟气在排烟管道内均匀混合升温，形成不饱和热气体，随后通过冲渣蒸汽排放烟囱排往大气，消除白色烟羽；
S3.来自冲渣水池的高温冲渣水与来自供暖系统的供暖回水在冲渣水取热站内部换热，冲渣水冷却后继续输送至冲渣口进行水淬冲渣，冲渣口底部的渣水混合物共同排往冲渣水池循环使用；
S4.来自冲渣水取热站的供暖供水进入热用户进行供暖，供暖后的供暖回水返回冲渣水取热站循环使用；
S5.若供暖供水温度达不到供暖需求，则在进入热用户前先通过辅助补热器补热，保证供暖温度。
本发明的有益效果：
1、本发明采用烟气冷凝+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；
2、本发明采用改性PTFE材质制成的细管径、密布式管束烟气冷凝器，防堵防磨防腐蚀性能突出，设备结构紧凑、占地小、质量轻，便于安装维护；
3、本发明回收利用大量冷凝水，作为冲渣水池的补水使用，显著减少系统水耗量；
4、本发明充分利用高温冲渣水的低品位余热进行供暖，余热回收率超过30％，创造较高的经济效益；
5、本发明利用热风炉外排热烟气作为混风再热的热介质，避免了再热技术中的能耗，减少了运行成本；
6、本发明在冬季可采用采暖水替换循环冷却水，在实现冲渣蒸汽冷凝的同时，加热采暖水进行供暖，既降低运行成本，还创造良好的经济效益。
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是本发明基于余热供暖的高炉冲渣蒸汽消白系统的结构示意图；
图中：1-热风炉，2-冲渣口，3-机力通风冷却塔，4-冷凝消白系统，4.1-烟气冷凝器4.1，4.2-除雾器，4.3-集水池，5-冲渣水池，6-冲渣水取热站，7-辅助补热器，8-热用户，9-冲渣蒸汽排放烟囱，10-热风炉烟囱。
【具体实施方式】
如图1所示，本发明一种基于余热供暖的高炉冲渣蒸汽消白系统，包括热风炉1、冲渣口2、机力通风冷却塔3、冷凝消白系统4、冲渣水池5、冲渣水取热站6、辅助补热器7、热用户8、冲渣蒸汽排放烟囱9和热风炉烟囱10。其中，冷凝消白系统4包括依次布置的烟气冷凝器4.1和除雾器4.2，以及位于底部的集水池4.3。
进一步地，冷凝消白系统4为水媒式换热系统。其中，烟气冷凝器4.1为改性PTFE材质密布的管束制成，除雾器4.2为2层板式除雾器，层间距为1.5m，集水池4.3收集的冷凝水和冲洗水输送至冲渣水池5。冷凝消白系统4设有与机力通风冷却塔3相连通的循环冷却水系统，冷介质A通过机力通风冷却塔3循环使用。
更进一步地，冲渣水取热站6设有与辅助补热器7和热用户8相连通的采暖供水、采暖回水系统，辅助补热器7为U型管式辅助蒸汽加热器，冷介质B通过采暖供水、采暖回水系统循环使用。冷凝消白系统4的排烟管道设有与热风炉1的排烟管道旁路相连通的热风炉烟气系统，热介质A为热风炉烟气。
本发明一种基于余热供暖的高炉冲渣蒸汽消白的方法，具体包括以下步骤：
1)来自冲渣口2的高温冲渣蒸汽与来自机力通风冷却塔3的冷却水在烟气冷凝器4.1内部换热，冲渣蒸汽冷凝后继续进入除雾器4.2，冷凝水汇集于集水池4.3，冷却水换热后通过循环冷却水系统返回机力通风冷却塔3循环使用；
2)经过除雾器4.2除去雾滴的未凝结冲渣蒸汽进入排烟管道，与通过引风装置引入的热风炉烟气在排烟管道内均匀混合升温，形成不饱和热气体，随后通过冲渣蒸汽排放烟囱9排往大气，消除白色烟羽；
3)来自冲渣水池5的高温冲渣水与来自供暖系统的供暖回水在冲渣水取热站6内部换热，冲渣水冷却后继续输送至冲渣口2进行水淬冲渣，冲渣口2底部的渣水混合物共同排往冲渣水池5循环使用；
4)来自冲渣水取热站6的供暖供水进入热用户8进行供暖，供暖后的供暖回水返回冲渣水取热站6循环使用；
5)若供暖供水温度达不到供暖需求，则在进入热用户8前先通过辅助补热器7补热，保证供暖温度。
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 (8)
1.一种基于余热供暖的高炉冲渣蒸汽消白系统，其特征在于：包括热风炉(1)、冲渣口(2)、机力通风冷却塔(3)、冷凝消白系统(4)、冲渣水池(5)、冲渣水取热站(6)、辅助补热器(7)、热用户(8)、冲渣蒸汽排放烟囱(9)和热风炉烟囱(10)，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(2)的冲渣蒸汽出口与烟气冷凝器(4.1)相连，所述烟气冷凝器(4.1)内通有冷介质A，所述除雾器(4.2)的排烟口与冲渣蒸汽排放烟囱(9)相通，冲渣水蒸汽流向为：冲渣口(2)出来的高温冲渣蒸汽进入烟气冷凝器(4.1)，通过导入冷介质A冷凝降温，再进入除雾器(4.2)除去水雾，冷凝除雾后的冲渣蒸汽与热介质A混合，最后通过冲渣蒸汽排放烟囱(9)排往大气；
所述冲渣水池(5)的冲渣水出口与冲渣水取热站(6)相连，所述冲渣水取热站(6)内通有冷介质B，所述冲渣水取热站(6)的冲渣水出口与冲渣口(2)相连，所述冲渣口(2)的冲渣水出口与冲渣水池(5)相连，冲渣水循环回路为：冲渣水池(5)出来的循环冲渣水进入冲渣水取热站(6)，通过导入冷介质B冷却后的低温冲渣水输送至冲渣口(2)进行水淬冲渣，渣水混合物共同排往冲渣水池(5)循环使用。
2.如权利要求1所述的一种基于余热供暖的高炉冲渣蒸汽消白系统，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)、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)；所述烟气冷凝器(4.1)为改性PTFE材质密布的管束制成，所述集水池(4.3)收集的冷凝水和冲洗水出口与冲渣水池(5)连接。
3.如权利要求1或2所述的一种基于余热供暖的高炉冲渣蒸汽消白系统，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。
4.如权利要求1或2所述的一种基于余热供暖的高炉冲渣蒸汽消白系统，其特征在于：所述冷凝消白系统(4)设有与机力通风冷却塔(3)相连通的循环冷却水系统，所述循环冷却水系统内导入冷介质A，所述冷介质A为来自机力通风冷却塔(3)的循环冷却水。
5.如权利要求1所述的一种基于余热供暖的高炉冲渣蒸汽消白系统，其特征在于：所述辅助补热器(7)和热用户(8)形成供暖系统，所述冲渣水取热站(6)设有与供暖系统相连通的采暖供水系统、采暖回水系统，所述冷介质B为来自供暖系统的采暖水。
6.如权利要求1或5所述的一种基于余热供暖的高炉冲渣蒸汽消白系统，其特征在于：所述辅助补热器(7)为U型管式辅助蒸汽加热器。
7.如权利要求1或2所述的一种基于余热供暖的高炉冲渣蒸汽消白系统，其特征在于：所述冷凝消白系统(4)的排烟管道设有与热风炉(1)的排烟管道旁路相连通的热风炉烟气系统，所述热介质A为来自热风炉(1)的热风炉烟气。
8.一种基于余热供暖的高炉冲渣蒸汽消白的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1.来自冲渣口(2)的高温冲渣蒸汽与来自机力通风冷却塔(3)的冷却水在烟气冷凝器(4.1)内部换热，冲渣蒸汽冷凝后继续进入除雾器(4.2)，冷凝水汇集于集水池(4.3)，冷却水换热后通过循环冷却水系统返回机力通风冷却塔(3)循环使用；
S2.经过除雾器(4.2)除去雾滴的未凝结冲渣蒸汽进入排烟管道，与通过引风装置引入的热风炉烟气在排烟管道内均匀混合升温，形成不饱和热气体，随后通过冲渣蒸汽排放烟囱(9)排往大气，消除白色烟羽；
S3.来自冲渣水池(5)的高温冲渣水与来自供暖系统的供暖回水在冲渣水取热站(6)内部换热，冲渣水冷却后继续输送至冲渣口(2)进行水淬冲渣，冲渣口(2)底部的渣水混合物共同排往冲渣水池(5)循环使用；
S4.来自冲渣水取热站(6)的供暖供水进入热用户(8)进行供暖，供暖后的供暖回水返回冲渣水取热站(6)循环使用；
S5.若供暖供水温度达不到供暖需求，则在进入热用户(8)前先通过辅助补热器(7)补热，保证供暖温度。
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Inventor after: Wang Gan Inventor after: Meng Zejie Inventor after: Du Yiqian Inventor after: Feng Guohua Inventor after: Zhang Chengwei Inventor after: Zhou Yuefeng Inventor before: Wang Gan Inventor before: Meng Zejie Inventor before: Du Yiqian Inventor before: Feng Guohua Inventor before: Zhang Chengwei Inventor before: Zhou Yuefeng |
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