CN112430692A - 一种高炉淬渣蒸汽余热利用及消白系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高炉淬渣蒸汽余热利用及消白系统，包括冷凝塔、脱水转鼓、一级换热器、二级换热器和热水槽，冷凝塔顶部设有冷凝喷嘴组件和除雾器，冷凝塔下部连接渣沟和粒化箱，一级换热器位于冷凝塔内，将冷凝塔分为上下两部分，一级换热器蒸汽进口与一级换热器以下部分相连，其蒸汽出口通过管道风机与二级换热器进气口相连，二级换热器出气口与一级换热器以上部分相连，冷凝塔底部与脱水转鼓的进料口相连，脱水转鼓顶部与一级换热器以下部分相连，脱水转鼓出水口与热水槽相连。该发明采用两级蒸汽换热，降低蒸汽的温度和饱和湿度；同时对降温后的蒸汽再进行冷凝处理，有效减小排放的蒸汽量和喷淋水的消耗，实现了蒸汽资源的回收利用。
Description
技术领域
本发明属于高炉淬渣蒸汽处理技术领域，具体涉及一种高炉淬渣蒸汽余热利用及消白系统和方法。
背景技术
高炉渣是钢铁工业最主要的副产品，吨铁产生约300kg高炉渣，冶炼出渣温度约1450℃，是非常优质的热源。目前，国内外高炉熔渣的处理方法主要采用水淬法，利用水将熔渣冲击破碎，成为渣粒，而采用水淬工艺，炉渣高温余热的40～60%被转化为蒸汽的低温余热，并且由于淬渣蒸汽中含有H2S和SO2，对周边的设备和钢结构有很强的腐蚀性，形成白色的蒸汽污染。
目前，在高炉生产中，冲渣水与高温熔渣接触产生的蒸汽，大部分通过烟囱在高空排放进入大气，仅有小部分通过蒸汽冷凝方式进行了回收，但蒸汽携带的热量，却几乎没有回收。对淬渣蒸汽消白可采用直接用水喷淋进行冷凝处理，但由于蒸汽量太大，喷淋水消耗大，导致浪费大量新水。此外，如果利用除湿机等设备对冲渣蒸汽进行除湿消白，同样由于蒸汽量太大，耗电量将十分惊人。
由于国内外钢铁行业缺少成熟的高炉淬渣蒸汽消白技术，采用常规的消白方法，投资很大。因此，有必要开发低成本的高炉淬渣蒸汽消白技术，研究新的节能消白方法，既能利用蒸汽的低温余热，又能减少淬渣蒸汽造成的环境污染，回收蒸汽。
发明内容
本发明的目的是提供一种高炉淬渣蒸汽余热利用及消白系统，既能有效利用淬渣蒸汽余热，又能有效消除淬渣蒸汽排放。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高炉淬渣蒸汽余热利用及消白系统，包括冷凝塔、脱水转鼓、一级换热器、二级换热器和热水槽，所述冷凝塔顶部设有冷凝喷嘴组件和除雾器，所述冷凝塔下部连接供高炉熔渣进入的渣沟，且渣沟的末端设有粒化箱，所述一级换热器位于冷凝塔内，将冷凝塔分为上下两部分，所述渣沟和粒化箱位于一级换热器下方，所述一级换热器的蒸汽进口与冷凝塔的一级换热器以下部分相连，其蒸汽出口通过管道风机与所述二级换热器的进气口相连，所述二级换热器的出气口与所述冷凝塔的一级换热器以上部分相连，所述冷凝塔底部与所述脱水转鼓的进料口相连，所述脱水转鼓顶部与冷凝塔的一级换热器以下部分相连，所述脱水转鼓的底部出水口与所述热水槽相连。
进一步的，所述一级换热器的空气进口外接风机，其空气出口与冷凝塔顶部相连。
进一步的，所述一级换热器于冷凝塔内倾斜布置，且一级换热器底端通过管道连接至冷凝塔外部。
进一步的，所述二级换热器的液体出口与所述热水槽相连。
进一步的，所述一级换热器和二级换热器均采用间壁式换热器。
进一步的，所述除雾器采用丝网除雾器。
进一步的，上述高炉淬渣蒸汽余热利用及消白系统还包括冷却塔，所述热水槽的出水口通过回水泵与冷却塔的进水口相连，所述冷却塔的出水口分三段并联管路分别与粒化箱、冷凝喷嘴组件、二级换热器相连。
另外，本发明还提供了采用上述高炉淬渣蒸汽余热利用及消白系统的消白方法，包括如下过程：
高炉熔渣经粒化箱冲渣粒化后产生渣水和淬渣蒸汽，淬渣蒸汽先于一级换热器内进行气-气换热，再由冷凝塔引出至二级换热器进行气-水换热，降低淬渣蒸汽温度和饱和湿度；
换热后的中温蒸汽回送入冷凝塔的一级换热器以上部分，通过冷凝喷嘴组件喷淋该中温蒸汽，冷凝塔内残余气体经除雾器脱除悬浮液滴后排入大气；
冷凝塔底部产生的渣水引入脱水转鼓进行渣水分离，分离后的渣水进入热水槽。
进一步的，上述消白方法还包括如下过程：热水槽内渣水经回水泵送至冷却塔冷却后，冷却水分三路分别供粒化箱、冷凝喷嘴组件和二级换热器使用。
进一步的，所述一级换热器倾斜布置，将冷凝喷嘴组件喷淋产生的蒸汽喷淋水及冷凝水沿一级换热器斜面引出到冷凝塔外部处理后循环利用。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明提供的这种高炉淬渣蒸汽余热利用及消白系统采用两级蒸汽换热，先利用蒸汽预热空气，再进行气-水换热，经过两级换热降低蒸汽的温度和饱和湿度，确保蒸汽消白效果；同时对降温后的蒸汽再进行冷凝处理，有效减小排放的蒸汽量和喷淋水的消耗，减少了淬渣蒸汽造成的环境污染，并且实现了蒸汽资源的回收利用。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明高炉淬渣蒸汽余热利用及消白系统的结构示意图。
附图标记说明：1、渣沟；2、粒化箱；3、一级换热器；4、冷凝塔；5、冷凝喷嘴组件；6、除雾器；7、风机；8、二级换热器；9、管道风机；10、脱水转鼓；11、热水槽；12、回水泵。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
如图1所示，本实施例提供了一种高炉淬渣蒸汽余热利用及消白系统，包括冷凝塔4、脱水转鼓10、一级换热器3、二级换热器8和热水槽11，所述冷凝塔4顶部设有冷凝喷嘴组件5和除雾器6，所述冷凝塔4下部连接供高炉熔渣进入的渣沟1，且渣沟1的末端设有粒化箱2，所述一级换热器3位于冷凝塔4内，将冷凝塔4分为上下两部分，其上部为蒸汽冷凝区，下部为蒸汽聚集区，所述渣沟1和粒化箱2位于一级换热器3下方，所述一级换热器3的蒸汽进口与冷凝塔4的一级换热器3以下部分相连，其蒸汽出口通过管道风机9与所述二级换热器8的进气口相连，所述二级换热器8的出气口与所述冷凝塔4的一级换热器3以上部分相连，所述冷凝塔4底部与所述脱水转鼓10的进料口相连，所述脱水转鼓10顶部与冷凝塔4的一级换热器3以下部分相连，所述脱水转鼓10的底部出水口与所述热水槽11相连。
其中，所述除雾器6可采用丝网除雾器，所述一级换热器3和二级换热器8均可采用间壁式换热器。
在本实施例中，高炉熔渣在渣沟1的末端落下，被粒化箱2喷出的水冲击，进行冲渣粒化，渣水混合物先进入冷凝塔4的底部，再流向脱水转鼓10进行渣水分离，分离后的渣水进入热水槽11中。此过程中，伴随着高炉熔渣遇水产生大量的高温淬渣蒸汽，高温淬渣蒸汽在冷凝塔4的一级换热器3以下部分聚集，聚集的高温淬渣蒸汽进入一级换热器3进行气-气换热，利用该高温淬渣蒸汽预热空气，确保蒸汽消白效果，经一级换热器3降温后的淬渣蒸汽通过管道风机9引出至二级换热器8，进行气-水换热，高温淬渣蒸汽经两级换热后降低温度和饱和湿度，成中温蒸汽，两级换热之后的中温蒸汽被重新送入冷凝塔4内一级换热器3的上部，经冷凝喷嘴组件5用水喷淋，对该淬渣蒸汽进行消白，而冷凝塔4内残留的气体向上，经过除雾器6脱除悬浮的液滴后排入大气。本实施例中将淬渣蒸汽先经气-气换热和气-水换热两级换热后再用喷淋水冷凝处理，换热效率高，热水并入热水槽11可用于冬季取暖或夏季制冷，实现了蒸汽资源的回收利用；同时对换热降温后的淬渣蒸汽再冷凝处理，可有效减小排放的蒸汽量和喷淋水的消耗，减少了淬渣蒸汽造成的环境污染。
细化的实施方式，所述一级换热器3的空气进口外接风机7，其空气出口与冷凝塔4顶部相连，通过风机7将环境空气鼓进一级换热器3，通过高温淬渣蒸汽预热空气，产生热空气，同时热空气与冷凝塔4上部蒸汽冷凝区中残留的气体混合排入大气，实现淬渣蒸汽余热的回收利用。
优化的，所述一级换热器3于冷凝塔4内倾斜布置，且一级换热器3底端通过管道连接至冷凝塔4外部，冷凝喷嘴组件5喷淋的蒸汽喷淋水及冷凝水沿一级换热器3的斜面流到底端，同时通过管道排出至冷凝塔4外部进行收集，实现资源的回收重复利用。
对于二级换热器8中回收的淬渣蒸汽余热，一种具体实施方式，可将所述二级换热器8的液体出口与所述热水槽11相连，二级换热器8中吸收淬渣蒸汽热量后的热水并入热水槽11中，可用于冬季取暖或夏季制冷，进一步实现了淬渣蒸汽的余热回收利用。
而对于热水槽11中回收的热水可循环利用，一种具体实施方式，将所述热水槽11的出水口通过回水泵12连接至冷却塔，渣水在热水槽11内沉淀后经回水泵12送至冷却塔中冷却降温，降温后的冷水可回收重复利用，具体的，冷却塔的出水口可分三段并联管路分别与粒化箱2、冷凝喷嘴组件5、二级换热器8相连，冷却塔降温后的冷水可循环供给粒化箱2、冷凝喷嘴组件5、二级换热器8使用，实现水资源的循环利用，节约了能源资源和成本。
综上所述，本发明提供的这种高炉淬渣蒸汽余热利用及消白系统采用两级蒸汽换热，先利用蒸汽预热空气，再进行气-水换热，经过两级换热降低蒸汽的温度和饱和湿度，确保蒸汽消白效果；同时对降温后的蒸汽再进行冷凝处理，有效减小排放的蒸汽量和喷淋水的消耗，减少了淬渣蒸汽造成的环境污染，并且实现了蒸汽资源的回收利用。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高炉淬渣蒸汽余热利用及消白系统，其特征在于：包括冷凝塔、脱水转鼓、一级换热器、二级换热器和热水槽，所述冷凝塔顶部设有冷凝喷嘴组件和除雾器，所述冷凝塔下部连接供高炉熔渣进入的渣沟，且渣沟的末端设有粒化箱，所述一级换热器位于冷凝塔内，将冷凝塔分为上下两部分，所述渣沟和粒化箱位于一级换热器下方，所述一级换热器的蒸汽进口与冷凝塔的一级换热器以下部分相连，其蒸汽出口通过管道风机与所述二级换热器的进气口相连，所述二级换热器的出气口与所述冷凝塔的一级换热器以上部分相连，所述冷凝塔底部与所述脱水转鼓的进料口相连，所述脱水转鼓顶部与冷凝塔的一级换热器以下部分相连，所述脱水转鼓的底部出水口与所述热水槽相连。
2.如权利要求1所述的一种高炉淬渣蒸汽余热利用及消白系统，其特征在于：所述一级换热器的空气进口外接风机，其空气出口与冷凝塔顶部相连。
3.如权利要求1所述的一种高炉淬渣蒸汽余热利用及消白系统，其特征在于：所述一级换热器于冷凝塔内倾斜布置，且一级换热器底端通过管道连接至冷凝塔外部。
4.如权利要求1所述的一种高炉淬渣蒸汽余热利用及消白系统，其特征在于：所述二级换热器的液体出口与所述热水槽相连。
5.如权利要求1所述的一种高炉淬渣蒸汽余热利用及消白系统，其特征在于：所述一级换热器和二级换热器均采用间壁式换热器。
6.如权利要求1所述的一种高炉淬渣蒸汽余热利用及消白系统，其特征在于：所述除雾器采用丝网除雾器。
7.如权利要求1所述的一种高炉淬渣蒸汽余热利用及消白系统，其特征在于：还包括冷却塔，所述热水槽的出水口通过回水泵与冷却塔的进水口相连，所述冷却塔的出水口分三段并联管路分别与粒化箱、冷凝喷嘴组件、二级换热器相连。
8.采用如权利要求1～7任一项所述高炉淬渣蒸汽余热利用及消白系统的消白方法，其特征在于，包括如下过程：
高炉熔渣经粒化箱冲渣粒化后产生渣水和淬渣蒸汽，淬渣蒸汽先于一级换热器内进行气-气换热，再由冷凝塔引出至二级换热器进行气-水换热，降低淬渣蒸汽温度和饱和湿度；
换热后的中温蒸汽回送入冷凝塔的一级换热器以上部分，通过冷凝喷嘴组件喷淋该中温蒸汽，冷凝塔内残余气体经除雾器脱除悬浮液滴后排入大气；
冷凝塔底部产生的渣水引入脱水转鼓进行渣水分离，分离后的渣水进入热水槽。
9.如权利要求8所述的消白方法，其特征在于，还包括如下过程：热水槽内渣水经回水泵送至冷却塔冷却后，冷却水分三路分别供粒化箱、冷凝喷嘴组件和二级换热器使用。
10.如权利要求8所述的消白方法，其特征在于，所述一级换热器倾斜布置，将冷凝喷嘴组件喷淋产生的蒸汽喷淋水及冷凝水沿一级换热器斜面引出到冷凝塔外部处理后循环利用。
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