CN114317847A - 一种用于回收高炉冲渣水余热的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于回收高炉冲渣水余热的系统及方法，包括一级闪蒸塔、二级闪蒸塔、三级冷凝换热塔、一级换热器、二级换热器和三级换热器，三级冷凝换热塔下部和二级闪蒸塔连通，二级闪蒸塔底部和一级闪蒸塔的顶部连通，二级换热器通过管路连接二级闪蒸塔，一级换热器通过管路连接一级闪蒸塔，二级换热器和一级换热器通过管路连接，三级换热器设置在三级冷凝换热塔的顶部，三级换热器通过管路与二级换热器连通，一级换热器通过管路与三级换热器连通，一级闪蒸塔底部连通冲渣水池。对循环水进行三级加热，能够稳定获取90℃以上高温热水，冬季用于供暖，夏季用于驱动热水型溴化锂制冷机制取冷冻水，进行高炉脱湿鼓风，余热全年充分回收和利用。
Description
技术领域
本发明属于钢铁工业余热资源综合利用技术领域，特别涉及一种用于回收高炉冲渣水余热的系统及方法。
背景技术
在全世界范围内推进碳达峰、碳中和的大背景下，钢铁工业依然是现有工业体系当中能耗最高的，最大限度地节能减排是当前钢铁工业健康发展的基本要求。尽管高炉熔渣干法处置技术已经取得长足进步，但是高炉熔渣水淬工艺依然占据着绝对主导地位。对高炉直接排出的高达1500℃以上液态熔渣，进行水淬处理，依然是当前最稳妥、最可靠、最安全的处置工艺，在对高温液态熔渣进行水淬处理过程中，产生大量高温冲渣水；超过90℃的冲渣水不仅会导致水淬渣活性变差，而且需要增设冷却塔进行强制冷却才能满足水冲渣系统的安全运行；传统的高炉熔渣水淬生产过程中，不仅消耗大量工业新水，而且高炉熔渣的余热得不到充分回收利用，造成能源的浪费。
传统高炉冲渣水余热回收利用的主要方式是通过各种形式的间壁式换热器换热，提升采暖水的温度，用于冬季供暖；热水型渣浆泵从渣池中提取冲渣水输送到换热站，经间壁式换热器后，再次回到冲渣渣池；由于高炉冲渣水水质差，具有温度低、杂质多、易淤积等特点，导致换热系统不仅效率低而且故障频发，检修率高。
发明内容
本发明提供了一种用于回收高炉冲渣水余热的系统及方法，不仅能够解决高炉冲渣水水质差、易淤积堵塞对换热系统稳定运行的影响，同时还可以提高余热回收品质，获得高温循环水。
本发明提供的一种用于回收高炉冲渣水余热的系统，包括一级闪蒸塔、二级闪蒸塔、三级冷凝换热塔、一级换热器、二级换热器和三级换热器，所述三级冷凝换热塔的下部和二级闪蒸塔连通，所述二级闪蒸塔的底部和一级闪蒸塔的顶部连通，所述二级换热器通过管路连接二级闪蒸塔，所述一级换热器通过管路连接一级闪蒸塔，所述二级换热器和一级换热器通过管路连接，所述三级换热器设置在三级冷凝换热塔的顶部，所述三级换热器通过管路与二级换热器连通，所述一级换热器通过管路与三级换热器连通，所述一级闪蒸塔底部连通冲渣水池。
优选的，所述三级冷凝换热塔底部通过管路连接有压力为0.3-0.4Mpa的高压水泵。
优选的，所述三级冷凝换热塔和二级闪蒸塔连通处设置格栅。
优选的，所述二级闪蒸塔设有流量控制装置，所述流量控制装置包括柱塞、柱塞棒、柱塞棒提升装置、电机，所述电机连接柱塞棒提升装置、所述柱塞棒提升装置连接柱塞棒的一端，所述电机和柱塞棒提升装置位于二级闪蒸塔外部，所述柱塞棒贯穿二级闪蒸塔，所述柱塞棒的另一端固定柱塞。
优选的，所述一级闪蒸塔内部固定雾化装置，外部固定有液位计。
优选的，所述冲渣水池侧面设置推渣泵，底部铺有鹅卵石过滤层。
优选的，所述二级闪蒸塔连接有溢流管，所述溢流管的一端伸入冲渣水池。
优选的，所述二级换热器和一级换热器采用板式汽水换热器，所述三级换热器采用翅片式换热器。
本发明还提供了一种用于回收高炉冲渣水余热的方法，高温熔渣进入三级冷凝换热塔内，被高压冲渣水直接击碎并发生水淬，产生的水蒸汽与三级换热器表面接触冷凝释放潜热对循环水进行三级加热；落在塔底的渣水混合物进入二级闪蒸塔，产生的水蒸汽自动输送到二级换热器，对循环水进行二级加热；随后渣水混合物进入一级闪蒸塔，进一步闪蒸产生的水蒸汽自动输送到一级换热器，对循环水进行一级加热，自由沉降在塔底的渣水混合物流入冲渣水池。
本发明的有益效果：
本专利系统对密闭循环水进行三级加热，能够稳定获取90℃以上的高温热水，冬季用于供暖，夏季用于驱动热水型溴化锂制冷机制取冷冻水，进行高炉脱湿鼓风，能够降低高炉综合能耗，提高溴冷机的COP值，余热全年充分回收和利用，可获得显著经济效益；省却了传统的渣浆泵抽水至换热站进行换热的工程投资和能源消耗成本，节省成本，运行更加可靠、能耗更低。
附图说明
图1是本发明用于回收高炉冲渣水余热的系统结构原理图。
附图标注：
二级闪蒸塔1、一级闪蒸塔2、三级冷凝换热塔3、二级换热器4、一级换热器5、三级换热器6、冲渣水池7、高压水泵8、格栅9、流量控制装置10、雾化装置11、液位计12、推渣泵13、溢流管14、鹅卵石过滤层15、柱塞101、柱塞棒102、柱塞棒提升装置103、电机104、渣沟100、粒化头200、热水型溴化锂制冷机300。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明进行详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，不能理解为对本发明具体保护范围的限定。
本发明实施例如下，如图1所示的一种用于回收高炉冲渣水余热的系统，包括二级闪蒸塔1、一级闪蒸塔2、三级冷凝换热塔3、二级换热器4、一级换热器5和三级换热器6，所述三级冷凝换热塔3的下部和二级闪蒸塔1连通，所述二级闪蒸塔1的底部和一级闪蒸塔2的顶部连通，所述二级换热器4通过管路连接二级闪蒸塔1，所述一级换热器5通过管路连接一级闪蒸塔2，所述二级换热器4和一级换热器5通过管路连接，所述三级换热器6设置在三级冷凝换热塔3 的顶部，所述三级换热器6通过管路与二级换热器4连通，所述一级换热器5 通过管路与三级换热器6连通，所述一级闪蒸塔2底部连通冲渣水池7。如图1 所示，图中渣沟100内有熔渣，熔渣进入三级冷凝换热塔3，通过粒化头200喷洒出的冲渣水给熔渣降温，所述三级冷凝换热塔3为常压，而二级闪蒸塔1为负压状态，所以冲渣水携带熔渣很容易进入二级闪蒸塔1，负压环境由闪蒸乏气的快速冷凝过程提供，二级闪蒸塔1塔内液位高于三级冷凝换热塔3，但最高水位受溢流管14控制。在二级闪蒸塔1内产生的水蒸汽与二级换热器4进行换热，将在二级换热器4流通的循环水加热。所述冲渣水携带熔渣从二级闪蒸塔1进入一级闪蒸塔2，排水量由流量控制装置10控制，将水均匀排放进一级闪蒸塔2 内。所述一级闪蒸塔2与冲渣水池7直接相连并通过水密封，在负压状态下，一级闪蒸塔2内液位会显著高于冲渣水池7液位，在一级闪蒸塔2内产生的水蒸汽与一级换热器5进行换热，将在一级换热器5流通的循环水加热。由于二级换热器4和一级换热器5是连通的，所述从一级换热器5换热后的循环水可以直接通入二级换热器4进一步换热提升温度。由于二级换热器4和三级换热器6也是连通的，所以从二级换热器4加热后的循环水进一步流入三级换热器6进行换热，经过三级换热器6换热后的循环水的温度能够达到90°以上，在冬季可以直接用于供暖，夏季用于驱动热水型溴化锂制冷机300制取7-10℃的冷冻水，进行高炉脱湿鼓风，降低高炉综合能耗，实现余热全年回收利用。
作为本实施例的一个优选实施方式，所述三级冷凝换热塔3底部设置有压力为0.3-0.4Mpa的高压水泵8，确保底部的渣水混合物不发生局部沉积。
作为本实施例的一个优选实施方式，所述三级冷凝换热塔3和二级闪蒸塔1 连通处设置格栅9，可以阻挡生产异常状态下产生的大块渣进入二级闪蒸塔1，发生异常情况时，只需停止粒化头200，排空三级冷凝换热塔3内的冲渣水，取出异物即可，二级闪蒸塔1不受影响。
作为本实施例的一个优选实施方式，所述二级闪蒸塔1设有流量控制装置 10，所述流量控制装置10包括柱塞101、柱塞棒102、柱塞棒提升装置103、电机104，所述电机104连接柱塞棒提升装置103、所述柱塞棒提升装置103连接柱塞棒102的一端，所述电机104和柱塞棒提升装置103位于二级闪蒸塔1外部，所述柱塞棒103贯穿二级闪蒸塔1，所述柱塞棒103的另一端固定柱塞101。所述流量控制装置10根据柱塞阀的结构进行改进，所述柱塞棒102由柱塞棒提升装置103控制可以上下运动，柱塞101的形状为圆锥状，当柱塞101的高度越来越低，水的流量也越来越小，柱塞101完全下降到底部可以堵住二级闪蒸塔1 的下部出口。
作为本实施例的一个优选实施方式，所述一级闪蒸塔2内部固定雾化装置11，外部固定有液位计12，当一级闪蒸塔2的来水流量大于排水流量时，塔内的液位会超过液位计12的阈值，此时需要增大来水流量，控制柱塞101上升，增大柱塞101和二级闪蒸塔1底部开口之间的间隙，反之，需要控制柱塞101 下降，让二级闪蒸塔1和一级闪蒸塔2内达到动态平衡。所述一级闪蒸塔2底部完全敞开，不会造成任何淤积，且保持水体稳定，在负压环境下，水剧烈沸腾，产生稳定的水蒸汽。
作为本实施例的一个优选实施方式，所述冲渣水池7侧面设置推渣泵13，把汇聚在一级闪蒸塔2底部的水淬渣推送到冲渣水池7内的抓渣区，保持一级闪蒸塔2底部畅通。
作为本实施例的一个优选实施方式，所述二级闪蒸塔1连接有溢流管14，所述溢流管14的一端伸入冲渣水池7，在冲渣水流量大于排液流量时，多余的冲渣水可以从溢流管14排出，同时也起到水密封的作用，二级闪蒸塔1除了水密封之外，还需要在柱塞101和塔体接触的位置设置密封阀，以确保塔内处于稳定的负压状态。所述冲渣水池7内设有鹅卵石过滤层15。
作为本实施例的一个优选实施方式，所述二级换热器4和一级换热器5采用板式汽水换热器，所述三级换热器6采用翅片式换热器。
本实施例提供的用于回收高炉冲渣水余热的方法：高温熔渣通过渣沟100 进入三级冷凝换热塔3内，被高压冲渣水直接击碎并水淬的过程中，水温瞬间达到沸点，剧烈蒸发，熔渣落在塔底，同时产生大量同沸点的蒸汽，蒸汽三级换热器6表面冷凝释放潜热，对循环水进行三级加热；落在塔底的渣水混合物通过格栅9进入二级闪蒸塔1，塔内水温处于沸点，降低塔内负压，冲渣水继续剧烈沸腾，产生的水蒸汽自动输送到二级换热器4，对循环水进行二级加热；随后渣水混合物经过柱塞101与塔底开口之间的缝隙进入一级闪蒸塔2，塔内设置无动力机械式的雾化装置11，以提高渣水混合物的表面积，提高闪蒸效率，进一步闪蒸产生的水蒸汽自动进入一级换热器5，对循环水进行一级加热，自由沉降在塔底的渣水混合物，由推渣泵13推送到抓渣区，进行后续抓渣作业。
循环水从一级闪蒸取热、二级闪蒸取热到三级冷凝换热，温度逐渐升高，由于熔渣水淬过程中产生的蒸汽温度接近100℃，冷凝过程蒸汽释放潜热，可以把循环水加热到90℃以上；与传统工艺中用渣浆泵提取冲渣水池内的去换热站相比，本实施例获取的热量更多；更重要的是，本实施例中系统物料流转顺畅，不会造成水淬渣的於堵；闪蒸过程所需的动力，主要来自闪蒸乏气的快速冷凝和体积急剧减小形成的负压环境，部分不凝气可由真空泵直接抽排出来；实现了高炉冲渣水余热的充分回收和高效利用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种用于回收高炉冲渣水余热的系统，其特征在于：包括一级闪蒸塔、二级闪蒸塔、三级冷凝换热塔、一级换热器、二级换热器和三级换热器，所述三级冷凝换热塔的下部和二级闪蒸塔连通，所述二级闪蒸塔的底部和一级闪蒸塔的顶部连通，所述二级换热器通过管路连接二级闪蒸塔，所述一级换热器通过管路连接一级闪蒸塔，所述二级换热器和一级换热器通过管路连接，所述三级换热器设置在三级冷凝换热塔的顶部，所述三级换热器通过管路与二级换热器连通，所述一级换热器通过管路与三级换热器连通，所述一级闪蒸塔底部连通冲渣水池。
2.如权利要求1所述的用于回收高炉冲渣水余热的系统，其特征在于：所述三级冷凝换热塔底部通过管路连接有压力为0.3-0.4Mpa的高压水泵。
3.如权利要求1所述的用于回收高炉冲渣水余热的系统，其特征在于：所述三级冷凝换热塔和二级闪蒸塔连通处设置格栅。
4.如权利要求1所述的用于回收高炉冲渣水余热的系统，其特征在于：所述二级闪蒸塔设有流量控制装置，所述流量控制装置包括柱塞、柱塞棒、柱塞棒提升装置、电机，所述电机连接柱塞棒提升装置、所述柱塞棒提升装置连接柱塞棒的一端，所述电机和柱塞棒提升装置位于二级闪蒸塔外部，所述柱塞棒贯穿二级闪蒸塔，所述柱塞棒的另一端固定柱塞。
5.如权利要求1所述的用于回收高炉冲渣水余热的系统，其特征在于：所述一级闪蒸塔内部固定雾化装置，外部固定有液位计。
6.如权利要求1所述的用于回收高炉冲渣水余热的系统，其特征在于：所述冲渣水池侧面设置推渣泵，底部铺有鹅卵石过滤层。
7.如权利要求6所述的用于回收高炉冲渣水余热的系统，其特征在于：所述二级闪蒸塔连接有溢流管，所述溢流管的一端伸入冲渣水池。
8.如权利要求1所述的用于回收高炉冲渣水余热的系统，其特征在于：所述二级换热器和一级换热器采用板式汽水换热器，所述三级换热器采用翅片式换热器。
9.一种用于回收高炉冲渣水余热的方法，其特征在于，所述方法为：高温熔渣进入三级冷凝换热塔内，被高压冲渣水直接击碎并发生水淬，产生的水蒸汽与三级换热器表面接触冷凝释放潜热对循环水进行三级加热；落在塔底的渣水混合物进入二级闪蒸塔，产生的水蒸汽自动输送到二级换热器，对循环水进行二级加热；随后渣水混合物进入一级闪蒸塔，进一步闪蒸产生的水蒸汽自动输送到一级换热器，对循环水进行一级加热，自由沉降在塔底的渣水混合物流入冲渣水池。
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2022
- 2022-01-07 CN CN202210017784.3A patent/CN114317847A/zh active Pending
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