CN115323103A - 一种新型炼钢转炉汽化冷却设备及冷却工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型炼钢转炉汽化冷却设备及冷却工艺,包括转炉、转炉上端的炉口、炉口内安装且延伸至外侧的汽化烟道和冷凝器，所述的汽化烟道内部在真空的状态下注入液体的钠钾合金工质，所述的冷凝器还包括工业进水口和蒸汽出口，工业水从所述的工业进水口进入壳体内吸收热管的热量变成蒸汽从蒸汽出口排出，采用以上结构后，本发明具有如下优点：钠钾合金工质以相变形式传热。导热率很高，导热速度快、强度大、效率高，转炉热烟气的热量得到充分回收，大大降低了吨钢成本；使用工业水产生蒸汽，节约大量的软化水，降低了水处理成本和设备维护成本，工艺流程简化，省去了蓄热器、除氧器等设备，降低了设备维护费用和工人的劳动强度。
Description
技术领域
本发明涉及冷却降温技术领域，具体是指一种新型炼钢转炉汽化冷却设备及冷却工艺。
背景技术
由转炉炉口溢出的烟气温度约为1450℃，转炉汽化冷却装置出口即干法除尘蒸发冷却器入口烟气温度要求约为800～1000℃。设置转炉汽化冷却装置的目的是收集转炉冶炼过程中的高温烟气并将其冷却下来，以便满足下一步除尘及煤气回收的要求，保证转炉炼钢的安全生产；同时可生产蒸汽回收大量热能供公司的生产和生活使用，并降低转炉炼钢的生产成本。烟道作为余热蒸汽锅炉，它吸收烟气热量使其降温；同时产生蒸汽，蒸汽进入蓄热器后供用户使用。汽化本身循环方式一般为强制循环加自然循环的复合循环。自然循环的工作原理是靠上升管与下降管中介质的比重差与汽包的有效高度使管内受热介质流动，所以只有当转炉吹氧时，管中介质从烟气中吸收了热量才能产生介质的循环流动。强制循环的动力来源于循环泵，由泵产生的压力强迫介质沿整个烟道管中流动。在泵推动下，无论转炉吹氧与否，烟温高低，介质总保持流动状态，受热的烟道管在任何情况下都能得到充分冷却。现有的汽化冷却系统流程图，如图3所示。
现有的汽化冷却系统换热效率低。作为余热锅炉的汽化烟道内部的软水只是通过无缝钢管的管壁与热烟气进行热交换，吸收热量，部分软水变成蒸汽，上升至汽包进行汽水分离。因此换热效率不高，在85％左右；
需要消耗大量的软化水，由于部分软水经汽化烟道吸收烟气热量后变成蒸汽，所以必须保证汽包内软水的水位，防止烧干，发生爆管事故。因此要有专门的软水站供应软水，生产成本高；
设备繁杂，维护成本高，占用空间大，无论是汽包、蓄热器还是除氧器等设备体积大，运行费用高。
发明内容
本发明要解决上述技术问题，提供一种导热率很高、转炉热烟气的热量能得到充分回收、节约大量的软化水，降低了水处理成本和设备维护成本的一种新型炼钢转炉汽化冷却设备及冷却工艺。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：
一种新型炼钢转炉汽化冷却设备，包括转炉、转炉上端的炉口、炉口内安装且延伸至外侧的汽化烟道和冷凝器，所述的汽化烟道包括依次上升设置在炉口的炉口段烟道、上升段烟道和末端烟道，所述的冷凝器包括壳体、壳体上端的进气口和壳体下端的出液口，所述的壳体靠近进气口的一端内侧设有上连箱且进气口连通上连箱，所述的壳体靠近出液口的一端内侧设有下连箱且出液口连通下连箱，所述的下连箱和上连箱之间连通有多组的热管，所述的出液口连通有下降总管，所述的进气口连通有上升总管，所述的下降总管的出口通过管道分别连通炉口段烟道、上升段烟道和末端烟道的进口，所述的炉口段烟道、上升段烟道和末端烟道的出口分别连通上升总管，所述的下降总管和上升总管连通有循环管且循环管环绕炉口，所述的汽化烟道内部在真空的状态下注入液体的钠钾合金工质，所述的冷凝器还包括工业进水口和蒸汽出口，工业水从所述的工业进水口进入壳体内吸收热管的热量变成蒸汽从蒸汽出口排出。
优选地，所述的炉口段烟道和上升段烟道之间法兰连接、所述的上升段烟道和末端烟道之间法兰连接。
优选地，所述的循环管中串联有第一循环泵，所述的炉口段烟道和下降总管的管路中串联有第二循环泵，所述的第一循环泵和第二循环泵的外侧均并联有旁通阀。
一种新型炼钢转炉汽化冷却工艺，包括以下步骤：
S1、汽化烟道内液态的钠钾合金工质受到转炉热烟气的加热迅速吸热汽化由液态变为气态；
S2、转炉烟气经汽化烟道冷却后温度降低；
S3、气态的钠钾合金工质沿管道至上升总管进气口进入冷凝器内；
S4、在冷凝器内经过上连箱进入热管内放出热量将工业水变成蒸汽，蒸汽进入管网供用户使用；
S5、气态的钠钾合金工质在自身放热后由气态变成液态经出液口进入下降总管内，在通过第一循环泵和第二循环泵回流进入汽化烟道内进行下一次相变传热，周而复始。
采用以上结构后，本发明具有如下优点：
1、钠钾合金工质以相变形式传热，导热率很高，其导热能力是同等银导热量的2000倍，紫铜的6000倍，导热速度快、强度大、效率高，可达98％以上；延长了设备使用寿命，新型汽化冷却烟道活动烟罩的平均使用寿命为18-24个月，汽化烟道整体的寿命为24～36个月；
2、转炉热烟气的热量得到充分回收，烟气温度从1450℃降低到600℃，吨钢蒸汽回收从90m3提高到140m3，大大降低了吨钢成本；
3、使用工业水产生蒸汽，节约大量的软化水，降低了水处理成本和设备维护成本；
4、工艺流程简化，省去了蓄热器、除氧器等设备，降低了设备维护费用和工人的劳动强度。
上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的汽化冷却系统流程图。
图2是本发明的冷凝器的内部示意图。
图3是现有技术的汽化冷却系统流程图。
如图所示：1、转炉；2、炉口；3、汽化烟道；4、炉口段烟道；5、上升段烟道；6、末端烟道；7、冷凝器；7.1、壳体；7.2、进气口；7.3、出液口；7.4、上连箱；7.5、下连箱；7.6、热管；7.7、工业进水口；7.8、蒸汽出口；8、下降总管；9、上升总管；10、循环管；11、第一循环泵；12、第二循环泵；13、旁通阀。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面结合全文对本发明做进一步的详细说明。
结合附图1和图2，一种新型炼钢转炉汽化冷却设备，包括转炉1、转炉1上端的炉口2、炉口2内安装且延伸至外侧的汽化烟道3和冷凝器7，所述的汽化烟道3包括依次上升设置在炉口2的炉口段烟道4、上升段烟道5和末端烟道6，所述的冷凝器7包括壳体7.1、壳体7.1上端的进气口7.2和壳体7.1下端的出液口7.3，所述的壳体7.1靠近进气口7.2的一端内侧设有上连箱7.4且进气口7.2连通上连箱7.4，所述的壳体7.1靠近出液口7.3的一端内侧设有下连箱7.5且出液口7.3连通下连箱7.5，所述的下连箱7.5和上连箱7.4之间连通有多组的热管7.6，所述的出液口7.3连通有下降总管8，所述的进气口7.2连通有上升总管9，所述的下降总管8的出口通过管道分别连通炉口段烟道4、上升段烟道5和末端烟道6的进口，所述的炉口段烟道4、上升段烟道5和末端烟道6的出口连通上升总管9，所述的下降总管8和上升总管9连通有循环管10且循环管10环绕炉口2，所述的汽化烟道3内部在真空的状态下注入液体的钠钾合金工质，高温工质以相变形式传热。导热率很高，其导热能力是同等银导热量的2000倍，紫管的6000倍。导热速度快、强度大、效率高，可达98％以上。而传统汽化冷却烟道是依靠钢管管壁传热，效率低，只有85％。因此汽化烟道得到充分的冷却，使用寿命延长。传统的转炉汽化冷却烟道的使用寿很短，活动烟罩的平均使用寿命为4～6个月，气化烟道的整体寿命为6～8个月，每次检修均需要2小时。寿命期内事故率高，需经常检修，既影响钢产量，又影响运行安全；而新型汽化冷却烟道活动烟罩的平均使用寿命为18-24个月，气化烟道的整体寿命为24～36个月，所述的冷凝器7还包括工业进水口7.7和蒸汽出口7.8，工业水从所述的工业进水口7.7进入壳体7.1内吸收热管7.6的热量变成蒸汽从蒸汽出口7.8排出。
所述的炉口段烟道4和上升段烟道5之间法兰连接、所述的上升段烟道5和末端烟道6之间法兰连接。
所述的循环管10中串联有第一循环泵11，所述的炉口段烟道4和下降总管8的管路中串联有第二循环泵12，所述的第一循环泵11和第二循环泵12的外侧均并联有旁通阀。
一种新型炼钢转炉汽化冷却工艺，包括以下步骤：
S1、汽化烟道3内液态的钠钾合金工质受到转炉1热烟气的加热迅速吸热汽化由液态变为气态；
S2、转炉1烟气经汽化烟道冷却后温度降低；
S3、气态的钠钾合金工质沿管道至上升总管9经进气口7.2进入冷凝器7内；
S4、在冷凝器7内经过上连箱7.4进入热管7.6内放出热量将工业水变成蒸汽蒸汽进入管网供用户使用；
S5、气态的钠钾合金工质在自身放热后由气态变成液态经出液口7.3进入下降总管8内，在通过第一循环泵11和第二循环泵12回流进入汽化烟道3内进行下一次相变传热，周而复始，为强化传热效果采用强制循环加自然循环的复合循环方式，即高温段为强制循环，第一循环泵11为高温炉口的循环泵，第二循环泵12为炉口段烟道4的循环泵，上升段烟道5和末端烟道6为自然循环。
汽化烟道3为密排缠绕焊接φ45x5mm的316不锈钢管；汽化烟道3不锈钢管内部在真空状态下注入密封定量的液态Na-K合金高温工质。汽化烟道3内的液态Na-K合金高温工质受到转炉1热烟气的加热迅速吸热汽化由液态变为气态，是一种相变传热。转炉1烟气经汽化烟道冷却后温度由1450℃降低到600℃。气态工质沿上升总管9进入高效热管冷凝器7内。
本发明的工作原理：
转炉1内产生的热烟气，汽化烟道3内液态的钠钾合金液工质受到转炉1热烟气的加热迅速吸热汽化由液态变为气态，转炉1烟气经汽化烟道冷却后温度降低，气态的钠钾合金工质沿管道至上升总管9进气口7.2进入冷凝器7内，在冷凝器7内经过上连箱7.4进入热管7.6内放出热量将工业水变成蒸汽，蒸汽进入管网供用户使用；气态的钠钾合金工质在自身放热后由气态变成液态经出液口7.3进入下降总管8内，在通过第一循环泵11和第二循环泵12回流进入汽化烟道3内进行下一次相变传热，周而复始。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，全文中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种新型炼钢转炉汽化冷却设备，其特征在于，包括转炉(1)、转炉(1)上端的炉口(2)、炉口(2)内安装且延伸至外侧的汽化烟道(3)和冷凝器(7)，所述的汽化烟道(3)包括依次上升设置在炉口(2)的炉口段烟道(4)、上升段烟道(5)和末端烟道(6)，所述的冷凝器(7)包括壳体(7.1)、壳体(7.1)上端的进气口(7.2)和壳体(7.1)下端的出液口(7.3)，所述的壳体(7.1)靠近进气口(7.2)的一端内侧设有上连箱(7.4)且进气口(7.2)连通上连箱(7.4)，所述的壳体(7.1)靠近出液口(7.3)的一端内侧设有下连箱(7.5)且出液口(7.3)连通下连箱(7.5)，所述的下连箱(7.5)和上连箱(7.4)之间连通有多组的热管(7.6)，所述的出液口(7.3)连通有下降总管(8)，所述的进气口(7.2)连通有上升总管(9)，所述的下降总管(8)的出口通过管道分别连通炉口段烟道(4)、上升段烟道(5)和末端烟道(6)的进口，所述的炉口段烟道(4)、上升段烟道(5)和末端烟道(6)的出口分别连通上升总管(9)，所述的下降总管(8)和上升总管(9)连通有循环管(10)且循环管(10)环绕炉口(2)设置，所述的汽化烟道(3)内部在真空的状态下注入液态的钠钾合金工质，所述的冷凝器(7)还包括工业进水口(7.7)和蒸汽出口(7.8)，工业水从所述的工业进水口(7.7)进入壳体(7.1)内吸收热管(7.6)的热量变成蒸汽从蒸汽出口(7.8)排出。
2.根据权利要求1所述的一种新型炼钢转炉汽化冷却设备，其特征在于：所述的炉口段烟道(4)和上升段烟道(5)之间法兰连接、所述的上升段烟道(5)和末端烟道(6)之间法兰连接。
3.根据权利要求1所述的一种新型炼钢转炉汽化冷却设备，其特征在于：所述的循环管(10)中串联有第一循环泵(11)，所述的炉口段烟道(4)和下降总管(8)的管路中串联有第二循环泵(12)，所述的第一循环泵(11)和第二循环泵(12)的外侧均并联有旁通阀(13)。
4.一种新型炼钢转炉汽化冷却工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、汽化烟道(3)内液态的钠钾合金工质受到转炉(1)热烟气的加热迅速吸热汽化由液态变为气态；
S2、转炉(1)烟气经汽化烟道(3)冷却后温度降低；
S3、气态的钠钾合金工质沿管道至上升总管(9)经进气口(7.2)进入冷凝器(7)内；
S4、在冷凝器(7)内经过上连箱(7.4)进入热管(7.6)内放出热量将工业水变成蒸汽，蒸汽进入管网供用户使用；
S5、气态的钠钾合金工质在自身放热后由气态变成液态经出液口(7.3)进入下降总管(8)内，在通过第一循环泵(11)和第二循环泵(12)回流进入汽化烟道(3)内进行下一次相变传热，周而复始。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH055503A (ja) * | 1991-04-15 | 1993-01-14 | Nisshin Steel Co Ltd | 転炉ボイラの給水予熱システム |
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| CN113639568A (zh) * | 2021-09-14 | 2021-11-12 | 北京天蓝华兴能源科技有限公司 | 一种高温电石的热能回收利用系统 |
-
2022
- 2022-08-11 CN CN202210960598.3A patent/CN115323103A/zh active Pending
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