CN1315627A - 高温废气的温度控制装置与温度控制方法 - Google Patents

Abstract

在一种控制高温废气到适当温度并将控温气体排送到后续流程的包括温度控制塔的温度控制装置中,所述温度控制塔包括将冷却水喷射到高温废气中心区的冷却水喷射装置和沿温度控制塔内壁向下斜喷冷却气的冷却气喷射装置。

Description

高温废气的温度控制装置与温度控制方法

本发明涉及用于冷却高温废气的温度控制装置和高温废气的温度控制方法。

温度控制装置一般通过喷射冷却水或使用气体涤净器等湿法处理手段对煅烧炉或熔化炉等高温热源排放的高温废气进行控制，使其温度下降到适于用涤气袋进行后续处理的适当温度，以便将其作为锅炉等下游装置的热源加以利用。但在煅烧炉或熔化炉排放的高温废气烟尘中包含有挥发性成分或熔尘，仅用喷射冷却水的办法对这种高温废气进行控制可能会使液化的挥发性成分和固化的熔尘附着在温度控制塔的内壁上。此外，湿法处理还有设备成本较高的问题，由于在挥发性成分或熔尘中包含有水溶性物质，因此必须要有水处理装置对其进行处理。

为了防止一些物质沉积粘附在温度控制塔的内壁，曾提出了利用净化气吹风管道吹动高温废气使其旋转起到净化作用的方法，所述净化气吹风管布置在温度控制塔水平截面圆周的切线方向；还提出利用溢流坝使水沿内壁下落的办法，所述溢流坝布置在温度控制塔的上部。

此外，还提出在温度控制塔的塔壁上配置一些高压液体喷嘴，通过这些高压喷嘴将高压液体喷射到温度控制塔的内壁，以清除壁上的附着物。

然而，在吹动和旋转高温废气使其起到净化气作用时，包含在高温废气中的挥发性成分或熔尘不能被充分冷却，防止挥发性成分或熔尘在温度控制塔内壁上的附着也不总是充分有效。沿温度控制塔内壁落水的方法要求具备水处理设备，以处理类似湿法处理中提到的水溶性物质问题。喷射高压液体的办法还仅仅是一种设想的处理办法，它也不能解决挥发性成分或熔尘在温度控制塔内壁的粘附问题。

在煅烧和熔化包含金属成分的废弃物时，例如在用熔化炉直接烧熔工业废料的情况下，铅、锌、钠、钾等一类低熔点碱金属的附着现象更为明显，因为它们的含量较大。在制备还原铁的工艺中，一般采用煤炭等碳素材料作为还原剂，采用铁矿石或包含金属氧化物的废弃物等金属氧化物作为原料，往往需要1000度或更高的温度才能烧熔或实现还原反应。在这种情况下，高温废气的冷却和防止附着的问题更加不易解决，因为所用的原料中包含大量的低熔点材料或挥发性成分，同时产生温度相当高的高温废气。目前，还没有提出有效的温度控制装置，能很好地解决这一问题。

本发明的一个目的是提供一种温度控制装置，可以有效防止挥发性成分或熔尘在温度控制塔内壁上的附着，同时可对高温废气进行有效的冷却。

本发明的另一个目的是提供一种高温废气的温度控制方法。

本发明提供的温度控制装置包括一个温度控制塔，用于控制导入的高温废气，使其温度降低到适当值并将其排送到下游流程。所述温度控制塔包括用于将冷却水喷射到高温废气气流中心区的冷却水喷射装置和用于将冷却气沿温度控制塔内壁喷射的冷却气喷射装置。

上述温度控制装置进一步包括：一个用于将高温热源产生的高温废气引入温度控制塔的高温废气导入管；一个同高温废气导入管配合的、配置在温度控制塔上部的高温废气入口；以及一个用于将控温排气排送到下游流程的排送管道。其中所述冷却水喷射装置的结构可向下喷射冷却水，把冷却水喷射到被导入到温度控制塔中的高温废气气流的中心区，所述冷却气的喷射装置的结构可沿温度控制塔内壁向下喷射冷却气。

在上述温度控制装置中，所述冷却气喷射装置的结构可沿温度控制塔内壁向下喷射冷却气，一些冷却气喷射装置沿温度控制塔的垂直方向配置，温度控制塔的壁体直径由上向下成阶形结构且至少有两个阶台，所述冷却气喷射装置即配置在阶台上。

在上述温度控制装置中，所述冷却气喷射装置的配置可使冷却气向下斜喷到温度控制塔内壁上，使冷却气形成一个沿温度控制塔内壁向下旋转的气流。

在上述温度控制装置中，所述冷却气喷射装置配置在两个或多个阶台上，其结构配置可使位于上面阶台上的冷却气喷射装置比位于较低阶台上的喷射装置喷射更多的冷却气。

上述温度控制装置进一步包括一个控制冷却水喷射量的冷却水喷射控制装置和一个控制冷却气喷射量的冷却气喷射控制装置，从而可使温度控制装置排送出去的控温排气的温度和送气量保持稳定。

上述温度控制装置进一步包括一个控制冷却水喷射量的冷却水喷射控制装置和一个控制冷却气喷射量的冷却气喷射控制装置，从而可使温度控制装置排送出去的控温排气的温度和湿气成分保持稳定。

在上述温度控制装置中，所述高温废气导入管的形状为倒V型，弯曲配置在高温气体产生源与废气引入口之间。

在上述温度控制装置中，所述高温气体的产生源是一个应用还原法炼铁的装置，一般采用煤炭等碳素材料作为还原剂，采用铁矿石或包含金属氧化物的废弃物等金属氧化物作为原料，在高温下冶炼或实现还原反应。

在上述结构下，由于冷却水喷射到导入温度控制塔之中的高温废气气流的中心区，冷却气沿温度控制塔的内壁喷射，高温废气及其包含的挥发性成分或熔尘可得到有效的冷却，挥发性成分或熔尘得到固化。在不受到冷却水喷射影响的情况下，沿温度控制塔内壁流动的冷却气气流使温度控制塔内壁得到屏蔽保护，使其免受高温废气的影响。同时，由于挥发性成分或熔尘的固化，它们难于附着在温度控制塔的内壁上，即使附着在温度控制塔的内壁上也将被立即吹掉，从而不会对温度控制塔内壁造成影响。

这种结构与吹动高温废气旋转的结构比较起来，可使高温废气中包含的挥发性成分或熔尘得到更有效的冷却，可更好地防止附着物在温度控制塔内壁的粘附。这种结构与沿塔壁落水的结构也有不同，由于冷却水会蒸发并随高温废气一同排出，因此不再需要处理水溶性物质的水处理装置。这种结构也能消除喷射高压液体方法中高温废气中挥发性成分或熔尘在温度控制塔内壁上的附着问题。

由于冷却气喷射装置配置在位于温度控制塔上部的两个或多个阶台上，冷却气形成一个沿温度控塔内壁向下旋转的气流，冷却气流可覆盖温度控制塔内壁的绝大部分，可有效防止内壁与高温废气的直接接触。

由于配置在上面阶台上的冷却气喷射装置比位于较低阶台上的喷射装置喷射更多的冷却气，温度控制塔内壁接近高温废气引入口的部位被较多冷却气流包围，在刚被引入的高温废气中包含的挥发性成分或熔尘可被更有效地防止在引入口附近的温度控制塔内壁上粘附，即使在其固化的情况下也可将其吹离。

此外，由于可对排送出去的控温气体的流量和温度进行控制并使其保持稳定，因此可根据下游装置稳定处理排送气体的能力来排送适当数量的控温气体，不必扩大对下游装置能力和规模的要求。

由于可对排送出去的控温气体的湿气成分和温度进行控制并使其保持稳定，因此在下游流程稳定处理控温气体之外，可防止烟尘在下游管道和热交换器等装置上的额外附着及因此而造成的酸性腐蚀。

由于高温废气的惯性力受到高温废气导入管弯曲结构的抑制，因此可防止高温气流对温度控制塔引入口附近部位的冲击，冷却气沿温度控制塔内壁的气流扰动也可受到限制，同时不减低温度控制装置的冷却效果。

虽然由金属还原法制备装置排出的高温废气中包含有大量挥发性成分或熔尘，但仍可对其进行温度控制，通过喷射冷却水和冷却气的方法可对挥发性成分或熔尘进行有效的冷却和固化，同时可防止大量的固化挥发性成分或熔尘粘附在温度控制塔的内壁。

本发明还提供了一种高温废气的温度控制方法，所述方法包括通过高温废气导入管将高温气体产生源产生的高温废气引入温度控制塔上部的高温废气引入口，控制引入的高温废气的温度到一个适当的温度值并通过位于下部的排送管道将其排送到后续流程加以利用，其中所述冷却水由温度控制塔上部喷射到高温废气气流的中心区，所述冷却气向下斜喷，形成沿温度控制塔内壁的旋转气流。

在上述高温废气温度控制方法中，温度控制塔的直径由上向下形成阶形结构，包括两个或多个阶台，冷却气由此向下斜喷形成沿温度控制塔内壁的旋转气流，而且位于上面阶台的冷却气喷射装置喷射的冷却气流量大于位于较低阶台上的喷射装置的喷射流量，同时对冷却水和冷却气的喷射量可进行调节和控制，从而可对由下部排送管道排送出去的控温气体的温度、流量和湿气成分进行控制并使其保持稳定。

在上述高温废气温度控制方法中，所述高温废气是由高温热源排出后被导入温度控制塔引入口的，其进入温度控制塔的气流方向先是斜向上吹，然后向下斜吹。

在上述高温废气温度控制方法中，所述高温废气是由高温废气产生源排出后通过高温废气引入口导入到温度控制塔中，所述高温废气产生源是还原法炼铁装置，一般采用煤炭等碳素材料作为还原剂，采用铁矿石或包含金属氧化物的废弃物等金属氧化物作为原料，在高温下进行煅烧和实现还原反应。

采用这种方法，由于冷却水喷射到温度控制塔中高温废气的中心区，冷却气沿温度控制塔的内壁喷射，高温废气及挥发性成分或熔尘可得到有效冷却，且挥发性成分或熔尘可得到固化。在不受到冷却水喷射影响的情况下，沿温度控制塔内壁流动的冷却气气流使温度控制塔内壁得到屏蔽保护，使其免受高温废气的影响。同时，由于挥发性成分或熔尘的固化，它们难于附着在温度控制塔的内壁上，即使附着在温度控制塔的内壁上也将被立即吹掉，从而不会对温度控制塔内壁造成影响。

采用这种方法与采用吹动高温废气旋转的结构比较起来，可使高温废气中包含的挥发性成分或熔尘得到更有效的冷却，可更好地防止附着物在温度控制塔内壁的粘附。这种结构与沿塔壁落水的结构也有不同，由于冷却水会蒸发并随高温废气一同排出，因此不再需要处理水溶性物质的水处理装置。这种结构也能消除喷射高压液体方法中高温废气中挥发性成分或熔尘在温度控制塔内壁上的附着问题。

此外，由于可对排送出去的控温气体的流量和温度进行控制并使其保持稳定，因此可根据下游装置稳定处理排送气体的能力来排送适当数量的控温气体，不必扩大对下游装置能力和规模的要求。

由于可对排送出去的控温气体的湿气成分和温度进行控制并使其保持稳定，因此在下游流程稳定处理控温气体之外，可防止烟尘在下游管道和热交换器等装置上的额外附着及因此而造成的酸性腐蚀。

由于高温废气的惯性力受到高温废气导入管弯曲结构的抑制，因此可防止高温气流对温度控制塔引入口附近部位的冲击，冷却气沿温度控制塔内壁的气流扰动也可受到限制，同时不减低温度控制装置的冷却效果。

虽然由金属还原法制备装置排出的高温废气中包含有大量挥发性成分或熔尘，但仍可对其进行温度控制，通过喷射冷却水和冷却气的方法可对挥发性成分或熔尘进行有效的冷却和固化，同时可防止大量的固化挥发性成分或熔尘粘附在温度控制塔的内壁。

图1为按本发明最佳实施例的温度控制装置侧向剖视图；

图2A为图1中A部分的放大视图；图2B为图2A中沿B-B线的剖视图；图2C为图1中D部分的放大视图；图2D为为图2C中沿D-D线的剖视图；

图3为按本发明实施例的温度控制装置的高温废气导入管的侧视图；

图4为本发明举例说明中温度控制装置的温度分布图。

以下将详述可实现本发明高温废气温度控制方法的最佳实施例温度控制装置的结构。

如图1所示，按本发明的温度控制装置1主要包括：在垂直方向分阶级的圆筒型温度控制塔2；位于温度控制塔1上部同高温废气引入口2A相联接的高温废气导入管3，用于将高温废气产生源(图中未画)排出的高温废气导入温度控制塔2；和用于将控温到适当温度的气体排送到锅炉或涤尘袋(图中未画)等下游装置的排送管道4，所述排送管道4由温度控制塔2的筒壁倾斜向上伸出，开口朝向温度控制塔2的底部。

温度控制塔2的形状如上所述为分阶级的圆筒型结构，包括第一阶台21和第二阶台22，第一阶台21的位置稍低于温度控制塔2的顶端，其结构在图1和图2A、B、C、D中已明确给出，第二阶台22的直径大于第一阶台21，位于温度控制塔2的上半部且位置低于第一阶台21。在第一阶台21的较小直径部分环状配置了一些冷却水喷嘴5，喷嘴的方向向下有一个斜度，用于向由引入口2A引入的高温废气气流的中心区喷射冷却水。使冷却水喷嘴5的喷嘴方向向下有一个斜度并对准高温废气气流的中心区，目的在于防止对后面将要谈到的冷却气气流产生干扰。冷却水喷嘴5的喷嘴方向并非一定限定于某个角度，但在本实施例中设定为向下倾斜约45度。

在温度控制塔2的第一阶台21环型结构的下表面配置了一些第一级冷却气喷嘴6，用于向下斜喷沿温度控制塔2内壁旋转向下流动的冷却气；在温度控制塔2的第二阶台22环型结构的下表面配置了一些与第一级冷却气喷嘴6结构相同的第二级冷却气喷嘴7，用于向下斜喷沿温度控制塔2内壁旋转向下流动的冷却气。这些喷嘴使冷却气沿温度控制塔2的内壁向下旋转流动，从而可防止温度控制塔内壁同高温废气的直接接触，也可吹掉固化的挥发性成分或熔尘，防止它们在温度控制塔内壁的附着。同时，冷却气还可对高温废气及其挥发性成分或熔尘进行冷却和使其固化。

温度控制装置1包括第一级冷却气喷嘴6和第二级冷却气喷嘴7，其垂直方向的位置关系如上所述。在第二级冷却气喷嘴之下，还可以有第三阶台，在第三阶台环型结构的下表面配置一些第三级冷却气喷嘴。进一步增加阶台和冷却气喷嘴的级数，可提供更为复杂的冷却气与高温废气的混合效应。同样，阶台和冷却气喷嘴的级数也不局限于某一固定的数目。

在温度控制塔2的底部有一个沉渣刮清器9，由转动减速器8带动以温度控制塔2底面圆心为轴转动，刮清沉渣和附着物并将其集中起来通过温度控制塔底部的沉渣排出口2B排出。

高温废气导入管3将高温废气产生源排放的包含挥发性成分或熔尘的高温废气导入废气引入口2A，所述高温废气产生源例如是一个还原法制铁的炼铁炉，一般以煤炭等碳素材料作为还原剂，以铁矿石或包含金属氧化物的废弃物等金属的氧化物为原料，在高温下进行还原反应。如图3所示，高温废气导入口3为倒V型结构。

高温废气导入管3由几段管道组成：它的低端位于上游侧(接近高温废气产生源)，高温废气由此进入导入管3；高温废气导入管3接着低端的一段为向上倾斜段31，它使高温废气在其中也倾斜向上流动；然后是水平段32，水平段32同向上倾斜段31的上端相联接，在其顶部有一个检修孔32A；与其联接的下一段管道为向下倾斜段33，向下倾斜段33同向上倾斜段31相对于水平段32成对称布置，它使高温废气倾斜向下流动；最后是同温度控制塔顶部废气引入口2A相联结垂直段33A。也就是说，废气导入管3整体形成倒V型弯曲结构(如图3中表示的不规则山形)，最高段位于高温废气产生源与高温废气引入口之间。

之所以将高温废气导入管道3布置成上述的倒V型结构，是为了使高温废气流动的惯性力受到导入管道3弯曲部分的抑制，从而可减少它对温度控制塔2的冲击，并减少它对冷却气沿温度控制塔内壁旋转向下气流可能产生的扰动。废气导入管3的这种结构还可防止废气中包含的挥发性成分(即使已凝结和沉积)或熔尘(即使已沉积)在温度控制塔2内壁上的附着积累，从而可保证高温气流的畅通流动。

高温废气导入管3的内表面用耐熔材料覆盖。高温废气在导入管3中流动时并不减低温度，高温废气中包含的挥发性成分或熔尘仍然处于蒸发或熔化状态而没有固化，随同高温废气一起被引入温度控制塔2。

在温度控制塔2底部的排送管道4的结构中包括一个气体流量计和一个温度计，用于检测由温度控制塔2底部排送管道4排送出去的控温气体的流量和温度，这两个检测装置在图中未画出。此外，还有控制冷却水喷射量的冷却水喷射量控制装置，用于控制冷却水控制阀门以调节冷却水喷射量，还包控制冷却气喷射量的冷却气喷射量控制装置，用于控制冷却气控制阀门以调节冷却气喷射量，进而可在流量计和温度计检测信号的基础上控制控温气体排送的流量和温度并使其保持稳定。此外，还可包括一个检测排送气体湿气成分的湿度检测装置，用于控制冷却水和冷却气控制阀门，使排送出去的控温气体的湿气成分保持稳定。

在仅使用冷却气并要达到同样冷却温度的情况下，需要增加冷却气的喷射量，因为如果冷却气的喷射量不变则意味着高温废气的量相对增加，此时，由温度控制塔底部排送管道排送出去的控温气体也要同冷却气喷射量成比例的增加，但它对于热能回收来说是有利的，因为排送出去的气体具有较高潜热。在仅用冷却水并要达到同样冷却温度的情况下，同样也需要增加冷却水的喷射量，由温度控制塔底部排送管道排送出去的控温气体的湿度也要同冷却水喷射量成比例的增加，这将引起后续流程锅炉等设备的酸性腐蚀，同时对于热能回收来说也是不利的，因为排送出去的气体潜热较低。

在本实施例的温度控制装置1中，因为是以喷射冷却水和冷却气相互配合的方式对高温废气进行温度控制，所以可根据后续流程对热能回收的要求或根据锅炉、燃烧预热器等下游设备结构的具体情况，对排送气体的温度和湿度进行适当调节。例如，在要求热能回收量较小或排送气体酸性露点较低的情况下，通过增加冷却水的喷射量和减少冷却气的喷射量可对排送气体的温度进行调节，使热能回收侧的温度保持在一个适当值。与上述情况相反，当要求较高的热能回收或在排送气体酸性露点较高的情况下，可增加冷却气的喷射量和减少冷却水的喷射量。在控温气体的温度和湿度已被调节稳定时，可根据总的排气量并按补偿冷却气的要求确定冷却水的喷射量。

有的高温废气产生源排放的高温废气中包含二氧化硫等腐蚀性较小的气体。在对这类高温废气产生源排放的高温废气进行温度控制时，可增加冷却气的喷射量，减少冷却水的喷射量以降低酸性露点，从而可实现有效的热能回收。酸性露点取决于排气的湿度和低温腐蚀性气体的含量，它随排气湿度或低温腐蚀性气体含量的减少而降低。因此，在减少冷却水喷射量使酸性露点降低时，对后续流程中锅炉等换热器的热传导表面的最低温度控制(为防止低温酸性腐蚀)要求降低，可适应提高热交换器热传导效率的对流模式。

当对不包含低温腐蚀性气体的高温废气进行温度控制时，可增加冷却水的喷射量和减少冷却气的喷射量，从而减少由底部排送管道排送控温气体的排送量。此时无须增加冷却气的喷射量来降低酸性露点，因为不必担心低温腐蚀，通过利用冷却水的蒸发潜热可使冷却气的喷射量达到最小值。

上面已经描述了本实施例温度控制装置1的功能。高温废气产生源排放的包含挥发性成分或熔尘的高温废气，通过废气导入管3引入温度控制塔2上部的废气引入口2A，耐熔材料层3A的绝热作用使其保持原先的温度，其中包含的熔尘没有得到固化。此时，由于废气导入管3具有上述倒V型结构，高温废气气流的惯性力受到抑制，高温废气在不造成较大冲击的情况下被引入温度控制塔2。高温废气在进入温度控制塔2后向塔底流动，其温度由于上部一些冷却水喷嘴5喷射的冷却水而减低，因为它所携带的热量在冷却水的蒸发过程中部分散失，然后控温气体通过下部的排送管道4排送到后续流程。

在冷却水喷嘴5喷射冷却水的同时，第一级和第二级冷却气喷嘴6和7也喷射出冷却气。由于冷却水喷射到高温废气气流的中心区，冷却气喷射气流不会受其干扰，从而冷却气形成一个沿内壁向下旋转的气流，对温度控制塔2的内壁产生屏蔽覆盖作用。高温废气的温度随其向下流动而逐步降低，从而使其中包含的挥发性成分或熔尘得以固化。由于沿内壁向下旋转流动的冷却气防止了高温废气同温度控塔2内壁的直接接触，固化的挥发性成分或熔尘不会附着在温度控制塔2的内壁上，即使高温废气吹到了温度控制塔2的内壁，固化的挥发性成分或熔尘也不会在内壁上附着积累。因为它们将受到冷却气的进一步冷却。

如上所述，在配置第一级和第二级冷却气喷嘴6和7的结构下，高温废气可得到有效冷却，同时避免固化的挥发性成分或熔尘在温度控制塔2内壁上的附着，即使在处理大量的高温废气的情况下，这种结构也有助于减少温度控制塔2的尺寸。此外，在温度控制塔2的上部高温废气的温度最高，挥发性成分或熔尘的含量最大，由于位于上面的第一级冷却气喷嘴6比位于其下的第二级冷却气喷嘴7喷射更多的冷却气，从而使温度控制塔2上部内壁受到更多冷却气的覆盖保护，在防止挥发性成分或熔尘在上部内壁上附着的必要气量之外无须额外增加排送气体的数量。因此，可防止对下游设备能力和规模的过大要求。

由于通过调节冷却水和冷却气的喷射量可控制和稳定排送控温气体的流量和温度，所以可根据下游流程的稳定处理能力来适当排送控温气体，不需要额外增加排送量和提高对下游设备的要求。在下游流程稳定的处理能力之外，可防止在下游管道和换热器等设备上的额外附着及额外酸性腐蚀。

在温度控制的实施例中，包含大量挥发性成分或熔尘的高温废气由还原法炼铁炉(图中未画出)中排放出来，所述还原法炼铁炉采用煤炭等碳素材料作为还原剂、采用铁矿石或包含金属氧化物的废弃物等金属氧化物为原料、并在高温下进行还原反应，此时防止固化的挥发性成分或熔尘的附着问题更为突出。

按本实施例采用温度控制装置1，高温废气中包含的挥发性成分或熔尘可以得到有效的冷却，它们在温度控制塔内壁上的附着可以得到很好防止。由于冷却水的蒸发并同排气一起排出，可以不需要处理水溶性物质的水处理设备。

对于高温废气产生源排放的包含有大量铅、锌等一类低熔点物质的高温废气，在防止熔尘在温度控制塔内壁附着沉积的同时，也可对其进行有效的温度控制，这里所述高温废气产生源是对包含金属成分的工业废料直接进行燃烧的煅烧炉或熔化炉。对于高温废气产生源排放的包含大量挥发性成分或熔尘的高温废气，在防止熔尘在温度控制塔内壁附着沉积的同时，也能对其进行有效的温度控制，这里所述高温废气产生源是还原法炼铁炉，它以煤炭等碳素材料作为还原剂，采用铁矿石或包含金属氧化物的工业废料等金属氧化物作为原料，在1000度或更高的温度下进行还原反应。

参阅图4所示温度分布，以下将描述应用本发明最佳实施例温度控制装置对还原法炼铁炉排放的高温废气进行温度控制的一个示例。从还原法炼铁炉(图总未画出)排放出来的高温废气中包含大量挥发性成分或熔尘(铅、锌和一些氧化物)，高温废气的温度为700-1400度。在引入温度控制塔前经一氧化碳完全燃烧后，这种高温废气包含20％的二氧化碳、67。3％的氮气、11。8％的水和0。3％的氧气。

取决于后续流程下游设备的需要，这种高温废气的温度被控制在350-600度。更具体地说，当回收的热量较小、熔尘的软化点或熔化点较低、或者是在后续流程中使用一般的涤气袋对排送气体进行处理时，由底部排送管道4排送的控温气体的温度为200-350度的低限温度，在要求回收的热量较大、熔尘的软化点或熔点较高、或者控温气体排送给锅炉或高温涤气袋进行处理时，由底部排送管道4排送的控温气体的温度可达600度的高限温度。

可选用任何气体作为冷却气，只要该气体中不包含挥发性成分或熔尘、并且其温度低于由底部排送管道4排送出去的控温气体的温度或低于挥发性成分或熔尘的软化点或熔点。例如，在高温废气产生源为还原金属冶炼装置或废料处理装置时，空气、氮气、惰性气体、原料干燥流程排出的气体或由底部排送管道4排送出去的气体经涤气袋处理后均可利用作为冷却气。此外，用于加热煅烧炉、熔化炉、还原金属冶炼炉或废料处理装置的燃气、助燃气等也可用做冷却气。

在本示例中，利用常温空气作为冷却气，第一级冷却气喷嘴6喷射的冷却气速度为20米/秒、流量为370立方米/分钟，第二级冷却气喷嘴7喷射的冷却气速度为20米/秒、流量为350立方米/分钟，冷却水喷嘴5喷射的冷却水为65立方分米/分钟。结果可使通过废气导入管道3引入温度控制塔2中的温度高达1133度的高温废气得到有效的温度控制，由底部排送管道4排送出温度为450度的控温气体。由图可见，高温废气在温度控制塔内由上向下的运动中温度发生变化，在第一级和第二级冷却气喷嘴6和7喷射冷却气的内壁附近被有效冷却到400-420度，而且冷却气喷嘴喷射的冷却气沿壁向下旋转的气流没有受到干扰。冷却气的喷射速度一般选定为等于或大于18米/秒，最好等于或大于20米/秒。

当还原金属冶炼装置排放的高温废气中包含0-2％的一氧化碳等可燃气体时，第一级和第二级冷却气喷嘴6和7喷射的常温空气可使其燃烧，而不会使它们排放到大气中，因此这种装置对于防止环境污染也有良好作用。

Claims (21)

1、一种温度控制装置，包括：

用于将引入的高温废气控制到适当温度的温度控制塔；

用于喷射冷却水到所述温度控制塔内高温废气气流中心区的冷却水喷

射装置；以及

用于喷射沿所述温度控制塔内壁流动的冷却气的冷却气喷射装置。

2、如权利要求1所述温度控制装置，进一步包括一个将高温废气产生源排放的高温废气导入所述温度控制塔的高温废气导入管道，一个同所述高温废气导入管道联结配合的位于所述温度控制塔上部的高温废气引入口，以及位于所述温度控制塔底部用于排送控温气体的排送管道。

3、如权利要求1所述温度控制装置，其中所述冷却水喷射装置可向下喷射冷却水到所述温度控制塔内高温废气气流的中心区。

4、如权利要求1所述温度控制装置，其中所述冷却气喷射装置可向下喷射沿所述温度控制塔内壁流动的冷却气。

5、如权利要求1所述温度控制装置，其中多个所述冷却气喷射装置在所述温度控制塔内垂直方向上适当配置。

6、如权利要求1所述温度控制装置，其中所述温度控制塔的塔壁由上向下至少包括两个直径增加而形成的阶台。

7、如权利要求6所述温度控制装置，其中所述冷却气喷射装置配置在所述阶台上。

8、如权利要求1所述温度控制装置，其中所述冷却气喷射装置的配置方位使其可向下斜喷冷却气到所述温度控制听的内壁，形成沿所述温度控制塔内壁向下旋转的冷却气气流。

9、如权利要求7所述温度控制装置，其中所述冷却气喷射装置至少配置在两个所述阶台上，而且位于较上阶台上的所述喷射装置比位于较下阶台上的喷射装置喷射更多数量的冷却气。

10、如权利要求1所述温度控制装置，进一步还包括一个用于调节冷却水喷射量的冷却水喷射控制装置和一个调节冷却气喷射量的冷却气喷射控制装置，从而可使排送的控温气体的流量和温度保持稳定。

11、如权利要求1所述温度控制装置，进一步还包括一个用于调节冷却水喷射量的冷却水喷射控制装置和一个调节冷却气喷射量的冷却气喷射控制装置，从而可使排送的控温气体的湿气成分和温度保持稳定。

12、如权利要求1所述温度控制装置，其中所述高温废气导入管道为位于所述温度控制塔和高温废气产生源之间的倒V型结构。

13、如权利要求1所述温度控制装置，其中所述高温废气产生源是用于制备还原铁的还原金属冶炼设备，所述冶炼设备采用煤炭等碳素材料作为还原剂，采用铁矿石或包含金属氧化物的废料等金属氧化物作为原料，在高温下进行还原反应。

14、一种温度控制装置，包括一个用于将引入的高温废气控制到适当温度并将控温气体排送到后续流程的温度控制塔，所述温度控制塔包括可将冷却水喷射到所述高温废气气流中心区的冷却水喷射装置和可喷射沿所述温度控制塔内壁流动的冷却气的冷却气喷射装置。

15、一种高温废气温度控制方法，包括：

通过高温废气导入管道将高温废气产生源排放的高温废气引入温度控制塔；

由所述温度控制塔的上部向下喷射冷却水到所述高温废气气流的中心区；

向下斜喷冷却气，使其形成沿所述温度控制塔内壁的旋转气流；以及

通过所述温度控制塔底部的排送管道将控制到适当温度的控温气体排送到后续流程。

16、如权利要求15所述高温废气温度控制方法，其中所述温度控制塔由上向下至少包括两个直径增大而形成的阶台，所述冷却气由位于较上阶台和位于较下阶台的所述冷却气喷射装置喷射出来，且位于较上阶台的喷射装置比位于较下阶台的喷射装置喷射更多的冷却气。

17、如权利要求15所述高温废气温度控制方法，对其中所述冷却气和冷却水的喷射量可进行调节，从而可使通过所述底部排送管道排送的所述控温气体的温度和排送量保持稳定。

18、如权利要求15所述高温废气温度控制方法，对其中所述冷却气和冷却水的喷射量可进行调节，从而可使通过所述底部排送管道排送的所述控温气体的温度和湿气成分保持稳定。

19、如权利要求15所述高温废气温度控制方法，其中所述高温废气产生源排放的高温废气先是被引导向上斜流，接着向下斜流，然后被引入到所述温度控制塔。

20、如权利要求15所述高温废气温度控制方法，其中所述高温废气产生源是用于制备还原铁的金属还原冶炼设备，所述冶炼设备对碳素还原剂和铁矿石或包含金属氧化物的废料在高温下进行还原反应，所排放的高温废气被引入所述温度控制塔。

21、一种高温废气温度控制方法，包括：通过高温废气导入管道和位于温度控制塔上部的废气引入口将高温废气产生源排放的高温废气引入温度控制塔，所述温度控制塔由上向下至少包括两个直径增大而形成的阶台；将所述高温废气控制到适当温度，并通过位于底部的排送管道将控温气体排送到后续流程；冷却水由所述温度控制塔的上部向下喷射到所述高温废气气流的中心区；冷却气由位于阶台上的冷却气喷射装置向下斜喷，位于较上阶台上的喷射装置比位于较下阶台上的喷射装置喷射更多的冷却气，使冷却气形成沿所述温度控制塔内壁的旋转气流；以及对冷却水和冷却气的喷射量进行调节，使底部排送管道排送出去的控温气体的数量和温度保持稳定。

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