具体实施方式

为了使本发明的技术手段及达到目的与功效易于理解，下面结合具体图示对本发明的实施例进行详细说明。

需要说明，本发明中所有进行方向性和位置性指示的术语，诸如：“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“低”、“横向”、“纵向”、“中心”等，仅用于解释在某一特定状态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、连接情况等，仅为了便于描述本发明，而不是要求本发明必须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。另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

在本发明的描述中，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；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

申请人基于多年研发经验，发现由于高炉冲渣乏汽具有工况不稳定，温度和流量周期性变化，峰值温度高流量大，峰值持续时间短等特点，导致高炉冲渣乏汽消白工艺设计处理量大，系统有效利用率不高，80％以上的时间段内系统处理能力严重过剩，投资费效比不高。从而使得风机、水泵变频调节，乏汽管线电动挡板调节频繁，系统复杂，致使操作人员劳动负荷大，系统运维费用高。

基于此，申请人设计出一种采用蓄热体换热的高炉冲渣乏汽消白工艺及装置，能够完美弥补这些不足，优化系统设计规模，提升消白系统全时间段的有效利用率，从而提高投入产出比。

实施例1：

如图1～4所示，本发明公开一种高炉冲渣乏汽消白系统，包括

冲渣乏汽收集单元：所述冲渣乏汽收集单元用于收集渣沟内的乏汽，并将乏汽输送至喷淋过滤除尘单元；

喷淋过滤除尘单元：所述喷淋过滤除尘单元通过喷淋过滤除尘装置进行净化过滤，消除乏汽内携带的粉尘、颗粒物，以及酸性污染物；

空冷换热除湿单元：所述空冷换热除湿单元包括相变蓄热换热结构，所述相变蓄热换热结构包括乏汽吸入口、排出口以及相变蓄热材料形成的相变蓄热换热单元，所述相变蓄热材料能够在固—液两相之间进行转化，用于对乏汽进行换热，乏汽从喷淋过滤除尘单元出来后，进入空冷换热除湿单元进行换热除湿，换热除湿后的乏汽进入热空气混兑消白单元；

热空气混兑消白单元：经过空冷换热除湿单元换热除湿后升温的热空气和降温除湿的乏汽在热空气混兑消白单元内充分、均匀混合，并将混合后的气体排出。

本发明所述的高炉冲渣乏汽消白系统，在冲渣过程起始阶段，乏汽温度高于相变蓄热换热结构中的蓄热体的温度，乏汽向蓄热体放热，乏汽自身温度降低，一部分水蒸气液化，释放出冷凝热；在此过程中蓄热体吸收热量，待温度升高的某一值时，开始逐步由固态转化为液态，用固液转化的相变热来储存乏汽一部分冷凝热；在冲渣过程中间阶段，两者维持平衡；在冲渣过程的峰后阶段，蓄热体温度高于乏汽温度，蓄热体储存的热量向乏汽释放，自身由液态逐步变为固态；乏汽吸收热量后，自身温度递减速率放缓；等到下一个冲渣周期来临后，重复该变化过程。

本发明所述的高炉冲渣乏汽消白系统，通过在空冷换热除湿单元包内设置的相变蓄热换热结构，利用相变蓄热换热结构上相变蓄热体通过相变材料具有的储热功能，以及单位体积储热量大的特点，在乏汽峰值到来，乏汽温度较高时，快速吸收乏汽的一部分冷凝热，将其储存下来；待乏汽峰值过去，乏汽温度降低时，相变蓄热体再把储存的这部分热量缓慢的释放出来，补偿给乏汽。从而起到“移峰填谷”的作用，使乏汽温度变化相对平稳，峰值不像原本的95℃那么高，谷值不像40℃那么低。

本发明所述的高炉冲渣乏汽消白系统，通过合理的设计相变蓄热材料用量和布置的结构形式，可使得在一个冲渣周期内，乏汽的温度始终保持合理温度，例如在70℃左右，以此，来实现“移峰填谷”，对乏汽流量和温度进行“整流”的目的，进而可以降低整套系统处理量设计最大值，大幅降低投资成本。

优选的，作为本发明的一个较佳示例，所述相变蓄热体12如图2～图4所示，所述空冷换热除湿单元中的相变蓄热换热结构包括相变蓄热体12，所述相变蓄热体12设置有相变蓄热体乏汽进口22和相变蓄热体乏汽出口23，所述相变蓄热体12的相变蓄热体乏汽进口22与所述喷淋过滤除尘单元联通，所述相变蓄热体乏汽出口23用于排出经相变蓄热换热结构换热后的乏汽，所述相变蓄热体12包括壳体，在壳体内设置有相变蓄热体托盘21，所述相变蓄热体托盘 21设置多层，即支撑结构，每层所述相变蓄热体托盘21上放置有多个相变蓄热球20，所述相变蓄热球20包括相变蓄热体包衣24和包衣内的相变蓄热填充材料25两部分，多个所述相变蓄热球20相互之间的空隙、多层所述相变蓄热体托盘21之间的空隙，以及所述相变蓄热球20和相变蓄热体托盘21之间的空隙组成了相变蓄热体乏汽通道26。

优选的，所述相变蓄热体12采用包衣或胶囊的结构形式，外部覆以稳固的耐腐蚀材料，内部填充相变蓄热材料，这样，当相变蓄热材料吸热后由固态转变为液态时，不至于改变整个相变蓄热体的外观形状，致使乏汽通道被堵死，或者造成相变材料泄露流失。作为本发明的一个较佳示例，所述相变蓄热体包衣24采用塑性耐腐蚀材料制成，能够在传热过程中，维持相变蓄热体的外观形状不变。

优选的，所述相变蓄热体包衣24内的相变蓄热填充材料25，可选地，选用一种石蜡和石墨混合制成的复合相变材料。

冲渣过程开始后，前段工艺处理后的乏汽从相变蓄热体乏汽进口22流入，相变蓄热体乏汽出口23流出。在冲渣过程起始阶段，流入的乏汽温度高于蓄热体温度，乏汽向蓄热体放热，乏汽自身温度降低，一部分水蒸气液化，释放出冷凝热；在此过程中蓄热体吸收热量，温度升高，待温升到某一值时，相变蓄热填充材料25开始逐步由固态转化为液态，用固液转化的相变热来储存乏汽的冷凝热。在冲渣过程的峰后阶段，蓄热体温度高于乏汽温度，相变蓄热填充材料25储存的热量向乏汽释放，自身由液态逐步变回固态；乏汽吸收热量后，自身温度递减速率放缓。以此，来实现“移峰填谷”，对乏汽流量和温度进行“整流”的目的，进而可以降低整套系统处理量设计最大值，减少投资。

优选的，作为本发明的一个较佳示例，所述冲渣乏汽收集单元包括渣沟盖板1、乏汽管道3和乏汽引风机4，所述渣沟盖板1敷设在渣沟正上方，和渣沟一起构成了冲渣乏汽的密闭通道，乏汽引风机4通过乏汽管道3将该密闭通道内的乏汽输送至喷淋过滤除尘单元。

该设置公开了一种乏汽收集单元的具体结构，通过设置的乏汽引风机4，保证了冲渣乏汽密闭通道内的乏汽被收集的效率，保证本发明所述高炉冲渣乏汽消白系统使用的可靠性。

进一步的，在所述渣沟盖板1上分段设置有多道乏汽支管，在每道乏汽支管上均设置有电动调节挡板2，电动调节挡板2用于对各段乏汽量进行调节，多道乏汽支管汇合至乏汽管道3。

该设置通过分段调节收集冲渣乏汽密闭通道内的乏汽，进一步提高了乏汽收集的可靠性和效率。

作为本发明的示例，所述乏汽收集单元主要包括渣沟盖板1；电动调节挡板2；乏汽管道3；乏汽引风机4。渣沟盖板1敷设在渣沟正上方，和渣沟一起构成了冲渣乏汽的密闭通道。根据渣沟长度不同，渣沟盖板上方分段设置若干乏汽收集支管，这些乏汽支管上均设置有电动调节挡板2，根据各段乏汽量不同进行调节。乏汽沿支管汇合后进入乏汽引风机4，通过乏汽引风机4输送到乏汽喷淋过滤除尘单元。

优选的，作为本发明的一个较佳示例，所述喷淋过滤除尘单元包括喷淋装置、除沫器10、第一集水箱11，经过喷淋装置喷淋、除沫器10除沫后的水汇集至第一集水箱11，第一集水箱11内的水能够返回至冲渣池5。

该设置公开了一种喷淋过滤除尘单元的具体结构，保证喷淋过滤除尘单元的净化过滤效果，使得乏汽经过喷淋过滤除尘单元的处理后，基本可除去携带的大部分粉尘、玻璃纤维等颗粒物。

所述喷淋装置包括第一级喷淋装置8、第二级喷淋装置9，所述第一级喷淋装置8和第二级喷淋装置9分别设置在所述除沫器10的前后两侧。

该设置公开了一种喷淋装置的结构，使得被收集后的乏汽在喷淋过滤除尘单元内经过喷淋--除沫--喷淋的步骤处理，从而进一步提高过滤去除粉尘、玻璃纤维等颗粒物的可靠性。

优选的，所述喷淋装置与冲渣池5之间设置水泵7，所述水泵7能够将冲渣池5内的水泵送至喷淋装置。

该设置使得喷淋装置内的水管路若压力不足时，通过设置的水泵7进行加压，保证喷淋装置喷淋效果。

优选的，作为本发明的一个较佳示例，在所述水泵7与所述冲渣池5之间设置加碱系统6，所述加碱系统6用于提高水泵7内泵送水的PH值。

冲渣池水一般显碱性，若碱度不足，通过设置加碱系统6进行加药。该设置用于消除冲渣池5内水受到的SO₂、H₂S等酸性污染物。

优选的，作为本发明的一个较佳示例，所述第一集水箱11内的水在自重作用下通过管路排入冲渣池5。

作为本发明的一个较佳示例，所述乏汽喷淋过滤除尘单元主要由第一级喷淋装置8、第二级喷淋装置9、除沫器10、第一集水箱11等组成，其中的除沫器10，主要用于去除乏汽中的玻璃纤维、粉尘等颗粒物；除沫器10前后各设置一级水喷淋装置，分别为第一级喷淋装置8、第二级喷淋装置9，其中第一级喷淋装置8和第二级喷淋装置9采用的喷淋水来自冲渣池5，冲渣池水一般显碱性，若碱度不足，需设置加碱系统6进行加药，设置的加碱系统6，其目的在于中和去除乏汽中的SO₂、SO₃、H₂S等酸性气体，喷淋水管路若压力不足，需设置水泵7进行加压。喷淋后的水进入第一集水箱11后，通过管道，在自身重力作用下排入冲渣池5。乏汽收集单元收集到的冲渣乏汽被送入到喷淋过滤除尘单元后，经过第一二级水喷淋和除沫器10的过滤后，基本可除去携带的大部分粉尘、玻璃纤维等颗粒物，以及SO₂、H₂S等酸性污染物。

优选的，作为本发明的一个较佳示例，所述空冷换热除湿单元还包括有空冷换热器13、第二集水箱15、空气冷却风机16和烟道除雾器17，所述空冷换热器13上设置有乏汽进口、乏汽出口、空气进口和空气出口，相变蓄热体12 的相变蓄热体乏汽出口23和空冷换热器13的乏汽进口相连，所述空冷换热器 13在空气冷却风机16的作用下对相变蓄热体12出来的乏汽进行换热，所述空冷换热器13的空气进口与空气冷却风机16联通，所述空冷换热器13通过管道与热空气混兑消白单元联通，所述第二集水箱15用于收集空冷换热器13冷凝析出来冷凝水、可溶性盐类和气溶胶等有害物质，所述第二集水箱15与冲渣池 5联通，所述第二集水箱15内降温除湿后的湿乏汽通过第二集水箱15侧壁上的乏汽通道进入烟道除雾器17，所述烟道除雾器17与热空气混兑消白单元联通。

该设置公开了一种空冷换热除湿单元的具体结构，喷淋过滤除尘单元出来的乏汽先进入相变蓄热体12，从相变蓄热体12上的相变蓄热体乏汽出口23流出的乏汽，通过进入空冷换热器13；和空气冷却风机16鼓入的环境空气进行间壁式换热，在换热过程中环境空气吸热升温，升温后的热空气进入热空气混兑消白单元的混合器18；乏汽放热降温冷凝，析出一部分冷凝水、可溶性盐类和气溶胶等有害物质，这部分冷凝水和有害物质进入第二集水箱15中，通过管道送入冲渣池处理，降温除湿后的湿乏汽通过第二集水箱15侧壁上的乏汽管道进入烟道除雾器17，过滤除去携带的小液滴后进入热空气混兑消白单元的混合器18。

通过设置的包含相变蓄热体12、空冷换热器13的空冷换热除湿单元，使得喷淋过滤除尘单元出来的乏汽先后经过空冷换热除湿单元中相变蓄热体12、空冷换热器13的换热、除湿作用，从而进一步提高在每个周期内乏汽的温度变化的稳定性，大幅降低乏汽湿度，节约水资源。进而可以通过减小空冷换热器的换热面积，冷却风机风量，连接管道直径等等，在保证乏汽换热除湿效果的基础上，进一步减少系统投资。

优选的，作为本发明的一个较佳示例，所述空冷换热器采用非金属耐腐蚀材质，可以是板式，管束式等结构形式，所述第二集水箱15设置在所述空冷换热器13在乏汽出口位置，用以收集乏汽冷凝产生的冷凝水，收集到的冷凝水经管道送入冲渣池5。

在第二集水箱15侧壁上设有乏汽出口，乏汽出口处设置有水平烟道式除雾器。

乏汽从空冷换热器13出来后进入烟道除雾器17，然后进入热空气混兑单元设置的混合器18。由空气冷却风机16作为动力鼓入或吸入的环境空气，进入空冷换热器13和冲渣乏汽进行间壁式换热，换热升温后成为热空气由空气出口排出，排出后经管道也送入混合器。

优选的，作为本发明的一个较佳示例，所述热空气混兑消白单元包括混合器18，其上有一热空气进口，一个乏汽进口，和一个混合气出口，混合气出口和烟囱19相连通。

作为本发明的示例，所述混合器18上的热空气进口与所述空冷换热器13 联通，所述混合器18上乏汽进口与烟道除雾器17联通。

优选的，作为本发明的一个较佳示例，在所述混合器18内部设有若干扰流片，其目的在于使热空气和乏汽充分混合均匀。

该设置公开了一种热空气混兑消白单元的具体结构，使得经过本发明所述高炉冲渣乏汽消白系统处理后的乏汽，在进入热空气混兑消白单元时，升温后的热空气和降温除湿后的乏汽在混合器18中充分、均匀混合，相对不饱和度大大提升，确保该混合气进入烟囱19排放后不会产生白烟。

可选地，所述混合器18和烟囱19可以是分体的，也可以是一体式结构。

优选的，作为本发明的一个较佳示例，冲渣乏汽收集单元中的乏汽引风机 4为离心风机，其前端通过乏汽管道3与渣沟盖板1相连，其后端与喷淋过滤除尘单元相连。

亦或者是，所述冲渣乏汽收集单元的乏汽引风机4，也可设置在乏汽空冷换热除湿单元和热空气混兑消白单元之间，其前端通过管道连接空冷换热器13，后端连接混合器18。

所述空冷换热除湿单元为本技术方案的核心。空冷换热除湿单元设置有相变蓄热体，所述相变蓄热体的主要作用在于通过相变材料具有的储热功能，单位体积储热量大的特点，在乏汽峰值到来，乏汽温度较高时，快速吸收乏汽的一部分冷凝热，将其储存下来；待乏汽峰值过去，乏汽温度降低时，相变蓄热体再把储存的这部分热量缓慢的释放出来，补偿给乏汽。从而起到“移峰填谷”的作用，使乏汽温度变化相对平稳，峰值不像原本的95℃那么高，谷值不像40℃那么低。通过合理的设计相变蓄热材料用量和布置的结构形式，可使得在一个冲渣周期内，乏汽的温度始终保持在70℃左右。进而可以减小空冷换热器的换热面积，冷却风机风量，连接管道直径等等，以减少系统投资。

实施例2，本发明公开了另外一种高炉冲渣乏汽消白系统，如图5、图6 所示，所述相变蓄热体12上设置有多个通道，形成相变蓄热体12的相变蓄热体乏汽通道26，所述相变蓄热体乏汽通道26的两端分别与相变蓄热体乏汽进口22、相变蓄热体乏汽出口23联通，所述相变蓄热填充材料25填充在所述相变蓄热体包衣24内侧的多个通道之间。其它结构同实施例。

有别于实施例1中如附图2～4所示相变蓄热体12的空心塔填充式结构，该设置公开了相变蓄热体12的另外一种结构，所述相变蓄热体12取消了相变蓄热体托盘21设计，形成一体成型的蜂窝式结构形式。

优选的，作为本发明的一个较佳示例，所述相变蓄热体包衣24呈圆柱形或者立方体设置，所述相变蓄热体包衣24上设置的多个通道呈阵列状或者错位状设置，所述通道的截面呈圆形、多边形设置。作为本发明的示例，用相变蓄热体包衣24直接构成开有若干圆柱孔通道或者长方形通道、正方形通道的圆柱体结构或者立方体结构，在圆柱体结构内部填充相变蓄热填充材料25，这些圆柱孔通道或者长方形通道、正方形通道呈蜂窝状的结构设计，构成了相变蓄热体乏汽通道26，乏汽从圆柱体上部的相变蓄热体乏汽进口22流入，从圆柱体底部的相变蓄热体乏汽出口23流出。

实施例3，本发明公开了第三种高炉冲渣乏汽消白系统，如图6～9所示，所述空冷换热除湿单元中的相变蓄热体12与空冷换热器13一体成型设计，其它结构同其它实施例。

所述相变蓄热体12与空冷换热器13一体成型组合成相变蓄热式空气-乏汽换热器14，即所述空冷换热除湿单元内的除湿换热装置为相变蓄热式空气-乏汽换热器14，在其内部分别设置有一组空气通道和一组乏汽通道，空气通道和乏汽通道互不联通。

该相变蓄热式空气-乏汽换热器，所述的“相变”不仅仅是指乏汽中的水蒸气由气态冷凝成为液态，更主要的是指采用的相变蓄热材料，在换热过程中固相和液相之间的转化。

优选的，所述相变蓄热式空气-乏汽换热器14包括相变蓄热式空气-乏汽换热器壳体30，在所述相变蓄热式空气-乏汽换热器壳体30内设置有相变蓄热换热单元，所述相变蓄热换热单元包括相变蓄热体包衣24和在其内部填充相变蓄热填充材料25，在所述相变蓄热体包衣24内部设置有空心通道，该空心通道构成了相变蓄热体乏汽通道26，所述相变蓄热体乏汽通道26的两端分别与相变蓄热体乏汽进口22、相变蓄热体乏汽出口23联通，所述相变蓄热换热结构外表面和相变蓄热式空气-乏汽换热器壳体30之间的空隙构成了相变蓄热式空气-乏汽换热器空气通道27，所述相变蓄热式空气-乏汽换热器空气通道27的两端分别与相变蓄热式空气-乏汽换热器空气进口28、相变蓄热式空气-乏汽换热器空气出口29联通。

所述相变蓄热体乏汽进口22与所述喷淋过滤除尘单元联通；所述相变蓄热体乏汽出口23用于排出经相变蓄热换热结构换热后的乏汽；所述相变蓄热式空气-乏汽换热器空气进口28与空气冷却风机16相联通；所述相变蓄热式空气- 乏汽换热器空气出口29用于排出经相变蓄热换热结构换热后的空气；所述换热后的乏汽与所述换热后的空气在热空气混兑消白单元内混合。

优选的，空气从左下部的相变蓄热式空气-乏汽换热器空气进口28流入，从右上部的相变蓄热式空气-乏汽换热器空气出口29流出，乏汽和空气以逆流的形式进行间壁式换热。

进一步的，该实施例中的相变蓄热换热结构中的空心通道还可以是空心方柱体通道、空心六边形柱体通道等其他形状，例如正多边形。

实施例4，本发明公开了第四种高炉冲渣乏汽消白系统，如图10～图12所示，所述相变蓄热换热结构包含至少两个相变蓄热模块，每个相变蓄热模块均包含由相变蓄热体包衣24和在其内部填充相变蓄热填充材料25组合成的相变蓄热换热单元，所述的相变蓄热换热单元包括第一平板结构31和第二平板结构 32，在每两张第一平板结构31之间连接有第二平板结构32，在每两个相邻的相变蓄热换热单元之间设置流体通道，两组相变蓄热模块上的流体通道互不联通，其中一组相变蓄热换热单元上的流体通道与相变蓄热式空气-乏汽换热器空气进口28、相变蓄热式空气-乏汽换热器空气出口29联通，另外一组相变蓄热换热单元上的流体通道与相变蓄热体乏汽进口22、相变蓄热体乏汽出口23联通，其它结构同其它实施例。

优选的，所述第一平板结构31呈大平板结构设计，所述第二平板结构32 呈窄长条结构设计。

亦或者是，在所述相变蓄热式空气-乏汽换热器14内设置有板状相变蓄热模块，在所述板状相变蓄热模块内部形成有相变蓄热体乏汽通道26和相变蓄热式空气-乏汽换热器空气通道27，相变蓄热体乏汽通道26与相变蓄热式空气- 乏汽换热器空气通道27之间互不联通。

所述板状相变蓄热模块包含由相变蓄热体包衣24和在其内部填充的相变蓄热填充材料25组合成的相变蓄热换热单元，所述的相变蓄热换热单元包括三张第一平板结构31，每三张第一平板结构31之间分别为相变蓄热体乏汽通道 26、相变蓄热式空气-乏汽换热器空气通道27。

所述板状相变蓄热模块还包括第二平板结构32，所述第二平板结构32设置两张所述第一平板结构31之间。

每一张所述第一平板结构31两侧的第二平板结构32呈90°设置。

该设置公开了相变蓄热式空气-乏汽换热器14的另外一种结构，由相变蓄热体包衣24和其内部填充的相变蓄热填充材料25制成板状相变蓄热换热单元，这些板状相变蓄热换热单元包括大平板和窄长条两种形式的平板结构。每两张大平板的第一平板结构31平行放置，中间辅以窄长条的第二平板结构32作为支撑，可构成一组相变蓄热模块。每三张大平板的第一平板结构31和若干第二平板结构32做成的支撑条可构成两个相变蓄热模块之间的流体通道。两组相变蓄热模块之中形成相邻的流体通道的相变蓄热模块上的第二平板结构32(支撑条)呈90°夹角，即分别构成了相变蓄热体乏汽通道26和相变蓄热式空气-乏汽换热器空气通道27。

乏汽从顶部的相变蓄热体乏汽进口22流入，从底部的相变蓄热体乏汽出口 23流出。空气从左部的相变蓄热式空气-乏汽换热器空气进口28流入，从右上部的相变蓄热式空气-乏汽换热器空气出口29流出，乏汽和空气以交错流的形式进行间壁式换热。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。