一种高炉淬渣蒸汽消白集成工艺及装置
阅读说明：本技术 一种高炉淬渣蒸汽消白集成工艺及装置 (Blast furnace quenching slag steam whitening integrated process and device ) 是由 范小刚 李菊艳 崔伟 李鹏 于 2021-08-06 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种高炉淬渣蒸汽消白集成工艺,用蒸汽消白塔代替蒸汽冷凝塔,蒸汽消白塔在垂直方向集成了冲渣粒化系统、淬渣蒸汽收集系统、蒸汽换热系统、热风混合系统。冲渣粒化系统产生淬渣蒸汽,经淬渣蒸汽收集系统将蒸汽送到蒸汽换热系统,淬渣蒸汽在蒸汽换热系统与空气或水换热,降低蒸汽的温度和饱和湿度,换热后的淬渣蒸汽与换热加热的空气在热风混合系统进行混风,利用含水很少的热空气稀释换热后的淬渣蒸汽,降低混合气的含水率,使混合气排放到大气时,不产生“白色烟羽”。蒸汽换热系统工作时,可完全采用空气换热,也可以空气换热为主,辅以水换热。本发明还提供了一种高炉淬渣蒸汽消白集成装置。(The invention provides a steam whitening integration process for blast furnace quenching slag, which replaces a steam condensing tower with a steam whitening tower, and the steam whitening tower integrates a slag flushing granulation system, a quenching slag steam collecting system, a steam heat exchange system and a hot air mixing system in the vertical direction. The slag flushing granulation system generates quenching slag steam, the steam is sent to the steam heat exchange system through the quenching slag steam collecting system, the quenching slag steam exchanges heat with air or water in the steam heat exchange system to reduce the temperature and the saturation humidity of the steam, the quenching slag steam after heat exchange and the air heated by heat exchange are mixed in the hot air mixing system, the hot air with little water is used for diluting the quenching slag steam after heat exchange, the water content of the mixed gas is reduced, and when the mixed gas is discharged to the atmosphere, white smoke plume is not generated. When the steam heat exchange system works, air heat exchange can be completely adopted, and the steam heat exchange system can also be mainly used for air heat exchange and assisted by water heat exchange. The invention also provides a blast furnace quenching slag steam whitening integrated device.)
技术领域
本发明涉及钢铁冶金行业，淬渣蒸汽治理领域，尤其涉及一种高炉淬渣蒸汽消白集成工艺及装置。
背景技术
长期以来，钢铁冶金行业高炉淬渣蒸汽治理是一个难题。
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。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，有的钢厂通过烟囱在高空排放到大气，有的钢厂在渣处理系统建蒸汽冷凝塔，通过水喷淋冷凝的方式进行蒸汽消白。但是，采用单一的水喷淋方式对淬渣蒸汽进行冷凝、回收处理，在实际生产中效果不佳，主要存在的问题是：喷淋水量大；喷淋回水需要冷却塔冷却，冷却循环水量大；从冷却塔供的喷淋水温度较高约45℃，影响冷凝效果。
此外，由于高炉出渣过程，渣量呈现动态波动的特点，导致淬渣蒸汽量波动大。特别是高炉出渣的最大瞬时出渣量，有时达到平均出渣量的两倍。在淬渣蒸汽量很大的工况，即使增多喷淋设备并且加大喷水量，也很难保证喷淋水和蒸汽有效接触，常常导致蒸汽外溢、无法冷凝，不能实现理想的消白效果。
由于国内外钢铁行业缺少成熟的高炉淬渣蒸汽消白技术。因此，有必要开发新的高炉淬渣蒸汽消白工艺。这种新工艺应该节能、节水，在淬渣蒸汽量波动大的情况，也能实现理想的消白效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种高炉淬渣蒸汽消白集成工艺，具有节能、节水、节省占地的特点，即使在淬渣蒸汽量波动的工况下，也能实现理想的消白效果，本发明至少解决了现有技术中的部分问题。
本发明是这样实现的：
本发明提供一种高炉淬渣蒸汽消白集成工艺：蒸汽消白塔在垂直方向自下而上集成了冲渣粒化系统、淬渣蒸汽收集系统、蒸汽换热系统、热风混合系统，冲渣粒化系统产生淬渣蒸汽，经淬渣蒸汽收集系统收集后将淬渣蒸汽送到蒸汽换热系统，淬渣蒸汽在蒸汽换热系统与空气或水换热，降低蒸汽的温度和饱和湿度，换热后的淬渣蒸汽与换热加热的空气在热风混合系统进行混风，利用热空气稀释换热后的淬渣蒸汽，降低混合气的含水率，实现蒸汽消白。
作为优选，蒸汽换热系统采用空气换热器，或采用空气换热器和水换热器进行组合换热；蒸汽换热系统采用一台换热器，或集成两台以上的换热器。
作为优选，所述高炉淬渣蒸汽消白集成工艺包括如下步骤：S1、高炉熔渣在渣沟的末端落下，粒化水从粒化箱喷出，进行冲渣粒化及水淬；S2、渣水混合物进入蒸汽消白塔底部的冲渣粒化池，再流向脱水转鼓进行渣水分离，冲渣热水进入热水槽中；S3、在步骤S1、S2中伴随着熔渣遇水产生大量淬渣蒸汽，淬渣蒸汽聚集在冲渣粒化池的上方，脱水转鼓的顶部与冲渣粒化池的上方连通，淬渣蒸汽在蒸汽换热系统与空气或水换热，利用淬渣蒸汽的余热加热空气，水换热用于辅助降低淬渣蒸汽温度。
作为优选，在步骤S3中，蒸汽风机从冲渣粒化池的上方将淬渣蒸汽引至换热系统，用空气风机将空气引至换热系统，换热后蒸汽与热空气混和后成为混合气排放到大气，实现蒸汽消白。
作为优选，换热系统中淬渣蒸汽相变产生的换热冷凝水送至热水槽。
作为优选，在步骤S3中，当换热系统采用水换热辅助降低蒸汽温度时，换热器供水进入换热系统与淬渣蒸汽换热，将换热器出水送至热水槽。
作为优选，换热器供水由渣处理系统补充水系统供给。
作为优选，热水槽中的热水经过沉淀后，经回水泵送至冷却塔冷却，再经供水泵将粒化水送到粒化箱。
本发明提供一种高炉淬渣蒸汽消白集成装置包括蒸汽消白塔，所述蒸汽消白塔在垂直方向，从下至上依次集成冲渣粒化系统、淬渣蒸汽收集系统、蒸汽换热系统、热风混合系统，所述冲渣粒化系统包括将高炉熔渣水淬粒化的粒化箱，所述粒化箱在输送高炉熔渣的渣沟末端，冲渣粒化系统还包括脱水转鼓、冷却塔、位于蒸汽消白塔内底部的冲渣粒化池，脱水转鼓和冷却塔均位于蒸汽消白塔外，高炉熔渣水淬粒化产生的渣水混合物从冲渣粒化池底部流向脱水转鼓，脱水转鼓的顶部与冲渣粒化池的上方连通，脱水转鼓底部设有热水槽，所述热水槽通过管路和回水泵与冷却塔的入水口连通，所述冷却塔的出水口通过管路和供水泵与粒化箱连通，为粒化箱提供粒化水；所述淬渣蒸汽收集系统包括将聚集在冲渣粒化池上方的淬渣蒸汽抽入蒸汽换热系统的蒸汽风机。
作为优选，所述蒸汽换热系统包括换热系统、将空气抽入换热系统的空气风机，换热系统位于蒸汽消白塔内且位于冲渣粒化池上方，换热系统与渣处理系统补充水系统连通，渣处理系统补充水系统给换热系统提供换热器供水，换热系统与热水槽连通，换热系统将换热器出水、淬渣蒸汽相变产生的换热冷凝水均送至热水槽，所述热风混合系统包括混合换热后蒸汽和热空气得到混合气的混合室，混合室通过管道与换热系统连通，管道用于将换热系统产生的换热后蒸汽和热空气分别送入所述混合室中，所述混合室位于蒸汽消白塔顶部且位于换热系统上方，所述混合室设有将混合气排到大气中的排气管。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种高炉淬渣蒸汽消白集成工艺，具有节能、节水、节省占地的特点，蒸汽换热系统工作时，可完全采用空气换热，也可以空气换热为主，辅以水换热，即使在淬渣蒸汽量波动的工况下，也能实现理想的消白效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现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发明的一些实施例，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它的附图。
图1为本发明实施例提供的高炉淬渣蒸汽消白集成工艺的流程图；
图2为本发明实施例提供的高炉淬渣蒸汽消白集成装置的示意图。
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。
如图1-图2，本发明实施例提供一种高炉淬渣蒸汽消白集成工艺：蒸汽消白塔在垂直方向自下而上集成了冲渣粒化系统、淬渣蒸汽收集系统、蒸汽换热系统、热风混合系统，冲渣粒化系统产生淬渣蒸汽，经淬渣蒸汽收集系统收集后将淬渣蒸汽送到蒸汽换热系统，淬渣蒸汽在蒸汽换热系统与空气或水换热，降低蒸汽的温度和饱和湿度，换热后的淬渣蒸汽与换热加热的空气在热风混合系统进行混风，利用含水很少的热空气稀释换热后的淬渣蒸汽，降低混合气的含水率，实现蒸汽消白。本发明使混合气排放到大气时，不产生“白色烟羽”。蒸汽换热系统工作时，可完全采用空气换热，也可以空气换热为主，辅以水换热。蒸汽消白新工艺具有节能、节水、节省占地的特点，能适应淬渣蒸汽量波动的工况。
蒸汽换热系统可采用空气换热器，也可以采用空气换热器和水换热器进行组合换热；蒸汽换热系统可以采用一台换热器，也可以集成两台以上的换热器。
高炉淬渣蒸汽消白集成工艺具体地包括如下步骤：S1、高炉熔渣在渣沟1的末端落下，粒化水21从粒化箱2喷出，进行冲渣粒化及水淬；S2、渣水混合物进入蒸汽消白塔4底部的冲渣粒化池3，再流向脱水转鼓16进行渣水分离，冲渣热水进入热水槽17中，热水槽17中的热水经过沉淀后，经回水泵19送至冷却塔18冷却，再经供水泵20将粒化水21送到粒化箱2；S3、在步骤S1、S2中伴随着熔渣遇水产生大量淬渣蒸汽8，淬渣蒸汽8聚集在冲渣粒化池3的上方，脱水转鼓16的顶部与冲渣粒化池3的上方连通，淬渣蒸汽8在蒸汽换热系统与空气或水换热，以空气换热为主，利用淬渣蒸汽的余热加热空气，水换热用于辅助降低淬渣蒸汽温度。
在步骤S3中，蒸汽风机7从冲渣粒化池3的上方将淬渣蒸汽8引至换热系统6，用空气风机9将空气10引至换热系统6，换热后蒸汽11与热空气12混和后成为混合气13排放到大气，实现蒸汽消白。换热系统6中淬渣蒸汽相变产生的换热冷凝水15送至热水槽17。
在步骤S3中，当换热系统6采用水换热辅助降低蒸汽温度时，换热器供水5进入换热系统6与淬渣蒸汽换热，将换热器出水14送至热水槽17。换热器供水5由渣处理系统补充水系统22供给。
本发明实施例还提供一种高炉淬渣蒸汽消白集成装置，包括蒸汽消白塔4，所述蒸汽消白塔在垂直方向，从下至上依次集成冲渣粒化系统25、淬渣蒸汽收集系统26、蒸汽换热系统27、热风混合系统28。
所述冲渣粒化系统包括将高炉熔渣水淬粒化的粒化箱2，所述粒化箱2在输送高炉熔渣的渣沟1末端，冲渣粒化系统还包括脱水转鼓16、冷却塔18、位于蒸汽消白塔内底部的冲渣粒化池3，脱水转鼓16和冷却塔18均位于蒸汽消白塔4外，高炉熔渣水淬粒化产生的渣水混合物从冲渣粒化池3底部流向脱水转鼓16，脱水转鼓16的顶部与冲渣粒化池3的上方连通，脱水转鼓16底部设有热水槽17，所述热水槽17通过管路和回水泵19与冷却塔18的入水口连通，所述冷却塔18的出水口通过管路和供水泵20与粒化箱2连通，为粒化箱2提供粒化水21。
所述淬渣蒸汽收集系统包括将聚集在冲渣粒化池3上方的淬渣蒸汽8抽入蒸汽换热系统的蒸汽风机7。
所述蒸汽换热系统包括换热系统6、将空气10抽入换热系统6的空气风机9，换热系统6位于蒸汽消白塔内且位于冲渣粒化池3上方，换热系统6与渣处理系统补充水系统22连通，渣处理系统补充水系统22给换热系统6提供换热器供水5，换热系统6与热水槽17连通，换热系统6将换热器出水14、淬渣蒸汽相变产生的换热冷凝水15均送至热水槽17。
所述热风混合系统包括混合换热后蒸汽11和热空气12得到混合气13的混合室24，混合室24通过管道与换热系统6连通，管道用于将换热系统6产生的换热后蒸汽11和热空气12分别送入所述混合室24中，所述混合室24位于蒸汽消白塔4顶部且位于换热系统6上方，所述混合室24设有将混合气13排到大气23中的排气管。
如图2，高炉熔渣在渣沟1的末端落下，粒化水21从粒化箱2喷出，进行冲渣粒化及水淬。渣水混合物进入蒸汽消白塔4底部的冲渣粒化池3，再流向脱水转鼓16进行渣水分离，冲渣热水进入热水槽17中。此过程中，伴随着熔渣遇水产生大量蒸汽。蒸汽聚集在冲渣粒化池3的上方，脱水转鼓16的顶部与冲渣粒化池3的上方连通。
蒸汽风机7从冲渣粒化池3的上方将淬渣蒸汽8引至换热系统6，用空气风机9将空气10引至换热系统6，换热后蒸汽11与热空气12混和后成为混合气13排放到大气，实现蒸汽消白。换热系统6中蒸汽相变产生的换热冷凝水15送到热水槽17。
当换热系统6采用水换热辅助降低蒸汽温度时，换热器供水5进入换热系统6，将换热器出水14也送到热水槽17。换热器供水5由渣处理系统补充水系统22供给。
热水槽17中的热水经过沉淀后，经回水泵19送至冷却塔18冷却，再经供水泵20将粒化水21送到粒化箱2。
以2500～3200m3高炉淬渣蒸汽消白工艺为例，高炉正常生产时，淬渣蒸汽量平均15～18万Nm3/h，最大约35万Nm3/h。为适应所有生产工况，蒸汽风机的设计能力按最大蒸汽量考虑。在具体的实施方案中，蒸汽风机采用变频调速电机，在蒸汽量不大的工况，采用变频降速减少工作风量；而空气风机的数量也按最大蒸汽量设计，其中包含备用风机，在蒸汽量不大的工况，关闭备用空气风机，降低能耗。
蒸汽进入换热器的温度为80～90℃，换热后的蒸汽温度70～80℃，换热后的空气温度65～75℃。
辅助水换热的换热器供水5采用渣处理水系统的补水，平均供水量为补水量200t/h～600t/h，水质为工业净化水，水压0.5～0.8MPa，水温为常温。可采用连续或间断供水模式，根据工况需要，进行辅助换热。
热水槽17中的热水被回水泵19送至冷却塔18冷却后，被供水泵20送到粒化箱2用于粒化冲渣，循环水量约2000t/h，冷却塔18供水温度约45℃。
淬渣蒸汽消白集成工艺采用蒸汽消白塔代替蒸汽冷凝塔，蒸汽消白塔从下至上集成了冲渣粒化系统、淬渣蒸汽收集系统、蒸汽换热系统、热风混合系统。冲渣粒化系统产生淬渣蒸汽，淬渣蒸汽收集系统通过风机将蒸汽送到蒸汽换热系统，淬渣蒸汽在蒸汽换热系统与空气或水换热，降低蒸汽的温度和饱和湿度，换热后的淬渣蒸汽与换热加热的空气在热风混合系统进行混风，利用含水很少的热空气稀释换热后的淬渣蒸汽，降低混合气的含水率，使混合气排放到大气时，混合气的含水率低于空气中的蒸汽饱和度，避免产生“白色烟羽”。换热器出水14及蒸汽相变产生的换热冷凝水15，补充到渣处理水系统中。
蒸汽换热系统工作时，可完全采用空气换热，也可以空气换热为主，辅以水换热。主要是利用蒸汽的余热加热空气，水换热可辅助降低蒸汽温度。蒸汽消白集成工艺具有节能、节水、节省占地的特点，并且能适应淬渣蒸汽量波动的工况。
淬渣蒸汽消白集成工艺采用蒸汽消白塔装置，蒸汽消白塔在垂直方向，从下至上依次集成冲渣粒化系统、淬渣蒸汽收集系统、蒸汽换热系统、热风混合系统。蒸汽换热系统可采用一种类型的换热器，如空气换热器；也可以同时采用空气换热器和水换热器进行组合换热。蒸汽换热系统可以采用一台换热器，也可以集成两台以上的换热器。蒸汽换热系统以空气换热为主。空气换热随高炉出渣同步运行，辅助换热根据工况连续或间断运行。蒸汽风机的引气能力按最大蒸汽产生量进行设计，空气风机的鼓风能力根据最大蒸汽量换热的需要进行设计。辅助水换热的换热器供水采用渣处理水系统的补水，平均供水量为补水量200t/h～600t/h。
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。