一种用于转炉除尘的烟气冷却装置制造方法
【专利摘要】一种用于转炉除尘的烟气冷却装置，涉及烟气冷却装置，解决现有装置处理烟气量小的问题，其包含：入口管道；筒体，与入口管道连接，由三段管道连接组成，分别是圆锥形管道，圆柱形管道，倒圆锥形管道；双联喷嘴装置，置于入口管道内，有一个通水圆环与一个通蒸汽圆环，置有相同数量的通孔，有数量与通水圆环上的通孔数相同的双联喷嘴，布置于通水圆环圆周上，每个双联喷嘴的中心是喷嘴，其与通水圆环上对应的一个通孔连通，喷嘴外周是开口的蒸汽出口层，其与蒸汽圆环上对应的一个通孔连通，流出的蒸汽使喷嘴喷出的水雾化；灰斗，是V形管，一端连接下管道，另一端是降温烟气出口。本发明可以实现快速、高效汽化冷却烟气，节约能源，维护方便。
【专利说明】-种用于转炉除尘的烟气冷却装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及烟气冷却装置，尤其是指一种用于转炉除尘的烟气冷却装置。
【背景技术】
[0002] 转炉在冶炼过程中会产生大量高温烟气，由转炉炉口逸出的烟气温度约为 1450°C，烟气主要含有氧化铁粉尘及转炉煤气，必须将其冷却、除尘、净化，才能加以回收再 利用。故需设置一套烟气冷却装置，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。在炼钢领域，转炉煤气作为 能源回收再利用在转炉负能炼钢过程中占有较主要的比重，有利于降低转炉炼钢的生产成 本。
[0003] 在传统转炉湿法除尘系统中，用于烟气冷却的装置是采用如图1所示的单体文氏 管烟气冷却系统，它是由三段形状不同的管道连接组成，从上至下分为收缩管12,喉管13 及渐扩管14,在收缩管12的管口设置一个喷水喷嘴11。它的原理是烟气由收缩管12进入， 经过喉管13,气流由粗变细，以加快气体流速，使气体在文氏管的渐扩管14出口后侧形成 一个"真空"区，而进入渐扩管的烟气减速后，也加大了冷却效果。由于在管道进出口方向 形成了一定的压差，因此，可以通过对管道压力的调节，实现进入文氏管的烟气流量。收缩 管口布置的喷嘴11的喷水由管道供水，烟气经过时受到循环水喷嘴的喷淋，从而实现烟气 冷却的作用，同时，大颗粒的粉尘遇水形成泥浆，起到了初始除尘的效果。该装置具有占地 空间小，能够灵活调节管道压力、烟气流量，并以水作为冷却介质，起到了快速冷却烟气及 粗除尘的作用。但是，该结构中的喷水喷嘴耗水量多，水循环利用率较低，不利于节约能源； 粗除尘形成的泥浆污染环境，处理难度较大，不利于清洁生产的要求；此外，由于单体文氏 管处理烟气的量较小，往往需要并排设置多个文氏管组成一个箱体进行处理，这不仅增加 了施工及维护的难度，也增加了成本。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种在节约能源的同时，能 够高效地回收可利用能源的用于转炉除尘的烟气冷却装置。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006] -种用于转炉除尘的烟气冷却装置，其特征在于：所述烟气冷却装置是一种蒸发 冷却器，安装于转炉干式除尘系统的汽化冷却烟道和静电除尘器之间，其包含：
[0007] 入口管道，是一个圆柱形管道，其顶部与转炉干式除尘系统的汽化冷却烟道连接， 高温烟气由此进入；
[0008] 筒体，由三段管道连接组成，上管道是上小下大的圆锥形管道，主管道是圆柱形管 道，下管道是上大下小的倒圆锥形管道，其中上管道的底部与主管道的顶部连接固定，下管 道的顶部与主管道的底部部连接固定；上管道的顶部与所述入口管道的底部连接固定；
[0009] 双联喷嘴装置，置于所述入口管道内，其结构：一个通水圆环，左右各有一个通水 口，每个通水口连接一个进水管；一个通蒸汽圆环，左右各有一个通蒸汽口，每个通蒸汽口 连接一个进蒸汽管；所述通水圆环与通蒸汽圆环并置一起并分别通过各自的两根进水管及 两根进蒸汽管固定于入口管道内壁，两根进水管及两根进蒸汽管分别穿出入口管道的外壁 各与置于入口管道两侧的水管与蒸汽管连接，水管通过水量调节阀连接水源，蒸汽管通过 蒸汽量调节阀连接蒸汽源，所述水量调节阀与蒸汽量调节阀分别连接一个控制器；所述通 水圆环与通蒸汽圆环上设有数量相同并均匀分布的数个通孔；有数个数量与每个通水圆环 上的通孔数相同的双联喷嘴，均匀布置于通水圆环与通蒸汽圆环的圆周上，每个双联喷嘴 的中心是设有多个喷水孔的喷嘴，喷嘴与通水圆环上对应的一个通孔连通，喷嘴的外周是 一层开口的蒸汽出口层，蒸汽出口层与蒸汽圆环上对应的一个通孔连通，该蒸汽出口层流 出的蒸汽使喷嘴喷出的水雾化；
[0010] 灰斗，是个V形管，V形管的一端与所述下管道的底部连接，另一端是降温烟气出 口，其通过烟气管道与静电除尘器连接。
[0011] 所述双联喷嘴共有24个。
[0012] 所述喷嘴的蒸汽出口层与喷嘴之间还设置一层封闭的空气隔绝层。
[0013] 所述灰斗下部配置输灰的链条输送装置，底部设置事故紧急排灰口。
[0014] 所述入口管道内及灰斗的降温烟气出口端分别安装了入口热电偶与出口热电偶， 所述入口热电偶与出口热电偶分别连接所述控制器。
[0015] 所述灰斗的降温烟气出口端还安装一个烟气流量检测器，所述烟气流量检测器连 接所述控制器。
[0016] 本发明的有益效果：
[0017] 本发明是利用汽化冷却的方式来处理高温烟气，借以雾化的水汽来实现烟气冷却 的目的，在冷却的基础上进行粗除尘。汽化冷却的优势是大量节约水资源，从根本上解决耗 水量多的问题。其次，汽化冷却利用水的蒸发潜热来冷却烟气，效率比传统水冷却更高效， 烟气冷却的粉尘颗粒粗灰可经灰斗由下部链条输送或直接由灰斗排出，干的粉尘可以回收 再利用，不产生污水及污泥，减轻了传统水冷形成的泥浆的处理难度
[0018] 由于设备采用汽化冷却的方式，通过利用水雾的喷淋及水蒸发的潜热来冷却烟 气，比传统水冷效率更高，吨钢用水由230Kg下降到150Kg左右，从而节约了大量水资源，提 高了能源利用率。雾化的水蒸汽加湿粉尘，形成粗灰可再回收利用，比水冷产生的泥浆处理 难度大更具有优势，真正实现了绿色回收。从设备的使用效果看，本发明可以实现快速、高 效汽化冷却烟气，大幅度节约能源的设计目标，且故障率低，系统运行稳定，维护方便。
[0019] 为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进 行详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1为现有单体文氏管烟气冷却系统结构示意图；
[0021] 图2为本发明用于转炉除尘的烟气冷却装置结构示意图；
[0022] 图3为图2中双联喷嘴装置的结构示意图；
[0023] 图4为图3中每个双联喷嘴的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合实施例的附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。
[0025] 参见图2,本发明用于转炉除尘的烟气冷却装置是一种蒸发冷却器，其安装于转炉 干式除尘系统的汽化冷却烟道和静电除尘器之间，其主要作用是进一步降低转炉烟气温度 及分离粗粉尘。该蒸发冷却器包含：
[0026] 入口管道21，是一个圆柱形管道，其顶部与转炉干式除尘系统的汽化冷却烟道(未 图示）连接，高温烟气由此进入；
[0027] 筒体24,其由三段管道连接组成，上管道241是上小下大的圆锥形管道，主管道 242是圆柱形管道，下管道243是上大下小的倒圆锥形管道，其中上管道241的底部与主管 道242的顶部连接固定，下管道243的顶部与主管道242的底部部连接固定；上管道241的 顶部与入口管道21的底部连接固定；
[0028] 双联喷嘴装置23,其置于入口管道21内，如图3所示，其结构：一个通水圆环31 (图3中实线圆环)，左右各有一个通水口 311，每个通水口 311连接一个进水管312 ;-个通 蒸汽圆环32(图3中虚线圆环)，左右各有一个通蒸汽口 321，每个通蒸汽口 321连接一个进 蒸汽管322 ;所述通水圆环31与通蒸汽圆环32并置一起并分别通过各自的两根进水管312 及两根进蒸汽管322固定于入口管道21内壁，两根进水管312及两根进蒸汽管322分别穿 出入口管道21的外壁各与置于入口管道21两侧的水管与蒸汽管连接，水管通过水量调节 阀(未图示）连接水源，蒸汽管通过蒸汽量调节阀(未图示）连接蒸汽源；所述通水圆环31与 通蒸汽圆环32上设有数量相同并均匀分布的数个通孔；有数个数量与每个通水圆环31上 的通孔数相同的双联喷嘴33 (图3实施例为1#-24#共24个双联喷嘴33)，均匀布置于通 水圆环31与通蒸汽圆环32的圆周上，每个双联喷嘴33的结构参见图4,其中心是设有多个 喷水孔的喷嘴41，喷嘴41与通水圆环31上对应的一个通孔连通，喷嘴的外周是双层结构， 外层为蒸汽出口层43,其是开口层，内层为空气隔绝层42,其是封闭层，蒸汽出口层43与蒸 汽圆环32上对应的一个通孔连通。作业时，当高温烟气进入入口管道21，冷却水自喷嘴中 心的喷水孔41喷出，同时围绕喷水孔41外圈的蒸汽出口层43喷出蒸汽，使冷却水雾化，喷 水孔41的喷水量、蒸汽出口层43的蒸汽喷射量随烟气含热量变化由一个控制器进行自动 调节。喷水孔41及蒸汽出口层43之间利用空气隔绝层42隔离，避免两种不同介质温度造 成的不同热膨胀影响至蒸汽被冷凝。所述水量调节阀与蒸汽量调节阀分别连接一个控制器 (未图示)。
[0029] 灰斗25,是个V形管，V形管的一端与所述筒体24底部(下管道243的底部）连接 固定，另一端是降温烟气出口，其通过烟气管道与静电除尘器(未图示)连接，灰斗25下部配 置输灰的链条输送装置(未图示)，底部设置事故紧急排灰口 251。
[0030] 本装置中高温烟气由入口管道21进入筒体24时，由于截面变大，使烟气流速减 小，在入口管道21受双联喷嘴装置23的水雾作用，使烟气粉尘被加湿，筒体24为烟气冷却 提供足够的空间，满足烟气冷却与加湿烟尘的要求。另外，筒体24下管道243的作用是使 加湿的烟尘随重力容易地向灰斗25底部坠落，使部分粗颗粒粉尘依靠自身重力从烟气中 分离出来，沉降到灰斗25下部，通过链条输送装置输出粉尘，并将作进一步的回收再利用。 灰斗下方设置的事故紧急排灰口 251是保证粗灰顺利排出，可以稳定设备在异常情况下的 正常运行。
[0031] 另外，转炉冶炼操作的间断性会导致烟气温度和体积的变化很快，要求动态控制 本装置的烟气出口温度及烟气流量，满足后续电除尘器工作要求。因此，在高温烟气入口的 入口管道21内及灰斗25的降温烟气出口端分别安装了入口热电偶21与出口热电偶26,在 灰斗25的降温烟气出口端还安装一个烟气流量检测器(未图示)，分别测定烟气进出两端的 烟气温度以及出口端的烟气流量，入口与出口两个热电偶输出的信号及烟气流量检测器检 测的信号分别送到所述控制器(未图示)，由控制器根据这些信号，控制水量调节阀及蒸汽 量调节阀，以控制双联喷嘴装置23内的水喷射量及蒸汽喷射量，达到喷水孔41的喷水量、 蒸汽出口层43的蒸汽喷射量随烟气含热量变化由控制器进行自动调节的目的。出口温度 与烟气带入蒸发冷却器的热量大小成正比，因此，可以通过对出口温度指标的设定实现对 喷水量提供微度调节，这样使烟气出口温度既满足后续设备要求，又使形成的粗灰不过度 潮湿(过度潮湿会给粗灰输送带来故障)。
[0032] 本【技术领域】中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的 目的，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质范围内，对以上所述实施例的变 化、变型都将落在本发明的权利要求的范围内。
【权利要求】
1. 一种用于转炉除尘的烟气冷却装置，其特征在于：所述烟气冷却装置是一种蒸发冷 却器，安装于转炉干式除尘系统的汽化冷却烟道和静电除尘器之间，其包含： 入口管道，是一个圆柱形管道，其顶部与转炉干式除尘系统的汽化冷却烟道连接，高温 烟气由此进入； 筒体，由三段管道连接组成，上管道是上小下大的圆锥形管道，主管道是圆柱形管道， 下管道是上大下小的倒圆锥形管道，其中上管道的底部与主管道的顶部连接固定，下管道 的顶部与主管道的底部部连接固定；上管道的顶部与所述入口管道的底部连接固定； 双联喷嘴装置，置于所述入口管道内，其结构：一个通水圆环，左右各有一个通水口，每 个通水口连接一个进水管；一个通蒸汽圆环，左右各有一个通蒸汽口，每个通蒸汽口连接一 个进蒸汽管；所述通水圆环与通蒸汽圆环并置一起并分别通过各自的两根进水管及两根进 蒸汽管固定于入口管道内壁，两根进水管及两根进蒸汽管分别穿出入口管道的外壁各与置 于入口管道两侧的水管与蒸汽管连接，水管通过水量调节阀连接水源，蒸汽管通过蒸汽量 调节阀连接蒸汽源，所述水量调节阀与蒸汽量调节阀分别连接一个控制器；所述通水圆环 与通蒸汽圆环上设有数量相同并均匀分布的数个通孔；有数个数量与每个通水圆环上的通 孔数相同的双联喷嘴，均匀布置于通水圆环与通蒸汽圆环的圆周上，每个双联喷嘴的中心 是设有多个喷水孔的喷嘴，喷嘴与通水圆环上对应的一个通孔连通，喷嘴的外周是一层开 口的蒸汽出口层，蒸汽出口层与蒸汽圆环上对应的一个通孔连通，该蒸汽出口层流出的蒸 汽使喷嘴喷出的水雾化； 灰斗，是个V形管，V形管的一端与所述下管道的底部连接，另一端是降温烟气出口，其 通过烟气管道与静电除尘器连接。
2. 如权利要求1所述的用于转炉除尘的烟气冷却装置，其特征在于： 所述双联喷嘴共有24个。
3. 如权利要求1所述的用于转炉除尘的烟气冷却装置，其特征在于： 所述喷嘴的蒸汽出口层与喷嘴之间还设置一层封闭的空气隔绝层。
4. 如权利要求1所述的用于转炉除尘的烟气冷却装置，其特征在于： 所述灰斗下部配置输灰的链条输送装置，底部设置事故紧急排灰口。
5. 如权利要求1所述的用于转炉除尘的烟气冷却装置，其特征在于： 所述入口管道内及灰斗的降温烟气出口端分别安装了入口热电偶与出口热电偶，所述 入口热电偶与出口热电偶分别连接所述控制器。
6. 如权利要求1所述的用于转炉除尘的烟气冷却装置，其特征在于： 所述灰斗的降温烟气出口端还安装一个烟气流量检测器，所述烟气流量检测器连接所 述控制器。
【文档编号】C21C5/40GK104060026SQ201310091115
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年3月21日 优先权日:2013年3月21日
【发明者】沈国伟, 叶飞 申请人:宝山钢铁股份有限公司