用于粒化设备的蒸汽冷凝系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明大体上涉及一种用于熔融材料（特别是用于冶金熔融物（诸如高炉炉渣）） 的粒化设备。本发明更特别地涉及一种用于在这样的设备中使用的改进的蒸汽冷凝系统。
【背景技术】
[0002] 附图2中示出了这种类型的、特别是用于熔融的高炉炉渣的现代粒化设备的示 例，附图2是期号为2005年4月的、在Iron&SteelTechnology(铁钢技术）中出版的题为 "INBA?Slaggranulationsystem-Environmentalprocesscontrol(INBA?炉渣粒 化系统-环境处理控制）"的文章的一部分。如图2所示，这种类型的设备通常包括：注水 装置[2](也称为喷水盒），所述注水装置用于将粒化水注入到经由流槽末端[1]接收的熔 融材料（例如炉渣）的流中。从而实现熔融材料的粒化。该设备还具有位于注水装置[2] 下方的粒化罐[3]，该粒化罐用于收集粒化水和经粒化的材料并且用于使颗粒在大量水中 冷却。蒸汽冷凝塔（其通常具有由顶盖封闭的柱状壳体）位于粒化罐上方，以用于收集在 粒化罐中产生的蒸汽并使蒸汽冷凝。事实上，由于熔融材料的高温和所需的大量淬火水，根 据图2的设备通常产生大量的蒸汽。为了避免由于简单地将蒸汽排放到大气中所引起的污 染，蒸汽冷凝塔包括通常为逆流型的蒸汽冷凝系统。蒸汽冷凝系统具有喷水装置[5]和位 于注水装置[5]下方的水收集装置[6]，所述喷水装置用于将水滴喷射到在蒸汽冷凝塔内 上升的蒸汽中，所述水收集装置用于收集所喷射的冷凝水滴和所冷凝的蒸汽。
[0003] 由此可见，在典型的本领域基于水的粒化设备中，存在由于进入的炉渣所引起的 进入的热流量的重大波动，相应地存在随时间产生的蒸汽量的等效波动。为了在设备尺寸 与成本之间找到合适的折衷，通常未将传统冷凝塔（其中冷水被喷射到升入该塔内的蒸汽 上以使蒸汽冷凝）的蒸汽冷凝能力设计为处理可能在峰值炉渣流期间产生的全部蒸汽流。 在这种情况下可以预见将超压缓解封盖（如在图2的顶盖中所见的）打开，以将过量的蒸 汽排放到大气中。
[0004] 然而，观察表明，在实践中，在过量熔融物流量下，这种超压封盖并不一定可靠地 打开。据推测，主要是因为由注水装置[2]持续产生的水"幕"所形成的"屏障"，使得蒸汽被 部分地阻止而不能通过超压封盖离开。可能地，在高蒸汽速率下，还存在由水收集装置[6] 形成的对蒸汽流的阻力。因此，过量蒸汽停留在塔内，并且随后产生超压。这可能引起蒸汽 在冷凝塔的下部入口、在粒化罐[3]的进口处的部分回流。特别是预见了内部罩将内部与 外部分隔开，并且因此避免不需要的空气进入塔内并且还防止蒸汽从塔内被吹出。
[0005] 这种逆向蒸汽流最起码可能引起铸造浇铸场内的较差能见度，这对于操作人员而 言显然是严重的安全隐患。更不利地，通过内部罩倒流的蒸汽可以在该蒸汽与炉渣流槽喷 口内的液态热熔融物相接触时引起低密度炉渣颗粒（所谓的"爆米花"）的大量产生。这样 的热颗粒在被投射到铸造浇铸场中时产生甚至更严重的安全隐患。
[0006] W02012/079797A1也解决了该问题，并且提出经由烟囱选择性地将过量蒸汽排放 到大气中。该烟肉具有与冷凝塔的下部区域连通的入口和布置在冷凝塔上方的用于将蒸汽 排放到大气中的出口。此外，烟囱配备有用于蒸汽通过该烟囱的选择性排放的闭塞装置。然 而，这种系统需要额外的投资。
[0007] ΕΡ0 573 769描述了一种方法和一种包括冷凝塔的用于炉渣的湿法粒化的设备。 在粒化期间产生的蒸汽和被污染空气的混合物首先被引导成为上升流，然后该混合物以下 降流被抽吸到保持在部分真空下的闭合部内。将碱性水溶液以平行流的方式喷射到所述下 降流中，并且通过在所述闭合部内形成并保持部分真空的强制且可调节的蒸汽将净化的未 冷凝气体从该闭合部排出。来自滤筒的气体和蒸汽也被引导到冷凝塔中，并且在冷凝塔中 与来自粒化设备的蒸汽和被污染空气一起被处理。
[0008] 技术问题
[0009] 因此，本发明的第一目的是提供一种蒸汽冷凝设备，该蒸汽冷凝设备使在炉渣的 粒化期间产生的蒸汽能够可靠冷凝，无需使用冷凝塔或者喷水装置。该目的通过如权利要 求1所述的设备和蒸汽冷凝系统实现。
[0010] 本发明的另一目的是提供一种能够减少设备的安装成本和操作成本的冷凝设备。
【发明内容】
[0011] 本发明大体上涉及一种用于使冶金设备中产生的熔融材料粒化的粒化设备，所述 设备包括：
[0012] ?注水装置，用于将粒化水注入熔融材料流中，从而使熔融材料粒化；
[0013] ?用于收集粒化水和经粒化的材料的粒化罐；
[0014] ?脱水单元，特别是具有旋转滤筒的脱水单元。
[0015] 所述设备的特征在于：
[0016] ?位于所述脱水单元上方的蒸汽收集罩，以及
[0017] ?排放装置，所述排放装置用于从所述罩排放蒸汽、使所述蒸汽冷凝以及释放所冷 凝的蒸汽，
[0018] ?所述排放装置具有入口和出口，其中，所述排放装置的入口连接至所述蒸汽收集 罩，并且所述排放装置的出口被布置为将所冷凝的蒸汽排放到大气中。
[0019] 根据优选的实施例，提供了一种用于使冶金设备中产生的熔融材料粒化的粒化设 备（10)，所述设备包括：
[0020] 注水装置（20)，其用于将粒化水注入到熔融材料流（14)中，从而使熔融材料粒 化；
[0021] 用于收集粒化水和经粒化的材料的粒化罐（18);
[0022] 其特征在于：
[0023] 位于所述注水装置上方的蒸汽收集罩，
[0024] 排放装置，所述排放装置用于从所述罩排放蒸汽、使所述蒸汽冷凝以及将所冷凝 的蒸汽排放到大气中，所述排放装置（38)具有入口（40)和出口，所述入口被布置为与所述 罩（24)连通以从所述罩排放蒸汽，所述出口被布置为将所冷凝的蒸汽排放到大气中。
[0025] 为了克服上述问题，本发明提出一种排放装置，所述排放装置用于选择性地排放 和冷凝蒸汽，无需使用冷凝塔和喷水器。排放装置具有被布置为与蒸汽收集罩连通的入口 和被布置为完全释放冷凝的蒸汽的出口。与已知系统相反的是，该系统在不具有任何喷水 器的情况下操作。蒸汽并非在冷凝塔内冷凝，而是在排放装置中冷凝。
[0026] 与W02012/079797A1的装置相反的是，该排放装置不仅排放来自粒化设备的蒸汽 和水蒸气并且在不使用喷水装置的情况下使蒸汽和水蒸气在设备外部冷凝，而且该排放装 置还使所排放的蒸汽和水蒸气冷凝，从而极大地减小对环境的影响。实际上，这些水蒸气可 能包含硫成分（如H2S等），在本发明中所述硫成分将溶解在水中。
[0027] 与ΕΡ0 573 769的装置相反的是，该设备处理由于粒化所生成的蒸汽和被污染空 气以及在单独单元中进行脱水期间所产生的蒸汽和被污染空气。已经发现，在粒化期间与 在脱水期间所产生的蒸汽和被污染空气不仅在量上、在时间上非常不同，而且在质量上也 非常不同。实际上，因为使用大量的压缩空气来清洁脱水单元的旋转筒的过滤壁，所以在脱 水单元内产生的蒸汽和被污染空气被稀释。如果将该混合物引导至冷凝塔，那么冷凝过程 可能由于蒸汽被空气（该空气用于清洁脱水筒）稀释而受到扰乱，因此闭合部内的蒸汽的 冷凝不足以保持所述闭合部内的恒定部分真空。因而，蒸汽和空气混合物可能流回到粒化 设备，从而具有上面列举的缺点，即，铸造浇铸场内的较差能见度以及产生低密度炉渣颗粒 (所谓的"爆米花"）。
[0028] 在ΕΡ0 573 769的装置中，通过安装在冷凝塔中的闭合部内的喷水器对蒸汽进行 冷凝，然而在本申请的设备对象中，蒸汽既不是通过喷水器冷凝的，也不是在冷凝塔/罩内 冷凝的，而是在排放装置中冷凝的。尽管所使用的排放装置可能是类似的，但其工作方式不 同。实际上，在ΕΡ0 573 769中，排放装置用于在闭合部中产生部分真空。该部分真空由于 蒸汽被冷凝（即，气体被转化为液体）这个事实而得以提高。因而，并不使用排放装置或者 仅略微使用排放装置使蒸汽冷凝，原因在于通过在闭合部内部将水喷射到蒸汽和被污染空 气的下降流上而在冷凝塔中使蒸汽冷凝。
[0029] 与W02012/079797A1和EP0573769的装置相反的是，该排放装置不仅排放来自粒 化设备的蒸汽和水蒸气，而且还使所排放的蒸汽和水蒸气冷凝，从而极大地减小对环境的 影响。实际上，这些水蒸气可能包含硫成分（如H2S等），在本发明中硫成分将溶解在水中。
[0030] 该设备以相对较低的投资成本与现有的粒化设备设计兼容。
[0031] 在使炉渣粒化时，总是生成小量的氢气气体。然而，已经发现，在炉渣的粒化期间， 在某些情况下可能形成大量的氢气气体。实际上，热液态炉渣可能包含铁，并且水分子可能 在与炉渣内包含的热铁接触时分解为氢气和氧气。该氢气气体极具爆炸性，并且需要从粒 化区域中排放出去，以避免这样的气体在接近热炉渣处的任何积聚。在特定情况下，