专利名称：烧结烟气冷却预处理系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及烧结烟气脱硫装置，尤其涉及烧结烟气脱硫过程前的冷却预处理
装置。
背景技术：
冶金行业的烧结烟气在脱硫前需要进行冷却预处理，因为脱硫反应有一最佳烟 温，一般在50 6(TC之间，越接近该烟温，脱硫效率就越高，达到同样效率的动力消耗就越 低。另外，烟气以较低的烟温入塔有利于缓解降低防腐材料的疲劳老化，延长吸收塔内材质 的使用寿命。因此，在进入吸收塔前通过冷却措施将烟温降得尽可能低，对于确保吸收塔的 热安全性及提高脱硫效果、降低系统能耗都具有重要的意义。 因此冶金行业的烧结烟气在脱硫之前一般都要先进行冷却处理，目前的冷却预处 理技术采用的是单相水冷却喷嘴，但采用该设备的冷却效果并不是很理想，烟气的降温幅 度小，冷却效率也低，此外由于冶金烧结烟气中还含有较高浓度的HF气体，以及粒径很细 且粘性强的烟尘，脱硫吸收塔经常面临腐蚀严重和结垢严重的问题。
发明内容本实用新型的目的是通过改进现有的脱硫前冷却预处理装置来克服目前的冷却 系统冷却效率低，以及由于大量的HF气体和烟尘进入后续吸收塔，造成吸收塔腐蚀严重和 结垢严重的问题。 本实用新型的技术构思为设置一内设有若干气雾两相喷嘴的冷却预处理器对烟 气进行预冷却，该冷却预处理器在对烟气进行冷却的同时还能将很大一部分HF气体和烟 尘除去，经过这种冷却处理的烟气再进入后续吸收塔进行高效的脱硫除尘。但是由于该种 气雾两相喷嘴在对烟气进行冷却的过程中需要大量的水，故为了降低水的消耗，循环利用 能源，本实用新型还采用了一可对水源进行循环利用的冷却水箱。 为实现上述发明目的，本实用新型提供了一种烧结烟气冷却预处理系统，包括 —冷却预处理器，内设有若干个气雾两相喷嘴，该冷却预处理器可直接利用原烟 道，也可在吸收塔前单独设置； —增压风机，与所述冷却预处理器连接，用于对烧结烟气进行增压； —冷却水箱，其上设有一进水管和一出水管，分别与所述冷却预处理器连接； —水泵，设于所述冷却水箱的出水管上。 优选地，所述气雾两相喷嘴在冷却预处理器内呈逆烟气流动方向或顺烟气流动方 向布置。 优选地，所述烧结烟气冷却预处理系统还包括一过滤装置，设于所述冷却水箱的 出水管上。 优选地，所述冷却水箱上部设有一溢流口 。 优选地，所述冷却水箱上还设有碱性剂入口以及工业水入口 。[0015] 优选地，所述冷却水箱上还设有一工艺过程水入口 。 优选地，所述冷却水箱下部还设有一沉淀物排出口 。 优选地，所述冷却水箱下部还设有一废水排放口 。 优选地，所述过滤装置为一片或多片的过滤网或带反冲洗装置的过滤器。 优选地，所述冷却水箱、冷却水箱与冷却预处理器之间的管路、冷却预处理器、冷
却预处理器内的水管道支路内均具有防腐层。 本实用新型冷却预处理系统的工作原理是向冷却预处理器内通入压縮空气和冷 却水，同时经过除尘的烧结烟气经增压风机增压后经由管路进入冷却预处理器内，两相喷 嘴中喷出的水滴在压縮空气的多次撞击作用下雾化成足够细的水滴，这些水滴与高温的烧 结烟气接触时迅速蒸发，从而快速地将烧结烟气降温到10 40°C，由此大大縮小了冷却后 的烧结烟气与后续吸收塔内浆液之间的温差，将塔内的浆液蒸发量降至较低的水平，从而 从根本上克服了后续吸收塔内干湿界面处结垢、腐蚀等阻碍吸收塔稳定运行的问题，有效 保障了吸收塔的安全、稳定和长期运行。此外，由于利用本实用新型烧结烟气冷却预处理系 统中的气雾两相喷嘴雾化出的水滴粒径很细，其对于微米及亚微米级粒径居多的烧结烟尘 具有更高的除尘效率，同时较细的水滴颗粒对烟气中的HF、HC1、S02等气态污染物的捕集效 率也很高，故本实用新的冷却预处理系统除了具有很好的冷却效果外，还可以在冷却阶段 就除去大部分的HF、HC1和一部分烟尘和S02，从而降低了对后续吸收塔工作性能的要求，并 简化了吸收塔的设计和配置，削减了吸收塔的能耗。当气雾两相喷嘴不使用时，用少量压縮 空气进行低压吹扫，还可防止烟尘或水滴堵塞气雾两相喷嘴的喷孔。 另外由于使用气雾两相喷嘴进行冷却会消耗大量的水，所以本方案中的冷却水箱 除了具有向冷却预处理器输送冷却水的出水口，还具有与冷却预处理器连接的、能够收集 冷却过程中未蒸发冷却水的进水口 ，此外还独创性的设计了溢流口 、碱性剂入口 、工业水入 口以及沉淀物排出口 。该水箱可将各种工业水和冷却过程中未完全蒸发的冷却废水经过溢 流、PH调制和沉淀等处理后在冷却预处理器内回用，从而大大降低了水耗。 本实用新型烧结烟气冷却预处理系统与现有技术相比，具有下列优点和积极效果 1.本实用新型烧结烟气冷却预处理系统能迅速将烧结烟气降温到80°C以下，同 时除去很大一部分的HF、 HC1及一部分烟尘和S(^，从而确保了后续吸收塔的热安全性和腐 蚀安全性，并为后续塔内的脱硫除尘反应创造了最佳的条件。 2.本实用新型烧结烟气冷却预处理系统的降温幅度大，冷却终温低，气液热湿交 换效率高，尤其适合排烟温度较低的烧结烟气冷却的场合。 3.本实用新型烧结烟气冷却预处理系统能很好地避免粘性较强的烧结烟尘堵塞 喷嘴孔的问题。 4.本实用新型烧结烟气冷却预处理系统能很好地在冷却水箱内实现固液分离，提 高冷却水的利用率，保证冷却水的水质。 5.本实用新型烧结烟气冷却预处理系统所需的冷却循环水水量小，冷却水泵能耗 低。
图1为本实用新型烧结烟气冷却预处理系统的结构示意图。
具体实施方式
实施例1 下面以一 180m2大型烧结机烟气脱硫系统为例，说明本实用新型烧结烟气冷却预 处理系统的工作过程。 该烟气脱硫系统中烧结烟气平均温度为12(TC，烟气平均湿度6. 5%，平均工况流 量为1080000NmVh，折合成标干态700000 (N. d. m3)/h。烟气中S02浓度为1000 3000mg/ Nm3，平均2000mg/Nm3 ;HF浓度为10 50mg/Nm3，HCl浓度为15 100mg/Nm3，电除尘器出口 烟尘浓度为80 150mg/Nm3。 如图1所示，烧结烟气经过电除尘器3除尘后，经由增压风机4升压后进入冷却预 处理器l，本实施例中冷却预处理器为烟道，截面尺寸为5mX4m，长度为9m。冷却预处理器 1内设有20个气雾两相喷嘴2，采用顺烟气流动方向、单排、等截面均匀布置，确保冷却器截 面覆盖率> 100% 。冷却水箱6通过设于其上的出水管65和进水管66和冷却预处理器1 连接。冷却水箱6上还设有溢流口 61，工业水入口 62、工艺过程水入口 67、碱性剂入口 63、 沉淀物排出口 64和废水排放口 68。工作时，来自压縮空气站5的压縮空气和来自于冷却水 箱6的由水泵8抽取的冷却水分别通入气雾两相喷嘴2中，冷却水通过压縮空气的多次撞 击作用雾化成粒径很细的水滴颗粒，从而对烧结烟气进行冷却。 初始冷却水源为各种工艺过程水，如石膏脱水系统产生的过程水、电机轴冷却水、 除雾器冲洗水、烟闺冷凝水等，以及部分新鲜的厂区工业水。本实施例中工艺过程水通过为 石膏脱水系统产生的过程水，通过管路由工艺过程水入口 67进入到冷却水箱6中，新鲜的 厂区工业水通过工业水入口 62进入到冷却水箱6中。在进行了一段时间的冷却后，冷却预 处理器2中会有部分未完全蒸发的残留水，该部分残留水将通过冷却水箱6上的进水管66 进入到冷却水箱6中参与冷却水的循环利用。由于未蒸发的冷却水溶解了相当一部分HF、 HCL和S02，因此其pH值较低，此时为保证冷却水的水质和防腐蚀的目的，由冷却水箱6上 的碱性剂入口 63加入碱性剂对冷却水的pH值进行调制。本实施例中碱性剂直接取自脱硫 系统中的吸收剂浆液制备系统13，通过管路，由碱性剂入口 63加入冷却水箱6中。 本烧结烟气冷却预处理系统工作时的喷前冷却水压力为3 7bar，喷前压縮空气 压力为4 6bar，气雾两相喷嘴喷出水滴的平均直径为40 80 y m，喷嘴材质为C276。压 縮空气总耗气量为12 15NmVmin。 气雾两相喷嘴2上设有阀门，工作时，可根据烧结烟气量和温度的变化来决定开 启的喷嘴数量和冷却水量，以适应烧结机工况的波动。此外，当气雾两相喷嘴2不运行时， 仍有少量压縮空气用于喷嘴的低压吹扫，以避免烟尘等堵塞喷嘴孔。 与冷却水接触的冷却预处理器1、气雾两相喷嘴2、冷却水箱6以及相关管路都具 有防腐层。 冷却水箱6上部设置有溢流口 61，含铁量高、比重较轻的烧结烟尘从该溢流口定 期排出，以保证冷却水的水质。排除的烧结烟尘经脱水装置9处理后，可进一步回收其中的 金属。 此外冷却水箱6的出水管65上还设有带反冲洗装置的过滤器7。过滤器7将循环 冷却水中的固体颗粒过滤下来，确保气雾两相冷却喷嘴不堵塞。[0039] 本实用新型烧结烟气冷却预处理系统工作一段时间后会在冷却水箱6的底部存 留沉淀物，这些沉淀物需经沉淀物排出口 64定期排出。 上述过滤器7过滤下来含固体颗粒的滤下物，以及冷却水箱6上的沉淀物排出口 64排除的沉淀物， 一起进入吸收塔12，作为吸收塔12浆液的补充或者直接由管路进入石膏
脱水系统io，进行循环再利用。 为了防止冷却水箱6内氯离子和氟离子的富集，在该冷却系统工作一段时间后， 需要将一部分冷却水由废水排放口 68排放出去，该部分废水由废水处理系统11处理达标 后排放。 本实施例中，经过该烧结烟气冷却系统冷却后的烧结烟气温度为50 55°C 。经 冷却预处理器预净化后的HF浓度为5 15mg/Nm3，HCl浓度为10 20mg/Nm3，烟尘浓度为 20 60mg/Nm3， S02浓度为700 2600mg/Nm3。 由此可见，本实用新型烧结烟气冷却系统较之现有技术实施效果有了很大的进
步，其降温幅度大，冷却终温低，冷却效率高，且在冷却烧结烟气的同时，降低了烧结烟气中
HF、 HCL、烟尘和S02的含量，为后续的脱硫工序减轻了负担，从而在提高了整个脱硫系统效
率的同时也降低了系统工作能耗。同时本实用新型在使用过程中，最大限度的利用了各个
步骤的中间物和产物，大大降低了水耗和相关能耗，从而大大降低了生产成本。 需要说明的是，本实用新型烧结烟气冷却系统中的气雾两相喷嘴在冷却预处理器
中也可逆烟气流方向排布，这是现有的冷却技术不能实现的。当气雾两相喷嘴逆烟气流动
方向喷射时，对数平均温差较顺流喷射时大，因此逆流喷射的换热效果优于顺流喷射，而且
停留时间更长，覆盖面积更大，可以获得更好的换热效果。此外由于本实用新型具有压縮空
气的吹扫作用，其可以解决逆烟气流动方向布置的喷嘴易堵塞的问题。 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实用新 型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述 实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。
权利要求一种烧结烟气冷却预处理系统，其特征在于包括一冷却预处理器，内设有若干个气雾两相喷嘴；一增压风机，与所述冷却预处理器连接，用于对烧结烟气进行增压；一冷却水箱，其上设有一进水管和一出水管，分别与所述冷却预处理器连接；一水泵，设于所述冷却水箱的出水管上。
2. 如权利要求1所述的烧结烟气冷却预处理系统，其特征在于所述气雾两相喷嘴在冷 却预处理器内呈逆烟气流动方向或顺烟气流动方向布置。
3. 如权利要求2所述的烧结烟气冷却预处理系统，其特征在于还包括一过滤装置，设 于所述冷却水箱的出水管上。
4. 如权利要求3所述的烧结烟气冷却预处理系统，其特征在于所述冷却水箱上部设有 一溢流口 。
5. 如权利要求1-4中任意一项所述的烧结烟气冷却预处理系统，其特征在于所述冷却 水箱上还设有碱性剂入口以及工业水入口 。
6. 如权利要求5所述的烧结烟气冷却预处理系统，其特征在于所述冷却水箱上还设有 一工艺过程水入口。
7. 如权利要求6所述的烧结烟气冷却预处理系统，其特征在于所述冷却水箱下部还设 有一沉淀物排出口。
8. 如权利要求7所述的烧结烟气冷却预处理系统，其特征在于所述冷却水箱下部还设 有一废水排放口。
9. 如权利要求8所述的烧结烟气冷却预处理系统，其特征在于所述过滤装置为一片或 多片的过滤网或带反冲洗装置的过滤器。
10. 如权利要求9所述的烧结烟气冷却预处理系统，其特征在于所述冷却水箱、冷却水 箱与冷却预处理器之间的管路、冷却预处理器、冷却预处理器内的水管道支路内均具有防腐层。
专利摘要本实用新型公开了一种烧结烟气冷却预处理系统，该系统包括一内设有若干个气雾两相喷嘴的冷却预处理器，一与冷却预处理器连接的增压风机，一设有进水管和出水管的冷却水箱，以及一设于冷却水箱出水管上的水泵，其中冷却水箱的进水管和出水管分别与冷却预处理器连接。该烧结烟气冷却预处理系统不但能够快速冷却烧结烟气，还能在冷却的同时捕获烟气中很大一部分的HF、HCl、烟尘和SO2，此外该系统还大大提高了冷却水的利用率，降低了水耗。
文档编号F27D17/00GK201548076SQ200920211060
公开日2010年8月11日 申请日期2009年10月21日 优先权日2009年10月21日
发明者刘燕燕, 林瑜, 沈晓林 申请人:宝山钢铁股份有限公司