一种高效喷雾蒸发冷却净化装置及其使用方法与流程

本发明涉及火法冶炼行业的高温烟气冷却、净化领域，特别是涉及一种转炉烟气的冷却、净化系统。

背景技术：

冶炼行业中，转炉炼钢会产生大量烟气。这些烟气的温度可高达1450-1600℃，含有大量的显热；烟气的含尘量可高达150g/m³，在冶炼中后期，烟气中CO的含量高达50％以上，甚至可以达到80％。如任其放散，将会对工厂周围数百平方千米的环境造成严重污染，因而必须设计有效的烟气冷却、净化系统。

在转炉一次烟气净化方面主要有两种除尘方式，干法除尘和湿法除尘。湿法除尘系统是由洗涤塔+文氏管+脱水器组成的塔文湿法除尘系统，介于现有环保压力的增加，一些厂家在塔文系统前增加一级洗涤塔，以达到更低的排放标准，但这样会增加很多浊环水用量。一些炼钢厂由于一次次的扩容，而水处理系统并未变动，除尘浊环水总量相对短缺。在这种情况下，研究一种节水设备势在必行。

有鉴于上述情况，本发明人基于从事冶金行业节能环保产品设计制造、运行管理多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的高效喷雾蒸发冷却净化装置。提高热交换效率，降低冷却水使用量，并具有较好的初步烟气净化能力。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种高效喷雾蒸发冷却净化装置及其使用方法，解决炼钢厂湿法除尘系统为达到较低的排放标准，增加一级除尘设备时，而除尘浊环水总量不足的情况下，在使用较少的水量达到相同的效果。可在短时间内降低烟气温度并达到一定的除尘效率，降低后续工序负荷，对节能减排有重要意义，非常实用，尤其是实用与现有转炉一次除尘系统配合使用，占地面积小、改造效率高。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出的一种高效喷雾蒸发冷却净化装置，其包括：设备本体(1)、供水部件(2)、雾化部件(3)、供气部件(4)、输灰部件(5)、电控部件(6)、温控部件(7)、烟气入口(A)、烟气出口(B)；其中所述雾化部件(3)位于设备本体(1)的上部，而输灰部件(5)位于设备本体(1)的下部， 所述供水部件(2)和供气部件(4)分别设置于雾化部件(3)的下部侧面，所述电控部件(6)设置于供水部件(2)的右侧，所述温控部件(7)设置于雾化部件(3)的上端，烟气入口(A)设置于雾化部件(3)的上端中央处，而烟气出口(B)设置于设备本体(1)的下部侧面。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的高效喷雾蒸发冷却净化装置，所述的雾化部件(3)采用双流体雾化结构。

前述的高效喷雾蒸发冷却净化装置，所述供水部件(2)包括供水入口(C)、过滤器(21)、流量计(22)、电动球阀(23)、调节阀(24)、压力变送器(25)、压力表(26)；所述供水入口(C)依次连接过滤器(8)、流量计(9)、电动球阀(10)、调节阀(11)、压力变送器(12)、压力表(13)，所述压力表(26)连接所述雾化部件(3)。

前述的高效喷雾蒸发冷却净化装置，所述的输灰部件(5)包括依序从上往下设置第一插板阀(51)、卸灰阀(52)、料位计(53)、灰仓(54)、第二插板阀(55)、粉尘出口(D)；所述设备本体(1)的底部连接第一插板阀(51)，所述第一插板阀(51)连接卸灰阀(52)，所述卸灰阀(52)连接灰仓(54)，所述料位计(53)设置于灰仓(17)的中上部，所述灰仓(54)连接第二插板阀(55)，所述第二插板阀(55)连接粉尘出口(D)。

前述的高效喷雾蒸发冷却净化装置，所述温控部件(7)包括第一温度传感器(71)和第二温度传感器(72)；所述第一温度传感器(71)设置于烟气入口(A)的侧面，所述第二温度传感器(72)设置于烟气出口(B)的侧面。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。

本发明提出的一种如前所述的高效喷雾蒸发冷却净化装置的使用方法，该使用方法是高温含尘烟气从设备本体(1)的烟气入口(A)进入，再从烟气出口(B)流出，具体是在所述高温含尘烟气流经设备本体(1)时，由电控部件(6)控制流经供水部件(2)的水流量和流经供气部件(4)的压缩蒸汽流量，对所述高温含尘烟气进行调质、降温、净化，然后由温控部件(7)对烟气出口(B)处的烟气温度进行检测，并反馈给电控部件(6)，以调节流经供水部件(2)的水流量和流经供气部件(4)的压缩蒸汽流量，所述供水部件(2)能快速响应电控部件(6)指令，使得烟气出口(B)处的烟气温度稳定，而所述高温含尘烟气净化脱除后的粉尘从输灰部件(5)排出。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的高效喷雾蒸发冷却净化装置的使用方法，所述烟气入口(A)处的烟气的温度在850-959℃，烟气中粉尘含量为80-150g/m³,所述烟气经过 高效喷雾蒸发冷却净化装置后，在烟气出口(B)处的烟气的温度为200-250℃，烟气中粉尘含量为50-90g/m³，同时烟气中粉尘的颗粒粒增大，有利于后续除尘设备的运行。

前述的高效喷雾蒸发冷却净化装置的使用方法，所述雾化部件(3)是由供水部件(2)和供气部件(4)共同提供介质，所述供气部件(4)提供的介质是压缩蒸汽，所述供水部件(2)提供的介质是水，所述水依次通过供水入口(C)、过滤器(8)、流量计(9)、电动球阀(10)、调节阀(11)、压力变送器(12)、压力表(13)，直到通过雾化部件(3)，经调节所述水的压力和所述压缩蒸汽的压力的压力配比为1:(1-1.5)，使得雾化部件(3)喷雾的液滴直径为50-70μm，达到快速蒸发降温和净化烟气的目的。

前述的高效喷雾蒸发冷却净化装置的使用方法，通过温控部件(7)对烟气出口(B)处的烟气进行温度监测，对供水部件(2)中的调节阀(24)进行调整，控制水量，使得烟气出口(B)处烟气的温度为200-250℃。

前述的高效喷雾蒸发冷却净化装置的使用方法，所述粉尘从输灰部件(5)排出具体是由卸灰阀(52)将所述设备本体(1)底部的粉尘排至灰仓(54)，当灰仓(54)内的粉尘量储存到料位计(53)设定的位置时，所述粉尘从粉尘出口(D)排出。

借由上述技术方案，本发明一种高效喷雾蒸发冷却净化装置及其使用方法至少具有以下优点效果：

本发明采用蒸发吸热及双介质雾化的原理，由双介质喷枪将冷却介质雾化至较小颗粒，然后优化喷枪布局，使得冷却介质与高温烟气充分混合，将冷却介质全部蒸发，将高温烟气将至200℃。在蒸发降温的同时，雾化液滴吸收高温烟气中的细小颗粒粉尘，液滴完全蒸发后，多个细小颗粒粉尘凝聚成大颗粒部分沉降，以粉状物形式由输灰装置排出。未来得及沉降的粉尘，在后续除尘装置中脱除。由于粉尘经过凝聚，后续除尘系统负荷降低，能达到更高的效率。

(一)、蒸发吸热优势

液态水在升温过程中，汽化潜热远远大于升温吸热。

水的汽化热：2260KJ/Kg；水的比热容：4.2KJ/Kg；

在相同温度下，液态水的蒸发吸收的热量是温度升高1℃吸收热量的538倍。

在相同条件下，蒸发换热更节水。

(二)、双介质雾化优势

该装置采用蒸汽雾化喷枪，具有以下优势

1、采用转炉汽化烟道产生的蒸汽，节约成本。

2、蒸汽含有一定潜热，可对烟气中的粉尘进行调质。

3、蒸汽雾化喷枪采用外混形式，雾化颗粒细，可提高冷却介质与高温烟气的混合均匀度，提高换热效率。

4、便于调节，防止设备结垢

(三)颗粒凝聚优势

该装置采用了颗粒凝聚技术，将高温烟气中的细小颗粒粉尘凝聚成大颗粒沉降，同时降低了后续除尘系统的负荷。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明高效喷雾蒸发冷却净化装置的结构示意图。

图2是本发明的电控部件6的结构示意图。

【主要元件符号说明】

1：设备本体 2：供水部件

3：雾化部件 4：供气部件

5：输灰部件 6：电控部件

7：温控部件 21：过滤器

22：流量计 23：电动球阀

24：调节阀 25：压力变送器

26：压力表 51：第一插板阀

52：卸灰阀 53：料位计

54：灰仓 55：第二插板阀

71：第一温度传感器 72：第二温度传感器

A：烟气入口 B：烟气出口

C：供水入口 D：粉尘出口

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种高效喷雾蒸发冷却净化装置及其使用方法其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

本发明提出一种高效喷雾蒸发冷却净化装置，其包括：设备本体1、供水部件2、雾化部件3、供气部件4、输灰部件5、电控部件6、温控部件7、烟气入口A、烟气出口B；其中所述雾化部件3位于设备本体1的上部，而 输灰部件5位于设备本体1的下部，所述供水部件2和供气部件4分别设置于雾化部件3的下部侧面，所述电控部件6设置于供水部件2的右侧，所述温控部件7设置于雾化部件3的上端，烟气入口A设置于雾化部件3的上端中央处，而烟气出口B设置于设备本体1的下部侧面。

所述的雾化部件3采用双流体雾化结构。

所述供水部件2包括供水入口C、过滤器21、流量计22、电动球阀23、调节阀24、压力变送器25、压力表26；所述供水入口C依次连接过滤器8、流量计9、电动球阀10、调节阀11、压力变送器12、压力表13，所述压力表26连接所述雾化部件3。

所述的输灰部件5包括依序从上往下设置第一插板阀51、卸灰阀52、料位计53、灰仓54、第二插板阀55、粉尘出口D；所述设备本体1的底部连接第一插板阀51，所述第一插板阀51连接卸灰阀52，所述卸灰阀52连接灰仓54，所述料位计53设置于灰仓17的中上部，所述灰仓54连接第二插板阀55，所述第二插板阀55连接粉尘出口D。

所述温控部件7包括第一温度传感器71和第二温度传感器72；所述第一温度传感器71设置于烟气入口A的侧面，所述第二温度传感器72设置于烟气出口B的侧面。

本发明还提出一种如前所述的高效喷雾蒸发冷却净化装置的使用方法，该使用方法是高温含尘烟气从设备本体1的烟气入口A进入，再从烟气出口B流出，具体是在所述高温含尘烟气流经设备本体1时，由电控部件6控制流经供水部件2的水流量和流经供气部件4的压缩蒸汽流量，对所述高温含尘烟气进行调质、降温、净化，然后由温控部件7对烟气出口B处的烟气温度进行检测，并反馈给电控部件6，以调节流经供水部件2的水流量和流经供气部件4的压缩蒸汽流量，所述供水部件2能快速响应电控部件6指令，使得烟气出口B处的烟气温度稳定，而所述高温含尘烟气净化脱除后的粉尘从输灰部件5排出。

所述烟气入口A处的烟气的温度在850-959℃，烟气中粉尘含量为80-150g/m³,所述烟气经过高效喷雾蒸发冷却净化装置后，在烟气出口B处的烟气的温度为200-250℃，烟气中粉尘含量为50-90g/m³，同时烟气中粉尘的颗粒粒增大，有利于后续除尘设备的运行。

其中所述烟气入口A处的烟气的较佳温度在880-910℃，烟气中粉尘含量较佳为90-100g/m³,所述烟气经过高效喷雾蒸发冷却净化装置后，在烟气出口B处的烟气的较佳温度为220-230℃。

其中所述烟气入口A处的烟气的最佳温度在890℃，烟气中粉尘含量最佳为95g/m³,所述烟气经过高效喷雾蒸发冷却净化装置后，在烟气出口B处的烟气的最佳温度为225℃。

所述雾化部件3是由供水部件2和供气部件4共同提供介质，所述供气部件4提供的介质是压缩蒸汽，所述供水部件2提供的介质是水，所述水依次通过供水入口C、过滤器8、流量计9、电动球阀10、调节阀11、压力变送器12、压力表13，直到通过雾化部件3，经调节所述水的压力和所述压缩蒸汽的压力的压力配比为1:(1-1.5)，使得雾化部件3喷雾的液滴直径为50-70μm，达到快速蒸发降温和净化烟气的目的。

其中所述的压力配比较佳为1：(1.1-1.4)，所述雾化部件3喷雾的液滴直径较佳为55-65μm。

其中所述的压力配比最佳为1：1.2，所述雾化部件3喷雾的液滴直径最佳为58-62μm。

通过温控部件7对烟气出口B处的烟气进行温度监测，对供水部件2中的调节阀24进行调整，控制水量，使得烟气出口B处烟气的温度为200-250℃。

其中所述烟气出口B处烟气的较佳温度为215-235℃。

其中所述烟气出口B处烟气的最佳温度为220-230℃。

所述粉尘从输灰部件5排出具体是由卸灰阀52将所述设备本体1底部的粉尘排至灰仓54，当灰仓54内的粉尘量储存到料位计53设定的位置时，所述粉尘从粉尘出口D排出。

本发明的高效喷雾蒸发冷却净化装置一般是用在高温烟道出口之后，本实施例以转炉一次除尘系统为例，以下作出详细说明。

工艺流程：

转炉→汽化冷却烟道→高温非金属补偿器→高效喷雾蒸发冷却净化装置→洗涤塔→文氏管→脱水器→风机→放散烟囱。

转炉吹氧脱碳产生大量烟气，温度达1400～1600℃，经汽化冷却烟道冷却后，烟气温度达850～950℃。非金属补偿器连接汽化冷却烟道与高效喷雾蒸发冷却净化装置，在高效喷雾蒸发冷却净化装置上布置有双流雾化喷枪、检修人孔及相关检修平台，其能通过雾化水滴将烟气冷却至200-250℃，烟尘含量减小近40％。喷水量根据烟气热量精确控制，确保所喷吹的水能完全蒸发，从而达到对烟气的冷却，给水量仅占常规粗除尘用水量的10％。同时，雾化水滴具有粉尘凝结功能，可提高后续除尘系统除尘效率。

高效喷雾蒸发冷却净化装置下部设置锥形漏斗，可将沉降的粉尘收集在内，并通过卸灰阀放至灰仓储存，到达一定高度后卸灰至汽车等输送设备中运出车间。

在雾化部件中使用蒸汽作为气体介质，该介质含有一定显热，在转炉吹炼初期，烟气温度不稳定时，可稳定烟气温度，不至于喷水量大导致设 备本体内粉尘结块。

综上所述，本发明是一种高效喷雾蒸发冷却净化装置及其使用方法。该高效喷雾蒸发冷却净化装置包括设备本体、供水部件、雾化部件、供气部件、输灰部件、电控部件、温控部件、烟气入口、烟气出口；所述雾化部件位于设备本体的上部，而输灰部件位于设备本体的下部，所述供水部件和供气部件分别设置于雾化部件的下部侧面，所述电控部件设置于供水部件的右侧，所述温控部件设置于雾化部件的上端，烟气入口设置于雾化部件的上端中央处，而烟气出口设置于设备本体的下部侧面。本发明提供的技术方案可在短时间内降低烟气温度并达到一定的除尘效率，降低后续工序负荷，对节能减排有重要意义，非常实用，尤其是实用与现有转炉一次除尘系统配合使用，占地面积小、改造效率高。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。