本发明涉及工业烟气有色烟羽及多污染物处理的技术领域，特别是一种高炉冲渣水蒸气消白系统及方法。
背景技术：
近年来，已有20余省市和地区出台有色烟羽治理要求，目前有色烟羽治理技术路线主要有冷凝、加热、冷凝再热三种，换热设备材料可选用氟塑料、钛管、2205等，冷凝方式可选水喷淋、相变凝聚器、浆液冷凝等。在冶金行业，炼铁高炉产生的高温炉渣，基本采用水淬方式进行冷却，冲渣水接触高温渣时会产生大量的水蒸气。在此过程中，约40％的高温渣热量以冲渣蒸汽的形式被带走，温度约80℃。不仅造成严重的热量浪费，还产生大量白烟，造成热污染和视觉污染，影响企业形象。同时，高炉冲渣蒸汽中含有大量h2s、so2、渣棉等排放物，对高炉主体设备及附属设备造成严重的腐蚀和锈蚀。虽然近年来冶金行业污染物排放要求越来越严格，但通过现有设备消除白烟是很难做到的。
目前，绝大多数高炉冲渣口未设消白设备。受前端处理设备及运行工艺的影响，一些常见的脱白工艺设备无法适用于冲渣口有色烟羽治理，因此急需一种新的消白系统，以满足高炉冲渣口的治理需求，特别是在水资源匮乏的地区，解决水源不足、供水困难等问题，实现节约用水。现提出一种高炉冲渣水蒸气消白系统及方法。
技术实现要素：
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种高炉冲渣水蒸气消白系统及方法，适用于冲渣口有色烟羽治理，可以使高炉冲渣蒸汽得到深度净化，降低硫化氢、二氧化硫等污染物的排放量，减少系统水耗量。
为实现上述目的，本发明提出了一种高炉冲渣水蒸气消白系统，包括冲渣口、加药装置、气-水换热器、蒸汽消白综合装置、机力通风冷却塔和冲渣水池，所述蒸汽消白综合装置包括自上至下依次设置的排风扇、混合区、除雾器、喷淋层、填料层和集水池，所述冲渣口通过蒸汽管道g1连接集水池上部的蒸汽入口，所述加药装置通过加药管道g2连接集水池，所述气-水换热器通过风管g3入口连接大气，风管g3的出口连接混合区，所述冲渣口通过渣水输送管道g4连接冲渣水池，所述集水池通过循环冷却水回水管道g5连接机力通风冷却塔的回水口，循环冷却水回水管道g5的旁路连接冲渣水池，所述机力通风冷却塔的出水口通过循环冷却水供水管道g6连接喷淋层，所述气-水换热器通过循环冲渣水管道g7出口连接所述冲渣口，循环冲渣水管道g7的入口连接冲渣水池。
作为优选，所述气-水换热器为翅片管式换热器，采用逆流布置或顺流布置，实现换热效率最大化；冷介质为冷风，不存在堵灰、结垢等问题，无需设冲洗管路。
作为优选，所述蒸汽消白综合装置为水喷淋式冷凝再热消白系统，所述集水池还设置有ph计和液位计，用于检测水质，并反馈控制信号至所述加药装置；调质后的中水分别输送至所述机力通风冷却塔和所述冲渣水池，实现了循环利用。
作为优选，所述填料层为陶瓷材质、pp或者木材材质，逆流通过的冲渣蒸汽与喷淋水在填料层内接触换热。
作为优选，所述喷淋层的层数为2层以上，层间距为3～3.5m，喷嘴交错布置，实现喷淋覆盖率最优化。
作为优选，所述除雾器为2层以上的屋脊式除雾器，层间距为1.5m以上，除雾器也可以是板式或者管束式。
作为优选，所述混合区通过风管g3与气-水换热器的热风出口连接，所述喷淋层排出的冲渣蒸汽与气-水换热器排出的热风在混合区中均匀混合，所述排风扇将混合区内的混合气体排向大气，所述混合区为空塔布置，内仅置热风管口，结构简单，运行工况稳定。
作为优选，所述高炉冲渣蒸汽消白系统还包括：
设置于循环冷却水供水管道g6上的循环冷却水供水泵，所述循环冷却水供水泵的入口与所述机力通风冷却塔的出水口连接，出口与所述喷淋层连接；
设置于循环冷却水回水管道g5上的循环冷却水输水泵，所述循环冷却水输水泵的入口与所述集水池的出水口连接，出口分别与机力通风冷却塔回水口、冲渣水池连接；
设置于循环冲渣水管道g7上的循环冲渣水供水泵，所述循环冲渣水供水泵的入口与冲渣水池连接，出口与气-水换热器的冲渣水入口连接。
作为优选，所述高炉冲渣蒸汽消白系统还包括过滤器，所述过滤器入口与冲渣水池连接，出口与循环冲渣水供水泵连接。
一种高炉冲渣水蒸气消白的方法，具体包括以下步骤：
s1.从冲渣水池中出来的冲渣水通过循环冲渣水管道g7，进入气-水换热器与冷风进行换热，冷却后的冲渣水输送至冲渣口，用于水冲渣；
s2.从冲渣口出来的冲渣水通过渣水输送管道g4，输送回冲渣水池，循环利用，同时输送冷却后的高炉渣，防止堵塞；
s3.从大气引入的冷风通过风管g3进入气-水换热器与热冲渣水进行换热，加热后的热风输送至蒸汽消白综合装置中的混合区，用于加热从喷淋层排出的冲渣蒸汽；
s4.从冲渣口出来的冲渣蒸汽通过蒸汽管道g1进入蒸汽消白综合装置，自下而上依次通过填料层、喷淋层和除雾器，由机力通风冷却塔经循环冷却水供水管道g6为喷淋层供水喷淋，使冲渣蒸汽温度大幅降低，析出大量冷凝水；
s5.从除雾器冷凝后的冲渣蒸汽自下而上继续通过蒸汽消白综合装置的混合区，冲渣蒸汽与来自气-水换热器的热风经混合升温后形成不饱和烟气，并通过排风扇排往大气，实现消白；
s6.从蒸汽消白综合装置产生的冷凝水和喷淋水汇集于底部的集水池，呈酸性；
s7.从加药装置出来的碱液通过加药管道g2进入集水池，用于调节水质至中水水平；
s8.从集水池出来的中水通过所述循环冷却水回水管道g5输送回所述机力通风冷却塔，超出冷却能力的部分中水通过旁路输送至冲渣水池，作为冲渣系统补水使用，降低系统水耗量。
本发明的有益效果：本发明提供的高炉冲渣蒸汽消白系统及方法，采用喷淋冷凝+混风再热技术，将冲渣口出来的高温冲渣蒸汽进行喷淋处理，蒸汽温度降低至50℃，析出大量冷凝水，并深度净化高炉冲渣蒸汽，降低硫化氢、二氧化硫等污染物的排放量；由集水池收集喷淋水和冷凝水，经调质处理实现循环利用；回收40％的冲渣水低温余热，利用加热热风混合冷凝后冲渣蒸汽，形成不饱和烟气。系统的设计和优化，既可以在烟气冷凝过程中回收大量水分，显著减少系统水耗量，同时在烟气再热过程中充分利用了冲渣水低温余热，实现经济可行的水淬法水冲渣处理工艺消除白色烟羽循环系统，解决环保问题。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是本发明高炉冲渣水蒸气消白系统的结构示意图。
图中：1-冲渣口，2-加药装置，3-气-水换热器，4-蒸汽消白综合装置，4.1-排风扇，4.2-混合区，4.3-除雾器，4.4-喷淋层，4.5-填料层，4.6-集水池，5机力通风冷却塔，6-冲渣水池，7.1-循环冷却水供水泵，7.2-循环冷却水输水泵，7.3-循环冲渣水供水泵；
g1-蒸汽管道，g2-加药管道，g3-风管，g4-渣水输送管道，g5-循环冷却水回水管道，g6-循环冷却水供水管道，g7-循环冲渣水管道。
【具体实施方式】
参阅图1本发明一种高炉冲渣蒸汽消白系统，包括冲渣口1、加药装置2、气-水换热器3、蒸汽消白综合装置4、机力通风冷却塔5和冲渣水池6，蒸汽消白综合装置4包括自上至下依次设置的排风扇4.1、混合区4.2、喷淋层4.4、填料层4.5和集水池4.6。冲渣口1通过蒸汽管道g1连接集水池4.6上部蒸汽入口；加药装置2通过加药管道g2连接集水池4.6；气-水换热器3通过风管g3入口连接大气、出口连接混合区4.2；冲渣口1通过渣水输送管道g4连接冲渣水池6；集水池4.6通过循环冷却水输水泵7.2，经循环冷却水回水管道g5连接机力通风冷却塔5回水口，循环冷却水回水管道g5的旁路连接冲渣水池6；机力通风冷却塔5出水口通过循环冷却水供水泵7.1，经循环冷却水供水管道g6连接喷淋层4.4；气-水换热器3通过循环冲渣水管道g7入口经循环冲渣水供水泵7.3连接冲渣水池6，出口连接冲渣口1。还包括循环冲渣水管道g7上与冲渣水池连接的过滤器；
其中，气-水换热器3为翅片管式换热器，采用逆流布置；
其中，集水池4.6设置ph计和液位计；
其中，填料层4.5为陶瓷材质；
其中，喷淋层4.4为2层喷淋，层间距为3.5m，喷嘴交错布置；
其中，除雾器4.3为2层屋脊式除雾器，层间距为2m；
其中，混合区4.2为空塔布置，内仅置热风管口。
一种高炉冲渣蒸汽消白方法，包括以下步骤：
s1.从冲渣水池6中出来的冲渣水80～90℃，通过循环冲渣水管道g7，进入气-水换热器3与冷风进行换热，冷却后的冲渣水40～50℃，输送至冲渣口1，用于水淬冲渣；
s2.从冲渣口1出来的冲渣水约100℃，通过渣水输送管道g4，输送回冲渣水池6，循环利用，同时输送冷却后的高炉渣，防止堵塞；
s3.从大气引入的冷风通过风管g3，进入气-水换热器3与热冲渣水进行换热，加热后的热风70～80℃，输送至蒸汽消白综合装置4中的混合区4.2，用于加热从喷淋层4.4排出的冲渣蒸汽；
s4.从冲渣口1出来的冲渣蒸汽温度约100℃，通过蒸汽管道g1，进入蒸汽消白综合装置4，自下而上通过填料层4.5、喷淋层4.4、除雾器4.3，由机力通风冷却塔5经循环冷却水供水管道g6供水喷淋，水温30～32℃，使冲渣蒸汽温度大幅降低至40～50℃，析出大量冷凝水；
s5.从除雾器4.3冷凝后的冲渣蒸汽自下而上继续通过蒸汽消白综合装置4的混合区4.2，冲渣蒸汽与来自气-水换热器3的热风经混合升温至60～65℃，形成不饱和烟气，并通过排风扇4.1排往大气，实现消白；
s6.从蒸汽消白综合装置4产生的冷凝水和喷淋水汇集于底部的集水池4.6，温度40～45℃，呈酸性；
s7.从加药装置2出来的碱液通过加药管道g2，进入集水池4.6，用于调节水质至ph＝6～8；
s8.从集水池4.6出来的中水通过循环冷却水回水管道g5输送回机力通风冷却塔5，循环利用，超出冷却能力的部分中水通过旁路输送至冲渣水池6，作为冲渣系统补水使用，降低系统水耗量。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。
技术特征：
技术总结
本发明提出了一种高炉冲渣水蒸气消白系统及方法，该系统包括冲渣口、加药装置、气?水换热器、蒸汽消白综合装置、机力通风冷却塔和冲渣水池，蒸汽消白综合装置自上而下分为排风扇、混合区、除雾器、喷淋层、填料层和集水池。喷淋层连接机力通风冷却塔出口，集水池通过旁路连接机力通风冷却塔入口和冲渣水池。气?水换热器设有冷风入口、热风出口、循环冲渣水入口、循环冲渣水出口，循环冲渣水入口与冲渣水池连接，循环冲渣水出口与冲渣口连接，冷风入口与大气连接，热风出口与蒸汽消白综合装置的混合区连接。本发明提供的高炉冲渣蒸汽消白方法，可以使高炉冲渣蒸汽得到深度净化，降低硫化氢、二氧化硫等污染物的排放量，减少了系统水耗量。
技术研发人员：冯国华;吴神栋;王淦;杜依倩;孟泽杰;蔡辉龙
受保护的技术使用者：浙江菲达环保科技股份有限公司
技术研发日：2019.04.16
技术公布日：2019.08.06
声明：
“高炉冲渣水蒸气消白系统及方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：浙江菲达环保科技股份有限公司
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2024年07月12日 ~ 14日 
