板式冷却器高温烟气的冷却设备按所用冷却介

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　　维普资讯 冶金 环境保护 ２０ 年第 ６ ０５ 期 高 温烟气几种不 同冷却方式的比较 裴 丽苗 刘 晨 （ 斯普瑞喷雾 系统有限） 摘 要 高温烟 气冷却 方式有直接冷和问接 冷却两大类， 可以细分为很 多类型 本 文从不 同 的 又 角 发对几种 冷却方 式进 行比较。 希望 能对较 新较先进 的冷却方 式进行 更多地 介绍， 使冶金 工 作者 对其 有 所 重 视 。 Ｉ 前 言 直接冷却是指利用水或空气直接与高温 烟气进行ｆ合 。 昆 来达 到降温 的 目的。直接冷 却 的方 法 又 可 以分 为 直 接 水 冷 和 掺 冷 风 冷 却。 ２ １ １ 直接水 冷 ．． 冶金 炉 窑产 生 的高 温烟 气需 要经过 先 冷 却后 除尘 的 净化 过程 。在 １０℃ 以上 的高 温 ３ 条件下的烟气特性变化 比较大， 主要表现在 烟气的体积 、 密度、 黏度 、 露点（ 含酸性气体的 烟气需要考虑 ） 比电阻（ 、 采用 电除尘器时需 要考 虑 ） 爆 炸 极 限等 变 化 比较 明 显 。针 对 和 采用喷雾的方法。 将水或水雾直 接喷向 高温烟气 ， 使之与高温烟气直接进行热交换 ； 利用水 的汽 化 潜 热 ， 高 温烟 气 冷 却 到 所 要 将 求的温度。根据除尘净化方式和冷却器方式 的不同， 一般 又可分为饱和冷却与 蒸发冷却 两种 。 具体的烟气冷却方式在选择时应予以考虑 。 冷却方法的选择通常要考虑以下因素。 （） Ｉ烟气出炉温度、 收尘设备及排风机的 操 作温度 ； （ ） 热 利 用 。 当烟 气 温 度 高 子 ７ ０℃ ２废 ０ （） 和 冷 却 通 过 向 高 温 烟 气 大 量 喷 １饱 水， 使高温 烟 气 在 瞬 间冷 却 到 相应 的 饱 和 温 时。 可根据供 水、 电及 冶炼工 艺等具体 情 供 况， 分别选择水套 、 风套 、 汽化冷却或废 热锅 炉冷 却烟 气 ， 出热 水热 气 ； 产 度， 该冷却方法称之为饱和冷却。其特点是 设备 简单 、 嘴 寿命 短 、 资省 。 增 加 污 水 喷 投 需 污泥处理 设备 。 （ ） 水节 能 ， 资少 。钢 铁 企业是 耗 能 ３节 投 大 户。 吨钢 的 节 水 节 能 效 果 放 大 到 全 全 国 就会 产生很 大 的 效 益 ， 以在 选 择 冷 却 方 式 所 时考虑 节 水 节 能是很 重 要 的 ； （ ） 行 费用 ； ４运 （） 于 维修 。 ５便 （） ２蒸发冷却 根据烟气温度和烟气量的 变化情况 ， 通过 自动控制调节系统。 计算 出合 适的喷水量， 同时保证所喷入的水全部雾化 。 使烟气出口温度控制在要求的温度。要求雾 化后的水滴颗粒能在很短时间内全部 汽化， 并被烟气再加热而形成为一种不饱和 气体。 其相对湿度一般 为 ｌ Ｏ％～２ Ｏ％左右。 该喷 雾冷却方法称之为蒸发冷却。其特点是： １热交换效率极高， 以冷却所 需水量 ） 所 特别少（ 一般是饱和冷却的 ｔｔ） 降温速度 ／ｏ 、 快。 仅几秒钟； ２烟气降温范 围广， ） 可根据系统设计需 要将烟气从 １ｏＯ℃或更 高（ ｏ 不能 利用余热 ２ 各种冷却方式的比较 高温烟气在进入 除尘设备前， 由于受除 尘器材料和结构条件所限。 必须对高温烟气 予以冷却降温。按冷却介质的不同冷却降温 的方法 ， 分 为水 冷与 风 （ 可 空气 ） 冷两 种 ； 按冷 却介质之间换 热方式 的不 同， 又可分为直接 冷 却和 间接 冷 却两 大类 。 ２ １ 直 接 冷 却 ． 维普资讯 ２０ 年第 ６ ０５ 期 冶金环境保 护 时） 迅速 降低到后续除尘设备所需温度 ； ３ 完全 满 足干式 运行 ； ） 称烟道 内） 通过 的高 温烟 气进行 间接 传 热 冷却 。 ２２２ 间接风冷 ．． 利用空气与高温烟气在换热管或换热片 的内外进行间接传热冷却， 来达到 降温的 目 的。常用的冷却设备有 自然对流空气冷却和 强制 吹风 冷却 ； ２２３ 自然 对流冷 却 ．． 采用 无动力 的 冷 却 设 备 ， 换 热 管 道 内 对 ４除尘效果好， ） 粗除尘可达到 ４ ｏ％～ ｏ％ ６ 以上 （ 央于喷 嘴布置 ） 取 的除尘率， 为后续除 尘降低负担。同时不存在管道 内易积尘堵塞 的问题 ， 没 有 水 的二 次 污 染 问题 。 不仅 不 也 需要 水 处理 系 统。 可 以利 用 经 简单 过 滤 的 还 废水 ； ５运 行 过 程 中 可对 烟 气 进 行 调 质 处 理， ） 以降低烟 气 中粉 尘 的 比电阻 。 有利 于 稳 定 和 提 高 电除尘 器 的效率 ； 的高温烟气进行 自然对流空气冷却 。设备简 单。 节能， 但传热系数较低， 设备钢耗量大 。 且 设备出口烟气温度不易控制。 ２２４ 强制 吹风 冷却 ．． 冷 却设备 以风 机 为 动 力 ， 用 空气 对 高 利 温烟 气进行强 制 吹风 冷却 。其 特点 是 传热 系 数相对 较高 ， 备 出 口温 度 易于控 制 ， 换 热 设 但 管 易堵塞 。 ６ 自动化程度高， ） 全部采用 闭环 自动调 节控制， 同时设 有故障 自动报 警， 全程度 安 高； ７设 备 运 行 阻 力 特 别 低 、 音 低 、 ） 噪 电耗 低； ８采用特制的喷枪和保护装置， ） 使喷嘴 的运行稳定 ， 寿命长。现在 已使用 ３ 年的喷 嘴经测 试 其 喷 雾 颗 粒 仍 能达 到 完 全 蒸 发 的 要求。 各种 冷却方 式的特 性 对 比如 附表所 示 。 ３ 蒸发冷却的介绍与实例分析 ３ １ 蒸发冷 却 ． ２ １２ 掺 风 冷却 ．． 喷雾冷却 是 水 以雾 状 喷 入 高 温 烟 气 中 ， 通过 混 风阀将 一 定量的常 温 空气直接 混 入 高温烟 气 中。 除尘 设 备 的入 口烟 气 温 度 使 满 足该设 备 对 温度 的要 求。该 冷却方 法 称之 为 掺风 冷 却 。通常 的做法 是在 防尘 器进 口前 设 置混 风 阀或 称 空气稀 释阀 。 ２ ２ 间接 冷 却 ． 利用烟气热量蒸发水分而降低烟气温度的方 法。常 用 的装置 有喷雾 烟 道 、 喷雾 塔 、 喷雾 冷 却器等 。 喷 雾冷 却的操 作形 式 分为 干式 运行 和 湿 式运行 。前者 喷 入 水 完 全 蒸 发 ， 有 泥 浆 及 没 其引起 的腐 蚀 ， 但要 求 雾 化 效 果 好 。通 常 用 利用水或空气与高温烟气在换热管或换 热 片的 内外 ， 进行 间接 传热 冷却 来 达 到 降 温 的 目的 ； 间接 冷 却 的方 法 可 分 为 间接 水 冷 和 间 接风 冷 。 ２ ２ １ 间接水 冷 ．． 于干式收尘设备之前， 烟气冷却温度可 以通 过调 节 喷水 量来 控 制 ， 般 要 求 应 高 于 露 点 一 ２ ￣３ 。 后者喷 入 水 产 生 泥浆 ， 非 完 全 ０ ０℃ 是 蒸发。 喷 雾冷却 对袋式 收尘 器 的影 响有 两个 方 利用水 与高温烟气在换热管或换热片的 内外， 进行 间接传热冷却 的装置。常用的冷 却设 备有 水 冷套管 和水 冷密排 管 。 水冷 套 管也 称 水 冷 夹套 ， 即冷 却 水 在套 管 夹 层 内通过 并 与在套管 外通 过 的高温烟 面：１喷雾冷却有粗 除尘 的作用。 （） 能够减轻 布袋除 尘器 的 负担 ；２ 使烟 气 露 点 上 升 ， （） 这 就要求 各烟气 净化设 备 应保证 在露 点 以上运 行 。不 过 ， 着控制 技术 的进 步 ， 随 严格 控 制烟 气的温 度 已经 在技术 上 得到 解 决。 气进 行 间接 传热 冷却 ； 喷雾冷却对电收尘器的影响是烟气中水 分增 加 ， 烟 尘 比 电阻 降 低 ， 善 了烟 尘 性 使 改 质 ， 高 了电收尘 器的 收尘效 率 。 提 水冷密 排管 以水 冷管密排形式 组成烟 道 。冷却 水 在 水 冲管 内通过 并 与 在 管 外 （ 或 维普资讯 ２ ６ 冶金环境保护 ２０ ０５年第 ６期 ３ ２ 喷 雾冷 却应 用实例 ． ３２ ３ 计算 喷枪参数 ．． 以某 ８ 转 炉 工 程 干 法 除 尘 项 目为 ０ｔ 例， 介绍 喷雾 冷却 的应 用实 例 。 采用喷雾的烟气冷却专用软件进行 了计 算， 结果 如下 。 ３２１ 技术条件 ．． 气体 来 源 烟气 量 转炉烟 气 ； １０ｇ Ｎ ３ ５／ ｍ ； ６２ ０４４ ／； ｈ 烟 气舍 尘浓 度 流 量 ：０ ５０ （） １雾化气体 压力 ： 氮气压力 ２７ Ｐ ； ． Ｍａ ６ ／ 。 或 蒸 汽 ０８ ＭＰ ； 量 ｈ ． ａ 流 （） ２ 喷枪 入 口处水 压力 单 只喷枪 喷水量 ６０ ０ｋ／ （ 以切换 使用 ） ０ ｇ ｈ 可 。 ０５，Ｐ ｉ ． Ｍ ａ 蒸发 冷 却器 尺寸 蒸发 冷 却器 高度 入 口烟 气温 度 ≠ ４ｍ； １ ５ｍ； １ ０ ０℃ ； ０ ５ ．ｅ ｉ。 ５ ５ｋ Ｊｍ ｎ （） 雾 颗 粒 平 均 颗 粒 约 ８ ３喷 ０肿 ， 大 ２ ０ ｔｎ； ０ ａ 出 口控 制烟 气温 度 ３２２ 蒸 发冷 却计算 ．． 总 喷水 量 ２ ｈ ７ｔ ； ／ ２０℃ 。 ０ （ ） 发ｎ ｒ ＜０３ｓ ４蒸 ？￣ － Ｊ ．。 ３２４ 蒸发冷 却 的核心技 术 ．． 根据 大量 蒸发 冷却 系 统 的 工 作 实 践 ， 要 做 好蒸 发冷 却， 须 充分 掌 握 以下 的几 项 核 必 心技 术。 烟 气速 度 ４ ３ｍ ｓ ． ／； 烟 气滞 留Ｈ间 ‘．０ｓ 寸 ３６； １０ ％蒸 发 ７０ｔ ０ ０ ｎ喷 雾颗 粒 。 ａ （） １ 喷啪 的 雾 化颗粒 必须 百分 之百 维普资讯 ２０ 年 第 ６ ０５ 期 冶金 环境保护 ２ ７ 蒸发冷却塔的设计和应用分析 王永 忠 （ 冶金设计研究院 ） 杨建平 （ 无锅雪浪输送机槭 有限公 司） 摘 要 高温烟 气冷却设 备的种类有 多种． 蒸发 冷却塔 作为干式 冷却设备 ． 通过 向塔 内喷入按 一 定 比例的气水混合物颗粒， 用水的汽化潜 热将 烟 气温度迅 速降低． 利 同时 也降低 了烟 气的含 尘浓 度 和粉尘比 电阻， 而且 没有 污水等二次 污染 问题 。 １ 前 言 因废钢 中含有 聚氯 乙烯 （Ｖ ） 料 和氯 化 ＰＣ 塑 油、 溶剂及废钢中含有盐类 等， 当电炉进行高 温冶炼时产生的烟气被冷 却到 ６０ ０ ０ ～３０℃ 的范围时， 此时烟 气中的灰颗粒是 二恶英形 成的催化剂。电炉烟气中的二恶英 目前已引 起科学家的高 度重视 ， 而蒸发冷却塔可以直 接将 ８０ ０ ℃左右的高温烟气通过水溶急冷的 方法． 冷却到 ３０℃ 以下 ， ０ 阻止了电炉烟气 中 二恶英等的形成。 ２ 高温烟气冷却设备的分类和特点 高温烟气在进入除尘设 备净化 前。 由于 受除尘设备材 料和结 构等条件的限制。 高温 烟气必 须 降 温 冷 却 到 设 计 所 要 求 的 合 适 温 钢铁炼钢转炉和 电炉等． 在生产过程 中所产生的高温烟气， 需采用先冷却后净化 的方法处理。常用的高温烟气冷却设备有强 制吹风冷却器、 自然对流空气冷却器和蒸发 冷却塔等。蒸发冷却塔的工作原理是将水和 压缩空气按一定的比例送到特定的双相流喷 嘴内， 雾化成微 细的气水混合物颗粒后直接 喷入塔 内， 并吸收热量迅速蒸发， 使高温烟气 在瞬间冷却到相应的不饱和气体。在喷水降 温的同 时， 气 中 约有 ２ 烟 ０％ ～３ ０％的 粉 尘 被凝聚成较大的干颗粒沉降在灰斗内。所以 蒸发冷却塔不但 降低了烟气温度， 而且也 降 低了烟气中的含尘浓度和粉尘 比电阻， 它既 可与 布袋 除尘 器配 套， 也可与 静 电除尘 器 配套 。 度。高温烟气的冷却设备按所用冷却介质的 不同， 可分成风冷型和水冷型两种； 按冷却介 质之间换热方式的不 同， 又可分为间接冷却 和直接冷却两大类型。 另外， 在电炉炼钢高温烟气冷却过程中， 小于某一临界值． 否则就会产生冷却系统湿 壁湿底、 电除尘器 阴极断线、 布袋表面粘接 、 烟气温度冷却不下来等严重问题 。 （） ２允许的喷雾颗粒是 由烟气在冷 却塔或烟道 内的滞留时间决定的， 是冷却塔 或 烟 道设计 的 基本 依据 之一 。 目前国内外的发展趋势看， 向于首先要考 趋 虑余热利用， 然后逐步采 用高效的直接蒸发 冷却。因为其冷却效 率高， 水与能源消耗和 投 资少 、 需水 处理 。 无 对于 干法 除尘 器 ， 不 允 许 混 风 的场 合 在 （） ３ 喷嘴的喷水量必须能随烟 气量和入 口温度的变化 自动控制和调节， 并且水 量 变 化时 喷嘴 的 大颗粒 基 本不 变。 ４ 结论 通过 对各 种 冷却方 法 与设备 的 比较 和 从 如转炉煤气， 采用蒸发 冷却到较高 的 目标 是 温度或采用蒸发 ＋饱和冷却 的半千法冷却， 均 可 以取 得十分 显 著 的效 果和 效益 。 对于干法除尘器 ， 在允许直接混 风的场 合如电炉烟气， 则通过 掺风冷却替代所有其 它的冷 却方式 。 同时满 足 温度 和湿 度要 求 。
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