轉(zhuǎn)爐干法除塵中煤氣冷卻器工藝系統(tǒng)研究改進(jìn)

王大雷 張從鵬 魏立軍

（北方工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院100144北京國(guó)華新興節(jié)能環(huán)保科技有限公司100070）

前言

煤氣冷卻器（Gas Cooler,GC）為L(zhǎng)T干法除塵最后一道工序，所起的作用為再次降低凈煤氣的溫度，達(dá)到進(jìn)入煤氣柜的要求。煤氣冷卻器介質(zhì)入口溫度約200～180℃，出口溫度≤70℃。本文以目前使用的煤氣冷卻器為研究對(duì)象，深入各現(xiàn)場(chǎng)采集各種參數(shù)，分析研究后找出可以改進(jìn)之處，使之在使用效果、整體結(jié)構(gòu)均優(yōu)于現(xiàn)有系統(tǒng)。

1 相關(guān)理論

煤氣冷卻器是氣體洗滌塔的一種，其結(jié)構(gòu)類似于空調(diào)工程中的噴淋室，也可以認(rèn)為煤氣冷卻器是一種特殊的噴淋室。起到的作用是主要是對(duì)轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的煤氣進(jìn)行洗滌和降溫，將煤氣的溫度由100℃～150℃降到70℃以下，同時(shí)減小氣體的容積以便儲(chǔ)存，然后送入煤氣柜。

2 主要影響因素

影響設(shè)備內(nèi)水滴與煙氣熱濕交換效率的因素有很多，如煙氣的質(zhì)量流速、噴嘴類型與布置密度、噴嘴孔徑與噴嘴前水壓、煙氣與水的接觸時(shí)間、煙氣與水滴的運(yùn)動(dòng)方向以及煙氣與水的初、終參數(shù)等。

噴水量的大小常以處理每千克煙氣所用的水量，即水氣比用μ來(lái)表示。實(shí)踐證明，在一定的范圍內(nèi)加大噴水系數(shù)可增大熱濕交換效率，對(duì)于不同的煙氣處理過程，采用的水氣比也不同。水氣比的具體數(shù)值應(yīng)由噴水室的熱工計(jì)算決定。

噴水室的結(jié)構(gòu)特性主要指噴嘴排數(shù)、噴嘴密度、排管間距、噴嘴形式、噴嘴孔徑和噴水方向等。它們對(duì)噴水室的熱交換效果均有影響。工程上多采用雙排噴嘴。噴嘴密度既不能太大，以免水苗疊加，不能充分發(fā)揮作用，也不能太小，以免不能覆蓋整個(gè)噴水室斷面。噴嘴形式和噴嘴孔徑影響著水霧的覆蓋范圍和水滴的大小，影響著煙氣與水的接觸面積。

3 工藝改進(jìn)

煤氣冷卻器的工藝主要指其整個(gè)供水回水系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程。兩個(gè)系統(tǒng)由冷水池、熱水池、水泵組、上下水箱、管路、閥門、噴嘴等幾部分構(gòu)成。整個(gè)工藝的運(yùn)行過程為水泵由冷水池抽水，經(jīng)過管路進(jìn)入上水箱及噴水環(huán)管，經(jīng)過噴淋系統(tǒng)噴射到煤冷器內(nèi)部給煤氣降溫，水匯集到下水箱，（此時(shí)，由于給煤氣降溫，冷水已經(jīng)變成熱水，溫度一般控制在60°左右），液面達(dá)到一定高度后自然溢流，經(jīng)溢流管進(jìn)入熱水池，熱水池的水經(jīng)過循環(huán)冷卻后進(jìn)入冷水池，如此循環(huán)。此外，在底水箱底部設(shè)有排水口，若有檢修或其他兔發(fā)情況打開排水口，熱水經(jīng)由排水管直接進(jìn)入熱水池。我們對(duì)其工藝進(jìn)行了改進(jìn)，如圖1所示。

圖1 煤氣冷卻器供回水圖

4 對(duì)噴淋系統(tǒng)的改造

現(xiàn)行的煤氣冷卻器噴淋系統(tǒng)由供水管、環(huán)管、噴槍、噴嘴構(gòu)成。噴槍一般分兩層布置，每層的噴槍數(shù)目基本為雙數(shù)，或?yàn)?或?yàn)?，由噴嘴豎直向下噴水，兩層之間噴槍的角度需錯(cuò)開，防止兩層之間噴射水流的干涉。噴槍分兩層布置，由環(huán)管供水，其中，上層環(huán)管由水泵直接供水，下層環(huán)管由上水箱供水。兩層噴槍的結(jié)構(gòu)相同，所配備的噴嘴不同，上層環(huán)管配備螺旋噴嘴，下層環(huán)管配備旋窩噴嘴。上層噴水壓力由水泵揚(yáng)程決定，一般為0.5～0.6MPa,下層噴水壓力由上水箱與下層噴槍之間的高度差決定，一般為0.05～0.1MPa。

現(xiàn)行噴淋系統(tǒng)普遍存在噴槍水量不均、下層噴槍無(wú)法有效噴射的問題，究其原因，其一為環(huán)管過長(zhǎng)，由于是斷續(xù)工作，每次噴射時(shí)，距入水管近的噴槍水量大，遠(yuǎn)端的噴槍水量小，其二是由于下層噴槍供水來(lái)源為上水箱，其水壓由于煤冷器本體結(jié)構(gòu)的限制，結(jié)果就是下層環(huán)管供水水壓很低，通常不足0.1MPa。針對(duì)這種情況，對(duì)煤冷器的噴淋系統(tǒng)做出如下改進(jìn)：

（1）取消環(huán)管，直接在煤冷器中心布置一個(gè)雙向噴嘴（噴嘴噴出水珠直徑變大為原來(lái)的20倍），多層布置。

（2）改水箱供水為水泵直接供水，提高噴槍的供水壓力。

5 結(jié)論

代入?yún)?shù)計(jì)算后可以看出，在煙氣量與煙氣溫度相同的情況下，改進(jìn)后的煤氣冷卻器直徑比現(xiàn)行的煤氣冷卻器直徑減小30%，即筒體質(zhì)量降低30%，且改進(jìn)后的煤氣冷卻器供水回水系統(tǒng)更加緊湊，占地空間減少，有很高的實(shí)用價(jià)值。