悶渣池車間多功能集氣罩的設(shè)計(jì)

姚國瑞 李自尚 路文月 陳明月 齊立強(qiáng)

（1 河北中科朗博環(huán)?？萍加邢薰?河北石家莊 050050 2 華北電力大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系 河北保定 071000）

關(guān)健詞 集氣罩 悶渣 除塵 余熱回收

0 引言

我國鋼鐵工業(yè)處理鋼渣的技術(shù)主要為熱悶法［1-5］，悶渣采用水冷的方式。由于轉(zhuǎn)爐鋼渣含有大量余熱，在熱悶過程中，不可避免會(huì)產(chǎn)生大量水蒸氣，并含有大量堿性粉塵［6-9］，噴水產(chǎn)生的蒸汽散發(fā)到周圍環(huán)境中，造成了能源的浪費(fèi)，也對(duì)廠房有嚴(yán)重腐蝕作用，且蒸汽夾雜的鋼渣顆粒物彌散在空氣中，對(duì)環(huán)境造成污染。為避免蒸汽對(duì)生產(chǎn)過程的影響，在以往工程實(shí)踐中進(jìn)行了大量實(shí)踐，如利用風(fēng)機(jī)抽引蒸汽排空等，雖然減輕了蒸汽對(duì)生產(chǎn)操作的影響［10-11］，但大量余熱得不到充分利用，且浪費(fèi)了水資源，還對(duì)周圍環(huán)境造成了污染［12-16］。

為了解決此問題，本文設(shè)計(jì)了一種用于悶渣池的新型多功能集氣罩，包括上腔室、中腔室、下腔室、灰水槽、進(jìn)水管、出水管、出氣煙箱和煙道等部件。下腔室直接和悶渣池含塵蒸汽接觸，內(nèi)壁涂有疏水涂層［17］；中腔室一端連接進(jìn)水管，另一端連接出水管，冷水在中腔室中流動(dòng)，通過腔壁的熱傳導(dǎo)吸收蒸汽余熱；上腔室為初步凈化后的蒸汽流動(dòng)區(qū)域。下腔室下緣為向內(nèi)彎曲的灰水槽，冷凝塵水及通過微孔分離的顆粒沿著有疏水涂層的內(nèi)壁面流入灰水槽，排入污水處理裝置。中腔室為多孔結(jié)構(gòu)［18］，含塵蒸汽從下腔室經(jīng)中腔室的微孔進(jìn)入上腔室，部分粉塵顆粒被微孔截留，實(shí)現(xiàn)二次除塵；中腔室一端連接進(jìn)水管，另一端連接出水管，當(dāng)蒸汽經(jīng)過時(shí)，蒸汽和水之間進(jìn)行熱量交換，水流吸收蒸汽中的熱量，實(shí)現(xiàn)余熱利用；而上腔室為凈化后的氣流流動(dòng)區(qū)域，經(jīng)出氣煙箱流入煙道，繼而進(jìn)入后續(xù)除塵設(shè)備深度處理［19］。

1 多功能集氣罩的結(jié)構(gòu)組成

新型多功能集氣罩由上腔室、中腔室、下腔室、灰水槽、進(jìn)水管、出水管、出氣煙箱和煙道組成，如圖1、圖2 所示。

圖1 多功能集氣罩的正視圖

圖2 多功能集氣罩的I-I 剖面左視圖

新型多功能集氣罩按功能可分為下腔室、中腔室和上腔室三個(gè)區(qū)域：下腔室為初步冷凝和除塵區(qū)，其直接和含塵蒸汽接觸，內(nèi)壁涂有疏水涂層，當(dāng)含塵蒸汽與其壁面接觸時(shí)，遇冷凝結(jié)，冷凝塵水在重力與涂層排斥力的作用下，沿壁面流入下腔室底部的灰水槽，排入灰水處理裝置；中腔室為余熱吸收及二次除塵區(qū)，其一端連接進(jìn)水管，另一端連接出水管，冷水在中腔室中流動(dòng)，通過腔壁的熱傳導(dǎo)吸收蒸汽余熱，且中腔室為多孔結(jié)構(gòu)，含塵蒸汽從下腔室經(jīng)中腔室的微孔進(jìn)入上腔室過程中，部分粉塵顆粒被微孔截留，實(shí)現(xiàn)二次除塵；上腔室為凈化后氣流流動(dòng)區(qū)，經(jīng)過中腔室微孔的氣流進(jìn)入上腔室，在風(fēng)機(jī)的作用下進(jìn)入后續(xù)除塵設(shè)備進(jìn)行深度處理。

圖3 為中腔室結(jié)構(gòu)示意圖，其原理與管式換熱器相似。腔室內(nèi)部空間為冷水流動(dòng)區(qū)，上下壁面間有若干中空細(xì)管相連，含塵蒸汽可從中通過，此過程中，蒸汽中的熱量可通過細(xì)管壁及中腔室下壁面?zhèn)鬟f給中腔室中的冷水，實(shí)現(xiàn)余熱回收。

圖3 多功能集氣罩的中腔室結(jié)構(gòu)示意圖

2 多功能集氣罩的工作原理

新型多功能集氣罩具有二次除塵和余熱回收的功能。集氣罩下腔室（10）直接和悶渣池蒸汽接觸，內(nèi)壁涂有疏水涂層（7），下緣為向內(nèi)彎曲的灰水槽（4），當(dāng)含塵蒸汽與下腔室內(nèi)壁面接觸時(shí)，遇冷凝結(jié)，實(shí)現(xiàn)初次除塵，冷凝塵水在重力與涂層排斥力的作用下，沿壁面流入下腔室底部的灰水槽，排入灰水處理裝置；中腔室（9）一端連有進(jìn)水管（1），另一端連有出水管（3），且中腔室（9）設(shè)有過濾微孔（6），連通上下腔室；上腔室（8）為二次凈化后的蒸汽流動(dòng)區(qū)域，處理后的蒸汽進(jìn)入出氣煙箱（2）并通過煙道（5）流出。

中腔室（9）為多孔結(jié)構(gòu)，含塵蒸汽從下腔室（10）經(jīng)中腔室（9）的過濾微孔（6）進(jìn)入上腔室（8），部分粉塵顆粒被微孔截留，實(shí)現(xiàn)二次除塵。

中腔室（9）一端連接進(jìn)水管（1），另一端連有出水管（3），水在中腔室（9）中流動(dòng)，當(dāng)蒸汽經(jīng)過時(shí)，蒸汽和水之間進(jìn)行熱量交換，吸收蒸汽中的熱量。

而上腔室（8）為初步凈化后的蒸汽流動(dòng)區(qū)域，經(jīng)出氣煙箱（2）流出后進(jìn)入煙道（5），實(shí)現(xiàn)對(duì)悶渣池?zé)岷瑝m蒸汽的收集。

新型多功能集氣罩設(shè)計(jì)簡單，結(jié)構(gòu)合理，通過下腔室冷凝和中腔室微孔過濾，初步回收了一部分鋼渣顆粒物，同時(shí)節(jié)約了資源。

3 結(jié)論

針對(duì)悶渣過程中產(chǎn)生的大量含有大量鋼渣成分的堿性蒸汽，以及鋼鐵行業(yè)煙氣特點(diǎn)，設(shè)計(jì)開發(fā)了一種用于悶渣池的新型多功能集氣罩。

該集氣罩具有二次除塵和余熱回收的功能，可使廠房內(nèi)工作環(huán)境得到極大改善，減少了堿性蒸汽，很好地解決了悶渣操作中廠房腐蝕問題，改善了鋼渣間作業(yè)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)鋼渣間悶渣操作過程中煙塵的有序排放，對(duì)環(huán)境保護(hù)有重要意義。