轉爐干法除塵中煤氣冷卻器工藝系統(tǒng)研究改進

王大雷 張從鵬 魏立軍

（北方工業(yè)大學機電工程學院100144北京國華新興節(jié)能環(huán)保科技有限公司100070）

前言

煤氣冷卻器（Gas Cooler,GC）為LT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，達到進入煤氣柜的要求。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象，深入各現(xiàn)場采集各種參數(shù)，分析研究后找出可以改進之處，使之在使用效果、整體結構均優(yōu)于現(xiàn)有系統(tǒng)。

1 相關理論

煤氣冷卻器是氣體洗滌塔的一種，其結構類似于空調(diào)工程中的噴淋室，也可以認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轉爐產(chǎn)生的煤氣進行洗滌和降溫，將煤氣的溫度由100℃～150℃降到70℃以下，同時減小氣體的容積以便儲存，然后送入煤氣柜。

2 主要影響因素

影響設備內(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、煙氣與水的接觸時間、煙氣與水滴的運動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來表示。實踐證明，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)值應由噴水室的熱工計算決定。

噴水室的結構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

煤氣冷卻器的工藝主要指其整個供水回水系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)的實現(xiàn)過程。兩個系統(tǒng)由冷水池、熱水池、水泵組、上下水箱、管路、閥門、噴嘴等幾部分構成。整個工藝的運行過程為水泵由冷水池抽水，經(jīng)過管路進入上水箱及噴水環(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，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），液面達到一定高度后自然溢流，經(jīng)溢流管進入熱水池，熱水池的水經(jīng)過循環(huán)冷卻后進入冷水池，如此循環(huán)。此外，在底水箱底部設有排水口，若有檢修或其他兔發(fā)情況打開排水口，熱水經(jīng)由排水管直接進入熱水池。我們對其工藝進行了改進，如圖1所示。

圖1 煤氣冷卻器供回水圖

4 對噴淋系統(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)，或為8或為6，由噴嘴豎直向下噴水，兩層之間噴槍的角度需錯開，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。兩層噴槍的結構相同，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、下層噴槍無法有效噴射的問題，究其原因，其一為環(huán)管過長，由于是斷續(xù)工作，每次噴射時，距入水管近的噴槍水量大，遠端的噴槍水量小，其二是由于下層噴槍供水來源為上水箱，其水壓由于煤冷器本體結構的限制，結果就是下層環(huán)管供水水壓很低，通常不足0.1MPa。針對這種情況，對煤冷器的噴淋系統(tǒng)做出如下改進：

（1）取消環(huán)管，直接在煤冷器中心布置一個雙向噴嘴（噴嘴噴出水珠直徑變大為原來的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 結論

代入?yún)?shù)計算后可以看出，在煙氣量與煙氣溫度相同的情況下，改進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，有很高的實用價值。