一种管式高炉软水蒸发空冷系统的制作方法

本实用新型涉及高炉炼铁生产技术领域，尤其涉及一种管式高炉软水蒸发空冷系统。

背景技术：

蒸发空冷器的主要特点是利用管外水膜的蒸发强化管外传热，其工作过程是用系统中的循环水泵将喷淋冷却水输送到位于水平放置的光管管束上方的喷淋水分配器，由分配器将冷却水向下喷淋到传热管表面，使管外表面形成连续均匀的薄水膜；同时用风机将空气从设备下部空气吸入窗口吸入，使空气自下向上流动，横掠水平放置的光管管束。此时传热管的管外传热除依靠水膜与空气流间的显热传递外，管外表面水膜的迅速蒸发吸收了大量的热量，强化了管外传热。

由于水具有较高的汽化潜热(水在一个大气压下的汽化潜热为570Kcal/Kg)，因此管外水膜的蒸发大大地强化了管外传热，使设备总体传热效率明显提高。管外表面水膜的蒸发使得空气穿过光管管束后湿度增加而接近饱和，风机一般是顶置式，将饱和湿空气从管束中抽出并使其穿过位于喷淋水分配器上方的挡水器，除去饱和湿空气中夹带的水滴后从设备顶部风机出口排入大气中，由于风机位于设备上部向上抽吸空气，从而在风机下部空间形成负压区域，加速了管外表面水膜的蒸发，有利于强化管外传热，蒸发式冷却器中，工艺介质走管内水平流动，空气、水走管外，空气由下向上流动，喷淋水则由上往下流动，水、空气与工艺介质为交叉错流，水与空气为逆流，这样一来从流程布置上虽然强化了传热传质过程，但也带来了风机容易锈蚀和电机受热气长期侵蚀导致使用寿命不长的技术问题。

目前如专利号为02255480.7的一种蒸发式冷却器，通过将水箱中的水抽到喷淋装置上，并将水喷洒于换热管束上，通过换热管束表面水的蒸发，进而达到热传递的效果，和以往冷却装置相比，该冷却器具有占地小、传输效率高、投资成本低、循环冷却用水少的优点，不过由于该冷却器的外壳为固定的，外壳上没有可开启的门，因此，随着冷却器的不断使用，换热管束表面容易形成水垢，无法及时清洗，影响热传递的效率。

中国实用新型专利，公开号：202177321U，公开了一种管式蒸发冷却器，包括设于底部的水箱、位于水箱上方的壳体、设于壳体上的空气入口、设于壳体内且位于空气入口上方由复数根换热管组成的换热管束、设于换热管束上方的喷淋装置、通过喷淋上水管与喷淋装置连接的循环水泵、设于喷淋装置上方的收水器、设于收水器上方的冷却装置，所述换热管束两侧设有管箱，管箱上分别设有热工艺介质进口和出口，所述喷淋装置包括复数根喷淋支管，每根喷淋支管上设有复数个布水器，所述喷淋上水管包括两根，所述循环水泵包括两个，其中一个循环水泵通过一喷淋上水管与其中一部分喷淋支管连接，另一个循环水泵通过另一喷淋上水管与另一部分喷淋支管连接。该冷却器热传递效率高，也更好地节约了水资源。但该实用新型同样存在风机电机使用寿命不长和管垢处理不彻底的问题。

技术实现要素：

1.实用新型要解决的技术问题

针对现有技术中存在的管式高炉软水蒸发空冷系统的风机电机使用寿命不长和管垢处理不彻底的问题，本实用新型提供了一种管式高炉软水蒸发空冷系统。它可以实现无需使用风机即可达到冷却效果的目的，而且，管垢处理彻底，由于不使用风机，使用和生产成本降低。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

一种管式高炉软水蒸发空冷系统，包括底座、底座正上方相互固定连接的壳体，以及壳体内部固定安装的水平分层布局的冷却管束集，还包括壳体上方和壳体固定连接的引风冷却塔，顶端向上完全开口，通过引风冷却塔代替起吸风作用的风机，降低了装机总量和生产成本，无需因为电机易损而频繁的更换风机，不仅节约电能，减少噪音，还能够降低冷媒水水耗，同时能够长时间无间歇的持续处于工作状态。

进一步的技术方案，所述引风冷却塔呈从中部向下并外开的腰塔状双曲线冷却塔，符合流体力学中容易产生风涡流的原理，产生的气流速度快，能有效提高冷却效果。

进一步的技术方案，引风冷却塔有2至4个，并完全覆盖壳体上端开口，根据蒸发空冷器型号大小进行差别式布局，以保证不同型号蒸发空冷器的冷却效果。

进一步的技术方案，引风冷却塔外壁均匀固定分布有加强筋，起到紧固和稳定冷却塔的作用，避免环境气压波动影响冷却塔的稳定，进而影响整个系统的稳定；内壁均匀固定分布有挡水片，将部分水分冷凝后滴落返回系统，防止过多的水分排出造成水资源的浪费。

进一步的技术方案，挡水片呈环形，并呈向下倾斜开放的喇叭状，不影响风涡流的形成，且有效阻挡水分的过度排出。

进一步的技术方案，还包括除垢装置，所述除垢装置包括2个支架，每个支架上部平台固定有导轨；正对导轨的一端，每个支架上部平台还固定有驱动组件，驱动组件端部连接小车，小车的平台上固定有竖直状态的除垢液喷管束；小车的车轮在2个导轨前后运动，除垢液喷管束的除垢液喷管管径略小于冷却管束集中冷却管束层与层之间的缝隙，除垢液喷管两侧均匀开有出液口，外壁固定有毛刷；除垢装置能够在整个系统运行过程中进行不定时除垢，也可以在停机过程中对系统彻底除垢，灵活机动，处理效果彻底，提高了整个系统的冷却效果、无间歇的运行时间和使用寿命。

进一步的技术方案，还包括固定于底座侧面的鼓风机，所述底座呈上部开口的半封闭状，底部为喷淋水池，与鼓风机相对的一侧开有通过管道连通喷淋装置的喷淋出水口，所述喷淋装置设置于壳体上部内侧，向下均匀开有喷淋口，喷淋口无死角罩于冷却管束集正上方；鼓风机下置式，向内吹风，没有热湿气对电机绝缘的侵蚀和对风机的锈蚀，提高了鼓风机的使用寿命(现有技术的顶置式是将热湿气吸入后排放，湿气直接冲向电机，电机受潮风险较大)；向内吹风和引风冷却塔的引风互相协同，加速了引风效率，进一步提高冷却效果；而且，吹风还可以延缓喷淋水的在冷却管束集上的下落速度，加速了板束集外表面水膜的蒸发，并提高了蒸发量，提高了与板束集内软水的换热量，引风冷却塔、下置式鼓风机、喷淋装置三者的结合有着很强的协同作用和效果。

进一步的技术方案，所述鼓风机为轴流风机，吹风效率高，能长时间处于工作状态；所述驱动组件为电液推杆，推距长，灵活机动；所述支架底部固定连接导向轮，引导支架沿长度方向移动，操作省力，并可以实现自动化操作；所述底座外围设置挡风墙，避免杂质吹入系统，并使系统周围气压稳定，起到稳定轴流风机的作用。

一种管式高炉软水蒸发空冷系统的管垢处理方法，应用于管式高炉软水蒸发空冷系统运行过程中，步骤为：

步骤一、将除垢装置沿管式高炉软水蒸发空冷系统的长度方向推入管式高炉软水蒸发空冷系统，2个支架分列管式高炉软水蒸发空冷系统两侧，除垢液喷管束穿插于冷却管束集之间，除垢液喷管正对冷却管束之间的缝隙；

步骤二、除管垢：启动驱动组件后，转动除垢液喷管，除垢液喷管束在冷却管束集之间水平滑动对冷却管束通过毛刷进行除垢或阻止管垢的生成；

步骤三、移动：沿管式高炉软水蒸发空冷系统的长度方向缓慢移动，重复步骤二，对整个冷却管束集进行毛刷除垢。利用毛刷可以阻止管垢的生成，以避免使用除垢液除垢时，腐蚀冷却管束集。

另一种处理方法，应用于管式高炉软水蒸发空冷系统停机过程中，步骤为：

步骤一、停机：将整个管式高炉软水蒸发空冷系统停机，将除垢装置沿管式高炉软水蒸发空冷系统的长度方向推入管式高炉软水蒸发空冷系统，2个支架分列管式高炉软水蒸发空冷系统两侧，除垢液喷管束穿插于冷却管束集之间，除垢液喷管正对冷却管束之间的缝隙；

步骤二、喷液：启动驱动组件后，启动除垢液喷管的喷淋，并转动除垢液喷管，除垢液喷管束在冷却管束集之间水平滑动对冷却管束通过毛刷和除垢液进行彻底除垢；

步骤三、移动：沿管式高炉软水蒸发空冷系统的长度方向缓慢移动，重复步骤二，对整个冷却管束集进行喷淋和毛刷除垢。

该方法停机时能够利用除垢液喷管束喷出除垢液和毛刷对管垢进行彻底清理，在狭小的空间里进行化学和物理两种方式的结合彻底除垢，操作方便，除垢迅速。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的一种管式高炉软水蒸发空冷系统，通过引风冷却塔代替起吸风作用的风机，降低了装机总量和生产成本，无需因为电机易损而频繁的更换风机，能够长时间处于持续工作状态；

(2)本实用新型的一种管式高炉软水蒸发空冷系统，腰塔状双曲线冷却塔，符合流体力学中容易产生风涡流的原理，产生的气流速度快，能有效提高冷却效果；

(3)本实用新型的一种管式高炉软水蒸发空冷系统，引风冷却塔有2至4个，是发明人根据蒸发空冷器型号大小进行差别式布局，以保证不同型号蒸发空冷器的冷却效果；

(4)本实用新型的一种管式高炉软水蒸发空冷系统，加强筋起到紧固和稳定冷却塔的作用，避免环境气压波动影响冷却塔的稳定，进而影响整个系统的稳定；挡水片将部分水分冷凝后滴落返回系统，防止过多的水分排出造成水资源的浪费；

(5)本实用新型的一种管式高炉软水蒸发空冷系统，挡水片呈环形，并呈向下倾斜开放的喇叭状，不影响风涡流的形成，且有效阻挡水分的过度排出；

(6)本实用新型的一种管式高炉软水蒸发空冷系统，除垢装置能够在整个系统运行过程中进行不定时除垢，也可以在停机过程中对系统彻底除垢，灵活机动，处理效果彻底，提高了整个系统的冷却效果、无间歇的运行时间和使用寿命；

(7)本实用新型的一种管式高炉软水蒸发空冷系统，鼓风机下置式，向内吹风，没有热湿气对电机绝缘的侵蚀和对风机的锈蚀，提高了鼓风机的使用寿命；向内吹风和引风冷却塔的引风互相协同，加速了引风效率，进一步提高冷却效果；而且，吹风还可以延缓喷淋水的在冷却管束集上的下落速度，加速了板束集外表面水膜的蒸发，并提高了蒸发量，提高了与板束集内软水的换热量，引风冷却塔、下置式鼓风机、喷淋装置三者的结合有着很强的协同作用和效果；

(8)本实用新型的一种管式高炉软水蒸发空冷系统，挡风墙避免杂质吹入系统，并使系统周围气压稳定，起到稳定轴流风机的作用；

(9)本实用新型的一种管式高炉软水蒸发空冷系统的管垢处理方法，停机时能够利用除垢液喷管束喷出除垢液对管垢进行彻底清理，在狭小的空间里进行化学和物理两种方式的结合彻底除垢，操作方便，除垢迅速，操作方便，除垢迅速；

(10)本实用新型的一种管式高炉软水蒸发空冷系统的管垢处理方法，在整个系统运行过程中也可以对管垢进行处理，利用毛刷也可以阻止管垢的生成，以避免使用除垢液除垢时，腐蚀冷却管束集。

附图说明

图1为实施例3的一种管式高炉软水蒸发空冷系统结构示意图；

图2为实施例3的一种管式高炉软水蒸发空冷系统的侧视图；

图3为实施例2中的除垢装置结构示意图；

图4为实施例2中的除垢装置侧视图；

图5为实施例3中的管式高炉软水蒸发空冷系统使用状态示意图；

图6为实施例3中的管式高炉软水蒸发空冷系统使用状态侧视图；

图7为实施例3中的管式高炉软水蒸发空冷系统除垢时，冷却管束集和除垢液喷管束穿插后放大状态示意图。

示意图中的标号说明：1、底座；2、壳体；3、引风冷却塔；4、喷淋装置；5、鼓风机；6、除垢装置；21、冷却管束集；22、冷却出水口；23、冷却进水口；31、加强筋；32、挡水片；41、喷淋出水口；61、除垢液喷管束；62、导轨；63、支架；64、驱动组件；65、小车。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图对本实用新型作详细描述。

实施例1

某钢铁厂有2座4000m³高炉冷却壁和热风炉采用软水密闭循环冷却系统，2座高炉共计使用38台本实施例的管式高炉软水蒸发空冷系统，并联运行，本实施例的管式高炉软水蒸发空冷系统，包括3m*9m的底座1、底座1正上方相互固定连接的壳体2，以及壳体2内部固定安装的水平分层布局的冷却管束集21，冷却管束集21通过冷却进水口23和冷却出水口22和高炉的软水系统相通，冷却进水口23和冷却出水口22在冷却管束集21两侧呈相对，且冷却进水口在上、冷却出水口在下设置，和风的方向相反，逆风向流动，相当于二次换热，提高了换热效率；还包括壳体2上方和壳体2固定连接的2座引风冷却塔3，完全覆盖壳体2上端开口，引风冷却塔3的顶端向上完全开口，本实施例中引风冷却塔3由彩涂板制成，是呈从中部向下并外开的腰塔状双曲线冷却塔，高度为3米。

本实施例的管式高炉软水蒸发空冷系统，通过引风冷却塔代替起吸风作用的风机，降低了装机总量和生产成本，无需因为电机易损而频繁的更换风机，能够长时间处于持续工作状态。腰塔状双曲线冷却塔，符合流体力学中容易产生风涡流的原理，产生的气流速度快，能有效提高冷却效果。

实施例2

本实施例的管式高炉软水蒸发空冷系统，基本结构同实施例1，不同和改进之处在于：双曲线冷却塔有4个，高度为4米，外壁均匀固定分布有加强筋31，起到紧固和稳定冷却塔的作用，内壁均匀固定分布有挡水片32，将部分水分冷凝后滴落返回系统，防止过多的水分排出造成水资源的浪费。挡水片32呈环形，并呈向下倾斜开放的喇叭状，不影响风涡流的形成，且有效阻挡水分的过度排出。如图3、4所示，还包括除垢装置6，所述除垢装置6包括2个支架63，每个支架63上部平台固定有导轨62；正对导轨62的一端，每个支架63上部平台还固定有驱动组件64，驱动组件64端部连接小车65，小车65的平台上固定有竖直状态的除垢液喷管束61；小车65的车轮在2个导轨62前后运动，除垢液喷管束61的除垢液喷管管径略小于冷却管束集21中冷却管束层与层之间的缝隙，除垢液喷管两侧均匀开有出液口，外壁固定有毛刷；除垢装置能够在整个系统运行过程中进行不定时除垢，也可以在停机过程中对系统彻底除垢，灵活机动，处理效果彻底，提高了整个系统的冷却效果、无间歇的运行时间和使用寿命。

本实施例的管式高炉软水蒸发空冷系统，能够应用于管式高炉软水蒸发空冷系统运行过程中，步骤为：

步骤一、将除垢装置6沿管式高炉软水蒸发空冷系统的长度方向推入管式高炉软水蒸发空冷系统，2个支架63分列管式高炉软水蒸发空冷系统两侧，除垢液喷管束61穿插于冷却管束集21之间，除垢液喷管正对冷却管束之间的缝隙；

步骤二、除管垢：启动驱动组件64后，转动除垢液喷管，除垢液喷管束61在冷却管束集21之间水平滑动对冷却管束通过毛刷进行除垢或阻止管垢的生成；

步骤三、移动：沿管式高炉软水蒸发空冷系统的长度方向缓慢移动，重复步骤二，对整个冷却管束集21进行毛刷除垢。

本实施例的管式高炉软水蒸发空冷系统的管垢处理方法，也可以应用于长时间工作的管式高炉软水蒸发空冷系统中对生成的管垢的彻底处理(暂未应用到)，步骤为：

步骤一、停机：将整个管式高炉软水蒸发空冷系统停机，将除垢装置6沿管式高炉软水蒸发空冷系统的长度方向推入管式高炉软水蒸发空冷系统，2个支架63分列管式高炉软水蒸发空冷系统两侧，除垢液喷管束61穿插于冷却管束集21之间，除垢液喷管正对冷却管束之间的缝隙；

步骤二、喷液：启动驱动组件64后，启动除垢液喷管的喷淋，并转动除垢液喷管，除垢液喷管束61在冷却管束集21之间水平滑动对冷却管束通过毛刷和除垢液进行彻底除垢；

步骤三、移动：沿管式高炉软水蒸发空冷系统的长度方向缓慢移动，重复步骤二，对整个冷却管束集21进行喷淋和毛刷除垢

本实施例的管式高炉软水蒸发空冷系统，由于双曲线冷却塔不同于顶置的风机，能够稳定的固定于壳体2的上部，避免了风机的持续振动对冷却管束集21的影响，使整个系统处于一种十分稳固的状态，而除垢装置又能随时阻止管垢的生成，无需单纯为除垢而停机，保证了整个系统的持续运行，除垢液喷管外壁固定有毛刷的存在，在除垢的同时，还能延缓喷淋水的下流，进而提高冷却管束集21内外换热效果；

经测算，本实施例的管式高炉软水蒸发空冷系统，在2015年5月应用以来，一直在持续运行而无需维护，换热冷却效果也始终保持未变。

实施例3

本实施例的管式高炉软水蒸发空冷系统，基本结构和除垢方法同实施例2，不同和改进之处在于：如图1、2、5、6和7所示，双曲线冷却塔有3个，高度为6米，还包括固定于底座1侧面的鼓风机5，所述底座1呈上部开口的半封闭状，底部为喷淋水池，与鼓风机5相对的一侧开有通过管道连通喷淋装置4的喷淋出水口41，所述喷淋装置4设置于壳体1上部内侧，向下均匀开有喷淋口，喷淋口无死角罩于冷却管束集21正上方；鼓风机下置式，向内吹风，没有热湿气对电机绝缘的侵蚀和对风机的锈蚀，提高了鼓风机的使用寿命；向内吹风和引风冷却塔的引风互相协同，加速了引风效率，进一步提高冷却效果；而且，吹风还可以延缓喷淋水的在冷却管束集上的下落速度，加速了板束集外表面水膜的蒸发，并提高了蒸发量，提高了与板束集内软水的换热量，引风冷却塔、下置式鼓风机、喷淋装置三者的结合有着很强的协同作用和效果。所述鼓风机5为轴流风机，吹风效率高，能长时间处于工作状态；所述驱动组件64为电液推杆，推距长，灵活机动；所述支架63底部固定连接导向轮，引导支架沿长度方向移动，操作省力，并可以实现自动化操作；所述底座1外围可以设置挡风墙，避免杂质吹入系统，并使系统周围气压稳定，起到稳定轴流风机的作用。

本实施例的管式高炉软水蒸发空冷系统，经测算，在保证持续运行而无需维护的基础上，和顶置式风机结构的管式高炉蒸发空冷器相对比，冷却效率提高30％以上。

实施例4

本实施例的管式高炉软水蒸发空冷系统，基本结构和除垢方法同实施例2，不同和改进之处在于：步骤二中，启动电液推杆的同时，启动轴流风机，能够起到引风冷却塔、下置式鼓风机、喷淋装置、毛刷四者的结合对换热冷却的协同效果，进一步延缓了喷淋水的下流，冷却效率进一步提高；所述除垢液喷管为方形管，宽度略小于冷却管束之间的缝隙，方形管能够契合冷却管束之间的方形缝隙，除垢和阻止管垢生成的效果更好。

实施例5

本实施例的管式高炉软水蒸发空冷系统，基本结构和除垢方法同实施例2，不同和改进之处在于：在每个节段的冷却管束集21的两侧均设置除垢装置6，除垢液喷管束61穿插于冷却管束集21之间，并通过链条装置将各个除垢装置6链接，使各个除垢装置6同步运行，优点是无需沿冷却管束集21的长度方向移动除垢装置6，除垢阻止管垢的生成更加方便。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。