一种高炉熔渣底滤消白系统的制作方法

本发明涉及金属冶炼设备领域，具体的是一种高炉熔渣底滤消白系统。

背景技术：

高炉冶炼时会产生高温液态熔渣(1350℃-1500℃)，国内每年生产铁水7亿吨，产生高温液态熔渣2.5亿吨。国内外通常采用沉淀过滤法(常称底滤法)水渣工艺对熔渣进行粒化处理。在高炉炉前进行水力冲渣，用水淬将熔渣击碎后，变成渣水混合物(常称水渣)，水渣经冲渣沟进入过滤池，液态水经过滤池内的过滤层过滤后循环使用，过滤池内留下固态渣粒，然后通过桥式抓斗起重机对渣粒进行抓取、装车外运。

水渣工艺对熔渣进行粒化处理的过程中会产生大量含硫蒸汽(约60℃-100℃)，水渣蒸汽具有腐蚀性，在散发过程中污染周边环境，腐蚀周围的设备，同时由于过滤池距高炉的距离很近，因此散发的蒸汽也会对高炉设备造成一定的腐蚀。

随着我国环保形势的越来越严峻，钢铁企业对水渣工艺的蒸汽消白技术的需求越来有强烈。国内外已经进行多年的相关研究，希望消除冲渣蒸汽，实现蒸汽消白。例如，中国专利cn107815514a，公开日期2018年3月20日，公开了一种《冲渣水蒸汽回收与消白雾的设备及回收方法》，该专利首先采用喷雾降温的方式实现蒸汽回收，然后利用热风炉烟气升温蒸汽防止产生白烟。采用该专利的方法能够有效减少部分蒸汽排放，利用热风炉烟气升温蒸汽能够防止产生白烟，但最终还是有部分蒸汽排入大气，即未能实现真正彻底的消白。

技术实现要素：

为了实现真正彻底的消白，本发明提供了一种高炉熔渣底滤消白系统，该高炉熔渣底滤消白系统可以降低粒化塔的喷淋水量，充分发挥环保底滤池中滤料的特点，使滤料不仅在过滤渣水混合物时起到过滤作用，还可以通过反冲洗系统起到对蒸汽的消白作用，最终实现对蒸汽的冷却回收及循环利用，避免能源浪费的同时起到了环保作用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高炉熔渣底滤消白系统，包括粒化消白塔、第一过滤消白池和第二过滤消白池，粒化消白塔的下部设有高炉熔渣入口和粒化器，粒化消白塔内设有冷凝喷淋装置，粒化消白塔的上部设有蒸汽出口，第一过滤消白池和第二过滤消白池均内设有过滤层和过滤管，蒸汽出口通过蒸汽输送管线与第一过滤消白池的过滤管和第二过滤消白池的过滤管连接。

粒化消白塔内还设有喷淋水收集斗，蒸汽出口、冷凝喷淋装置、喷淋水收集斗、高炉熔渣入口和粒化器从上向下依次设置。

粒化消白塔的侧壁上设有喷淋水入口和收集水出口，通过喷淋水入口能够向冷凝喷淋装置供应喷淋水，通过收集水出口能够将喷淋水收集斗收集到的水排出。

该高炉熔渣底滤消白系统还包括第一冷却塔和第一储水池，收集水出口排出的水能够进入第一冷却塔，第一冷却塔冷却后的水能够进入第一储水池，第一储水池能够向喷淋水入口供水。

蒸汽输送管线上设有蒸汽风机，蒸汽出口排出的蒸汽通过蒸汽输送管线能够进入第一过滤消白池的过滤管内或第二过滤消白池的过滤管内。

第一过滤消白池的构造与第二过滤消白池的构造相同，过滤管位于过滤层内或过滤层的下方，过滤层含有粒径从上向下逐渐变大的滤料。

该高炉熔渣底滤消白系统还包括第二冷却塔和第二储水池，第一过滤消白池的过滤管和第二过滤消白池的过滤管均通过排水管线与第二冷却塔连接，第二冷却塔冷却后的水能够进入第二储水池。

粒化消白塔的下部还设有水渣出口，第二储水池能够向粒化器供应冲渣水。

水渣出口通过冲渣沟与第一过滤消白池的水渣入口和第二过滤消白池的水渣入口连接，第一过滤消白池的水渣入口位于第一过滤消白池的池体上端面和第一过滤消白池的过滤层的上表面之间，第二过滤消白池的水渣入口位于第二过滤消白池(的池体上端面和第二过滤消白池的过滤层的上表面之间。

当蒸汽出口排出的蒸汽通过蒸汽输送管线进入第一过滤消白池的过滤管内时，水渣出口排出的水渣依次通过冲渣沟和第二过滤消白池的水渣入口进入第二过滤消白池内；当蒸汽出口排出的蒸汽通过蒸汽输送管线进入第二过滤消白池的过滤管内时，水渣出口排出的水渣依次通过冲渣沟和第一过滤消白池的水渣入口进入第一过滤消白池内。

本发明的有益效果是：

1、本发明能够充分利用冷凝喷淋装置和底滤法工艺中的滤料实现彻底的蒸汽消白处理。

2、本发明可以对冲渣粒化过程中的蒸汽实现全部回收，实现水资源的循环利用。

3、本发明能够提高对滤料的反冲洗效率、提高滤料活性，避免滤料易板结、使用寿命短的问题。

4、本发明不但适用于高炉新建工程，而且适用于现有高炉水渣系统的环保改造。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明所述高炉熔渣底滤消白系统的结构示意图。

图2是图1中沿a-a方向的剖视图。

图3是粒化消白塔在喷淋水收集斗部位的示意图。

图4是外斗体和收集水管道的俯视图。

图5是图4中沿b-b方向的剖视图。

1、粒化器；2、粒化消白塔；3、喷淋水收集斗；4、冷凝喷淋装置；5、蒸汽风机；6、第一过滤消白池；7、过滤层；8、过滤管；9、高炉熔渣入口；10、蒸汽出口；11、蒸汽输送管线；12、喷淋水入口；13、收集水出口；14、第一冷却塔；15、第一储水池；16、第二过滤消白池；17、第二冷却塔；18、第二储水池；19、排水管线；21、水渣出口；22、冲渣沟；

31、内筒斗；32、外筒斗；33、收集水管道；34、外斗体；35、内挡环；36、排水通孔；37、环形集水槽；38、冷凝水与喷淋水；39、含硫蒸汽；

111、第一蒸汽输送支线；112、第二蒸汽输送支线；113、蒸汽输送主线。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种高炉熔渣底滤消白系统，包括粒化消白塔2、第一过滤消白池6和第二过滤消白池16，粒化消白塔2的下部设有高炉熔渣入口9和粒化器1，粒化消白塔2内设有冷凝喷淋装置4，粒化消白塔2的上部设有蒸汽出口10，第一过滤消白池6和第二过滤消白池16均内设有过滤层7和过滤管8，蒸汽出口10通过蒸汽输送管线11与第一过滤消白池6的过滤管8和第二过滤消白池16的过滤管8连接，如图1所示。

蒸汽出口10通过蒸汽输送管线11与第一过滤消白池6的过滤管8和第二过滤消白池16的过滤管8连接，未被凝结的剩余部分含硫蒸汽将从蒸汽出口10排出后通过蒸汽输送管线11进入过滤管8内，即把未被冷凝喷淋装置凝结的小部分蒸汽引至消白池的底部内。这样，不但实现了彻底的蒸汽消白处理，而且先用蒸汽对滤料进行反冲洗、再用水对滤料进行反冲洗，能够提高对滤料的反冲洗效率、提高滤料活性，避免滤料易板结、使用寿命短的问题。

在本实施例中，高炉熔渣入口9与粒化器1上下对应设置，冷凝喷淋装置4位于高炉熔渣入口9和蒸汽出口10之间。粒化消白塔2内还设有喷淋水收集斗3，喷淋水收集斗3位于冷凝喷淋装置4和高炉熔渣入口9之间，蒸汽出口10、冷凝喷淋装置4、喷淋水收集斗3、高炉熔渣入口9和粒化器1从上向下依次设置。

喷淋水收集斗3可以为现有技术中的产品，或者，在本发明中，喷淋水收集斗3含有内筒斗31、外筒斗32和收集水管道33，内筒斗31套设于外筒斗32内，内筒斗31与外筒斗32之间形成环形通道。内筒斗31的轴线、外筒斗32的轴线和粒化消白塔2的轴线重合。内筒斗31为顶端朝下底端朝上的圆锥筒形结构，外筒斗32含有外斗体34和内挡环35，内挡环35套设于外斗体34的下端内，内挡环35的轴线与外斗体34的轴线重合，外斗体34为顶端朝下底端朝上的圆锥筒形结构，外斗体34的下端与内挡环35的下端之间通过环形连接板密封连接，外斗体34与内挡环35之间形成环形集水槽37。

内筒斗31的上端高于外筒斗32的上端，内筒斗31的下端与外筒斗32的下端齐平。内筒斗31的上下两端均为开放状态，外斗体34的上下两端均为开放状态，收集水管道33呈水平状态，内筒斗31的下端和外筒斗32的下端均与收集水管道33连接，内筒斗31的内部与收集水管道33的内部连通，所述环形连接板内设有排水通孔36，环形集水槽37通过排水通孔36与收集水管道33的内部连通。

内筒斗31的上端外径小于粒化消白塔2的内径，内筒斗31的上端与粒化消白塔2的内表面之间形成环形空间。内筒斗31的下端外径小于内挡环35的内径，外斗体34的上端外径等于粒化消白塔2的内径，外斗体34与粒化消白塔2连接固定，外斗体34的下端与内挡环35的下端齐平，即内筒斗31的下端、外斗体34的下端和内挡环35的下端齐平。收集水管道33的一端位于粒化消白塔2外，收集水管道33的外径小于内挡环35的内径，收集水管道33的一端为收集水出口13，如图1至图5所示。

使用时，含硫蒸汽39向上移动并依次穿过内挡环35的下端、所述环形通道以及所述环形空间，大部分的含硫蒸汽在雾化喷淋水的作用下成为冷凝水。该冷凝水与喷淋水38的一部分落入内筒斗31的下端，然后进入收集水管道33并从收集水出口13排出。该冷凝水与喷淋水38的另一部分落入外筒斗32下端的环形集水槽37，然后进入收集水管道33并从收集水出口13排出，如图3所示。

在本实施例中，粒化消白塔2的侧壁上设有喷淋水入口12和收集水出口13，喷淋水入口12与冷凝喷淋装置4连接，通过喷淋水入口12能够向冷凝喷淋装置4供应喷淋水。收集水出口13的位置与喷淋水收集斗3的位置相对应，通过收集水出口13能够将喷淋水收集斗3收集到的水排出粒化消白塔2之外。粒化消白塔2的下部还设有水渣出口21。

在本实施例中，冷凝喷淋装置4含有至少一层高压雾化喷嘴，冷凝喷淋装置4能够喷淋冷水以使高温含硫蒸汽冷凝形成冷凝水，该冷凝水将汇集于喷淋水收集斗3的收集区域内。蒸汽出口10位于粒化消白塔2的顶部，蒸汽输送管线11包括蒸汽输送主线113、第一蒸汽输送支线111和第二蒸汽输送支线112，该蒸汽输送主线113上设有蒸汽风机5，第一蒸汽输送支线111和第二蒸汽输送支线112上均设有阀门，如图1所示。

蒸汽风机5用于使从蒸汽出口10排出的剩余含硫蒸汽通过蒸汽输送管线11进入第一过滤消白池6的过滤管8内、或第二过滤消白池16的过滤管8内、或同时进入第一过滤消白池6的过滤管8和第二过滤消白池16的过滤管8内。优选，蒸汽风机5用于使从蒸汽出口10排出的剩余含硫蒸汽通过蒸汽输送管线11加快进入第一过滤消白池6的过滤管8内或第二过滤消白池16的过滤管8内。

在本实施例中，该高炉熔渣底滤消白系统还包括依次连接的第一冷却塔14和第一储水池15，收集水出口13通过排水管线与第一冷却塔14的入口连接，收集水出口13排出的水能够进入第一冷却塔14冷却，第一冷却塔14冷却后的水能够进入第一储水池15，第一储水池15的出口通过供水管线与喷淋水入口12连接，第一储水池15能够向喷淋水入口12供应喷淋水。

在本实施例中，过滤管8的管壁上多个过滤通孔，剩余含硫蒸汽进入过滤管8后经过该过滤通孔后可以进入过滤层7内，并且继续向上运动，在此过程中，剩余含硫蒸汽将于过滤层7内的滤料充分接触(即反冲洗)，如图2所示。第一过滤消白池6和第二过滤消白池16的构造相同，第一过滤消白池6的构造与现有过滤池的构造的基本相同，第一过滤消白池6和第二过滤消白池16内均含有沉积水，过滤管8位于过滤层7内或过滤层7以下，优选过滤管8位于过滤层7的下部，过滤层7内含有粒径从上向下逐渐变大的滤料。第一过滤消白池6和第二过滤消白池16内的沉积水均可以通过过滤层7和过滤管8进入过滤管8的内部。

在本实施例中，该高炉熔渣底滤消白系统还包括依次连接的第二冷却塔17和第二储水池18，第一过滤消白池6的过滤管8和第二过滤消白池16的过滤管8均通过排水管线19与第二冷却塔17的入口连接，第一过滤消白池6的过滤管8内的水和第二过滤消白池16的过滤管8内的水均可以通过排水管线19进入第二冷却塔17冷却，第二冷却塔17冷却后的水能够进入第二储水池18。

在本实施例中，粒化消白塔2的下部还设有水渣出口21，第二储水池18通过供水管线与粒化器1的入口连通，第二储水池18能够向粒化器1内供应冲渣水。第一蒸汽输送支线111与第一过滤消白池6的过滤管8的一端连接，排水管线19与第一过滤消白池6的过滤管8的另一端连接。第二蒸汽输送支线112与第二过滤消白池16的过滤管8的一端连接，排水管线19与第二过滤消白池16的过滤管8的另一端连接，如图1所示。

在本实施例中，水渣出口21通过冲渣沟22分别与第一过滤消白池6的水渣入口和第二过滤消白池16的水渣入口连接，第一过滤消白池6的水渣入口位于第一过滤消白池6的池体上端面和第一过滤消白池6的过滤层7的上表面之间，第二过滤消白池16的水渣入口位于第二过滤消白池16的池体上端面和第二过滤消白池16的过滤层7的上表面之间。

在本实施例中，第一过滤消白池6与第二过滤消白池16交替发挥过滤和消白效果。即当蒸汽出口10排出的蒸汽(下述剩余部分的含硫蒸汽)通过蒸汽输送管线11进入第一过滤消白池6的过滤管8内时，水渣出口21排出的水渣依次通过冲渣沟22和第二过滤消白池16的水渣入口进入第二过滤消白池16内，此时第一过滤消白池6的作用为消白，第二过滤消白池16的作用为过滤。当蒸汽出口10排出的蒸汽(下述剩余部分的含硫蒸汽)通过蒸汽输送管线11进入第二过滤消白池16的过滤管8内时，水渣出口21排出的水渣依次通过冲渣沟22和第一过滤消白池6的水渣入口进入第一过滤消白池6内，此时第一过滤消白池6的作用为过滤，第二过滤消白池16的作用为消白。

下面介绍该高炉熔渣底滤消白系统的工作过程。

高温熔渣(1350℃-1500℃)从高炉熔渣入口9进入粒化消白塔2，大量高速粒化水(约40℃-45℃)在粒化器1喷出进入粒化消白塔2。在粒化消白塔2内，该高温熔渣在粒化水的作用下完成粒化，并形成渣水混合物以及大量的含硫蒸汽(约80℃-100℃)，该含硫蒸汽(约80℃-100℃)向上运动。

冷凝喷淋装置4喷出喷淋水(约40℃-45℃)后在粒化消白塔2内部形成雾化状态，雾化的喷淋水均匀布满粒化消白塔2内部空间。该含硫蒸汽向上穿过喷淋水收集斗3进入雾化水区域，大部分的含硫蒸汽在雾化喷淋水的作用下成为冷凝水，该冷凝水与喷淋水一起落入冷凝喷淋装置4下方的喷淋水收集斗3。喷淋水收集斗3收集到的水(即上述冷凝水和喷淋水)从收集水出口13排出粒化消白塔2。

从收集水出口13排出的水，可以送至第一冷却塔14，第一冷却塔14将水冷却后送至第一储水池15，第一储水池15可以向冷凝喷淋装置4供水。

蒸汽风机5将未被雾化喷淋水的凝结的剩余部分的含硫蒸汽通过第一蒸汽输送支线111引导至第一过滤消白池6的过滤管8内(此时第二蒸汽输送支线112为关闭状态)。

所述剩余部分的含硫蒸汽从第一过滤消白池6的过滤管8的过滤通孔排出向上进入第一过滤消白池6的过滤层7，所述剩余部分的含硫蒸汽向上移动对过滤层7的滤料进行反冲洗，第一过滤消白池6内含有沉积水，该沉积水的水面通常位于过滤层7的上表面和第一过滤消白池6的池体上端面之间，所述剩余部分的含硫蒸汽从过滤管8的过滤通孔排出进入第一过滤消白池6后，该沉积水将全部吸收所述剩余部分的含硫蒸汽，从而实现真正彻底的消白。

第二过滤消白池16的过滤管8内的水(冲渣水)依次通过排水管线19、第二冷却塔17和第二储水池18后进入粒化消白塔2的粒化器1内，该冲渣水将所述渣水混合物从粒化消白塔2的下部的水渣出口21冲出粒化消白塔2外，该渣水混合物与冲渣水依次通过冲渣沟22和第二过滤消白池16的水渣入口进入第二过滤消白池16内。

当工作一段时间后，蒸汽风机5将未被雾化喷淋水的凝结的剩余部分的含硫蒸汽通过第二蒸汽输送支线112引导至第二过滤消白池16的过滤管8内(此时第一蒸汽输送支线111为关闭状态)。

所述剩余部分的含硫蒸汽从第二过滤消白池16的过滤管8的过滤通孔排出向上进入第二过滤消白池16的过滤层7，所述剩余部分的含硫蒸汽向上移动对过滤层7的滤料进行反冲洗，第二过滤消白池16内含有沉积水，该沉积水的水面通常位于过滤层7的上表面和第二过滤消白池16的池体上端面之间，所述剩余部分的含硫蒸汽从过滤管8的过滤通孔排出进入第二过滤消白池16后，该沉积水将全部吸收所述剩余部分的含硫蒸汽，从而实现真正彻底的消白。

第一过滤消白池6的过滤管8内的水(冲渣水)依次通过排水管线19、第二冷却塔17和第二储水池18后进入粒化消白塔2的粒化器1内，该冲渣水将所述渣水混合物从粒化消白塔2的下部的水渣出口21冲出粒化消白塔2外，该渣水混合物与冲渣水依次通过冲渣沟22和第一过滤消白池6的水渣入口进入第一过滤消白池6内。

在本发明中，第一过滤消白池6与第二过滤消白池16结构完全相同且并排设置。一个过滤消白池承接渣水混合物时作为过滤池分离渣粒和冲渣水，冲渣水经滤料和过滤管后引向冷却塔，此时滤料和过滤管的组合称之为过滤系统；另一个过滤消白池作为消白池，蒸汽风机把粒化消白塔内经过冷凝喷淋装置后未凝结的小部分蒸汽引至消白池，蒸汽从过滤管和滤料底部向上进入清理渣粒后消白池，对滤料进行反冲洗，此时滤料和过滤管的组合称之为反冲洗系统。蒸汽对滤料的反冲洗完毕后再用水对滤料进行反冲洗，有利于提高滤料活性，避免滤料易板结、使用寿命短的问题。

第一过滤消白池6与第二过滤消白池16交替循环使用，即一个过滤消白池作为过滤池，另一个过滤消白池即作为消白池，实现对渣水混合物的过滤处理以及对蒸汽的消白处理和对滤料的反冲洗处理。收集水和过滤水所用冷却塔及储水池可以共用，也可以根据现场情况分开设置。

本发明充分利用底滤法工艺中的滤料和过滤管，在蒸汽消白过程中把未被冷凝喷淋装置凝结的小部分蒸汽引至反冲洗系统，不但实现了彻底的蒸汽消白处理，而且先用蒸汽对滤料进行反冲洗、再用水对滤料进行反冲洗，能够提高对滤料的反冲洗效率、提高滤料活性，避免滤料易板结、使用寿命短的问题。

本发明可以对冲渣粒化过程中的蒸汽实现全部回收，实现水资源的循环利用；本发明在原有熔渣底滤法工艺的基础上仅增加了蒸汽风机，不但适用于高炉新建工程，而且适用于现有高炉水渣系统的环保改造，对于高炉水渣系统的环保生产具有重大意义。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。