71 热装高炉高温煤气喷雾降温塔工艺计算

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1、热装高炉高温煤气喷雾降温塔工艺计算摘要：高炉原燃料热装工艺能显著提高铁前工序显热资源利用效率，为保证高温高炉煤气的净化回收系统安全，须在干法布袋除尘设施前设置喷雾蒸发降温塔。本文通过对干式喷雾蒸发降温理论进行分析，结合热装高炉操作变工况条件，推导出全套喷雾蒸发降温塔的理论计算方法。该方法可对塔内喷水量、降温塔出口煤气露点和含湿量、液滴蒸发时间、及塔体结构尺寸等关键技术参数进行便捷准确的计算，且易于计算机编程应用，对实际推广具有积极的意义。关键词：热装高炉高温煤气喷雾降温塔工艺计算ProcessCalculationofHighTemperature

2、GasSprayCoolingTowerofHotChargingBlastFurnaceAbstract:Sensibleheatresourceefficiencywillbesignificantlyimprovedbyanewtechnicalmethodofhotchargetheburdentotheblastfurnace.Asprayevaporativecoolingtowershouldbesetinfrontofthedrydustbagcollectorstoensurethesafetycleaningandrecover

3、ysystemofhigh-temperatureBFG.Thispaperderivesafulltheoreticalcalculationmethodbasedonthedrysprayevaporativecoolingtheoryanalysisandthevariableloadingconditionsofhotchargingblastfurnaceoperation.Spraywatervolume,outletgasdewpointandmoisturecontentofthecoolingtower,dropletevapor

4、ationtime,andthetowerbodysizeandotherkeytechnicalparameterscanbecalculatedbythismethodaccuratelyandconveniently,whichiseasyforcomputerprogrammingapplicationandhaspositivesignificancefortheactualpromotion.Keywords:hotchargingblastfurnace;hightemperaturegas;spraycoolingtower;pro

5、cesscalculation在目前以及今后相当长一段时间内，高炉炼铁工艺仍将在钢铁生产过程中占据主导地位，而采用高炉原、燃料热装的方案，可有效利用铁前原、燃料的显热，节约能源并减少CO2的排放[1]。针对高炉热装生产以及高炉异常工况产生的高温荒煤气（温度超过450℃），经余热锅炉余能回收降温至约200℃再进入布袋除尘器净化的工艺流程，为了确保余热锅炉离线安全检修或故障时整个高炉及煤气输配系统的安全连续运行，拟在余热锅炉系统的并联旁路上研究开发一座喷雾降温塔，采用喷雾蒸发冷却工艺，实现在余热锅炉离线工况时对经切换通过该塔的高炉煤气进行降温。喷雾降温

6、的基本工作原理即：选择专用双流体喷嘴，确保流经喷嘴喷出水颗粒为粒径非常细小（一般为50~200μm）的雾化水颗粒，雾化水粒与高温荒煤气直接接触，迅速汽化蒸发，将煤气中的显热转变成水的汽化潜热，达到迅速降低煤气温度的目的[2~5]。塔的工艺计算重点关注高炉生产变工况的特点，探讨煤气流量变化条件下塔的喷雾系统自动调节喷水量的控制参数选择，保证喷雾降温塔的出口煤气温度维持在设定的温度范围内，实现完全干式喷雾降温冷却。1喷雾降温塔工艺参数的研究与计算1.1高炉煤气主要技术参数某工程炉顶高炉煤气经过重力除尘器或旋风除尘器粗除尘后进入喷雾蒸发降温塔的高炉煤气参

7、数如下：高炉煤气量：380000Nm3/h（标况）；煤气压力：0.3MPa（表压，下同）；入口煤气温度：450℃；出口煤气温度：200℃；高炉半净煤气成分组成:介质成分：CO：28.88%；CO2：23.98%；H2：5.5%；N2：35.94%；H2O：5.7%；含水量：30～40g/Nm3；含尘：2～5g/Nm3；粉尘粒度：≤150μm。1.1换热量及喷水量计算理想气体的定压比热容是温度的单值函数，比热容与温度的关系只能用实验的方法测定，通常将测定的数据整理成如下的经验公式：（1）式中：T——热力学温度；a0——常数；a1、a2、a3——各阶温

8、度系数。P=0.3MPa时水的临界温度为TL=143.62℃，汽化潜热r=2133kJ/kg，水的比定压热容取=4.20k