悶渣池車間多功能集氣罩的設計

姚國瑞 李自尚 路文月 陳明月 齊立強

（1 河北中科朗博環保科技有限公司 河北石家莊 050050 2 華北電力大學環境科學與工程系 河北保定 071000）

關健詞 集氣罩 悶渣 除塵 余熱回收

0 引言

我國鋼鐵工業處理鋼渣的技術主要為熱悶法［1-5］，悶渣采用水冷的方式。由于轉爐鋼渣含有大量余熱，在熱悶過程中，不可避免會產生大量水蒸氣，并含有大量堿性粉塵［6-9］，噴水產生的蒸汽散發到周圍環境中，造成了能源的浪費，也對廠房有嚴重腐蝕作用，且蒸汽夾雜的鋼渣顆粒物彌散在空氣中，對環境造成污染。為避免蒸汽對生產過程的影響，在以往工程實踐中進行了大量實踐，如利用風機抽引蒸汽排空等，雖然減輕了蒸汽對生產操作的影響［10-11］，但大量余熱得不到充分利用，且浪費了水資源，還對周圍環境造成了污染［12-16］。

為了解決此問題，本文設計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，內壁涂有疏水涂層［17］；中腔室一端連接進水管，另一端連接出水管，冷水在中腔室中流動，通過腔壁的熱傳導吸收蒸汽余熱；上腔室為初步凈化后的蒸汽流動區域。下腔室下緣為向內彎曲的灰水槽，冷凝塵水及通過微孔分離的顆粒沿著有疏水涂層的內壁面流入灰水槽，排入污水處理裝置。中腔室為多孔結構［18］，含塵蒸汽從下腔室經中腔室的微孔進入上腔室，部分粉塵顆粒被微孔截留，實現二次除塵；中腔室一端連接進水管，另一端連接出水管，當蒸汽經過時，蒸汽和水之間進行熱量交換，水流吸收蒸汽中的熱量，實現余熱利用；而上腔室為凈化后的氣流流動區域，經出氣煙箱流入煙道，繼而進入后續除塵設備深度處理［19］。

1 多功能集氣罩的結構組成

新型多功能集氣罩由上腔室、中腔室、下腔室、灰水槽、進水管、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區域：下腔室為初步冷凝和除塵區，其直接和含塵蒸汽接觸，內壁涂有疏水涂層，當含塵蒸汽與其壁面接觸時，遇冷凝結，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，其一端連接進水管，另一端連接出水管，冷水在中腔室中流動，通過腔壁的熱傳導吸收蒸汽余熱，且中腔室為多孔結構，含塵蒸汽從下腔室經中腔室的微孔進入上腔室過程中，部分粉塵顆粒被微孔截留，實現二次除塵；上腔室為凈化后氣流流動區，經過中腔室微孔的氣流進入上腔室，在風機的作用下進入后續除塵設備進行深度處理。

圖3 為中腔室結構示意圖，其原理與管式換熱器相似。腔室內部空間為冷水流動區，上下壁面間有若干中空細管相連，含塵蒸汽可從中通過，此過程中，蒸汽中的熱量可通過細管壁及中腔室下壁面傳遞給中腔室中的冷水，實現余熱回收。

圖3 多功能集氣罩的中腔室結構示意圖

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，內壁涂有疏水涂層（7），下緣為向內彎曲的灰水槽（4），當含塵蒸汽與下腔室內壁面接觸時，遇冷凝結，實現初次除塵，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）一端連有進水管（1），另一端連有出水管（3），且中腔室（9）設有過濾微孔（6），連通上下腔室；上腔室（8）為二次凈化后的蒸汽流動區域，處理后的蒸汽進入出氣煙箱（2）并通過煙道（5）流出。

中腔室（9）為多孔結構，含塵蒸汽從下腔室（10）經中腔室（9）的過濾微孔（6）進入上腔室（8），部分粉塵顆粒被微孔截留，實現二次除塵。

中腔室（9）一端連接進水管（1），另一端連有出水管（3），水在中腔室（9）中流動，當蒸汽經過時，蒸汽和水之間進行熱量交換，吸收蒸汽中的熱量。

而上腔室（8）為初步凈化后的蒸汽流動區域，經出氣煙箱（2）流出后進入煙道（5），實現對悶渣池熱含塵蒸汽的收集。

新型多功能集氣罩設計簡單，結構合理，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，同時節約了資源。

3 結論

針對悶渣過程中產生的大量含有大量鋼渣成分的堿性蒸汽，以及鋼鐵行業煙氣特點，設計開發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，可使廠房內工作環境得到極大改善，減少了堿性蒸汽，很好地解決了悶渣操作中廠房腐蝕問題，改善了鋼渣間作業環境，實現鋼渣間悶渣操作過程中煙塵的有序排放，對環境保護有重要意義。