闷渣池车间多功能集气罩的设计

姚国瑞 李自尚 路文月 陈明月 齐立强

（1 河北中科朗博环保科技有限公司 河北石家庄 050050 2 华北电力大学环境科学与工程系 河北保定 071000）

关健词 集气罩 闷渣 除尘 余热回收

0 引言

我国钢铁工业处理钢渣的技术主要为热闷法［1-5］，闷渣采用水冷的方式。由于转炉钢渣含有大量余热，在热闷过程中，不可避免会产生大量水蒸气，并含有大量碱性粉尘［6-9］，喷水产生的蒸汽散发到周围环境中，造成了能源的浪费，也对厂房有严重腐蚀作用，且蒸汽夹杂的钢渣颗粒物弥散在空气中，对环境造成污染。为避免蒸汽对生产过程的影响，在以往工程实践中进行了大量实践，如利用风机抽引蒸汽排空等，虽然减轻了蒸汽对生产操作的影响［10-11］，但大量余热得不到充分利用，且浪费了水资源，还对周围环境造成了污染［12-16］。

为了解决此问题，本文设计了一种用于闷渣池的新型多功能集气罩，包括上腔室、中腔室、下腔室、灰水槽、进水管、出水管、出气烟箱和烟道等部件。下腔室直接和闷渣池含尘蒸汽接触，内壁涂有疏水涂层［17］；中腔室一端连接进水管，另一端连接出水管，冷水在中腔室中流动，通过腔壁的热传导吸收蒸汽余热；上腔室为初步净化后的蒸汽流动区域。下腔室下缘为向内弯曲的灰水槽，冷凝尘水及通过微孔分离的颗粒沿着有疏水涂层的内壁面流入灰水槽，排入污水处理装置。中腔室为多孔结构［18］，含尘蒸汽从下腔室经中腔室的微孔进入上腔室，部分粉尘颗粒被微孔截留，实现二次除尘；中腔室一端连接进水管，另一端连接出水管，当蒸汽经过时，蒸汽和水之间进行热量交换，水流吸收蒸汽中的热量，实现余热利用；而上腔室为净化后的气流流动区域，经出气烟箱流入烟道，继而进入后续除尘设备深度处理［19］。

1 多功能集气罩的结构组成

新型多功能集气罩由上腔室、中腔室、下腔室、灰水槽、进水管、出水管、出气烟箱和烟道组成，如图1、图2 所示。

图1 多功能集气罩的正视图

图2 多功能集气罩的I-I 剖面左视图

新型多功能集气罩按功能可分为下腔室、中腔室和上腔室三个区域：下腔室为初步冷凝和除尘区，其直接和含尘蒸汽接触，内壁涂有疏水涂层，当含尘蒸汽与其壁面接触时，遇冷凝结，冷凝尘水在重力与涂层排斥力的作用下，沿壁面流入下腔室底部的灰水槽，排入灰水处理装置；中腔室为余热吸收及二次除尘区，其一端连接进水管，另一端连接出水管，冷水在中腔室中流动，通过腔壁的热传导吸收蒸汽余热，且中腔室为多孔结构，含尘蒸汽从下腔室经中腔室的微孔进入上腔室过程中，部分粉尘颗粒被微孔截留，实现二次除尘；上腔室为净化后气流流动区，经过中腔室微孔的气流进入上腔室，在风机的作用下进入后续除尘设备进行深度处理。

图3 为中腔室结构示意图，其原理与管式换热器相似。腔室内部空间为冷水流动区，上下壁面间有若干中空细管相连，含尘蒸汽可从中通过，此过程中，蒸汽中的热量可通过细管壁及中腔室下壁面传递给中腔室中的冷水，实现余热回收。

图3 多功能集气罩的中腔室结构示意图

2 多功能集气罩的工作原理

新型多功能集气罩具有二次除尘和余热回收的功能。集气罩下腔室（10）直接和闷渣池蒸汽接触，内壁涂有疏水涂层（7），下缘为向内弯曲的灰水槽（4），当含尘蒸汽与下腔室内壁面接触时，遇冷凝结，实现初次除尘，冷凝尘水在重力与涂层排斥力的作用下，沿壁面流入下腔室底部的灰水槽，排入灰水处理装置；中腔室（9）一端连有进水管（1），另一端连有出水管（3），且中腔室（9）设有过滤微孔（6），连通上下腔室；上腔室（8）为二次净化后的蒸汽流动区域，处理后的蒸汽进入出气烟箱（2）并通过烟道（5）流出。

中腔室（9）为多孔结构，含尘蒸汽从下腔室（10）经中腔室（9）的过滤微孔（6）进入上腔室（8），部分粉尘颗粒被微孔截留，实现二次除尘。

中腔室（9）一端连接进水管（1），另一端连有出水管（3），水在中腔室（9）中流动，当蒸汽经过时，蒸汽和水之间进行热量交换，吸收蒸汽中的热量。

而上腔室（8）为初步净化后的蒸汽流动区域，经出气烟箱（2）流出后进入烟道（5），实现对闷渣池热含尘蒸汽的收集。

新型多功能集气罩设计简单，结构合理，通过下腔室冷凝和中腔室微孔过滤，初步回收了一部分钢渣颗粒物，同时节约了资源。

3 结论

针对闷渣过程中产生的大量含有大量钢渣成分的碱性蒸汽，以及钢铁行业烟气特点，设计开发了一种用于闷渣池的新型多功能集气罩。

该集气罩具有二次除尘和余热回收的功能，可使厂房内工作环境得到极大改善，减少了碱性蒸汽，很好地解决了闷渣操作中厂房腐蚀问题，改善了钢渣间作业环境，实现钢渣间闷渣操作过程中烟尘的有序排放，对环境保护有重要意义。