喷雾冷却技术在韶冶精馏高温废气中的应用

2010-08-15钟定新

科技传播 2010年12期

关键词：水雾供气喷枪

钟定新

韶关冶炼厂,广东韶关 512024

喷雾冷却技术在韶冶精馏高温废气中的应用

钟定新

韶关冶炼厂,广东韶关 512024

本文分析了精馏高温废气的现状，介绍了喷雾冷却系统的特点，提出适合当前精馏高温废气的处理措施，达到了对精馏高温废气降温的目的。

高温废气；喷雾冷却；蒸发冷却塔

1 概述

韶关冶炼厂锌精馏车间精馏塔生产精锌过程中，燃烧产生大量高温废气，这部分废气在正常达标情况下，由烟囱直接外排；异常情况下(塔漏时)则引入与工艺配套的脉冲袋式除尘器净化处理后经烟囱外排。目前与工艺配套的脉冲袋式除尘器不能直接净化处理这部分高温废气，须掺混大量冷空气降温后，才能进入袋式除尘器处理，造成除尘器的有效处理能力大大降低，只能勉强同时处理2组塔漏废气，当同时出现3组塔漏时，除尘器的处理能力难以满足全部处理塔漏含尘废气的处理要求，而只能将部分含尘废气直接引入大烟囱外排，造成大烟囱废气排放浓度经常超标。为此，在综合考虑技术、经济及场地的基础上，寻找一种能适当处理精馏塔燃烧室高温废气的除尘技术是非常必要的。

2 蒸发冷却塔设计

2.1 蒸发冷却塔

蒸发冷却塔的组成范围主要由设备本体、喷枪、供水和供气系统以及控制系统等部分组成。设备本体主要由壳体、灰斗、进出口管道、框架和梯子平台等组成；喷枪主要由喷嘴、汽水混合装置、喷枪固定装置等组成，喷枪部分设计要求达到喷雾颗粒微细、流量大、压力低、耗气量低等水准；供水系统主要由水泵、水箱、过滤器、流量调节阀及检测报警装置等组成；供气系统由储气罐、过滤器、调压阀及检测报警装置等组成；控制系统主要由蒸发冷却塔进出口烟气温度检测装置、供水和供气系统的流量和压力检测装置、调节阀等组成。

2.2 蒸发冷却塔的容积

蒸发冷却塔的容积与冷却塔筒体直径和粒径/μm长度有关，其冷却塔筒体直径和长度的大小，取决于烟气流的断面速度和烟气流通过冷却塔时水雾完全汽化蒸发所需的时间。水雾粒径越小、蒸发越快，则其蒸发所需的时间也就越短，冷却塔长度相应可以缩短。但在水雾蒸发时间和冷却塔长度确定时，还应考虑到有一部分较大粒径的水雾不但其完全蒸发的时间相对较长，而且还受到高温烟气已首先被细小水雾汽化蒸发的影响。

2.3 喷雾装置的选择

1）喷嘴是蒸发冷却塔实现干式运行的关键部件，材质应首选不锈钢。

2）喷嘴的安装布置：（1）喷嘴所喷水雾不能喷在冷却塔内壁上，否则会引起管壁腐蚀和粘结；（2）喷嘴采用标准法兰与冷却塔固定，便于安装和拆卸，喷嘴插入深度应可以调整；（3）喷嘴布置应防止所喷出的水雾交叉和重叠，以避免水雾粒径增大，影响水雾汽化蒸发时间。

3）喷雾系统的操作和控制。（1）烟气温度报警装置是供气和供水系统流量、压力报警装置；（2）供水流量控制；（3）供气流量控制；（4）供水流量阀与烟气进口管道阀门连锁。

2.4 冷却塔系统的控制

蒸发冷却塔系统控制的目的是保证烟气出口温度在设定值范围内，控制内容主要包括供水和供气系统的流量、压力控制等。

1）供水系统。蒸发冷却塔通常配置独立的供水站，水泵出口管道设计时分成两路，一路与喷枪系统连接，通过流量调节阀向冷却塔喷枪供水，另一路通过压力调节阀将多余水返回水箱。流量调节阀与蒸发冷却塔出口烟气温度设定值联锁。

2）供气系统。供气系统控制通常配置储气罐，並包括配套除油和除尘过滤器，以保持压缩空气流量、压力的稳定和压缩空气的清洁。

3 主要技术性能参数

3.1 工艺条件

冷却塔规格：直径为4.2 m，有效长度为10 m；处理烟气量为90 000 m3/h；进口烟气温度为200～350℃(最高350℃)；出口烟气温度为90～110℃；喷枪标高为7～8m。

3.2 喷雾冷却系统设计参数

水量：2.3～5.3t/h；喷枪类型及数量：3只FM5A；水压工作范围：4～6ba；气压工作范围： 4～5ba；水源：>7t/h；气源压力：>6ba；气源气量：>500m3/h。

3.3 冷却系统主要设备配置

喷枪：3 FM5A；自控泵站：1台GCS-V-5(含自动控制系统)；测温元件：4个，AF-KN4；1＂软管6根。

4 实际运行情况及关键点

4.1 实际运行情况

该喷雾冷却系统2008年底完成建设投运后，运行稳定可靠，没有出现控温滞后的现象，各台关键设备(如泵、阀门等)均未出现故障。在实际生产中，进口烟气温度一般为200℃，出口烟气温度控制在80℃。

4.2 关键点

在该系统中，运用了如下操作模式以保证出口温度控制在适当的范围内，还采取了相应措施确保如下关键点的控制。1）自动和安全模式。当整个系统的各部位都在安全无故障的状态下，系统应根据实际的烟气状态调节，自动检测温度，实现整个系统的自动调节，保证出口温度控制在适当的范围内；当控制器检测到系统中出现如下状况时，系统自动切换至安全模式，即温度传感器故障，压力传感器故障，流量传感器故障，烟气温度超过安全温度。进入安全模式运行时，系统以事先设定好的调节工作，同时发出报警信号；2）过滤单元。在水箱来水与水泵之间，安装并联管路过滤器，在过滤器的两端分别装有球阀，检修人员可以通过过滤器前后的阀门换向，在线清洗和更换滤芯而不影响系统的正常运行。如没有特别的要求，一般过滤器过滤精度为30～50目；3）泵单元。该系统配置两台立式多级离心泵，一用一备，采用变频转速调节，保证该系统安全正常的工作；4）回路系统。供气系统由自动控制回路、安全模式回路和喷枪吹扫回路等组成，由控制器控制实现回路的自动切换。在系统停用时，可以通过低压吹扫保持喷枪内的微正压，保证含尘烟气不会进入喷枪，有效地防止喷枪的堵塞。