一種管式高爐軟水蒸發空冷系統的製作方法

2023-05-28 02:01:11 2

本實用新型涉及高爐煉鐵生產技術領域，尤其涉及一種管式高爐軟水蒸發空冷系統。

背景技術：

蒸發空冷器的主要特點是利用管外水膜的蒸發強化管外傳熱，其工作過程是用系統中的循環水泵將噴淋冷卻水輸送到位於水平放置的光管管束上方的噴淋水分配器，由分配器將冷卻水向下噴淋到傳熱管表面，使管外表面形成連續均勻的薄水膜；同時用風機將空氣從設備下部空氣吸入窗口吸入，使空氣自下向上流動，橫掠水平放置的光管管束。此時傳熱管的管外傳熱除依靠水膜與空氣流間的顯熱傳遞外，管外表面水膜的迅速蒸發吸收了大量的熱量，強化了管外傳熱。

由於水具有較高的汽化潛熱(水在一個大氣壓下的汽化潛熱為570Kcal/Kg)，因此管外水膜的蒸發大大地強化了管外傳熱，使設備總體傳熱效率明顯提高。管外表面水膜的蒸發使得空氣穿過光管管束後溼度增加而接近飽和，風機一般是頂置式，將飽和溼空氣從管束中抽出並使其穿過位於噴淋水分配器上方的擋水器，除去飽和溼空氣中夾帶的水滴後從設備頂部風機出口排入大氣中，由於風機位於設備上部向上抽吸空氣，從而在風機下部空間形成負壓區域，加速了管外表面水膜的蒸發，有利於強化管外傳熱，蒸髮式冷卻器中，工藝介質走管內水平流動，空氣、水走管外，空氣由下向上流動，噴淋水則由上往下流動，水、空氣與工藝介質為交叉錯流，水與空氣為逆流，這樣一來從流程布置上雖然強化了傳熱傳質過程，但也帶來了風機容易鏽蝕和電機受熱氣長期侵蝕導致使用壽命不長的技術問題。

目前如專利號為02255480.7的一種蒸髮式冷卻器，通過將水箱中的水抽到噴淋裝置上，並將水噴灑於換熱管束上，通過換熱管束表面水的蒸發，進而達到熱傳遞的效果，和以往冷卻裝置相比，該冷卻器具有佔地小、傳輸效率高、投資成本低、循環冷卻用水少的優點，不過由於該冷卻器的外殼為固定的，外殼上沒有可開啟的門，因此，隨著冷卻器的不斷使用，換熱管束表面容易形成水垢，無法及時清洗，影響熱傳遞的效率。

中國實用新型專利，公開號：202177321U，公開了一種管式蒸發冷卻器，包括設於底部的水箱、位於水箱上方的殼體、設於殼體上的空氣入口、設於殼體內且位於空氣入口上方由複數根換熱管組成的換熱管束、設於換熱管束上方的噴淋裝置、通過噴淋上水管與噴淋裝置連接的循環水泵、設於噴淋裝置上方的收水器、設於收水器上方的冷卻裝置，所述換熱管束兩側設有管箱，管箱上分別設有熱工藝介質進口和出口，所述噴淋裝置包括複數根噴淋支管，每根噴淋支管上設有複數個布水器，所述噴淋上水管包括兩根，所述循環水泵包括兩個，其中一個循環水泵通過一噴淋上水管與其中一部分噴淋支管連接，另一個循環水泵通過另一噴淋上水管與另一部分噴淋支管連接。該冷卻器熱傳遞效率高，也更好地節約了水資源。但該實用新型同樣存在風機電機使用壽命不長和管垢處理不徹底的問題。

技術實現要素：

1.實用新型要解決的技術問題

針對現有技術中存在的管式高爐軟水蒸發空冷系統的風機電機使用壽命不長和管垢處理不徹底的問題，本實用新型提供了一種管式高爐軟水蒸發空冷系統。它可以實現無需使用風機即可達到冷卻效果的目的，而且，管垢處理徹底，由於不使用風機，使用和生產成本降低。

2.技術方案

為達到上述目的，本實用新型提供的技術方案為：

一種管式高爐軟水蒸發空冷系統，包括底座、底座正上方相互固定連接的殼體，以及殼體內部固定安裝的水平分層布局的冷卻管束集，還包括殼體上方和殼體固定連接的引風冷卻塔，頂端向上完全開口，通過引風冷卻塔代替起吸風作用的風機，降低了裝機總量和生產成本，無需因為電機易損而頻繁的更換風機，不僅節約電能，減少噪音，還能夠降低冷媒水水耗，同時能夠長時間無間歇的持續處於工作狀態。

進一步的技術方案，所述引風冷卻塔呈從中部向下並外開的腰塔狀雙曲線冷卻塔，符合流體力學中容易產生風渦流的原理，產生的氣流速度快，能有效提高冷卻效果。

進一步的技術方案，引風冷卻塔有2至4個，並完全覆蓋殼體上端開口，根據蒸發空冷器型號大小進行差別式布局，以保證不同型號蒸發空冷器的冷卻效果。

進一步的技術方案，引風冷卻塔外壁均勻固定分布有加強筋，起到緊固和穩定冷卻塔的作用，避免環境氣壓波動影響冷卻塔的穩定，進而影響整個系統的穩定；內壁均勻固定分布有擋水片，將部分水分冷凝後滴落返回系統，防止過多的水分排出造成水資源的浪費。

進一步的技術方案，擋水片呈環形，並呈向下傾斜開放的喇叭狀，不影響風渦流的形成，且有效阻擋水分的過度排出。

進一步的技術方案，還包括除垢裝置，所述除垢裝置包括2個支架，每個支架上部平臺固定有導軌；正對導軌的一端，每個支架上部平臺還固定有驅動組件，驅動組件端部連接小車，小車的平臺上固定有豎直狀態的除垢液噴管束；小車的車輪在2個導軌前後運動，除垢液噴管束的除垢液噴管管徑略小於冷卻管束集中冷卻管束層與層之間的縫隙，除垢液噴管兩側均勻開有出液口，外壁固定有毛刷；除垢裝置能夠在整個系統運行過程中進行不定時除垢，也可以在停機過程中對系統徹底除垢，靈活機動，處理效果徹底，提高了整個系統的冷卻效果、無間歇的運行時間和使用壽命。

進一步的技術方案，還包括固定於底座側面的鼓風機，所述底座呈上部開口的半封閉狀，底部為噴淋水池，與鼓風機相對的一側開有通過管道連通噴淋裝置的噴淋出水口，所述噴淋裝置設置於殼體上部內側，向下均勻開有噴淋口，噴淋口無死角罩於冷卻管束集正上方；鼓風機下置式，向內吹風，沒有熱溼氣對電機絕緣的侵蝕和對風機的鏽蝕，提高了鼓風機的使用壽命(現有技術的頂置式是將熱溼氣吸入後排放，溼氣直接衝向電機，電機受潮風險較大)；向內吹風和引風冷卻塔的引風互相協同，加速了引風效率，進一步提高冷卻效果；而且，吹風還可以延緩噴淋水的在冷卻管束集上的下落速度，加速了板束集外表面水膜的蒸發，並提高了蒸發量，提高了與板束集內軟水的換熱量，引風冷卻塔、下置式鼓風機、噴淋裝置三者的結合有著很強的協同作用和效果。

進一步的技術方案，所述鼓風機為軸流風機，吹風效率高，能長時間處於工作狀態；所述驅動組件為電液推桿，推距長，靈活機動；所述支架底部固定連接導向輪，引導支架沿長度方向移動，操作省力，並可以實現自動化操作；所述底座外圍設置擋風牆，避免雜質吹入系統，並使系統周圍氣壓穩定，起到穩定軸流風機的作用。

一種管式高爐軟水蒸發空冷系統的管垢處理方法，應用於管式高爐軟水蒸發空冷系統運行過程中，步驟為：

步驟一、將除垢裝置沿管式高爐軟水蒸發空冷系統的長度方向推入管式高爐軟水蒸發空冷系統，2個支架分列管式高爐軟水蒸發空冷系統兩側，除垢液噴管束穿插於冷卻管束集之間，除垢液噴管正對冷卻管束之間的縫隙；

步驟二、除管垢：啟動驅動組件後，轉動除垢液噴管，除垢液噴管束在冷卻管束集之間水平滑動對冷卻管束通過毛刷進行除垢或阻止管垢的生成；

步驟三、移動：沿管式高爐軟水蒸發空冷系統的長度方向緩慢移動，重複步驟二，對整個冷卻管束集進行毛刷除垢。利用毛刷可以阻止管垢的生成，以避免使用除垢液除垢時，腐蝕冷卻管束集。

另一種處理方法，應用於管式高爐軟水蒸發空冷系統停機過程中，步驟為：

步驟一、停機：將整個管式高爐軟水蒸發空冷系統停機，將除垢裝置沿管式高爐軟水蒸發空冷系統的長度方向推入管式高爐軟水蒸發空冷系統，2個支架分列管式高爐軟水蒸發空冷系統兩側，除垢液噴管束穿插於冷卻管束集之間，除垢液噴管正對冷卻管束之間的縫隙；

步驟二、噴液：啟動驅動組件後，啟動除垢液噴管的噴淋，並轉動除垢液噴管，除垢液噴管束在冷卻管束集之間水平滑動對冷卻管束通過毛刷和除垢液進行徹底除垢；

步驟三、移動：沿管式高爐軟水蒸發空冷系統的長度方向緩慢移動，重複步驟二，對整個冷卻管束集進行噴淋和毛刷除垢。

該方法停機時能夠利用除垢液噴管束噴出除垢液和毛刷對管垢進行徹底清理，在狹小的空間裡進行化學和物理兩種方式的結合徹底除垢，操作方便，除垢迅速。

3.有益效果

採用本實用新型提供的技術方案，與現有技術相比，具有如下有益效果：

(1)本實用新型的一種管式高爐軟水蒸發空冷系統，通過引風冷卻塔代替起吸風作用的風機，降低了裝機總量和生產成本，無需因為電機易損而頻繁的更換風機，能夠長時間處於持續工作狀態；

(2)本實用新型的一種管式高爐軟水蒸發空冷系統，腰塔狀雙曲線冷卻塔，符合流體力學中容易產生風渦流的原理，產生的氣流速度快，能有效提高冷卻效果；

(3)本實用新型的一種管式高爐軟水蒸發空冷系統，引風冷卻塔有2至4個，是發明人根據蒸發空冷器型號大小進行差別式布局，以保證不同型號蒸發空冷器的冷卻效果；

(4)本實用新型的一種管式高爐軟水蒸發空冷系統，加強筋起到緊固和穩定冷卻塔的作用，避免環境氣壓波動影響冷卻塔的穩定，進而影響整個系統的穩定；擋水片將部分水分冷凝後滴落返回系統，防止過多的水分排出造成水資源的浪費；

(5)本實用新型的一種管式高爐軟水蒸發空冷系統，擋水片呈環形，並呈向下傾斜開放的喇叭狀，不影響風渦流的形成，且有效阻擋水分的過度排出；

(6)本實用新型的一種管式高爐軟水蒸發空冷系統，除垢裝置能夠在整個系統運行過程中進行不定時除垢，也可以在停機過程中對系統徹底除垢，靈活機動，處理效果徹底，提高了整個系統的冷卻效果、無間歇的運行時間和使用壽命；

(7)本實用新型的一種管式高爐軟水蒸發空冷系統，鼓風機下置式，向內吹風，沒有熱溼氣對電機絕緣的侵蝕和對風機的鏽蝕，提高了鼓風機的使用壽命；向內吹風和引風冷卻塔的引風互相協同，加速了引風效率，進一步提高冷卻效果；而且，吹風還可以延緩噴淋水的在冷卻管束集上的下落速度，加速了板束集外表面水膜的蒸發，並提高了蒸發量，提高了與板束集內軟水的換熱量，引風冷卻塔、下置式鼓風機、噴淋裝置三者的結合有著很強的協同作用和效果；

(8)本實用新型的一種管式高爐軟水蒸發空冷系統，擋風牆避免雜質吹入系統，並使系統周圍氣壓穩定，起到穩定軸流風機的作用；

(9)本實用新型的一種管式高爐軟水蒸發空冷系統的管垢處理方法，停機時能夠利用除垢液噴管束噴出除垢液對管垢進行徹底清理，在狹小的空間裡進行化學和物理兩種方式的結合徹底除垢，操作方便，除垢迅速，操作方便，除垢迅速；

(10)本實用新型的一種管式高爐軟水蒸發空冷系統的管垢處理方法，在整個系統運行過程中也可以對管垢進行處理，利用毛刷也可以阻止管垢的生成，以避免使用除垢液除垢時，腐蝕冷卻管束集。

附圖說明

圖1為實施例3的一種管式高爐軟水蒸發空冷系統結構示意圖；

圖2為實施例3的一種管式高爐軟水蒸發空冷系統的側視圖；

圖3為實施例2中的除垢裝置結構示意圖；

圖4為實施例2中的除垢裝置側視圖；

圖5為實施例3中的管式高爐軟水蒸發空冷系統使用狀態示意圖；

圖6為實施例3中的管式高爐軟水蒸發空冷系統使用狀態側視圖；

圖7為實施例3中的管式高爐軟水蒸發空冷系統除垢時，冷卻管束集和除垢液噴管束穿插後放大狀態示意圖。

示意圖中的標號說明：1、底座；2、殼體；3、引風冷卻塔；4、噴淋裝置；5、鼓風機；6、除垢裝置；21、冷卻管束集；22、冷卻出水口；23、冷卻進水口；31、加強筋；32、擋水片；41、噴淋出水口；61、除垢液噴管束；62、導軌；63、支架；64、驅動組件；65、小車。

具體實施方式

為進一步了解本實用新型的內容，結合附圖對本實用新型作詳細描述。

實施例1

某鋼鐵廠有2座4000m3高爐冷卻壁和熱風爐採用軟水密閉循環冷卻系統，2座高爐共計使用38臺本實施例的管式高爐軟水蒸發空冷系統，並聯運行，本實施例的管式高爐軟水蒸發空冷系統，包括3m*9m的底座1、底座1正上方相互固定連接的殼體2，以及殼體2內部固定安裝的水平分層布局的冷卻管束集21，冷卻管束集21通過冷卻進水口23和冷卻出水口22和高爐的軟水系統相通，冷卻進水口23和冷卻出水口22在冷卻管束集21兩側呈相對，且冷卻進水口在上、冷卻出水口在下設置，和風的方向相反，逆風向流動，相當於二次換熱，提高了換熱效率；還包括殼體2上方和殼體2固定連接的2座引風冷卻塔3，完全覆蓋殼體2上端開口，引風冷卻塔3的頂端向上完全開口，本實施例中引風冷卻塔3由彩塗板製成，是呈從中部向下並外開的腰塔狀雙曲線冷卻塔，高度為3米。

本實施例的管式高爐軟水蒸發空冷系統，通過引風冷卻塔代替起吸風作用的風機，降低了裝機總量和生產成本，無需因為電機易損而頻繁的更換風機，能夠長時間處於持續工作狀態。腰塔狀雙曲線冷卻塔，符合流體力學中容易產生風渦流的原理，產生的氣流速度快，能有效提高冷卻效果。

實施例2

本實施例的管式高爐軟水蒸發空冷系統，基本結構同實施例1，不同和改進之處在於：雙曲線冷卻塔有4個，高度為4米，外壁均勻固定分布有加強筋31，起到緊固和穩定冷卻塔的作用，內壁均勻固定分布有擋水片32，將部分水分冷凝後滴落返回系統，防止過多的水分排出造成水資源的浪費。擋水片32呈環形，並呈向下傾斜開放的喇叭狀，不影響風渦流的形成，且有效阻擋水分的過度排出。如圖3、4所示，還包括除垢裝置6，所述除垢裝置6包括2個支架63，每個支架63上部平臺固定有導軌62；正對導軌62的一端，每個支架63上部平臺還固定有驅動組件64，驅動組件64端部連接小車65，小車65的平臺上固定有豎直狀態的除垢液噴管束61；小車65的車輪在2個導軌62前後運動，除垢液噴管束61的除垢液噴管管徑略小於冷卻管束集21中冷卻管束層與層之間的縫隙，除垢液噴管兩側均勻開有出液口，外壁固定有毛刷；除垢裝置能夠在整個系統運行過程中進行不定時除垢，也可以在停機過程中對系統徹底除垢，靈活機動，處理效果徹底，提高了整個系統的冷卻效果、無間歇的運行時間和使用壽命。

本實施例的管式高爐軟水蒸發空冷系統，能夠應用於管式高爐軟水蒸發空冷系統運行過程中，步驟為：

步驟一、將除垢裝置6沿管式高爐軟水蒸發空冷系統的長度方向推入管式高爐軟水蒸發空冷系統，2個支架63分列管式高爐軟水蒸發空冷系統兩側，除垢液噴管束61穿插於冷卻管束集21之間，除垢液噴管正對冷卻管束之間的縫隙；

步驟二、除管垢：啟動驅動組件64後，轉動除垢液噴管，除垢液噴管束61在冷卻管束集21之間水平滑動對冷卻管束通過毛刷進行除垢或阻止管垢的生成；

步驟三、移動：沿管式高爐軟水蒸發空冷系統的長度方向緩慢移動，重複步驟二，對整個冷卻管束集21進行毛刷除垢。

本實施例的管式高爐軟水蒸發空冷系統的管垢處理方法，也可以應用於長時間工作的管式高爐軟水蒸發空冷系統中對生成的管垢的徹底處理(暫未應用到)，步驟為：

步驟一、停機：將整個管式高爐軟水蒸發空冷系統停機，將除垢裝置6沿管式高爐軟水蒸發空冷系統的長度方向推入管式高爐軟水蒸發空冷系統，2個支架63分列管式高爐軟水蒸發空冷系統兩側，除垢液噴管束61穿插於冷卻管束集21之間，除垢液噴管正對冷卻管束之間的縫隙；

步驟二、噴液：啟動驅動組件64後，啟動除垢液噴管的噴淋，並轉動除垢液噴管，除垢液噴管束61在冷卻管束集21之間水平滑動對冷卻管束通過毛刷和除垢液進行徹底除垢；

步驟三、移動：沿管式高爐軟水蒸發空冷系統的長度方向緩慢移動，重複步驟二，對整個冷卻管束集21進行噴淋和毛刷除垢

本實施例的管式高爐軟水蒸發空冷系統，由於雙曲線冷卻塔不同於頂置的風機，能夠穩定的固定於殼體2的上部，避免了風機的持續振動對冷卻管束集21的影響，使整個系統處於一種十分穩固的狀態，而除垢裝置又能隨時阻止管垢的生成，無需單純為除垢而停機，保證了整個系統的持續運行，除垢液噴管外壁固定有毛刷的存在，在除垢的同時，還能延緩噴淋水的下流，進而提高冷卻管束集21內外換熱效果；

經測算，本實施例的管式高爐軟水蒸發空冷系統，在2015年5月應用以來，一直在持續運行而無需維護，換熱冷卻效果也始終保持未變。

實施例3

本實施例的管式高爐軟水蒸發空冷系統，基本結構和除垢方法同實施例2，不同和改進之處在於：如圖1、2、5、6和7所示，雙曲線冷卻塔有3個，高度為6米，還包括固定於底座1側面的鼓風機5，所述底座1呈上部開口的半封閉狀，底部為噴淋水池，與鼓風機5相對的一側開有通過管道連通噴淋裝置4的噴淋出水口41，所述噴淋裝置4設置於殼體1上部內側，向下均勻開有噴淋口，噴淋口無死角罩於冷卻管束集21正上方；鼓風機下置式，向內吹風，沒有熱溼氣對電機絕緣的侵蝕和對風機的鏽蝕，提高了鼓風機的使用壽命；向內吹風和引風冷卻塔的引風互相協同，加速了引風效率，進一步提高冷卻效果；而且，吹風還可以延緩噴淋水的在冷卻管束集上的下落速度，加速了板束集外表面水膜的蒸發，並提高了蒸發量，提高了與板束集內軟水的換熱量，引風冷卻塔、下置式鼓風機、噴淋裝置三者的結合有著很強的協同作用和效果。所述鼓風機5為軸流風機，吹風效率高，能長時間處於工作狀態；所述驅動組件64為電液推桿，推距長，靈活機動；所述支架63底部固定連接導向輪，引導支架沿長度方向移動，操作省力，並可以實現自動化操作；所述底座1外圍可以設置擋風牆，避免雜質吹入系統，並使系統周圍氣壓穩定，起到穩定軸流風機的作用。

本實施例的管式高爐軟水蒸發空冷系統，經測算，在保證持續運行而無需維護的基礎上，和頂置式風機結構的管式高爐蒸發空冷器相對比，冷卻效率提高30％以上。

實施例4

本實施例的管式高爐軟水蒸發空冷系統，基本結構和除垢方法同實施例2，不同和改進之處在於：步驟二中，啟動電液推桿的同時，啟動軸流風機，能夠起到引風冷卻塔、下置式鼓風機、噴淋裝置、毛刷四者的結合對換熱冷卻的協同效果，進一步延緩了噴淋水的下流，冷卻效率進一步提高；所述除垢液噴管為方形管，寬度略小於冷卻管束之間的縫隙，方形管能夠契合冷卻管束之間的方形縫隙，除垢和阻止管垢生成的效果更好。

實施例5

本實施例的管式高爐軟水蒸發空冷系統，基本結構和除垢方法同實施例2，不同和改進之處在於：在每個節段的冷卻管束集21的兩側均設置除垢裝置6，除垢液噴管束61穿插於冷卻管束集21之間，並通過鏈條裝置將各個除垢裝置6連結，使各個除垢裝置6同步運行，優點是無需沿冷卻管束集21的長度方向移動除垢裝置6，除垢阻止管垢的生成更加方便。

以上示意性的對本實用新型及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本實用新型的實施方式之一，實際的結構並不局限於此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本實用新型創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬於本實用新型的保護範圍。