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国内高炉煤气喷雾系统的技术发展

   早期的炉顶打水装置:应用在高炉炉顶喷雾降温时,该装置通过安装在炉顶锥台上的打水管直接向炉内打水,达到降温的目的,装置采用手动操作控制,由于水流未进行充分的雾化,水直接打在了炉内料面上,装置的降温效果很差,炉顶温度过高时,通常采用人工手动进行操作,装置的快捷及时性很差,因此只能用于湿法除尘的高炉,喷嘴经常性堵塞,不能满足湿法除尘高炉的安保要求。针对湿法除尘高炉对水雾化程度要求低、供水压力低、控制要求不高、用水量大的特点,麦琴斯达已专门开发了用于湿法除尘的高炉喷雾系统,系统购置成本低,以高性价比满足了国内湿法除尘高炉的炉顶降温安保的要求。
  固定式气雾喷枪:随着干法除尘高炉显露出明显的节能优势,相继产生了通过气雾喷嘴进行喷雾降温的喷雾降温系统,这套系统的核心部件为水—氮气两相流的固定式气雾喷枪,用氮气对水进行冲击雾化,雾化效果好,雾化颗粒直径为70~100μm,喷入的水雾进入煤气后,可在0.01秒内实现“闪蒸”,水、气体积比为1:150,喷枪的雾化效果较好,单枪流量5~15m3/h,系统采用PLC自动控制,操作快捷,能满足干法除尘的安保要求,最大的不足是在高温、高粉尘环境下,虽然采用在线氮气吹扫防堵,但仍容易产生喷嘴的堵塞,而且年氮气消耗总量大,运行成本高昂,这种系统典型的有斯普瑞公司和麦琴斯达公司早期生产的气雾喷枪喷雾系统产品。
  螺旋喷嘴伸缩喷枪:针对气雾喷枪喷雾系统的不足,麦琴斯达公司研制了通过螺旋喷嘴进行雾化的喷雾系统,这套系统的核心部件为水通过螺旋喷嘴进行雾化、喷嘴可伸缩隐藏的伸缩喷枪,喷枪伸缩直接由高压水驱动,结构极为简洁,这款喷枪针对高炉水雾化颗粒直径只需要达到300μm以下的特点,直接采用高压水(1MPA以上)通过螺旋喷嘴进行冲击雾化,雾化效果好,雾化颗粒直径为100~300μm,喷入的水雾进入煤气后,可在0.01~0.26秒内实现完全蒸发,单枪流量5~20m3/h。喷嘴工作完毕后,自动缩回喷枪内,较好的实现了喷嘴与煤气粉尘的隔离,解决了喷枪的防堵问题。喷枪停止工作期间,定期用压力水进行闪动吹扫,无须用氮气进行在线防堵保护和吹扫,节省了大量的氮气消耗,较好克服了系统运行成本高昂的问题。
  在这套喷枪的基础上,麦琴斯达公司又开发了全防堵的螺旋喷嘴伸缩喷枪,喷嘴工作完毕后,自动缩回喷枪内,设置在喷枪端部的保护盖自动关闭,完全实现了喷嘴与煤气粉尘的隔离,彻底解决了喷枪的防堵问题,喷枪无须进行任何防堵保护吹扫。
  2008年,针对大高炉、大水量容易形成水锤冲击,影响系统可靠性的问题,麦琴斯达公司研制出了可防止煤气外泄和水锤冲击的伸缩喷枪,这款喷枪内部设置有关枪后的煤气密封装置和喷枪启闭时的水延时启、停喷的装置,克服了水锤的影响,解决了因伐门关闭不严,导致设置有防冻流程的喷雾系统产生煤气外漏的问题,使系统能更好地适用于北方企业的高炉喷雾降温要求。
  气雾喷嘴伸缩喷枪:该喷枪是麦琴斯达公司在固定式气雾喷枪的基础上,结合其自有的水动力驱动伸缩和枪头端头封盖的专利技术,逐步发展起来的,喷嘴采用水—气双旋流喷嘴进行雾化,雾化效果好,雾化颗粒直径为50~100μm,喷入的水雾进入煤气后,可在0.002~0.01秒内实现“闪蒸”。单枪的最大喷水量可达15t/h,喷嘴工作完毕后,自动缩回喷枪内,喷枪端部的保护盖自动关闭,完全实现了喷嘴与煤气粉尘的隔离,解决了气雾喷枪的防堵问题。喷枪工作完毕后,无须用氮气进行保护和吹扫,完全克服了常规气雾喷枪的年氮气消耗量大,运行成本高的问题。
  期间有厂家研制通过电液推杆进行伸缩驱动的气雾伸缩喷枪,但由于驱动装置过于复杂,不能满足恶劣环境的使用要求,故障状态时不能稳定动作,发生了多起烧布袋事件,因此未能得到推广。
  超大流量组合喷枪:该喷枪是麦琴斯达公司开发的可满足高炉降料面过程中进行煤气全程回收的超大水流量喷枪,常规喷枪的单枪喷水量只能达到15t/h,降料面时单枪水量为常规水量的两倍以上(如:2500m3高炉,正常工作时的总用水量为80~100t/h,降料面的用水量为200t/h左右),该喷枪每支可安装2~4个喷嘴,单枪的最大喷水量可达60t/h,每个喷嘴可单独工作,也可多个同时工作,每个喷嘴均可自由伸缩。喷枪工作完毕后,定期用压力水进行闪动吹扫,喷枪无须采用氮气进行保护、吹扫,可有效的同时满足高炉日常喷雾降温要求和降料面时的超高温超大水流量的喷雾降温要求。该款喷枪是目前国内唯一能满足今后大高炉发展要求的喷枪。
  旋流雾化喷嘴可伸缩喷枪:由于高炉喷雾降温对雾化程度要求不高,因此水的直接雾化将成为主流,设计出雾化效果更高的水直接雾化喷嘴成为必然的发展方向,而如何在低水压下形成良好的雾化效果就成为喷嘴结构今后发展的必然,针对这个技术发展要求,麦琴斯达公司研制了旋流雾化喷嘴可伸缩喷枪,喷枪采用水直接雾化方式,雾化颗粒直径为70~100μm,水雾化压力仅0.5MP,雾化效果好,运行寿命长、运行成本低,但制作工艺要求高、枪体尺寸相对略大,目前单枪最大水量可达10吨/小