[發明專利]金屬蒸氣冷卻系統及高效冷卻方法

有效

• 申請號: 202210905475.X
• 申請日: 2022-07-29
• 公開（公告）號: CN115386726B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 李志;趙忠宇;郭秀鍵;田文杰;倪曉明
• 申請（專利權）人: 重慶賽迪熱工環保工程技術有限公司;中冶賽迪技術研究中心有限公司
• 主分類號: C22B5/16
• 分類號: C22B5/16;C22B26/22;C22B19/18
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 楊柳岸

本發明涉及一種金屬蒸氣冷卻系統及高效冷卻方法，屬于冶金領域。該冷卻系統利用壓差通過高溫蒸氣使金屬熔池內的循環金屬液以噴射狀進入循環冷卻室并形成金屬雨滴，金屬雨滴在滴落過程與進入循環冷卻室的高溫蒸氣快速換熱。金屬液的噴濺劇烈程度可由高溫蒸氣流量或流速進行自發控制，高溫蒸氣充分換熱后形成的金屬液由金屬熔池底部的虹吸口排出，未完全冷卻的蒸氣經過二級沉降室冷卻、富集形成金屬粉塵回收。該系統及冷卻方法不僅適用于單金屬物高溫蒸氣的高效冷卻和除雜，同時適用于多種金屬物混合蒸氣的冷卻和分離。系統組成簡單，易于控制；相比現有技術，降低了設備成本以及運營維護成本的投入，具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明屬于冶金領域，具體涉及一種金屬蒸氣冷卻系統及高效冷卻方法。

背景技術

煉鋼、有色或化工等領域在金屬冶煉過程通常會產生含一種或多種金屬物的高溫蒸氣，常規的冷卻或除塵系統會引發金屬物蒸氣的二次氧化、燃燒或煙道超溫等問題，冷卻除塵后亦會生成含Pb、Zn、Cd等重金屬粉塵或污泥，而該類固廢屬于危險廢棄物，需要投入較高的二次處置成本；同時，蒸氣中的有價金屬也未能得到有效地分離、富集與回收。因此市場亟需一種針對單金屬或復雜多金屬物高溫蒸氣的高效冷卻系統，實現對金屬的快速冷卻、捕集與分離。

公布號為CN1869260A的中國專利申請提供一種可回收火法精煉加鋅除銀后的鉍液/銀鋅渣中的鋅的方法。該方法是先將鉍液/銀鋅渣熔液置于密閉的真空容器中，使鋅從鉍液/銀鋅渣熔液中蒸發，得到鋅蒸氣；抽真空使鋅蒸氣上升至冷凝設備處，使其凝固成固體，附著于冷凝設備并收集，再將尾氣引入沉降凈化設備中進行凈化處理后排放。該方法可回收鋅，使其循環使用，還可避免有毒氣體污染和氯堿渣的污染。但其所采用的冷凝方式為依靠設置在真空容器上部的冷卻水套，換熱方式為傳統的間接換熱，冷卻效率低，收得固體含鋅物形態復雜，且雜質含量高，需要做二次處理，適用場景受限。

公布號為CN113604667A的中國專利申請公開了一種多金屬蒸氣真空梯級冷凝方法及系統。該方案是在真空冷凝器中構建不同溫度場，通過水冷盤管形成中低溫區，金屬熔池形成高溫區，多金屬蒸氣在金屬熔池中進行第一次降溫，在水冷盤管處進行第二次降溫，在水冷罩作用下進行第三次降溫，以此形成三個梯級的冷凝分離效果，將金屬蒸氣梯級冷凝分別回收。盡管該方案已經對傳統的間接換熱方式有所改進，但僅靠氣流與金屬熔池間的攪拌進行直接換熱，冷卻效率(金屬熔池冷卻能力)仍不高，因此該方案在熔池上方設置了水冷盤管進行二次冷卻來進一步提高冷卻效率，但這無疑增加了冷卻系統的復雜性，同時也增加了設備成本和維護費用。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種金屬蒸氣冷卻系統及高效冷卻方法，通過改變換熱方式、簡化冷卻系統，達到提升冷卻效率的目的。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種金屬蒸氣冷卻系統，包括金屬熔池、循環冷卻室以及沉降室，循環冷卻室的出氣口端通過出氣管與沉降室的入口端相接；金屬熔池通過進氣管以及回流管與循環冷卻室的內腔相連通，進氣管上設有金屬液入口與蒸氣入口，進氣管的金屬液入口伸入金屬熔池的金屬液內、且金屬液入口的入口端面高于回流管的出口端面，進氣管的蒸氣入口與高溫蒸氣管道相接通以通入含金屬物的高溫蒸氣。

進一步，進氣管有多根，以回流管軸線為中心均布在回流管的外周處。

進一步，進氣管有2～8根，各進氣管的橫截面面積為回流管橫截面面積的1/2～1/8，各進氣管上均設有進氣閥。

進一步，進氣管的出氣口處接有文丘里管。

進一步，文丘里管的出氣口處設有噴頭。

進一步，回流管的外壁處設有感應加熱裝置。

進一步，循環冷卻室的底部為上大下小的錐形結構，回流管的入口端與該錐形結構底部相接。

進一步，循環冷卻室的頂部出氣口處設置有擋板過濾器。