高爐煉鐵系統(tǒng)通常包括煉鐵、燒結(jié)、焦化、原料等工序，還有直接相關(guān)的煤氣系統(tǒng)。采用先進噴霧技術(shù)在所有這些工序都發(fā)揮著越來越大的作用，甚至直接引起主體工藝、設(shè)備本身的變革和進步。具有冷卻速度特別快、投資少、設(shè)備重量輕、全自動控制安全可靠、免維修等優(yōu)點，已經(jīng)被越來越多地認同和選用。
改進高爐爐喉灑水，勢在必行
高爐冶煉時首先必須采用爐喉灑水裝置，冷卻荒煤氣，保護爐頂設(shè)備；當采用全干法除塵時，煤氣溫度和濕度也須同時滿足布袋除塵器的要求。
高爐爐頂荒煤氣的正常溫度應(yīng)在150ºC至250ºC之間，但在爐況不正常時，煤氣溫度最高可達700ºC；有時也會低于150ºC。采用濕法除塵溫度高時，傳統(tǒng)的爐喉灑水用扁鋼管、或普通水噴嘴往爐頂噴水令其冷卻，爐頂打水期間不能100%蒸發(fā)，煤氣帶機械水容易引起布袋粘結(jié)，荒煤氣被迫放散，既浪費、又造成污染；高壓水噴嘴冷卻方法也是近年來開始采用的一種冷卻方法。
就保護爐頂設(shè)備而言，傳統(tǒng)的冷卻方式是可以滿足的，而當采用全干法后，對煤氣冷卻的要求就不僅是要保護爐頂設(shè)備，還要保護好布袋除塵器，仍然采用傳統(tǒng)的冷卻方式就會產(chǎn)生很多問題：煤氣放散、布袋燒損、粘灰等。為此，近二十幾年來，國內(nèi)外嘗試采用了多種冷卻方式來保護布袋除塵器：
在上世紀80年代末期，國內(nèi)引進了高壓回流噴嘴在重力除塵器中進行噴霧冷卻的技術(shù)，主要問題：一是噴槍堵塞；二是噴槍磨損特別快。國內(nèi)后來改用陶瓷噴嘴，解決了磨損問題，但會經(jīng)常炸裂；三是對水處理要求高，需要達到飲用水標準；四是噴水不能100%蒸發(fā)，重力除塵器結(jié)灰嚴重，所以該技術(shù)最終沒有得到推廣。
目前許多小高爐沒有冷卻設(shè)備，溫度高時放散；或大中型高爐較多采用金屬管式換熱器，安裝在重力除塵器后部，與煤氣管道并聯(lián)布置：即當煤氣溫度高時，煤氣通過換熱器進行冷卻；如果溫度仍沒有降下來，則向換熱器表面噴水。這種冷卻方式的最大問題是冷卻速度慢，布袋經(jīng)常被燒毀；另外的弊端有設(shè)備投資多、重量大（高達幾百噸）、占地面積大。
近年來，斯普瑞噴霧系統(tǒng)（上海）有限公司對傳統(tǒng)的爐喉灑水進行了改進，研發(fā)出了雙流體噴嘴直接噴霧蒸發(fā)冷卻技術(shù)---噴霧干冷卻技術(shù)。采用壓縮氮氣（或蒸汽、廢煙氣）霧化噴槍，來替代普通的水噴嘴進行高爐爐頂打水，當檢測到爐頂溫度高時，供水管上的閥門自動打開，開始噴水冷卻；而當爐頂溫度降低到正常范圍時，噴水自動停止，同時氣路上的閥門也關(guān)閉。由于實現(xiàn)了煤氣干冷卻，水份能100%蒸發(fā)，這既保護了爐頂機械設(shè)備，同時又滿足了布袋入口溫度、濕度的要求，也不易引起布袋粘結(jié)。
該系統(tǒng)的主要有以下優(yōu)點：
一是冷卻速度特別快。從檢測到溫度超設(shè)定值到冷卻到正常范圍只需要數(shù)秒，噴霧顆粒的蒸發(fā)時間小于1秒，這樣就可以確保布袋除塵器的安全：既不燒、也不粘灰，始終不需要放散煤氣；這是老式打水和金屬管換熱器做不到的；
二是噴槍噴霧顆粒速度高達40米/秒，噴射長度可達2-10米，可以在高爐爐頂煤氣正壓力高的情況下，實現(xiàn)煤氣在爐頂內(nèi)的均勻冷卻，這也是包括高壓噴嘴技術(shù)在內(nèi)的其它冷卻方法做不到的；
三是噴嘴的孔徑大，不容易堵塞，可以噴射各種水源、甚至外排廢水；在系統(tǒng)設(shè)計時，還考慮了防堵設(shè)計和堵塞自動檢測功能，還可以設(shè)計在線自動更換噴嘴系統(tǒng)；
四是操作壓力低，噴嘴磨損很慢，可以長期使用；
五是可以增加升溫功能，解決煤氣低溫（85ºC）放散問題，從而可以完全取代調(diào)溫系統(tǒng)，以節(jié)省投資和減少系統(tǒng)阻力；也因為噴霧完全蒸發(fā)，爐料不會被打濕，這樣可以節(jié)省燃料和熱風，從而提高產(chǎn)量，還可以防止產(chǎn)生冷爐；<br/> 六是因為噴霧角度和位置設(shè)計合理，因此高爐內(nèi)壁不會被噴霧打濕，造成耐火材料因受潮而脫落的現(xiàn)象，從而延長耐火材料的使用壽命。
煤氣進柜前的冷卻很有講
高爐煤氣采用干法除塵后，除塵器出口的煤氣溫度在200ºC（高溫布袋）、或130ºC以下（常溫布袋），凈煤氣通常首先是直接送熱風爐等處直接利用。為了解決高爐煤氣使用不均衡的問題，企業(yè)往往要建設(shè)煤氣柜存儲。而煤氣入柜時要求其溫度必須低于50ºC。傳統(tǒng)的凈煤氣冷卻方式有飽和冷卻塔和金屬管換熱器兩種：
飽和冷卻塔的工作原理是，當溫度過高時，向煤氣噴大量的水，利用水升溫吸收煤氣的熱量來實現(xiàn)煤氣冷卻。該系統(tǒng)需要龐大的供水和循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，所以需要很大投資；另外還存在高耗水、高耗能、水量控制困難、系統(tǒng)維修量大、運行費用高等問題。
金屬管換熱器的工作原理是，采用間接空冷、或水冷方式進行煤氣冷卻。其主要問題是投資大、維修量大。
近年來，國內(nèi)有幾十座高爐燃氣系統(tǒng)采用了氮氣霧化水霧直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)，必要時還可以噴堿液解決去煤氣氯離子腐蝕凈煤氣管道問題，都取得了滿意效果。該系統(tǒng)的主要優(yōu)點有：
一是投資小，因為不需要龐大的水處理系統(tǒng)；二是沒有循環(huán)水；三是水消耗量大幅度減少，噴水量不到飽和冷卻的十分之一；四是節(jié)能，由于噴水量減少，煤氣熱值得到提高；五是系統(tǒng)維修量小、運行費用少，可以實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。
先進噴霧技術(shù)在燒結(jié)、焦化、原料等應(yīng)用大有可為
先進的噴霧技術(shù)在煉鐵系統(tǒng)的燒結(jié)、焦化、原料工藝方面等也得到了廣泛應(yīng)用。
先說燒結(jié)煙氣除塵技術(shù)。該技術(shù)多采用電除塵器進行，由于燒結(jié)煙氣成分的特殊性，其比電阻和煙氣的溫度、含濕量只有在合理的范圍內(nèi)，才能獲得電除塵器的高除塵效率。所以燒結(jié)煙氣在進入電除塵器前要對其進行調(diào)質(zhì)處理。該技術(shù)的關(guān)鍵包括以下幾個方面：一是要對燒結(jié)煙氣的含濕量進行精確控制，使其在最佳的范圍內(nèi)，這樣電除塵器的除塵效率才能得到保證；二是對燒結(jié)煙氣的溫度進行控制，保證電除塵器正常工作；三是粗除塵的作用，降低電除塵器的負荷。
再說燒結(jié)煙氣脫硫、脫硝技術(shù)。由于該技術(shù)在中國處于剛剛起步的階段，還存在很多問題：除了投資大外，脫硫效率不穩(wěn)定和運行費用高是兩大普遍存在的問題；采用石灰做脫硫劑時，還有這邊脫硫、生產(chǎn)石灰則增加二氧化碳排放問題。
由于鐵礦粉的特性波動大，燒結(jié)煙氣中硫的含量變化范圍也很大，同時由于燒結(jié)工藝本身的特點，燒結(jié)煙氣量、溫度和濕度的變化大，成分變化也大，這給燒結(jié)煙氣脫硫帶來了很大困難。其中，濕法脫硫是目前電廠應(yīng)用比較廣泛的技術(shù)；現(xiàn)在還有一些其它的技術(shù)在推廣，比如半干法脫硫、干法脫硫。采用先進的噴霧技術(shù)，可以提高和穩(wěn)定這些系統(tǒng)的效率、降低運行費用，并可以利用外排廢水替代石灰、氨水等脫硫劑，從而大幅度降低一次投資和運行費用，這應(yīng)該是解決我國燒結(jié)煙氣脫硫、脫硝的首選技術(shù)路線。
噴霧低水熄焦技術(shù)后來居上。焦炭出爐后，必須將其溫度從1400°C迅速冷卻到常溫。大量實踐證明：采用低壓、大流量噴嘴進行窒息式低水熄焦，替代落后的原管子上開孔噴淋水濕熄焦系統(tǒng)，取得了以下效果：一是降低了成本。在沒有亮焦的前提下，焦炭含水量可以穩(wěn)定在3-4%。據(jù)有關(guān)鑒定結(jié)論：焦炭含水量每降低1%，煉鐵焦比可降低約2%，噸鐵成本可降低約6元，減少、并穩(wěn)定高爐入爐焦碳含水量具有顯著的節(jié)能和經(jīng)濟效益；二是減少了熄火時間?？梢詮?20-150秒減少到約70-90秒，比傳統(tǒng)熄焦時間減少近一半；三是環(huán)保。由于噴水均勻、有力地將焦車全部覆蓋，因此蒸汽中所夾帶的焦粉顯著減少，這樣既減少了資源浪費，又控制了粉塵污染、和氣體污染霧排放量；四是節(jié)水。熄火放散的水蒸汽明顯減少，相應(yīng)減少了新水量的補充；五是噴嘴永遠不再堵塞；六是由于沒有因焦車底部進水而引起高溫焦炭的劇烈攪動，所以焦炭機械不易損壞；焦碳蹦出焦車的現(xiàn)象也不會發(fā)生。
噴霧除塵技術(shù)既節(jié)約又環(huán)保。粉塵控制通常有預防、噴霧和通風除塵三類方法。我國普遍選用通風除塵的方法，既利用捕集罩、布袋除塵器或電除塵器、煙道、風機、煙囪進行除塵，除塵效果通常是可以的，問題是運行費用和浪費大。系統(tǒng)的能力小了，除塵效果就難以保證；還有一些大型料場、大型卸車和活動式卸料上料系統(tǒng)無法采用該系統(tǒng)。采用無水噴霧除塵技術(shù)適合大部分的除塵應(yīng)用，還可以很好解決環(huán)保設(shè)備運行費用太高的難題。
直接噴霧除塵的基本原理就是用噴水霧將粉塵顆粒弄濕，使其顆粒和比重增加，然后與大氣或煙氣分離。該技術(shù)的關(guān)鍵點是：
噴霧首先將煙塵冷卻到露點溫度以下。對溫度較高的煙塵，主要是通過蒸發(fā)冷卻，這種冷卻方式效率高、用水量最少。
噴霧顆粒與粉塵顆粒相互碰撞后，粘結(jié)、凝聚、長大，同時比重增加，長大到某一臨界顆粒后就會與大氣或煙氣分離，落到料場、渣場內(nèi)。
(來源：鋼鐵產(chǎn)業(yè))
