高炉煤气洗涤塔工作原理

洗涤塔是高炉煤气清洗系统中的第二级除尘设备，第一级是重力除尘器。根据高炉炉顶压力制度可分为高压和常压洗涤塔，这里主要介绍高压洗涤塔。洗涤塔主要是冷却加湿高炉煤气，改善煤气中灰尘的物理状况，使干灰变成湿灰，并除去一部分大颗粒(≥5μm)的灰尘。煤气洗涤质量主要靠文氏管洗涤器或减压阀组来保证。

一、洗涤塔除尘原理

煤气在洗涤塔中煤气由下向上流动，与塔内喷水嘴喷出的细水滴相接触，使煤气中的灰尘增湿、凝聚、并使之由煤气中分离出来。在塔的工作容积内，煤气中各种尺寸颗粒的灰尘和各种大小的水滴互相碰撞。在塔内捕集大颗粒灰尘相当容易，因为灰尘吸附气膜小，而动能大，以致使水和灰尘的接触性能良好。在塔中捕集小颗粒灰则相当困难，因为它的吸附气膜密实，而动能小，造成灰尘与小滴接触困难。

洗涤塔内捕集小颗粒灰尘主要在洗涤过程的第一阶段，即蒸汽使煤气饱和的阶段进行。当水蒸气使煤气湿度达到饱和时，煤气中的水蒸气就冷凝在灰尘微粒上，导致灰尘增湿，并使其受到捕集。因此，为了使洗涤过程最佳，就必须把水雾化成大量的小水滴，这样，其有效表面积最大，但也不是说水滴愈细愈好，洗涤塔清洗效率随水滴尺寸的减小以及水滴和煤气间的速度差的增加而提高，根据计算表明，灰尘质点惯性沉降受重力作用而沉降的最高效率是当水滴直径为0.8mm时，对于2μm的灰尘，其效率为35%，对于3μm的灰尘为23%，对于5μm之灰尘为55%，7μm之灰尘为70%，对于10μm之灰尘其效率为80%。当水滴小于50μm时，对于3μm及其以下的灰尘起不到除尘作用。水洗煤气就是利用灰尘颗粒被增湿而凝聚的性质，由于颗粒凝聚而使质点变大。再因灰尘的重力作用而由煤气中沉降出来。这就是洗涤塔的除尘过程。

二、洗涤塔降温原理

在洗涤塔中除尘和冷却煤气同时进行的，冷却煤气与煤气和水之间的热交换有关。水之热容量很高，并能很好地冷却煤气。进入洗涤塔的煤气温度根据高炉使用冷矿热矿的不同约为20~300°C，而出塔的温度又根据炉顶压力的不同约为40~55°C。压力高(如167kPa)时则为55°C，但其含水量相当于38°C时标准状况下的含水量，常压时为40°C，煤气由于温度降低放出了大量热量，这些热量由洗涤塔中的喷水所带走。煤气进洗涤塔之前的温度和热焓都很高，煤气中还含有一些水蒸汽，常压高炉约为50g/Nm3，而高压高炉煤气水蒸汽含量约为30~ 40g/Nm3。其湿球或露点温度都是比较低的，根据不同的炉顶压力而异。如进塔煤气压力为196.1kPa煤气温度为200℃时，则湿球温度为72.5℃。当煤气压力为98.1kPa时其湿球温度为63.5 ℃ 。洗涤的给水温度一般都比较低(如35~40℃)，其热焓是比较小的。

洗涤塔中的煤气冷却分两个阶段进行，第一阶段靠水蒸发而冷却煤气，直到把煤气冷却到露点，这个过程是水吸热而蒸发，煤气放热而降温，当达到某一个温度后，煤气中的水蒸汽冷凝而放热，所放之热量被水吸收后又蒸发，又进入煤气中，这个温度即称为煤气的露点。从煤气进入洗涤塔后降温到露点的这段冷却过程称为水蒸发冷却过程。这个过程中煤气热焓没有变化。这个阶段中的水温没有变化，即保持煤气之湿球温度，煤气中的水分增加，煤气由不饱和达到饱和。煤气温度则继续降低。第二阶段是煤气和水之间的接触冷却过程，煤气由湿球温度继续降低，其热焓也降低。煤气中的水蒸汽冷凝并放出热量，煤气放出物理热，这些热量都传给水。这个过程的特点是煤气中的水分降低，煤气热焓减少，温度降低，水温升高到煤气的湿球温度。