[发明专利]一种防止高炉喷枪焦炉煤气管堵塞装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于高炉炼铁技术领域，尤其涉及一种用于防止高炉喷枪焦炉煤气管堵塞装置及其方法。

背景技术

高炉喷吹焦炉煤气工艺是将来自焦化厂的焦炉煤气经过加压至高于风口压力，在压力的作用下，焦炉煤气经过管路系统到达各风口，经过喷枪进入高炉。在高炉内，焦炉煤气通过燃烧和分解反应，为高炉提供热量和还原剂，从而替代相应焦炭所起的热源和还原剂的作用，完成冶炼和还原反应。该工艺在带来良好效果的同时，也遇到了许多意想不到的困难，其中最为主要的问题即管路堵塞，尤其是喷枪焦炉煤气管堵塞的问题。经过认真的调研分析，认为造成管路堵塞的主要原因是焦炉煤气中萘、苯、苯酚、焦油等有机物质的析出，它们与焦炉煤气中的水分相互作用，形成粘滞物附着在管壁四周，造成供气障碍。即使经过处理的焦炉煤气仍会带入以上夹杂，因此，仍将导致管路堵塞的现象发生。

频率高于20kHz的机械波叫做超声波，它属于声波。超声技术是声学中发展最迅速、应用最广泛的领域。不仅在工业检测、加工等方面展示强大的作用，超声在成像、超声全息、超声显微镜等技术的出现更加显示出超声技术是现代科技中的重要成员。

超声波对介质的作用主要体现在机械作用、生物作用、热学作用、空化作用和化学作用等。热学作用：超声波被介质吸收时可产生强烈的高频振荡，介质间相互磨擦会产生热量，从而液体、固体的温度就会升高，当超声波穿透两种不同的介质分界面时，温升更大。空化作用：存在于液体中的微气泡在声场的作用下振动，当声压达到一定值时，气泡迅速膨胀，然后突然闭合，在气泡闭合时产生冲击波，这种膨胀、闭合、振荡等一系列动力学过程叫做空化。超声化学的主要作用原理是超声作用下液体的超声空化即液体中的气泡在超声作用下在极短的时间内崩溃，在空化泡崩溃的瞬间，会在其周围极小空间范围内产生出1900～5200K 高温和超过5.065×10⁷Pa的高压，温度变化率高达10⁹K·s^-1，并伴有强烈的冲击波和时速高达400km·h^-1的射流，这些极端环境足以将气泡内气体和液体交界面的介质加热分解为强氧化性的物质如·O、·OH、·O₂H等，从而促进有机物的“水相燃烧”反应。

公开号CN101633035A公布了一种采用超声波空化强化的金属结晶器及其冷却方法，其通过超声波信号发生器发出高频信号，使换能器产生超声波振动，对结晶器内的冷却水产生超声波空化效应，使冷却水变为超湍流状态，强化冷却。同时，通过超声波信号发生器发出的高频信号，使结晶器产生超声波振动，对结晶器的被结晶金属进行超声波振动，细化晶粒，提高结晶金属机械性能。

赵德明等《复频超声波氧化降解苯酚废水》论文中试图利用复频超声波氧化技术对水中苯酚进行处理，足够强度的超声波通过液体时，形成空化泡，在崩灭瞬间产生极短暂的强压力脉冲，气泡周围微小空间形成局部热点，为有机物的降解创造了一个极端的物理环境，对有机物造成了热解。另外，降解有机物过程中主要的氧化剂H₂O₂和·OH，可以氧化包括生物难以转化的各种有机物并使之矿化，对作用物几乎无选择性，对超声氧化起决定性作用，与有机物的反应速度比较快。

都学敏等《甲醇水溶液超声波制氢实验研究》论文中所述超声波甲醇水溶液制氢是利用超声空化效应创造的超声空穴微环境内发生以热解和重整为主的制氢反应，并且热解反应和重整反应所占的比重也会随着外界条件的变化而变化，每个空化气泡都可以看成一个微型热反应器，氢气是若干反应器产氢的宏观结果。

根据以上背景材料，本发明提出了一种预防高炉喷吹焦炉煤气管道堵塞的方法及其装置，该方法操作简便对温度、压强等无特殊要求，且使用清洁的电能不产生其它污染；该法可通过超声空化效应降解管壁附着物中的有机物从而降低管道内有毒有害等有机物质的沉积；同时通过超声热学效应可以使部分有机物挥发，提高管壁附着物流动性，一定程度上预防了由焦炉煤气中萘、苯、苯酚、焦油等杂质造成的管道堵塞问题。

发明内容

本发明旨在提供一种操作简单，无污染，可降低管道内有毒有害等有机物质的沉积，使部分有机物挥发，提高管壁附着物的流动性，从而有效防止高炉喷枪焦炉煤气管堵塞装置及方法。

为此，本发明所采取的解决方案是：