CN101633966B - 一种利用海水处理熔渣的装置、方法及其用途 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用海水处理熔渣的装置、方法及用途。本发明的装置由熔渣粒化系统、海水循环系统、渣水分离系统和蒸汽收集系统组成，还可包括捕集水净化系统。蒸汽收集系统通过冷凝熔渣粒化过程中产生的蒸汽得到淡水，并利用所述淡水洗涤粒化后的固态渣。本发明的装置还可作海水淡化之用，采用所述熔渣粒化系统中产生的蒸汽冷凝而成。本发明不使用外来淡水，在不增加淡水消耗的基础上减少了粒渣中的盐分，多余的淡水也可作他用。同时，本发明几乎不向海洋回排污水或升温后的污水，对海洋几乎不产生不利影响。

Description

一种利用海水处理熔渣的装置、方法及其用途

技术领域

本发明涉及熔渣处理领域，具体涉及一种熔渣的处理方法和装置。 

背景技术

在冶金和火力发电等生产过程中会产生大量的高温炉渣，如铁渣和钢渣，目前对炉渣的处理方法是湿法，即通过水冷法使高温炉渣固化并处理成为固态粒状渣以便后续利用。这种方法需要大量的水资源用来冷却炉渣和处理设备，同时处理过程产生大量的蒸汽和污水，蒸汽的直接排放，使炉渣中大量的显热被废弃，尤其是对于采用海水淡化的沿海冶金企业而言，不仅造成了极大的能源浪费，也大大增加了生产成本。而且蒸汽的回收利用也存在一定困难，如冶金炼钢工序的熔融钢渣，虽然温度高达一千多摄氏度，由于是间歇排放，其处理过程中间歇产生的常压蒸汽的回收用途有限，利用成本高，尚不具有实用性。 

中国专利ZL98123555.7中公布了一种炉渣余热回收方法，它将滚筒处理后的固态热渣与循环在气渣热交换器内的气体进行连续的热交换，加热后的循环气体输入余热锅炉再次进行热交换，经冷却后进入气渣热交换器重复与固态热渣换热。由于渣温高，气渣热交换器内设备易氧化、变形，而且炉渣进行热交换后的气体温度低，利用效率低，因此该方法成本较高、生产上不实用。 

对于沿海的冶金企业而言，为了节约淡水资源，高温炉渣的处理已开始采用海水冷却的方法。海水中通常含有3％的盐，其中主要是氯离子，以氯离子计，海水中的含量约为19000mg/L。如果用海水直接冷却冶金熔渣，会造成粒渣中氯离子浓度上升，而建筑材料如水泥又是利用冶金渣的主要途径，若水泥中的氯离子含量上升到一定浓度，会使构件中钢筋发生锈蚀，继而导致结构破坏，以致钢筋混凝土的失效。因此，日本专利文献JP11189441A2提出将粒渣从海水中铲到带式链板机上，用喷嘴喷出淡水冲洗带式链板机上的粒渣，使得粒渣中的盐分与粒渣剥离，以便于粒渣的后续利用。 

美国专利US5820814公开了一种将碳粉与熔渣注入反应炉中，利用熔渣余热使碳粉与熔渣反应，熔渣被还原后再利用的熔渣处理方法。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用海水进行熔渣处理和洗涤粒渣的方法和装置，以有效去除海水中氯离子对粒渣再利用的影响，同时又不增加淡水的消耗。 

本发明的目的是这样实现的： 

一种利用海水处理熔渣的装置，包括熔渣冷却装置和海水循环装置，其中，该装置由熔渣粒化系统、海水循环系统、渣水分离系统和蒸汽收集系统组成； 

所述熔渣粒化系统包括熔渣粒化器和喷淋装置； 

所述渣水分离系统包括渣水池，粒渣输送装置，粒渣冲洗装置，海水过滤装置和循环水池，所述渣水池位于所述熔渣粒化器的下方； 

所述海水循环系统由泵和管道组成，管道与所述喷淋装置相连，管道与渣水池相连； 

所述蒸汽收集系统与所述熔渣粒化系统相连，包括蒸汽收集器和冷凝器。 

在一个优选的实施方案中，所述装置包括捕集水净化系统。 

较好的是，所述捕集水净化系统包括过滤器，淡水池和冲洗水池，所述过滤器与所述淡水池相连，所述粒渣冲洗装置通过管道分别与所述冲洗水池和淡水池相连。 

较好的是，所述蒸汽收集系统包括喷雾净化器和填料捕雾器。 

进一步地，所述蒸汽收集系统包括排放管。 

一种利用海水处理熔渣的方法，包括海水冷却熔渣，淡水洗涤冷却的熔渣，其特征在于，该方法按以下步骤进行： 

(1)将高温熔渣放流到熔渣粒化器中，喷淋海水到熔渣上，使熔渣冷却粒化； 

(2)粒化后的熔渣用海水再次冷却； 

(3)蒸汽收集系统收集熔渣冷却过程中产生的蒸汽，冷凝成淡水，备用； 

(4)通过粒渣输送装置分离粒渣和海水，用用上一步骤获得的淡水对输送装置上的粒渣进行清洗； 

较好的是，所述海水的再次冷却在渣水池中进行。 

一种利用海水处理熔渣的装置的用途，其特征在于，所述装置用于海水淡化。 

较好的是，淡化的海水由所述熔渣粒化系统中产生的蒸汽冷凝而成。 

用淡水对输送装置上的粒渣进行清洗时，会产生细小的粒渣，海水过滤装置可以过滤海水，将海水与细小的粒渣分离，过滤后的海水可以继续在本发明装置中循环利用。在海水冷却和淡水洗涤粒渣的过程中，渣水池中的海水不断浓缩，浓度越来越高，当浓度达到略低于饱和浓度，大约到20～25％时，可以将渣水池中的海水排空。 

本发明直接采用海水进行炉渣的冷却粒化处理并对其设备进行冷却，同时利用熔渣中大量的余热将海水中的水加热变成的蒸汽，由于蒸汽与海水中的盐分分离，回收蒸汽为淡化 水，回收的淡水除了用于洗涤粒渣以除去粒渣的盐分外，多余的淡水还可为其它工序提供淡水资源。既解决了沿海冶金工厂的熔渣处理所必需的淡水水源问题，又能处理冶金渣并能有效利用炉渣中的巨大的显热，同时处理后的粒渣成份几乎不变，可直接利用；而且在渣处理过程中产生的烟尘又能得到净化，对改善渣处理周围空气质量也大有裨益，可大大降低沿海冶金企业的生产成本。 

另外，本发明不使用外来淡水，而是利用蒸汽回收系统将海水中的水份捕集并过滤处理，利用反冲洗过滤器的污水冲洗粒渣，在不增加淡水消耗的基础上减少了粒渣中的盐分，多余的淡水也可作他用。同时，本发明几乎不向海洋回排污水或升温后的污水，对海洋几乎不产生不利影响。 

附图说明

图1是本发明装置的整体结构示意图。 

图中，10.熔渣，11.熔渣粒化器，12.喷淋装置，13.熔渣放流装置；14.熔渣盛器；21.泵，22.管道，23.阀门，24.管道，25.泵，26.阀门；31.渣水池，32.粒渣输送装置，33.粒渣冲洗装置，34.海水过滤装置，35.循环水池，36.渣堆场；41.蒸汽收集器，42.喷雾净化器，43.填料捕雾器，44.冷凝器，45.排放管，46泵，47冷媒槽；51.过滤器，52.淡水池，53.冲洗水池，54.吸水管道及其附件，55.泵。 

具体实施方式

实施例1 

本发明由熔渣粒化系统、海水循环系统、渣水分离系统、蒸汽收集系统、捕集水净化系统五大系统组成。 

如图1所示，熔渣粒化系统由熔渣粒化器11和喷淋装置12组成。熔渣放流装置13将高温熔渣10从熔渣盛器14(如渣罐或渣槽)中倒出，放流到熔渣粒化器11。此时，海水循环系统也向喷淋装置12连续提供海水，喷淋装置12的布置使其喷射出来的海水能够冲击到熔渣上，完成熔渣的冷却粒化，同时海水吸收渣中的热量使得其中的水分升温变成蒸汽，同时海水也具有冷却熔渣粒化器11的作用。 

海水循环系统由泵21和25、管道22和24、阀门23和26等组成。其作用是补充海水并向熔渣粒化系统提供海水或循环海水。 

熔渣粒化系统紧邻渣水分离系统。渣水分离系统分为渣水池31、粒渣输送装置32、粒渣冲洗装置33、海水过滤装置34和循环水池35。被熔渣粒化系统粒化后的渣排入此系统中。 渣水池31中的海水对粒渣进行再次冷却并产生蒸汽；粒渣输送装置32在输送粒渣时完成粒渣与海水的分离，粒渣输送装置32将粒渣输送到渣堆场36；粒渣冲洗装置33从冲洗水池53中抽取淡水对输送机上的粒渣进行一次冲洗，同时粒渣冲洗装置33又从淡水池52中抽取淡水对输送机上的粒渣进行二次冲洗，减少粒渣中附着的海水成份以便粒渣的后续利用；海水过滤装置34对熔渣处理过程中产生的含细小粒渣的海水进行过滤，以将细小的粒渣与海水分离，使过滤后的海水在本装置中再次利用而不堵塞喷雾净化器42。 

蒸汽收集系统由蒸汽收集器41和喷雾净化器42、填料捕雾器43和冷凝器44以及排放管45组成。其作用是对含有微小渣粒的蒸汽进行捕集，减少排放物的烟尘和蒸汽含量，降低对大气的污染并回收蒸汽。蒸汽收集器41位于渣水池31的上方并将其完全封闭，只允许粒渣输送装置32外露。喷雾净化器42所用的淡水来自淡水池52，它和填料捕雾器43和冷凝器44的布置保证捕集到的水不流入渣水池31，而是流入捕集水净化系统中。冷凝器44内用来冷却蒸汽的冷媒在冷凝器44、泵46和冷媒槽47等组成的回路中可闭路循环。 

捕集水净化系统由过滤器51、淡水池52、冲洗水池53等组成。过滤器51将捕集下来的含渣粒的水进行过滤，过滤后的淡水自流进入淡水池52；用泵55阶段性地从淡水池52抽取少量淡水对过滤器51进行反冲洗处理，用于清洁过滤料以便维持其过滤能力，反冲洗过程中排放的污水进入冲洗水池53中，通过泵送到粒渣冲洗装置33。 

如图1所示，熔渣10进入熔渣粒化器11中，启动海水循环系统的泵25和阀门24，将海水循环水送入熔渣粒化系统的喷淋装置12中，熔渣被熔渣粒化器11和喷淋装置12的共同冷却破碎作用而固化、粒化变成粒渣。当循环海水不足时，启动泵21，通过连接到海洋的管道23从海洋中取水并送入渣水池31或喷淋装置12中。 

粒渣和海水从熔渣粒化器11中流入渣水池31中，粒渣依靠重力沿渣水池的池底汇集到粒渣输送装置32上，被其提升离开渣水池31的水面完成与海水的分离，冲洗水池53和淡水池52中的水分别被送到粒渣冲洗装置33，并被喷洒到粒渣输送装置32上的粒渣上，冲洗粒渣上附着的海水盐分，冲洗后的废水流入渣水池31中，冲洗干净后的粒渣继续被输送装置提升至渣堆场36上。渣水池31中未被粒渣输送装置32带走的细小粒渣沉淀到渣水池31的底部泥斗中，可定期清理。海水过滤装置34把渣水池31中海水过滤成清洁的循环水并汇集到循环水池35中，通过海水循环系统的泵25送到喷淋装置12中。 

熔渣粒化器11在处理熔渣时，由于海水被熔渣10中巨大的热量加热，温度急剧上升变成蒸汽，蒸汽被覆盖在渣水池31上方的蒸汽收集器41收集、并被依次导入喷雾净化器42、填料捕雾器43、冷凝器44内，由于蒸汽不含盐分，被捕集后变成淡水进入捕集水净化系统中，少部分未被捕集的蒸汽可通过排放管45放散到大气中。喷雾净化器42、填料捕雾 器43、冷凝器44的外管相通、相接，并与水平面呈α夹角且向下倾斜，使得捕集的水可流到捕集水净化系统中。 

过滤器51将捕集下来的含尘水进行过滤，过滤后的淡水进入并储存在淡水池52，需要时也可流入冲洗水池53中补充冲洗淡水；由于过滤器51运行一段时间后其过滤能力会降低，因此必须进行阶段性的反冲洗，即通过泵55从淡水池52抽取少量淡水对过滤器51进行反冲洗处理，反冲洗过程中排放的污水进入冲洗水池53中，通过泵送到粒渣冲洗装置33中冲洗粒渣。同时粒渣冲洗装置33还通过吸水管道及其附件54从淡水池52中抽取淡水对粒渣进行二次冲洗。 

经过一段时间运行后，渣水池31中的海水不断浓缩，浓度越来越高，当浓度达到略低于饱和浓度，大约到20～25％时，可以将渣水池31中的海水排空，以防止过高的盐分浓度对粒渣的不利影响。 

实施例2 

除蒸汽收集系统由蒸汽收集器41、冷凝器44和排放管45组成以外，其他同实施例1。 

本发明的装置具有利用海水进行熔渣的粒化处理、将海水蒸汽化(淡化)及净化处理等功能，海水可在装置中循环使用；淡化及净化处理后的淡水除供本装置中的粒渣冲洗系统利用外，还可将多余的淡水提供给系统以外的用户，而且还利用其中的反冲洗的排污水冲洗粒渣。在完成熔渣处理的同时充分利用了熔渣中的大量余热进行海水的淡化，不向海洋排放热污染及杂质污染的海水，并能保证粒渣的成份较少受到海水成份的影响，可直接应用，是融节能环保为一体的集约化技术。 

本发明用海水进行熔渣的冷却和粒化处理，有效利用了炉渣中的巨大的显热，将海水汽化并从通过喷淋、冷凝等综合措施补集蒸汽及其中的烟尘，将其过滤后得到淡水，为其它工序或本工序提供淡水资源；同时，利用本系统中生产的淡水冲洗粒渣，以避免海水中的盐分对粒渣再利用的影响。本发明通过利用海水实现冶金熔渣的冷却和粒化，不仅节约了宝贵的淡水资源，同时解决了海水中盐分对粒渣再利用的影响问题。 

Claims (7)

1.一种利用海水处理熔渣的装置，包括熔渣冷却装置和海水循环装置，其特征在于，该装置由熔渣粒化系统、海水循环系统、渣水分离系统、蒸汽收集系统和捕集水净化系统组成；

所述熔渣粒化系统包括熔渣粒化器(11)和喷淋装置(12)；

所述渣水分离系统包括渣水池(31)，粒渣输送装置(32)，粒渣冲洗装置(33)，海水过滤装置(34)和循环水池(35)，所述渣水池(31)位于所述熔渣粒化器(11)的下方；所述海水循环系统由泵和管道组成，一管道(24)与所述喷淋装置(12)相连，另一管道(22)与渣水池(31)相连；

所述蒸汽收集系统与所述熔渣粒化系统相连，包括蒸汽收集器(41)和冷凝器(44)；

所述捕集水净化系统包括过滤器(51)，淡水池(52)和冲洗水池(53)，所述过滤器(51)与所述淡水池(52)相连，所述粒渣冲洗装置(33)通过管道分别与所述冲洗水池(53)和淡水池(52)相连。

2.根据权利要求1所述的利用海水处理熔渣的装置，其特征在于，所述蒸汽收集系统包括喷雾净化器(42)和填料捕雾器(43)。

3.根据权利要求1所述的利用海水处理熔渣的装置，其特征在于，所述蒸汽收集系统包括排放管(45)。

4.一种利用海水处理熔渣的方法，包括海水冷却熔渣，淡水洗涤冷却的熔渣，其特征在于，该方法按以下步骤进行：

(1)将高温熔渣放流到熔渣粒化器中，喷淋海水到熔渣上，使熔渣冷却粒化；

(2)粒化后的熔渣用海水再次冷却；

(3)蒸汽收集系统收集熔渣冷却过程中产生的蒸汽，冷凝成淡水，备用；

(4)通过粒渣输送装置分离粒渣和海水，用上一步骤获得的淡水对输送装置上的粒渣进行清洗；

5.根据权利要求4所述的利用海水处理熔渣的方法，其特征在于，所述用海水再次冷却在渣水池(31)中进行。

6.权利要求1所述利用海水处理熔渣的装置的用途，其特征在于，所述装置用于海水淡化。

7.根据权利要求6所述的海水处理熔渣的装置的用途，其特征在于，淡化的海水由所述熔渣粒化系统中产生的蒸汽冷凝而成。

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