CN101993964A - 冶金熔渣干式粒化及热能回收系统 - Google Patents

冶金熔渣干式粒化及热能回收系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种冶金熔渣干式粒化及热能回收系统，属机械设备类。冶金熔渣干式粒化及热能回收系统由给料系统，干式粒化装置和热能回收系统组成，液态熔渣采用离心旋转和气流脉冲的方式进行干式粒化，熔渣通过与水冷壁和流化气体进行热交换后被冷却凝固，整个粒化过程不耗水或仅耗极少量的水，不会产生大量的废水和有害的H2S和SOx等气体，在形成高玻化率的粒化渣的同时充分回收了熔渣中的显热，有效避免了高品位热能的浪费，节省了冶金企业的能源消耗。粒化渣后续利用无需进行额外的干燥，也节省了后续利用工艺中的能源消耗。

Description

冶金熔渣干式粒化及热能回收系统
技术领域
本发明涉及冶金熔渣干式粒化及热能回收系统，属机械设备类。
背景技术
钢铁冶炼过程中会产生大量的高温熔渣，熔渣温度为1450～1600℃。由于冶金熔渣产量很大，如果不很好的利用，不但是对二次资源的极大浪费，而且还会对环境造成严重的污染，国内外都在对冶金熔渣的综合利用进行研究。冶金熔渣的安全、科学、高效处理对冶金企业的节能减排具有重要的意义。
传统的熔渣处理方法为水淬法，采用喷水的方式对熔渣进行骤冷，形成玻化渣，凝固后的渣粒与冲渣水分离，用作水泥原材料。该方法存在以下问题：
1)水淬过程需要消耗大量的水；
2)冲渣废水中含有污染性碱金属元素；
3)水淬过程中产生大量的H2S和SOx随蒸汽排入大气，促进酸雨形成，污染环境；
4)熔渣中含有的大量的高品位热能未得到回收；
5)粒化渣在后续利用时需再进行干燥，又需消耗一定的能源。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种在保证高玻化率的条件下将熔渣进行干式粒化并回收熔渣所含的高品位热能，同时减少污染物排放的熔渣干式粒化及热能回收系统。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案为：
冶金熔渣干式粒化及热能回收系统由给料系统，干式粒化装置和热能回收系统组成，其中干式粒化装置为封闭的腔体，在干式粒化装置的顶部设有热烟气出口，在干式粒化装置内部中央位置设置离心旋转盘，在离心旋转盘的下方围绕离心旋转盘的转轴设置环形布置的气流喷嘴，在气流喷嘴的下方围绕离心旋转盘的转轴设置环形布置的雾化水喷嘴，在干式粒化装置的内侧壁设置水冷壁，在水冷壁下方设置环锥面流化装置，在干式粒化装置的底部设置环形流化床，在环形流化床中设有埋管，环形流化床的下方设置渣粒出口，给料装置系统由缓储罐，熔渣包、导轨式提升机和熔渣给料装置组成，缓储罐出口下方设置熔渣包，熔渣包的下方设置导轨式提升机，导轨式提升机末端的下方设置熔渣给料装置，给料系统中的熔渣给料装置末端落料口设置在干式粒化装置的离心旋转盘中心的正上方，热能回收系统包括除尘器、整体式除氧器、余热锅炉、排气装置、汽轮发电机组、凝汽器、凝结水泵、补风装置、循环风机、给水泵及连接管道，其中除尘器的进气口通过管道与干式粒化装置的热烟气出口连接，除尘器的出气口通过管道与余热锅炉的进气口连接，余热锅炉顶部设有排气装置，余热锅炉出气口通过管道与循环风机进气口连接，在循环风机进气口之前的管道上设有补气装置，循环风机的出气口通过管道一路与干式粒化装置中环形流化床的流化冷却风进口连接，另一路与干式粒化装置中锥面流化装置的流化风冷却进口连接，余热锅炉的中压蒸汽出口和低压蒸汽出口分别通过管道连接至汽轮发电机组的两个进汽口，汽轮发电机组的排汽出口通过管道与凝汽器连接，凝汽器出口通过管道经凝结水泵连接至余热锅炉的凝结水进口，余热锅炉的凝结水出口通过管道连接至整体式除氧器，整体式除氧器上部通过管道连接至余热锅炉的低压蒸汽进口，整体式除氧器下部通过管道经给水泵连接至干式粒化装置中环形流化床的给水进口，干式粒化装置中环形流化床的给水出口通过管道连接至余热锅炉的中压给水进口，整体式除氧器上另有一条管道连接至干式粒化装置中水冷壁的低压蒸发进口，干式粒化装置中水冷壁的低压蒸发出口通过管道与整体式除氧器连接。
热能回收系统中低压蒸汽和低压给水的压力为0.1～1.0MPa，中压蒸汽和中压给水的压力为3.0～5.0MPa。
由于采用了以上方案，本发明的熔渣粒化系统采用干式粒化的方式，液态熔渣采用离心旋转和气流脉冲的方式进行粒化，熔渣主要通过以下三种方式进行热交换后被冷却凝固：
1)从干式粒化装置的旋转盘上甩出的熔渣首先与冷却空气进行热交换，熔渣被强制冷却；
2)被强制冷却后的渣粒碰到干式粒化装置的水冷壁后与水冷壁进行进一步的热交换；
3)与水冷壁碰撞后落下的渣粒与干式粒化装置下部的环形流化床进行热交换，渣粒在加热流化空气和流化床埋管的同时被进一步的冷却。
在方式1)中仅当熔渣流量偏大或干式粒化装置出口的热烟气温度偏高时喷入少量的雾化水，所以整个粒化过程不耗水或仅耗极少量的水，因此也不会产生大量的废水，且不会产生有害的H2S和SOx等气体。由于热能回收系统采用余热蒸汽发电系统，一方面通过余热锅炉吸收干式粒化装置中排出的热烟气中的热能，另一方面通过在干式粒化装置中设置水冷壁和流化床埋管来吸收熔渣粒化冷却过程中的部分热能，充分回收了熔渣中的显热，有效避免了高品位热能的浪费，节省了冶金企业的能源消耗。另外系统产生的粒化渣为干燥状态，在进行后续利用时无需进行额外的干燥，也节省了后续利用工艺中的能源消耗。由于冶金工艺中的熔渣为间歇性排出，因此本发明中的给料系统设置有熔渣缓储罐，以保证干式粒化及热能回收系统运行的连续性。本发明同时实现了熔渣的干式粒化和熔渣显热的有效回收。
附图说明
图1为本发明的结构示意图
图2为干式粒化装置的结构示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
见附图
冶金熔渣干式粒化及热能回收系统由给料系统，干式粒化装置3和热能回收系统组成，给料装置系统由缓储罐1，熔渣包15、导轨式提升机14和熔渣给料装置2组成。缓储罐1接收的冶金熔渣通过熔渣包15和导轨式提升机14输送至熔渣给料装置2，再从熔渣给料装置2的落料口落入到干式粒化装置3中的离心旋转盘16上，液态熔渣被离心旋转盘16甩出过程中由于离心力的作用和离心旋转盘16下方气流喷嘴17的脉冲作用被粒化成颗粒状，同时被强制冷却，颗粒状的熔渣碰到干式粒化装置3的水冷壁19后被进一步冷却凝固，形成高玻化率的粒化渣，然后落到下方的锥面流化装置20上，再沿着锥面流化装置20的上表面滑落至干式粒化装置3底部的环形流化床21中，渣粒在环形流化床21中被进一步冷却后从渣粒出口22排出。当熔渣流量偏大或干式粒化装置3出口烟气温度偏高时，可通过雾化水喷嘴18喷出的雾化水进行调节。
热能回收系统包括除尘器4、整体式除氧器5、余热锅炉6、排气装置7、汽轮发电机组8、凝汽器9、凝结水泵10、补风装置11、循环风机12、给水泵13及连接管道。干式粒化装置3上部出口热烟气经过除尘器4除尘后进入余热锅炉6，热烟气中的热能通过余热锅炉6回收后排出，余热锅炉6顶部设有排气装置7用于排放多余的烟气，余热锅炉6排出的烟气通过循环风机12增压后作为冷却气体，一路通过流化冷却风进口305进入干式粒化装置3的环形流化床21作为其流化冷却风，另一路通过流化冷却风进口304进入干式粒化装置3中的锥面流化装置20作为其流化冷却风，在循环风机12进口烟道上设有补气装置11用于补充冷风。
从余热锅炉6的中压蒸汽出口601出来的压力为3.0～5.0MPa的中压蒸汽和低压蒸汽出口602出来的压力位0.1～1.0MPa的低压蒸汽分别通过管道进入汽轮发电机组8，在汽轮发电机组8中做功发电后进入凝汽器9，从凝汽器9出来的凝结水再通过凝结水泵10，从凝结水进口604进口进入余热锅炉6，凝结水在余热锅炉6中被加热后从凝结水出口603出来经管道输送至整体式除氧器5，整体式除氧器5中一部分水通过干式粒化装置3的水冷壁19加热之后产生饱和蒸汽回到整体式除氧器5的低压汽包，再从低压汽包通过管道从低压蒸汽进口605进入余热锅炉6，在余热锅炉6中过热之后从余热锅炉6的低压蒸汽出口602送出。整体式除氧器5中另一部分水通过给水泵13加压后从干式粒化装置3的给水进口306进入干式粒化装置3中的环形流化床21，在环形流化床21中被加热后再从给水出口307通过管道输送至余热锅炉6的中压给水进口606，中压给水在余热锅炉6中被加热产生的中压过热蒸汽从余热锅炉6的中压蒸汽出口601送出。
在系统停机时，缓储罐1中的熔渣可直接输送至原熔渣处理系统。

Claims (3)

1.冶金熔渣干式粒化及热能回收系统，其特征在于：冶金熔渣干式粒化及热能回收系统由给料系统，干式粒化装置(3)和热能回收系统组成，其中干式粒化装置(3)为封闭的腔体，在干式粒化装置(3)的顶部设有热烟气出口(301)，在干式粒化装置(3)内部中央位置设置离心旋转盘(16)，在离心旋转盘(16)的下方围绕离心旋转盘(16)的转轴设置环形布置的气流喷嘴(17)，在气流喷嘴(17)的下方围绕离心旋转盘(16)的转轴设置环形布置的雾化水喷嘴(18)，在干式粒化装置(3)的内侧壁设置水冷壁(19)，在水冷壁(19)下方设置环锥面流化装置(20)，在干式粒化装置(3)的底部设置环形流化床(21)，在环形流化床(21)中设有埋管，环形流化床(21)的下方设置渣粒出口(22)，给料系统中的熔渣给料装置(2)末端落料口设置在干式粒化装置(3)的离心旋转盘(16)中心的正上方，热能回收系统包括除尘器(4)，整体式除氧器(5)，余热锅炉(6)，排气装置(7)，汽轮发电机组(8)，凝汽器(9)，凝结水泵(10)，补气装置(11)，循环风机(12)，给水泵(13)及连接管道，其中除尘器(4)的进气口通过管道与干式粒化装置(3)的热烟气出口(301)连接，除尘器(4)的出气口通过管道与余热锅炉(6)的进气口连接，余热锅炉(6)顶部设有排气装置(7)，余热锅炉(6)出气口通过管道与循环风机(12)进气口连接，在循环风机(12)进气口之前的管道上设有补气装置(11)，循环风机(12)的出气口通过管道一路与干式粒化装置(3)中环形流化床(21)的流化冷却风进口(305)连接，另一路与干式粒化装置(3)中锥面流化装置(20)的流化风冷却进口(304)连接，余热锅炉(6)的中压蒸汽出口(601)和低压蒸汽出口(602)分别通过管道连接至汽轮发电机组(8)的两个进汽口，汽轮发电机组(8)的排汽出口通过管道与凝汽器(9)连接，凝汽器(9)出口通过管道经凝结水泵(10)连接至余热锅炉(6)的凝结水进口(604)，余热锅炉(6)的凝结水出口(603)通过管道连接至整体式除氧器(5)，整体式除氧器(5)上部通过管道连接至余热锅炉(6)的低压蒸汽进口(605)，整体式除氧器(5)下部通过管道经给水泵(13)连接至干式粒化装置(3)中环形流化床(21)的给水进口(306)，干式粒化装置(3)中环形流化床(21)的给水出口(307)通过管道连接至余热锅炉(6)的中压给水进口(606)，整体式除氧器(5)上另有一条管道连接至干式粒化装置(3)中水冷壁(19)的低压蒸发进口(303)，干式粒化装置(3)中水冷壁(19)的低压蒸发出口(302)通过管道与整体式除氧器(5)连接。
2.如权利要求1所述的冶金熔渣干式粒化及热能回收系统，其特征在于：给料装置系统由缓储罐(1)，熔渣包(15)、导轨式提升机(14)和熔渣给料装置(2)组成，缓储罐(1)出口下方设置熔渣包(15)，熔渣包(15)的下方设置导轨式提升机(14)，导轨式提升机(14)末端的下方设置熔渣给料装置(2)，熔渣给料装置(2)的落料口设置在干式粒化装置(3)中。
3.如权利要求1所述的冶金熔渣干式粒化及热能回收系统，其特征在于：热能回收系统中低压蒸汽和低压给水的压力为0.1～1.0MPa，中压蒸汽和中压给水的压力为3.0～5.0MPa。
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