CN102690909A - 一种高温液态高炉炉渣气碎粒化装置 - Google Patents

一种高温液态高炉炉渣气碎粒化装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高温液态高炉炉渣气碎粒化装置，属一种高炉炉渣干法粒化装置，包括雾化器、风量调节系统以及雾化冷却系统，雾化器分别接入风量调节系统与雾化冷却系统，通过风量调节系统获得气流，通过雾化冷却系统获得冷却液体，所述的雾化器至少包括风室与水冷却室，风室与水冷却室之间可进行温度传递；所述的风室上设置有多个节流风口，风室通过多个节流风口与雾化器的炉渣通道相连通。发明所提供的一种高温液态高炉炉渣气碎粒化装置结构简单，体积较小，亦可根据所需粒化的高炉炉渣的不同实际情况通过风量调节系统调节进入雾化器风室的气流流量与流速，因此功耗偏低，节约能源，且适用于各种高炉炉渣的粒化处理，应用范围广阔。

Description

一种高温液态高炉炉渣气碎粒化装置
技术领域
本发明涉及一种高炉炉渣干法粒化装置，更具体的说，本发明主要涉及一种高温液态高炉炉渣气碎粒化装置。
背景技术
高炉炉渣是高炉炼铁产生的一种副产品，是一种性能良好的硅酸盐材料，经加工处理，主要用于制作建筑材料和化肥的原料。同时，高炉生产过程中，入炉的各种原、燃料经冶炼后，除获得铁水(炼钢生铁或铸造生铁)和副产品高炉煤气以外，铁矿石中的脉石，燃料中的灰分与熔剂融合就形成液态炉渣，其一般温度为1450～1650℃，定时从渣口、铁口排出。通常将从渣口排出的熔渣称为“上渣”，从铁口随同铁水排出的称为“下渣”，下渣中往往混有少量铁水。高炉炉渣的化学成分取决于原料成分、冶炼铁种、操作方法和冶炼过程中的炉况变化。高炉渣中主要成分为CaO、MgO、SiO2和A12O3，占总量的95％以上，这四种成分基本可以决定高炉渣的冶金性能。攀枝花钒钛磁铁矿含有较多的TiO2，包头白云鄂博矿含有较多的CaF2，用这些特殊铁矿石冶炼，炉渣中相应的TiO2、CaF2较多。除此之外，渣中还含有少量FeO、MnO和CaS以及一些微量化合物，其碱度一般为O.9～1.25。高炉冶炼正常进行时，炉渣成分变化不大，但在生产过程中有时需要调整炉料配比，此时炉渣成分相应变化，炉况变化炉渣成分也会改变，炉冷时渣中Feo、SiO2含量会稍有增多。每生产1吨生铁要副产300～400Kg炉渣，排出温度在1450～1650℃，1t高炉渣约含1800MJ的热量，折合64Kg标准煤。2011年我国的高炉生铁产量为6.3亿t，高炉渣的产生量约为2.14亿t，所含热量折合1370万t标准煤。
目前，我国液态高炉炉渣90％以上采用水淬法制取水渣，水冷后的高炉炉渣可用于制造水泥等建筑材料，常用的水处理法有因巴法、图拉法、拉萨法等。该方法存在的主要问题有：水消耗严重，处理每吨炉渣耗水1吨，且产生的大量H2S和SOX气体随水蒸气排入大气，造成环境污染。处理1t炉渣产生800m3水蒸汽，其中H2S含量19mg/m3，SO2含量4.319mg/m3；炉渣的余热没有得到有效的回收利用；同时水渣含水率高，作为水泥原料仍需干燥处理，需消耗一定的能源；系统的投资和运行成本高，一座日产2500t的高炉要建造两套水冲渣设备，建设投资一般在4000万元左右，在水冲渣过程中，含铁较高的炉渣易引起爆炸；并且水渣用途较单一。产生的H2S和SOX等有害气体随蒸汽排入大气，促进酸雨的形成，水淬渣的堆积占用了大量土地面积，甚至会出现扬沙，恶化环境，造成严重的环境污染。国内高炉渣余热回收利用仅限于冲渣水余热供暖。首钢、济钢、宣钢、鞍钢、本钢、莱钢、安钢等企业都有过采用冲渣水余热解决厂区部分采暖或浴室供热水的报道。但这种利用仅占高炉渣全部显热的很少部分，余热回收率低，仅为10％左右，且受时间和地域限制，在夏季和无取暖设施的南方地区，这部分能量只能浪费，因此推广应用受到了限制。
针对高炉炉渣水淬法的缺点，20世纪70年代，国内外已经开始研究干法粒化炉渣的方法，主要有风淬法和离心粒化法，两者都是先将液态高炉炉渣快速破碎、凝固为小颗粒，再采用技术手段回收余热的方法。风淬法是用大功率造粒风机产生高压、高速气流将熔渣吹散、粒化的方法。离心粒化是依靠转盘或转杯的高速旋转产生的离心力将液态高炉渣粒化的方法。但现有风淬法主要缺点是动力消耗大、设备庞大复杂、占地面积大、投资和运行费用高。
发明内容
本发明的目的之一在于解决上述不足，提供一种结构紧凑、能耗低的高温液态高炉炉渣气碎粒化装置，以期望解决现有技术中风淬法处理高炉炉渣所存在的动力消耗大，设备庞大复杂，耗费能源较多等技术问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
本发明一方面提供了一种用于高温液态高炉炉渣气碎粒化的雾化器，包括风室与水冷却室，所述的风室与水冷却室上均设置有用于由管道与其内部相连通的管道连接口，且风室与水冷却室相邻固定在一起且相互独立，所述的风室与水冷却室之间可进行温度传递；所述的风室上设置有多个节流风口。
进一步的技术方案是：所述风室上设置的多个节流风口在风室内侧风口的面积大于风室外侧风口的面积。
更进一步的技术方案是：所述的节流风口侧面呈梯形状或呈阶梯状依次缩小。
更进一步的技术方案是：所述的多个节流风口的形状为三角形、圆形、椭圆形、多边形当中的任意一种或几种。
更进一步的技术方案是：所述的风室与水冷却室之间设置有隔板，它们通过隔板进行温度传递。
本发明另一方面提供了一种高温液态高炉炉渣气碎粒化装置，包括上述的雾化器、风量调节系统以及雾化冷却系统，雾化器分别接入风量调节系统与雾化冷却系统，通过风量调节系统获得气流，通过雾化冷却系统获得冷却液体，所述的粒化装置的内部还设置有炉渣通道，雾化器中的风室与水冷却室安装在炉渣通道附近，其中风室通过管道接入风量调节系统，水冷却室通过循环管道接入雾化冷却系统；所述的风室通过多个节流风口与雾化器的炉渣通道相连通。
进一步的技术方案是：所述的雾化器整体呈圆形，水冷却室与风室围绕着炉渣通道呈圆环状，且水冷却室设置在风室的上方，风室上还设置有截面向炉渣通道中心倾斜的斜面，多个节流风口设置在该斜面上。
更进一步的技术方案是：所述的雾化器整体呈马蹄形，水冷却室与风室均呈对称的形式设置在炉渣通道的两侧，且炉渣通道两侧的水冷却室置于炉渣通道两侧的风室外侧，风室上还设置有截面向炉渣通道中心倾斜的斜面，多个节流风口设置在该斜面上。
更进一步的技术方案是：所述的风量调节系统包括稳压装置、压力调节器以及流量调节器，稳压装置上安装有压力、流量、温度检测元件，稳压装置通过管道与雾化器的风室相连通，压力调节器与流量调节器也安装在该管道上，用于控制气流的流速与流量。
更进一步的技术方案是：所述的雾化冷却系统包括稳压装置，稳压装置上安装有压力检测元件与温度检测元件；且稳压装置通过循环管道与雾化器中的水冷却室相连通；所述的冷却液体是水，稳压装置通过循环管道以循环水流的方式，使水冷却室在与风室进行温度交换的过程中保持温度恒定。
与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：通过雾化器风室与炉渣通道之间的节流风口将进入风室内的气流的势能变大，使得由风室上多个节流风口喷出多道强劲的气流，当高炉炉渣流经这些气流时即被冲击碰撞成为粒状，而且在水冷却室的作用下，还使得风室上节流风口所喷出的气流温度偏低并保持恒定，同时在高炉炉渣粒化的过程中，节流风口喷出的气流还使渣粒的温度得到迅速降低，从而越过二次粘结温度区间，为粒化渣后续余热回收和传递运输过程连续、顺利创造条件，且本发明所提供的一种高温液态高炉炉渣气碎粒化装置结构简单，体积较小，亦可根据所需粒化的高炉炉渣的不同实际情况通过风量调节系统调节进入雾化器风室的气流流量与流速，因此功耗偏低，节约能源，且适用于各种高炉炉渣的粒化处理，应用范围广阔。
附图说明
图1为本发明一种实施例的结构示意图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为图2的B处的放大图；
图4为本发明另一种实施例的结构示意图；
图5为图4的D向示意图；
图6为图5的C-C剖视图；
图7为图5的E处的放大图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步阐述。
图1与图2示出了本发明的一种实施例的结构示意图，参见图1与图2所示，本发明的第一种实施例是提供一种高温液态高炉炉渣气碎粒化装置，包括雾化器、风量调节系统以及雾化冷却系统，雾化器分别接入风量调节系统与雾化冷却系统，通过风量调节系统获得气流，通过雾化冷却系统获得冷却液体，所述的雾化器至少包括风室1与水冷却室2，且其内部还设置有炉渣通道3，风室1与水冷却室2安装在炉渣通道3附近，其中风室1通过管道4接入风量调节系统，水冷却室2通过循环管道5接入雾化冷却系统，且风室1与水冷却室2之间可进行温度传递；所述的风室1上设置有多个节流风口6，风室1通过多个节流风口6与雾化器的炉渣通道3相连通。前述的节流风口6的作用为将进入风室1的气流通过小孔径的节流风口6喷射出去，由于节流风口6的孔径远小于接入风室1的管道4的管径，因此气流由节流风口6喷出时的气压较大，将通过炉渣通道3的高炉炉渣冲撞成粒状，并且在冲撞过程中迅速降低渣粒的温度。前述技术方案能够解决本发明通过高压气流冲撞粒化高炉炉渣，并对其进行冷却的技术问题，同时还可使风室1内的气流温度保持在额定的温度范围内，避免由节流风口6喷出的高压气流温度过高影响其冷却高炉炉渣渣粒的效果，因此该技术方案可以作为本发明较为基础的一个实施例。
而本发明实施例上述所提到的雾化器为独立结构，其可以根据所使用的气碎粒化装置结构的不同，以不同形态且结构相同的形式安装在炉渣通道3的附近，参考图1中的雾化器部分，其结构包括风室1与水冷却室2，所述的风室1与水冷却室2上均设置有用于由管道与其内部相连通的管道连接口，且风室1与水冷却室2相邻固定在一起且相互独立，所述的风室1与水冷却室2之间可进行温度传递；所述的风室1上设置有多个节流风口6。
将上述独立结构的雾化器与本发明基础实施例相结合，上述的技术方案中所提到的水冷却室2的作用为降低风室1的温度，由于长期使用使得风室1内部的温度升高，使上述实施例中节流风口6喷出高压气流的冷却效果受到影响，因此风室1与水冷却室2之间进行温度传递的其具体结构为所述的风室1与水冷却室2之间设置有隔板7，它们通过隔板7进行温度传递。确切的说，风室1与水冷却室2应当在雾化器中处于相邻的位置上。
在上述实施例的基础之上，为使得多个节流风口6喷出的高压气流更加强劲，进一步提升高炉炉渣的粒化效率，发明人还对节流风口6的具体结构进行了如下改进：具体参见图3所示，所述风室1上设置的多个节流风口6在风室1内侧风口的面积大于风室1外侧风口的面积。并且为避免节流风口6因其两端的面积不对等而导致其两端的具体较长，还可以将节流风口6设置为风口面积呈阶梯状的缩小，或者将节流风口6的侧面直接设置为梯形状。前述提到的这些技术手段与上述本发明的基础实施例中的技术方案相结合，可以作为本发明另一个优选的实施例。
同时上述的两个实施例中所提到的节流风口6，其横截面的形状可以设置为三角形、圆形、椭圆形、多边形等形状，并且可以将多个节流风口6分别设置前述的多种形状，其目的为进一步增加由节流风口6喷出的高压气流气碎粒化高炉炉渣的效率。
本发明中所提到的雾化器可以为适应炉渣通道3的具体形态设计为等同于该结构的任意形状，只要雾化器中风室1上的节流风口6与炉渣通道3相连通，可以通过喷出高压气流碎化并冷却经过炉渣通道3的高炉炉渣，从而实现本发明的技术效果。而发明人根据现有的相关设备中炉渣通道3的具体形式，设计了两种形状的雾化器，可以与上述两个实施例相结合，构建出本发明更加优选的两个或多个实施例：
再次参见图1、图2所示，前述提到的雾化器形状一种为整体呈现圆形，水冷却室2与风室1围绕着炉渣通道3呈圆环状，且水冷却室2设置在风室1的上方，风室1上还设置有截面向炉渣通道3中心倾斜的斜面8，多个节流风口6设置在该斜面8上。
参见图4、图5、图6所示，另一种雾化器形状为整体呈马蹄形，水冷却室2与风室1均呈对称的形式设置在炉渣通道3的两侧，且炉渣通道3两侧的水冷却室2置于炉渣通道3两侧的风室1外侧，风室1上还设置有截面向炉渣通道3中心倾斜的斜面8，多个节流风口6设置在该斜面8上。如图7所示，前述所提到的多个节流风口6同样可以设置为本发明上述的实施例中所提到的风口面积呈阶梯状缩小或梯形结构，与上述的结构基本相同，可直接参照上述的节流风口6结构进行设置，这里不多做介绍。
同时关于雾化器所接入的风量调节系统与雾化冷却系统可根据上述的雾化器结构，结合现有技术，最好将它们设置为如下结构，所述的风量调节系统包括稳压装置、压力调节器以及流量调节器，稳压装置上安装有压力、流量、温度检测元件，稳压装置通过管道4与雾化器的风室1相连通，压力调节器与流量调节器也安装在该管道4上，用于控制气流的流速与流量。且如所接入的是上述整体呈马蹄形的雾化器，那么稳压装置需通过管道同时与炉渣通道3两侧的风室1相连通，保证炉渣通道3的两侧的节流风口6都喷出高压气流，实现高炉炉渣的粒化。
所述的雾化冷却系统包括稳压装置，稳压装置上安装有压力检测元件与温度检测元件；且稳压装置通过循环管道5与雾化器中的水冷却室2相连通；所述的冷却液体是水，稳压装置通过循环管道5以循环水流的方式，使水冷却室2在与风室1进行温度交换的过程中保持温度恒定。同样，如所接入的雾化器是上述整体马蹄形的雾化器，那么稳压装置通过循环管道5同时与炉渣通道3两侧的水冷却室2相连通，保证炉渣通道3的两侧的水冷却室2中的冷却水都保持温度恒定，使炉渣通道3两侧的风室1都得到充分的冷却。
在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (10)

1.一种用于高温液态高炉炉渣气碎粒化的雾化器，包括风室（1）与水冷却室（2），其特征在于：所述的风室（1）与水冷却室（2）上均设置有用于由管道与其内部相连通的管道连接口，且风室（1）与水冷却室（2）相邻固定在一起且相互独立，所述的风室（1）与水冷却室（2）之间可进行温度传递；所述的风室（1）上设置有多个节流风口（6）。
2.根据权利要求1所述的用于高温液态高炉炉渣气碎粒化的雾化器，其特征在于：所述风室（1）上设置的多个节流风口（6）在风室（1）内侧风口的面积大于风室（1）外侧风口的面积。
3.根据权利要求1或2所述的用于高温液态高炉炉渣气碎粒化的雾化器，其特征在于：所述的节流风口（6）侧面呈梯形状或呈阶梯状依次缩小。
4.根据权利要求1或2所述的用于高温液态高炉炉渣气碎粒化的雾化器，其特征在于：所述的多个节流风口（6）的形状为三角形、圆形、椭圆形、多边形当中的任意一种或几种。
5.根据权利要求1所述的用于高温液态高炉炉渣气碎粒化的雾化器，其特征在于：所述的风室（1）与水冷却室（2）之间设置有隔板（7），它们通过隔板（7）进行温度传递。
6.一种高温液态高炉炉渣气碎粒化装置，包括权利要求1至6所述的雾化器、风量调节系统以及雾化冷却系统，雾化器分别接入风量调节系统与雾化冷却系统，通过风量调节系统获得气流，通过雾化冷却系统获得冷却液体，其特征在于：所述的粒化装置的内部还设置有炉渣通道（3），雾化器中的风室（1）与水冷却室（2）安装在炉渣通道（3）附近，其中风室（1）通过管道（4）接入风量调节系统，水冷却室（2）通过循环管道（5）接入雾化冷却系统；所述的风室（1）通过多个节流风口（6）与雾化器的炉渣通道（3）相连通。
7.根据权利要求6所述的高温液态高炉炉渣气碎粒化装置，其特征在于：所述的雾化器整体呈圆形，水冷却室（2）与风室（1）围绕着炉渣通道（3）呈圆环状，且水冷却室（2）设置在风室（1）的上方，风室（1）上还设置有截面向炉渣通道（3）中心倾斜的斜面（8），多个节流风口（6）设置在该斜面（8）上。
8.根据权利要求6所述的高温液态高炉炉渣气碎粒化装置，其特征在于：所述的雾化器整体呈马蹄形，水冷却室（2）与风室（1）均呈对称的形式设置在炉渣通道（3）的两侧，且炉渣通道（3）两侧的水冷却室（2）置于炉渣通道（3）两侧的风室（1）外侧，风室（1）上还设置有截面向炉渣通道（3）中心倾斜的斜面（8），多个节流风口（6）设置在该斜面（8）上。
9.根据权利要求6所述的高温液态高炉炉渣气碎粒化装置，其特征在于：所述的风量调节系统包括稳压装置、压力调节器以及流量调节器，稳压装置上安装有压力、流量、温度检测元件，稳压装置通过管道（4）与雾化器的风室（1）相连通，压力调节器与流量调节器也安装在该管道（4）上，用于控制气流的流速与流量。
10.根据权利要求6所述的高温液态高炉炉渣气碎粒化装置，其特征在于：所述的雾化冷却系统包括稳压装置，稳压装置上安装有压力检测元件与温度检测元件；且稳压装置通过循环管道（5）与雾化器中的水冷却室（2）相连通；所述的冷却液体是水，稳压装置通过循环管道（5）以循环水流的方式，使水冷却室（2）在与风室（1）进行温度交换的过程中保持温度恒定。
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Assignee: Sichuan CRUN Power Equipment Co., Ltd.

Assignor: Sichuan Chuanrun Co., Ltd.

Contract record no.: 2016510000014

Denomination of invention: Gas breaking and granulating device for high-temperature liquid state blast-furnace slag

Granted publication date: 20131218

License type: Exclusive License

Record date: 20160805

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