CN103014203B - 高温熔融炉渣水淬法余热回收装置 - Google Patents

高温熔融炉渣水淬法余热回收装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高温熔融炉渣水淬法余热回收装置，包括熔渣排管、夹套管上段、蒸发器翅片管束、省煤器翅片管束、夹套管下段、水渣槽、水渣槽给水泵、汽包给水泵、汽包和出渣机，其由省煤器翅片管束和夹套管下段串联组成省煤器，由蒸发器管束、夹套管上段和熔渣排管的夹套串联组成蒸发器。本发明逐级开展高温熔融炉渣热量回收，既大量回收高温炉渣余热，又保持炉渣的高活性，有利于后续的综合利用，同时能使设备操作环境得到彻底改善。

Description

高温熔融炉渣水淬法余热回收装置
技术领域
本发明涉及化工、冶金及节能环保等领域的余热回收装置，尤其涉及一种高温熔融炉渣水淬法余热回收装置。
背景技术
磷化工、冶金及节能环保等领域在生产过程中均产生高温熔融炉渣这一副产品。这些高温熔融炉渣都具有高温、高焓值等特点，属于高品质的余热资源。如高炉渣是高炉炼铁的副产物，其从高炉中排出的温度在1450~1650℃，热焓约为1870MJ/t；黄磷炉熔融磷渣1427℃时的热焓为1887.83kJ/kg、比热容为1.256kJ/(kg·℃)。因此，做好高温熔融炉渣的余热回收和综合利用，是相关行业节能降耗的有效途径。
在目前工业生产中，高温熔融炉渣的处理主要是采用水淬法。但水淬法处理工艺存在一些缺点：（1）水淬法渣处理需要大量的水降低其高温；（2）高温熔融炉渣中的一些元素会污染水资源；（3）水淬后会产生一些硫化物，污染环境；（4）水淬后，高温熔融炉渣活性不够，影响后续的综合利用；（5）高温熔融炉渣干燥化是水淬后的一个必经步骤；（6）高温熔融炉渣含有大量热能没有再回收而被浪费。
作为替代方式，各行业常采用高温熔融炉渣急冷干式粒化工艺，但其存在运行成本高及粒化渣质量（活性）差的缺点，制约了其竞争力。急冷干式粒化法主要有3种：滚筒法、风淬法和离心粒化法。其中，滚筒法存在着处理能力不高、设备作业率低等缺点，不适合在现场大规模连续处理高温熔融炉渣；风淬法设备体积庞大、结构复杂，制造、安装困难，造价相应也高。其次该法的颗粒直径分布范围较宽，不利于后续处理。离心粒化法为了加快急冷速度，须加大冷却介质（通常为空气）的流量，这样会导致回收热量的品质不高（表现为换热后气体的平均温度低），造成了冷却速度和热回收效果之间的矛盾。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高温熔融炉渣水淬法余热回收装置，并同时充分利用现有渣处理设备，以解决高温熔融炉渣的热量的有效回收问题。
本发明的基本技术方案是，在水渣槽上部，从上至下依次设置熔渣排管、夹套管、蒸发器翅片管束及省煤器翅片管束，其中夹套管包括夹套管上段和夹套管下段，由蒸发器管束、夹套管上段和熔渣排管的夹套串联组成蒸发器，由省煤器翅片管束和夹套管下段串联组成省煤器，实现逐级余热回收，并产生一定压力和温度的蒸汽，使高温炉渣经降温后通过出渣机出渣。
具体来说，本发明所述高温熔融炉渣水淬法余热回收装置，包括熔渣排管、水渣槽、水渣槽给水泵及出渣机；在水渣槽的上部设置夹套管，所述夹套管包括由一个环形板隔开的夹套管上段和夹套管下段，夹套管上段与熔渣排管连通，夹套管下段的下部插入水渣槽中，所述熔渣排管、夹套管上段及夹套管下段形成熔渣通道，同时在水渣槽内，所述夹套管下段的内外形成水液位差；所述夹套管下段的上部设置邻近于熔渣通道的水平段，在该水平段内设置蒸发器翅片管束，同时该水平段末端开设熔渣水淬蒸汽排出口，使该水平段形成熔渣水淬蒸汽排出通道；所述蒸发器翅片管束通过冷凝液下降管和蒸汽上升管与一汽包连通；所述夹套管为水夹套管，其中，夹套管下段的出水口与汽包的进水口连通，夹套管上段的汽水进口与蒸发器翅片管束的出口连通，夹套管上段的汽水出口与汽包连通。
为了进一步实现逐级回收熔渣余热，在夹套管下段的水平段内，沿熔渣水淬蒸汽排出流向，在蒸发器翅片管束的下游设置省煤器翅片管束，所述省煤器翅片管束的进水口与汽包的给水泵连通，省煤器翅片管束的出水口与夹套管下段的进水口连通。
同时，为了进一步提高热回收率，所述熔渣排管为水夹套管，在其下端所开设汽水混合物进口与夹套管上段的汽水出口连通，在其上端开设的汽水出口与汽包连通。
为了方便设备安装，所述熔渣排管外壁面与夹套管的外壁面连接，并敷设有保温层。
所述省煤器翅片管束可采用翅片管或光管作为传热元件且可为多级组合式，优选翅片的翅高为10毫米至20毫米、螺距为5毫米至25毫米，传热元件可垂直布置，也可水平布置或倾斜布置。
所述蒸发器翅片管束同样可采用翅片管或光管作为传热元件且为多级组合式；优选翅片的翅高为10毫米至20毫米、螺距为5毫米至25毫米，可垂直布置，也可倾斜布置。
所述水渣槽给水泵及汽包给水泵均可采用变频调速，自动控制水渣槽及汽包的液位。
所述出渣机采用螺旋传送方式出渣，采用螺旋输送机。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：采用系统装置，逐级开展高温熔融炉渣热量回收，达到减量化、无害化及资源化处置和综合利用；既充分回收高温炉渣余热，又保持炉渣的高活性，有利于后续的综合利用，同时能使操作环境得到彻底改善；系统回收热量产生的蒸汽可带动透平机组，还可进行余热发电或并网。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图中：1、熔渣排管，2、夹套管上段，3、蒸发器翅片管束，4、省煤器翅片管束，5、夹套管下段，6、保温层，7、水渣槽，8、水渣槽给水泵，9、汽包给水泵，10、汽包，11、出渣机，12、省煤器翅片管束给水管，13、汽包给水管，14、省煤器翅片管束出水管，15、蒸汽上升管，16、冷凝液下降管，17、蒸汽放空管，18、蒸汽出口，19、汽包蒸汽出口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述：
如图1所示，本发明包括熔渣排管1、夹套管上段2、蒸发器翅片管束3、省煤器翅片管束4、夹套管下段5、保温层6、水渣槽7、水渣槽给水泵8、汽包给水泵9、汽包10、出渣机11、省煤器翅片管束给水管12，汽包给水管13，省煤器翅片管束出水管14，蒸汽上升管15，冷凝液下降管16，蒸汽放空管17，蒸汽出口18和汽包蒸汽出口19；其中：省煤器翅片管束4和夹套管下段5串联组成省煤器，蒸发器管束3、夹套管上段2和熔渣排管1的夹套串联组成蒸发器；熔渣排管1的外壁下端与夹套管上段2的上端接通，夹套管上段2的下端连接夹套管下段5的上端，中间用环形板隔开，夹套管下段5的下端插入水渣槽7中；夹套管下段5的上部水平出口段设有蒸发器翅片管束3和省煤器翅片管束4。
如图1所示，熔渣排管1为水夹套管结构，在其下端开设汽水混合物进口，与夹套管上段2接通，在其上端开设汽水出口，与汽包10接通，并在其外壁面敷设有保温层6。
如图1所示，夹套管上段2为水夹套管结构，外壁面敷设有保温层6，夹套下端开设汽水进口，夹套上端开设汽水出口，夹套管上段2通过汽水进口连接蒸发器翅片管束3，通过汽水出口连接熔渣排管1，并与夹套管下段5串联连接作为高温熔融炉渣的流通通道。
如图1所示，夹套管下段5为水夹套管结构，外壁面敷设有保温层6。夹套管下段5上端与夹套管上段2串联连接作为高温熔融炉渣的流通通道，下端插入水渣槽7中，在水渣槽7内，夹套管下段5的内外形成水液位差h。夹套管下段5的下端开设水进口，上端开设水出口。夹套管下段5通过水进口与省煤器翅片管束4连接，通过水出口与汽包10连接。
省煤器翅片管束4可采用翅片管或光管作为传热元件且为多级组合式，翅片的翅高为10毫米至20毫米、螺距为5毫米至25毫米，可垂直布置，也可水平布置或倾斜布置。
蒸发器翅片管束3可采用翅片管或光管作为传热元件且为多级组合式；翅片的翅高为10毫米至20毫米、螺距为5毫米至25毫米，可垂直布置，也可倾斜布置。
水渣槽给水泵8及汽包给水泵9均采用变频调速，自动控制水渣槽7及汽包10的液位。
出渣机11采用螺旋传送方式出渣。
如图1所示，蒸发器翅片管束3与省煤器翅片管束4沿蒸汽流动方向依次设置于蒸汽流通通道内逐级吸收热量，预热汽包给水并产生一定压力与温度的蒸汽。汽包10给水利用省煤器翅片管束4及夹套管下段5逐级进行预热，使高温熔融炉渣的余热得以充分及完全的利用，进一步提高了余热利用率。
本发明具体工作方式如下：
高温熔融炉渣从熔渣排管1依次通过夹套管上段2及夹套管下段5，进入水渣槽7后再由出渣机11采用螺旋传送方式出渣。
水渣槽中的水充分吸收高温熔融炉渣的热量后产生过热蒸汽。过热蒸汽生成在夹套管下段5，并靠如图1所示水渣槽中的水位差h的压力，依次通过设置在夹套管下段5水平区域的蒸发器翅片管束3与省煤器翅片管束4，逐级换热后从蒸汽出口18进入蒸汽放空管17后放空。
软水由汽包给水泵9进入省煤器翅片管束4，预热后通过省煤器翅片管束出水管14进入夹套管下段5的下部水进口，在夹套管下段5的夹套中再次预热后，从夹套管下段5的上部出水口经汽包给水管13送入汽包10。通过与汽包10相连的冷凝液下降管16和蒸汽上升管15，蒸发器翅片管束3、夹套管上段2及熔渣排管1形成产汽系统，在汽包10中进行汽水分离，得到饱和蒸汽，经汽包蒸汽出口19，通过蒸汽管道送入管网或作他用。该产汽系统采用自然循环。
本发明采用该余热回收及产汽装置，逐级开展高温熔融炉渣热量回收，既充分回收高温炉渣余热，又保持炉渣的高活性，有利于后续的综合利用，同时能使操作环境得到彻底改善，达到减量化、无害化及资源化处置和综合利用。

Claims (8)

1.一种高温熔融炉渣水淬法余热回收装置，包括熔渣排管、水渣槽、水渣槽给水泵及出渣机；其特征在于：在水渣槽的上部设置夹套管，所述夹套管包括由一个环形板隔开的夹套管上段和夹套管下段，夹套管上段与熔渣排管连通，夹套管下段的下部插入水渣槽中，所述熔渣排管、夹套管上段及夹套管下段形成熔渣通道，同时在水渣槽内，所述夹套管下段的内外形成水液位差；所述夹套管下段的上部设置邻近于熔渣通道的水平段，在该水平段内设置蒸发器翅片管束，同时该水平段末端开设熔渣水淬蒸汽排出口，使该水平段形成熔渣水淬蒸汽排出通道；所述蒸发器翅片管束通过冷凝液下降管和蒸汽上升管与一汽包连通；所述夹套管为水夹套管，其中，夹套管下段的出水口与汽包的进水口连通，夹套管上段的汽水进口与蒸发器翅片管束的出口连通，夹套管上段的汽水出口与汽包连通。
2.根据权利要求1所述的高温熔融炉渣水淬法余热回收装置，其特征在于：在夹套管下段的水平段内，沿熔渣水淬蒸汽排出流向，在蒸发器翅片管束的下游设置省煤器翅片管束，所述省煤器翅片管束的进水口与汽包的给水泵连通，省煤器翅片管束的出水口与夹套管下段的进水口连通。
3.根据权利要求2所述的高温熔融炉渣水淬法余热回收装置，其特征在于：所述熔渣排管为水夹套管，在其下端所开设汽水混合物进口与夹套管上段的汽水出口连通，在其上端开设的汽水出口与汽包连通。
4.根据权利要求3所述的高温熔融炉渣水淬法余热回收装置，其特征在于：所述熔渣排管的外壁面与夹套管的外壁面连接，且熔渣排管的外壁面与夹套管的外壁面均敷设保温层。
5.根据权利要求4所述的高温熔融炉渣水淬法余热回收装置，其特征在于：所述省煤器翅片管束的传热元件为翅片管，翅片的翅高为10毫米—20毫米、螺距为5毫米—25毫米，翅片管垂直或倾斜布置。
6.根据权利要求4所述的高温熔融炉渣水淬法余热回收装置，其特征在于：所述蒸发器翅片管束的传热元件为翅片管，翅片的翅高为10毫米—20毫米、螺距为5毫米—25毫米，翅片管垂直或倾斜布置。
7.根据权利要求4所述的高温熔融炉渣水淬法余热回收装置，其特征在于：所述水渣槽给水泵及汽包给水泵为变频调速，分别自动控制水渣槽及汽包的液位。
8.根据权利要求4所述的高温熔融炉渣水淬法余热回收装置，其特征在于：所述出渣机为螺旋输送机。
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