CN103642957A - 高炉渣干法粒化仓 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高炉渣干法粒化仓，包括相互连通的前置仓、中仓以及后置仓；所述前置仓的前端设置有熔渣溜槽以及粒化器，前置仓的后端与中仓的前端采用机械密封相连；所述中仓为通过可以微调倾斜度的支撑架支撑并横向放置的筒体结构，所述筒式中仓通过设置在仓体外部的驱动机构驱动以筒体中心轴线为中心轴旋转；所述中仓的壁面采用膜式密排管布置而成，筒式中仓内腔中设置有螺旋输料冷却管，所述中仓的后端与后置仓的前端采用机械密封相连；所述后置仓的末端底部设置有出料口，后置仓的末端中心设置有换热介质汽水进出口。本发明能够在不粘渣且渣产品活性成分得到充分利用的基础上，提高高炉渣的余热回收率，简化了作业流程，缩小了仓体的体积，降低了能耗与投资。

Description

高炉渣干法粒化仓

技术领域

本发明涉及冶金节能环保技术领域，特别是一种用于破碎高温液态炉渣并回收余热的粒化仓。

背景技术

高炉渣是炼铁的副产品，高炉渣的排出温度在1400℃左右，每吨高炉渣所含热量达1.8GJ，约折合64kg标准煤所含热量。同时，在高炉渣处理工序最终排出的废渣之中，含有十分有用的活性成份，虽然因为处理工艺的不同其活性成分有所差别，但均可以作为筑路、水泥等行业的原料加以应用。

传统的处理高炉渣的主要方法为湿法水淬法，该方法工艺简单，并能够回收废渣副产品，但不能利用余热，且消耗大量冷却水，并产生有害气体，因此当前的技术主要是发展水淬法的替代工艺，也即干法余热回收工艺。各种干法粒化工艺可节省大量的水资源并且避免湿法所生成硫化物有害气体，具有代表性的干法工艺主要是风碎法和转杯法。其中：1）风碎法是采用压缩空气或氮气喷吹熔融渣液形成渣颗粒，2）转杯法则是利用高速旋转的转杯或转盘将倾倒在转杯（盘）上的渣液进行粒化。多年来，无论是风碎法还是转杯法都止步于工业性试验，并且比较多地将重点放在余热回收，而忽视渣产品的副加价值利用，或者，虽然也能实现渣产品利用，但却放弃了余热价值。总体来说，技术上没有同时实现两者的双收益，二者多成为互相制约的矛盾因素。

干法粒化工艺中，干法系统的关键设备是粒化仓；在粒化仓内，液态渣发生从液态到固态或半固态的转化，释放约占显热总量30～50%的热量，在此阶段能否保留渣中的活性成份，且确保散热损失小、不粘渣且物料能顺利输送，目前已知的各类粒化仓均难以统筹兼顾。因此，粒化仓的设计是干法粒化的重中之重。

中国专利201120390445.7提出了一种防粘型粒化换热仓，能够兼顾渣产品活性成分的利用以及余热回收的问题，但缺点是在仓体长度和冷却时间之间很难取舍，虽然将仓体长度做到一般现场所能容忍的10米左右，渣粒在其中的飞行时间也很难达到1s，而对于直径2mm左右的渣粒，至少需要1s~2s才能形成固态或半固态颗粒，因此不能够提供足够的渣粒冷却时间。发明专利201110311686.2公开的一种液态渣处理装置，也采用的是类似的矩形静态粒化仓，同样存在仓体长度过长、体积过于庞大的问题。

此外，干法粒化工艺还包含更多的辅助设备，如输送设备、余热回收设备等，设备多，体积庞大，必将造成热量损失过多，导致热效率降低而且能耗上升,从而失去利用价值。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种体积较小、集成度较高的高炉渣干法动态粒化仓，能够在不粘渣且渣产品活性成分得到充分利用的基础上，提高高炉渣的余热回收率。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

高炉渣干法粒化仓，包括相互连通的前置仓、中仓以及后置仓；所述前置仓的前端设置有连通高炉出渣口的熔渣溜槽以及对熔渣溜槽送入前置仓的高炉渣进行破碎粒化的粒化器，前置仓的后端与中仓的前端采用机械密封相连；

所述中仓为通过可微调倾斜度的支撑架支撑并横向放置的筒体结构，所述筒式中仓通过设置在仓体外部的驱动机构驱动以筒体中心轴线为中心轴旋转；所述中仓的壁面采用膜式密排管串联布置而成，筒式中仓内腔中设置有螺旋输料冷却管，所述中仓的后端与后置仓的前端采用机械密封相连；

所述后置仓的末端底部设置有出料口，后置仓的末端中心设置有前端与膜式密排管连通、后端通过管道与仓体外换热系统连通的换热介质汽水进出口。

本发明的改进在于：所述中仓内腔的中后段还布设有料幕防磨扬板。

本发明的改进在于：所述中仓的横截面为圆形或多边形，筒式中仓的纵剖面是矩形、两头小中间大的橄榄形或者一头大一头小的锥形结构。

本发明的改进在于：所述前置仓的上部以及后置仓的上部分别设置有朝向前置仓内腔和中仓内腔的速凝剂喷射装置。

本发明的改进在于：所述速凝剂喷射装置的喷射介质为液态表面凝固剂或者微粉防粘剂。

本发明的改进在于：所述膜式密排管中的换热介质为水、饱和水、欠饱和水、汽水混合物或者导热油中的一种。

本发明的改进在于：所述前置仓的顶部和后置仓的顶部分别设置一渣棉出口，两个渣棉出口分别通过管道并联接入捕棉器。

本发明的改进在于：所述前置仓的底部设置有排渣口。

本发明的改进在于：所述可微调倾斜的支撑架至少设置有两套，匀布支撑筒式中仓。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明集成冷却、输料、防粘、防磨、成粒和换热的功能，能够同时将高温液态高炉渣的干法破碎、冷却成粒、防粘、防磨、捕棉、保留废渣中的活性成份、和输料与换热的设备集成于一体，只需较小的设备就可以快速对液态渣进行破碎粒化和凝固冷却，并利用释放的热量生产高品位的饱和蒸汽，在此过程中废渣活性成分得以保留，同时解决了粘渣难题。本发明能够在渣产品活性成分得到充分利用的基础上，提高高炉渣的余热回收率，并使得仓体的体积得以简化和缩小，降低了能耗与投资。

本发明采用回转的动态粒化仓代替传统的静态粒化仓，以时间换空间，为渣粒争取更多的冷却空间。利用回转过程中渣粒的重力自由落体运动，每转一次就可获得超过0.5s的冷却时间，相当于减少传统的5m左右的仓体长度的功能。除此之外，回转的次数和时间可以调节，可在粒化渣冷却初期加快回转频率。回转的动态粒化仓创造性地解决了渣粒的冷却时间不够问题，同时减少了渣粒由液相变固相过程中各类设备的热耗散。

前置仓和后置仓顶部出口设捕棉器抽取渣棉，防止堵塞，并且渣棉可收集后制取副产品出售，创造经济效益。围封膜式壁结构的粒化仓对渣粒的性状不太敏感，有效地解决了渣粒输送难和存储难的问题。滚筒可调节渣料缓存的数量和存留时间，从而把不连续输入热量转化为连续性输出热量，解决了高炉运行间歇性与余热利用连续性之间矛盾。本发明可根据液态渣粒大小和流速，调节中仓的回转线速度，同时根据需要辅以速凝剂覆盖渣粒表面，从而解决了液态渣粒的粘壁、结块的问题，并且通过调节速凝剂的量来调节速凝时间，提高渣的有效活性成份。根据需要通过调速并辅以支撑架的微调倾斜改变出料速度。

采用本发明，废渣经过前置仓的淬冷和中仓的快速冷却之后，活性得以保留，废渣可作高品位的水泥添加剂使用。本发明能够在保证渣品质的同时，可以回收熔渣约1400℃-900℃温度范围的热量，生产出约0.8～2.5Mpa范围的饱和蒸汽。而900℃左右以下的固态渣粒，可方便地配合常规换热手段加以利用。另外，渣棉经收集后可制取矿棉副产品出售，产生可观的经济效益。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中：1、粒化器，2、熔渣溜槽，3、前置仓，4、速凝剂喷射装置，5、渣棉出口，6、中仓，7、支撑架，8、后置仓，9、汽水进出口，10、出料口，11、筒壁，12、料幕防磨扬板，13、螺旋输料冷却管，14、排渣口，15、捕棉器。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

一种高炉渣干法粒化仓，其结构如图1所示，包括相互连通的前置仓3、中仓6以及后置仓8，前置仓3的前端设置有进料口，后置仓的底部设置有出料口10，前置仓3的后端与中仓6的前端采用机械密封相连，中仓的后端与后置仓的前端采用机械密封相连。中仓为可回转设备，而前置仓和后置仓不可回转。

前置仓3的前端设置有熔渣溜槽2和粒化器1，前置仓的上部设置有速凝剂喷射装置4，前置仓的顶部设置有渣棉出口5，前置仓的底部设置有排渣口14。熔渣溜槽2连通高炉出渣口和前置仓的进料口，用于将高炉出渣口输出的高炉渣送入前置仓，同时前置仓也通过进料口与大气连通。粒化器1采用高速气体对熔渣溜槽送入前置仓的高炉渣进行破碎粒化。渣棉出口5通过抽风管道与捕棉器连通，用于在风机的作用下将前置仓中产生的渣棉送入捕棉器，通过捕棉器收集的渣棉可用于生产矿棉等副产品。排渣口14的设置，主要用于排出掉落在前置仓中的高炉渣，也称之为事故排渣口。速凝剂喷射装置4可以向前置仓内喷射表面凝固剂、微粉防粘剂或相关液体介质，并能够根据渣粒的品质，调节速凝剂的流量，以提高渣成分的可利用率。

中仓6横向设置，中仓通过并列设置的至少两套可微调倾斜的支撑架7支撑，中仓通过设置在仓体外部的驱动机构驱动旋转，中仓在旋转过程中，以中仓的中心轴线为中心轴旋转。中仓为筒式围封结构，中仓的壁面采用膜式密排管串联布置而成，在本实施例中筒式中仓的横截面为圆形，筒式中仓的纵剖面是矩形，即筒式中仓为圆柱体结构。当然筒式中仓的横截面还可以是多边形，筒式中仓的纵剖面还可以是两头小中间大的橄榄形或者一头大一头小的锥形结构。膜式密排管与外界换热系统连通，膜式密排管中的换热介质为水、饱和水、欠饱和水、汽水混合物或者导热油中的一种。

筒式中仓的内腔中设置有螺旋输料冷却管13，用于在中仓回转过程中向后置仓输送渣料，同时起一定的冷却换热作用。中仓内腔的中后段还布设有料幕防磨扬板12，料幕防磨扬板12的板高高于中仓仓壁。料幕防磨扬板的作用在于输料的同时扬起浮动的固态渣粒形成料幕，既可控制液态渣的飞行距离，又避免较大的液态或部分半液态渣粒产生粘壁效应，并将液态局部高热量间接转移至固态渣；另外，还可对高速射入的固态粒子起到拦截作用，可以保护中仓后段的仓壁换热管免受直接冲刷，并起到强化换热的作用。

后置仓的末端中心设置有换热介质汽水进出口9，换热介质汽水进出口9的前端与膜式密排管连通，换热介质汽水进出口9的后端通过管道与仓体外换热系统连通。后置仓的末端底部设置有出料口10，用于排出冷却并粉碎后的固态渣粒。后置仓的顶部设置有渣棉出口5，渣棉出口通过管道接入捕棉器15，用于捕捉后置仓内的渣棉。后置仓的上部分别设置有速凝剂喷射装置4，速凝剂喷射装置4朝向中仓内腔设置，用于向中仓喷射表面凝固剂、微粉防粘剂或相关液体介质。

本发明的工作过程如下所述：

本发明在工作过程中，中仓在驱动机构的驱动下，绕中仓的中心轴线旋转。高温液态渣在前置仓3中用高速气体通过粒化器1进行破碎粒化，所形成的液态或半液态渣粒进入中仓6；液态和半液态渣粒在中仓中快碰到中仓6的换热冷却筒壁11上迅速凝结剥落，部分渣粒直接与料幕防磨扬板12所形成的料幕相撞落下，并在回转运动中完成与筒壁11的换热，从而完成速冷却并回收热量；最后通过螺旋输料冷却管输送至后置仓，在后置仓8的出料口10排出固态渣粒。

本发明应用在一座630m³高炉工程中，高炉渣从前置仓3被破碎粒，并以小液滴形式喷入中仓6内，前置仓3为半封闭，渣粒在中仓6内的最大自由飞行距离约8～10m，中后部的料幕防磨扬板12根据需要布置可形成料幕，以控制飞行距离和实现防磨防粘的功能，通过螺旋冷却管送料至后置仓，最后从出料口排出。

每个处理周期为1.5h，循环往复，每天16个周期，其中，进渣仅持续30min，渣流量1.2t/min，渣以熔融态小液滴（凝固后1~5mm）形式进入中仓6内；最后出渣口排出渣粒。整个周期中，采用间断进渣、连续出渣的方式；渣进口温度为1400℃左右，出渣温度约900℃；循环水流量：12.8t/h，循环水进口温度为150～190℃，循环水出口温度为220℃，循环水工作压力为0.8～2.5Mpa(G)，生成副产物：饱和蒸汽、有用活性干渣及少量渣棉。

Claims (9)

1.高炉渣干法粒化仓，其特征在于：包括相互连通的前置仓（3）、中仓（6）以及后置仓（8）；所述前置仓（3）的前端设置有连通高炉出渣口的熔渣溜槽（2）以及对熔渣溜槽送入前置仓的高炉渣进行破碎粒化的粒化器（1），前置仓（3）的后端与中仓（6）的前端采用机械密封相连；

所述中仓（6）为通过可以微调倾斜度的支撑架（7）支撑并横向放置的筒体结构，所述筒式中仓通过设置在仓体外部的驱动机构驱动以筒体中心轴线为中心轴旋转；所述中仓的壁面采用膜式密排管串联布置而成，筒式中仓内腔中设置有螺旋输料冷却管（13），所述中仓的后端与后置仓的前端采用机械密封相连；

所述后置仓的末端底部设置有出料口（10），后置仓的末端中心设置有前端与膜式密排管连通、后端通过管道与仓体外换热系统连通的换热介质汽水进出口（9）。

2.根据权利要求1所述的高炉渣干法粒化仓，其特征在于：所述中仓内腔的中后段还布设有料幕防磨扬板（12）。

3.根据权利要求1所述的高炉渣干法粒化仓，其特征在于：所述中仓的横截面为圆形或多边形，筒式中仓的纵剖面是矩形、两头小中间大的橄榄形或者一头大一头小的锥形结构。

4.根据权利要求1所述的高炉渣干法粒化仓，其特征在于：所述前置仓的上部以及后置仓的上部分别设置有朝向前置仓内腔和中仓内腔的速凝剂喷射装置（4）。

5.根据权利要求4所述的高炉渣干法粒化仓，其特征在于：所述速凝剂喷射装置（4）的喷射介质为液态表面凝固剂或者微粉防粘剂。

6.根据权利要求1所述的高炉渣干法粒化仓，其特征在于：所述膜式密排管中的换热介质为水、饱和水、欠饱和水、汽水混合物或者导热油中的一种。

7.根据权利要求1所述的高炉渣干法粒化仓，其特征在于：所述前置仓的顶部和后置仓的顶部分别设置一渣棉出口（5），两个渣棉出口分别通过管道并联接入捕棉器（15）。

8.根据权利要求1所述的高炉渣干法粒化仓，其特征在于：所述前置仓的底部设置有排渣口（14）。

9.根据权利要求1所述的高炉渣干法粒化仓，其特征在于：所述支撑架（7）至少设置有两套，匀布支撑筒式中仓。