CN103950087B - 高温炉渣热能回收及制砖方法 - Google Patents

高温炉渣热能回收及制砖方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的高温炉渣制砖系统包括：筒体，筒体的进料口与黄磷炉的炉渣出料口相邻设置，该筒体内设有贯穿筒体的进、出料口的履带式传输带，邻近所述进、出料口处分别设有与所述传输带同步传动配合的同步传动轮；所述传输带上分布有通孔；所述筒体的底部分布有多个送气口，筒体顶部设有多个开口，以排热并使高温炉渣冷却凝固成块，或采用空气换热器吸收利用热能；邻近所述筒体的出料口后端设有用于将凝固成块的黄磷炉炉渣切割成砖的切割装置。在所述筒体内、邻近所述进料口且于所述传输带的上段下方设有由一对同步轮驱动的第二传送带，该第二传送带上分布有多个向外延伸的戳孔柱；邻近第二传送带的上段中央部的下端面设有导向辊。

Description

高温炉渣热能回收及制砖方法
技术领域
本发明涉及高温热能回收利用的技术领域，具体是一种黄磷炉高温炉渣热能回收及制砖的方法。
背景技术
黄磷的生产原理是将磷矿石和还原剂在电炉的高温下起还原反应，从而将五氧化二磷中的磷还原成单质磷，同时产生出大量的尾气，尾气中一氧化碳的含量要占80-90％，目前的尾气基本被放空燃烧掉。
黄磷生产是高耗能行业，每生产1吨黄磷至少要消耗1.4万千瓦时电和1.6吨碳，中国现有的年产能为80万吨。黄磷生产过程中将产生大量高温炉渣。同样，炼钢、炼铝、炼铜等行业，也存在大量高温炉渣。
因此，如何回收利用高温炉渣的热能，以降低黄磷等资源生产和冶金行业等的耗能，以相应大幅降低温室气体排放，是我国急需解决的问题。
此外，黄磷矿渣是黄磷生产过程中排出的废渣。其主要组成为CasiO3。磷渣是由磷灰石、石英、焦碳在电弧炉中,以1600℃左右的高温熔炼,发生反应而排出的废渣；磷渣在空气中徐徐冷却,结晶状的块状物，该块状物整体硬度接近花岗岩。如何将磷渣变废为宝，是本领域要解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、将黄磷炉高温炉渣制成建筑用砖的黄磷炉高温炉渣制砖系统及其工作方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的黄磷炉高温炉渣制砖系统包括：筒体，筒体的进料口与黄磷炉的炉渣出料口相邻设置，该筒体内设有贯穿筒体的进、出料口的履带式传输带，邻近所述进、出料口处分别设有与所述传输带同步传动配合的同步传动轮；所述传输带上分布有通孔；所述筒体的底部分布有多个送气口，筒体顶部设有多个开口，以排热并使高温炉渣冷却凝固成块，或采用空气换热器吸收利用热能；邻近所述筒体的出料口后端设有用于将凝固成块的黄磷炉炉渣切割成砖的切割装置。
进一步，所述筒体的进料口设有刮板，以限制在所述传输带上凝固的炉渣的厚度。
进一步，在所述筒体内、邻近所述进料口且于所述传输带的上段下方设有由一对同步轮驱动的第二传送带，该第二传送带上分布有多个向外延伸的戳孔柱；邻近第二传送带的上段中央部的下端面设有导向辊，该导向辊的位置适于使第二传送带的上段中央部的各戳孔柱适于穿过所述传输带上的通孔并穿出所述传输带上的流体状炉渣层的顶面。
为解决上述技术问题，本发明提供的第二种黄磷炉高温炉渣制砖系统，其包括：筒体，筒体的进料口与黄磷炉的炉渣出料口相邻设置，该筒体内设有贯穿筒体的进、出料口的履带式传输带，邻近所述进、出料口处分别设有与所述传输带同步传动配合的同步传动轮；
所述筒体的底部分布有多个送气口，筒体顶部设有多个开口，以直接排放热空气，或采用空气换热器吸收利用热能；所述传输带的顶面具有矩形槽，该矩形槽的大小与所需砖块的尺寸一致；所述矩形槽的底面分布有通孔。
作为优化的方案，所述矩形槽均匀分布在所述传输带上，所述矩形槽中的通孔与所述高压送气管的出气口一一上下相对设置，以利于高压气流在该矩形槽内的炉渣层上吹出均匀的通孔。
作为优化的方案，所述筒体的两端设有挡风板，避免热风外溢。
作为优化的方案，在所述筒体内，送气口上连接有延伸至邻近所述传输带上段的下端面的高压送气管；所述高压送气管的入口与一高压送气风机相连。
所述第一种黄磷炉高温炉渣制砖系统的工作方法，其包括：
步骤A、将黄磷炉输出的流体状高温炉渣送至筒体的进料口并分布在履带式传输带上，履带式传输带将该流体状炉渣送入筒体内；
步骤B、筒体顶部的多个开口送出热空气；
同时，第二传送带驱动该第二传送带上分布的戳孔柱穿过所述传输带上的通孔并穿出所述传输带上的流体状炉渣层的顶面，然后使戳孔柱退出炉渣层，从而使炉渣层分布有通孔；
或，与高压送气风机相连的高压送气管延伸至邻近所述传输带上段的下端，各高压送气管输出的高压气流穿过所述传输带上分布的通孔，从而使炉渣层分布有通孔；
步骤C、所述筒体内的炉渣层逐渐凝固成块；
步骤D、凝固成块的炉渣层经所述筒体的出料口送入切割装置并切割成砖。
所述第二种黄磷炉高温炉渣制砖系统的工作方法，其包括：
步骤a、将黄磷炉输出的流体状高温炉渣送至筒体的进料口并分布在履带式传输带上，刮板使炉渣仅存在于所述传输带顶面的矩形槽内，该矩形槽的大小与所需砖块的尺寸一致；履带式传输带将该流体状高温炉渣送入筒体内；
步骤b、筒体顶部的多个开口送出热空气；
同时，第二传送带驱动该第二传送带上分布的戳孔柱穿过所述传输带上的矩形槽中的各通孔并穿出矩形槽中的炉渣层的顶面，然后使戳孔柱退出炉渣层，从而使炉渣层分布有通孔；
或，与高压送气风机相连的高压送气管延伸至邻近所述传输带的上段下端面，各高压送气管输出的高压气流穿过所述传输带上的矩形槽中的各通孔，从而使炉渣层分布有通孔；
步骤c、所述筒体内的炉渣层逐渐凝固成块；
步骤d、凝固成块的炉渣层经所述筒体的出料口送出。
本发明相对于现有技术具有积极的效果：本发明的黄磷炉高温炉渣制砖系统，利用了黄磷炉炉渣凝固后硬度较高、稳定性较好的特点，将黄磷炉炉渣直接凝固为砖块，或将炉渣直接凝固为板，然后将板切割成砖块，实现了变废为宝的目的，避免了固体垃圾的测试，其具有很好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为实施例1中黄磷炉高温炉渣制砖系统的结构示意图；
图2为图1中的筒体、传输带机构和空气换热器等的放大结构示意图；
图3为图1中的传输带的结构示意图；
图4为图1中的戳孔柱的局部放大结构示意图；
图5图1中的传输带的另一结构示意图；
图6为图1中的筒体、传输带机构和空气换热器等的另一种放大结构示意图。
具体实施方式
（实施例1）
见图1至4，本实施例的黄磷炉高温炉渣制砖系统，包括：筒体1，筒体1的进料口1-1与黄磷炉10的炉渣出料口相邻设置，该筒体1内设有贯穿筒体1的进、出料口1-1、1-2的履带式传输带2，邻近所述进、出料口1-1、1-2处分别设有与所述传输带2同步传动配合的同步传动轮3。
所述传输带2上均匀分布有通孔。
所述传输带2也可以采用链式传输带。
所述筒体1的底部均匀分布有多个送气口4，筒体1顶部的多个开口上设有依次串联的适于对水加热的空气换热器5，该空气换热器5顶部的排气口通过循环送气管与所述送气口4相连，以在筒体1内形成作用于空气换热器5上的循环上升热气流。
邻近所述筒体1的出料口1-2后端设有用于将凝固成块的黄磷炉炉渣切割成砖的切割装置6。
所述筒体1的进料口1-1设有刮板7，以限制在所述传输带2上凝固的炉渣的厚度。
为实现在炉渣层上开设均匀分布的通孔，以减轻砖块的重量，作为一种方案，在所述筒体1内、邻近所述进料口1-1且于所述传输带2的上段下方设有由一对同步轮13驱动的第二传送带12，该第二传送带12上分布有多个向外延伸的戳孔柱11；邻近第二传送带12的上段中央部的下端面设有1至3个导向辊14，该导向辊14的位置适于使第二传送带12的上段中央部向上凸起，进而使各戳孔柱11适于穿过所述传输带2上的通孔并穿出所述传输带2上的流体状炉渣层的顶面，同时适于使戳孔柱11退出即将凝固的炉渣层。
作为另一种方案，在所述筒体1内，送气口4上连接有延伸至邻近所述传输带2上段的下端面的高压送气管41；所述循环送气管15上设有高压送气风机16。
所述的送气口4分别与邻近的空气换热器5的顶部排气口通过循环送气管15相连，以提高风循环的速度，提高空气换热器5的换热效果。
所述戳孔柱11的顶端呈圆弧形，以方便戳孔柱11退出即将凝固的炉渣层。所述戳孔柱11为空心柱，以利于通风。
作为一种应用方案，邻近筒体1的出料口1-1的空气换热器5的入水口与软水水源相连，邻近筒体1的进料口1-1的空气换热器5的出水口输出热水或高压热蒸汽。
黄磷炉10输出的尾气经水洗塔19后输出可燃气体，该可燃气体送入用于对所述热水或高压热蒸汽进一步加热的尾气燃烧炉18，该尾气燃烧炉18输出高压热蒸汽，以供蒸汽发电机9发电。
（实施例2）
见图1至3和5，本实施例的黄磷炉高温炉渣制砖系统，包括：筒体1，筒体1的进料口1-1与黄磷炉10的炉渣出料口相邻设置，该筒体1内设有贯穿筒体1的进、出料口1-1、1-2的履带式传输带2，邻近所述进、出料口1-1、1-2处分别设有与所述传输带2同步传动配合的同步传动轮3。
所述筒体1的底部分布有多个送气口4，筒体1顶部的多个开口上设有依次串联的适于对水加热的空气换热器5，该空气换热器5顶部的排气口通过循环送气管15与所述送气口4相连，以在筒体1内形成作用于空气换热器5上的循环上升热气流。
所述传输带2的顶面具有矩形槽20，该矩形槽20的大小与所需砖块的尺寸一致；所述矩形槽20的底面分布有通孔。
所述筒体1的进料口1-1设有刮板7，以使炉渣仅存在于所述矩形槽20内，防止相邻矩形槽20内的炉渣凝固成整体，以直接得到所需尺寸的砖块。
为实现在矩形槽20中的炉渣层上开设均匀分布的通孔，以减轻砖块的重量，作为一种方案，在所述筒体1内、邻近所述进料口1-1且于所述传输带2的上段下方设有由一对同步轮13驱动的第二传送带12，该第二传送带12上分布有多个向外延伸的戳孔柱11；邻近第二传送带12的上段中央部的下端面设有导向辊14，该导向辊14的位置适于使第二传送带12的上段中央部的各戳孔柱11适于穿过所述矩形槽20内的通孔并穿出所述矩形槽20中的流体状炉渣层的顶面。
作为另一种方案，在所述筒体1内，送气口4上连接有延伸至邻近所述传输带2上段的下端面的高压送气管41，以利于高压气流穿过所述传输带2上分布的通孔，从而在矩形槽20内的炉渣层中吹出多个均匀分布的通孔；所述循环送气管15上设有高压送气风机16，以确保高压气流的压强，提高开孔效率。
所述的送气口4分别与邻近的空气换热器5的顶部排气口通过循环送气管15相连，以在筒体1内形成作用于空气换热器5上的循环上升热气流，提高了热能回收效率。
（实施例3）
基于上述实施例1的黄磷炉高温炉渣制砖系统的工作方法，包括：
步骤A、将黄磷炉10输出的流体状高温炉渣送至筒体1的进料口1-1并分布在履带式传输带2上，履带式传输带2将该流体状炉渣送入筒体1内；
步骤B、筒体1顶部的串联的多个空气换热器5利用筒体1内的循环上升热气流对水逐级加热；
同时，第二传送带12驱动该第二传送带12上分布的戳孔柱11穿过所述传输带2上的通孔并穿出所述传输带2上的流体状炉渣层的顶面，然后使戳孔柱11退出炉渣层，从而使炉渣层分布有通孔；
步骤C、所述筒体1内的循环上升热气流快速冷却分布有通孔的炉渣层并使其凝固成块；
步骤D、凝固成块的炉渣层经所述筒体1的出料口1-2送入切割装置6并切割成砖。
（实施例4）
基于上述实施例1的黄磷炉高温炉渣制砖系统的工作方法，包括：
步骤A、将黄磷炉10输出的流体状高温炉渣送至筒体1的进料口1-1并分布在履带式传输带2上，履带式传输带2将该流体状炉渣送入筒体1内；
步骤B、筒体1顶部的串联的多个空气换热器5利用筒体1内的循环上升热气流对水逐级加热；
同时，进入空气换热器5内的上升热气流依次通过该空气换热器5顶部的排气口、高压送气风机16、循环送气管15、与所述送气口4相连且延伸至邻近所述传输带2上段的下端面的高压送气管41，各高压送气管41输出的高压气流穿过所述传输带2上分布的通孔，从而使炉渣层分布有通孔；
步骤C、所述筒体1内的循环上升热气流快速冷却分布有通孔的炉渣层并使其凝固成块；
步骤D、凝固成块的炉渣层经所述筒体1的出料口1-2送入切割装置6并切割成砖。
（实施例5）
基于上述实施例2的黄磷炉高温炉渣制砖系统的工作方法，包括：
步骤a、将黄磷炉10输出的流体状高温炉渣送至筒体1的进料口1-1并分布在履带式传输带2上，刮板7使炉渣仅存在于所述传输带2顶面的矩形槽20内，该矩形槽20的大小与所需砖块的尺寸一致；履带式传输带2将该流体状高温炉渣送入筒体1内；
步骤b、筒体1顶部的串联的多个空气换热器5利用筒体1内的循环上升热气流对水逐级加热；
同时，第二传送带12驱动该第二传送带12上分布的戳孔柱11穿过所述传输带2上的矩形槽20中的各通孔并穿出矩形槽20中的炉渣层的顶面，然后使戳孔柱11退出炉渣层，从而使炉渣层分布有通孔；
或，
进入空气换热器5内的上升热气流依次通过该空气换热器5顶部的排气口、高压送气风机16、循环送气管15、与所述送气口4相连且延伸至邻近所述传输带2的上段下端面的高压送气管41，各高压送气管41输出的高压气流穿过所述传输带2上的矩形槽20中的各通孔，从而使炉渣层分布有通孔；
步骤c、所述筒体1内的循环上升热气流快速冷却分布有所述通孔的炉渣层并使其凝固成块；
步骤d、凝固成块的炉渣层经所述筒体1的出料口1-2送出。
（实施例6）
基于上述实施例2的黄磷炉高温炉渣制砖系统的工作方法，其包括：
步骤a、将黄磷炉10输出的流体状高温炉渣送至筒体1的进料口1-1并分布在履带式传输带2上，刮板7使炉渣仅存在于所述传输带2顶面的矩形槽20内，该矩形槽20的大小与所需砖块的尺寸一致；履带式传输带2将该流体状高温炉渣送入筒体1内；
步骤b、筒体1顶部的串联的多个空气换热器5利用筒体1内的循环上升热气流对水逐级加热；
同时，进入空气换热器5内的上升热气流依次通过该空气换热器5顶部的排气口、高压送气风机16、循环送气管15、与所述送气口4相连且延伸至邻近所述传输带2的上段下端面的高压送气管41，各高压送气管41输出的高压气流穿过所述传输带2上的矩形槽20中的各通孔，从而使炉渣层分布有通孔；
步骤c、所述筒体1内的循环上升热气流快速冷却分布有所述通孔的炉渣层并使其凝固成块；
步骤d、凝固成块的炉渣层经所述筒体1的出料口1-2送出。

Claims (2)

1.一种高温炉渣制砖系统，其特征在于包括：筒体（1），筒体（1）的进料口（1-1）与黄磷炉（10）的炉渣出料口相邻设置，该筒体（1）内设有贯穿筒体（1）的进、出料口（1-1、1-2）的履带式传输带（2），邻近所述进、出料口（1-1、1-2）处分别设有与所述传输带（2）同步传动配合的同步传动轮（3）；
所述传输带（2）上分布有通孔；
所述筒体（1）的底部分布有多个送气口（4），筒体（1）顶部设有多个开口；
邻近所述筒体（1）的出料口（1-2）后端设有用于将凝固成块的黄磷炉炉渣切割成砖的切割装置（6）；
在所述筒体（1）内、邻近所述进料口（1-1）且于所述传输带（2）的上段下方设有由一对同步轮（13）驱动的第二传送带（12），该第二传送带（12）上分布有多个向外延伸的戳孔柱（11）；邻近第二传送带（12）的上段中央部的下端面设有导向辊（14），该导向辊（14）的位置适于使第二传送带（12）的上段中央部的各戳孔柱（11）适于穿过所述传输带（2）上的通孔并穿出所述传输带（2）上的流体状炉渣层的顶面。
2.一种高温炉渣制砖系统的工作方法，其特征在于包括：
步骤A、将黄磷炉（10）输出的流体状高温炉渣送至筒体（1）的进料口（1-1）并分布在履带式传输带（2）上，履带式传输带（2）将该流体状炉渣送入筒体（1）内；
步骤B、筒体（1）顶部的多个开口送出热空气；
同时，与高压送气风机（16）相连的高压送气管（41）延伸至邻近所述传输带（2）上段的下端面，各高压送气管（41）输出的高压气流穿过所述传输带（2）上分布的通孔，从而使炉渣层分布有通孔；
步骤C、所述筒体（1）内的炉渣层逐渐凝固成块；
步骤D、凝固成块的炉渣层经所述筒体（1）的出料口（1-2）送入切割装置（6）并切割成砖。
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