CN104357605B - 高温熔渣余热回收系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温熔渣余热回收系统及其回收方法，包括熔渣输送单元、熔渣粒化单元及余热回收单元；所述熔渣输送单元主要由渣罐及天车组成；所述熔渣粒化单元主要由转杯、旋转装置、粒化冷却装置及渣粒收集冷却装置组成，所述粒化冷却装置设置在转杯与旋转装置外围，所述渣粒收集冷却装置设置在粒化冷却装置外围；所述余热回收单元为余热锅炉，所述余热锅炉中渣粒进口端的换热管叉排顺流设置，渣粒出口端的换热管叉排逆流设置；本系统布局紧凑，余热回收过程简单、回收效率高，实现了高温熔渣处理系统与生产系统的无缝链接；回收高温熔渣的显热效率高，有效解决了环境污染问题，且不会对熔渣后续利用价值产生影响，适用于工业化生产运行。

Description

高温熔渣余热回收系统及方法

技术领域

本发明属于余热回收利用领域，具体涉及一种高温熔渣余热回收系统及方法。

背景技术

“开源节流”是21世纪解决能源、资源问题的至理名言，“节能技术”更是被誉为“第五能源”。我国的工业领域分布着丰富的余热余能资源，随着节能技术的不断发展，越来越多的余热资源得到了应用。但是，蕴含有高温余热的高温熔渣的显热一直没有得到有效利用。当前高温熔渣的有效处理方法主要为水淬法，经这样处理过的高温渣一部分可以作为水泥生产的原材料，还有部分只能堆积在渣场。例如高温渣经水淬后可作为生产水泥的原材料，镍铁渣、铅渣等水淬后只能堆积在渣场，没有适合的用途。并且无论何种类型的渣，在水淬过程中不仅高温余热没有回收利用，而且造成水资源的大量浪费，对大气、水和土壤也造成了严重的污染，恶化了工作环境。

现有的某些高温熔渣显热回收方面的专利技术，仅关注于熔渣的余热回收部分的工作，并没有充分考虑熔渣处理系统对生产设备的影响。现有技术中，因间歇排渣导致的余热回收系统不能连续运行、后续冷却渣的洁净化处理及粒化系统无法长期稳定运行等问题层出不穷，因此，如何有效地回收高温熔渣的高温显热，减少其处理过程中对环境造成的污染，又不影响其处理后的实用价值，还能实现处理系统与生产系统的高效无缝链接，进一步提高余热回收系统的连续稳定运行就成为一个急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可实现处理系统与生产系统无缝链接、具有高余热回收率及高运行稳定性的高温熔渣余热回收系统及方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高温熔渣余热回收系统，包括熔渣输送单元、用于对熔渣进行粒化处理的熔渣粒化单元及用于对粒化后形成的渣粒进行余热回收的余热回收单元；所述熔渣输送单元主要由渣罐及输送渣罐的天车组成；所述熔渣粒化单元主要由粒化熔渣的转杯、向转杯提供旋转动力的旋转装置、用于冷却转杯及旋转装置的粒化冷却装置及用于冷却、收集高温渣粒的收集冷却装置组成，所述粒化冷却装置设置在转杯与旋转装置外围，所述渣粒收集冷却装置设置在粒化冷却装置外围；所述余热回收单元为余热锅炉，所述余热锅炉中渣粒进口端的换热管叉排顺流设置，渣粒出口端的换热管叉排逆流设置。

进一步，还包括用于储存熔渣的中间包，所述中间包设置于熔渣输送单元与熔渣粒化单元之间。

进一步，所述中间包底部设有控制浇注量的浇注水口，内壁上设有耐材，所述浇注水口直径大小为15～45mm。

进一步，还包括用于转送渣粒的渣粒输送单元，所述渣粒输送单元主要由振动输送装置及热渣粒料仓组成，所述振动输送装置设置在渣粒收集冷却装置出口端，所述热渣粒料仓设置在振动输送装置出口端及余热锅炉渣粒进口端之间。

进一步，所述转杯的杯壁为耐热钢板制成，杯壁内设有耐材，所述耐材与杯壁间通过紧固件紧固。

进一步，所述粒化冷却装置包括冷却遮板及设置在冷却遮板内侧并向转杯喷射冷却介质的喷嘴，所述冷却遮板间设有用于流通冷却介质的冷却通道。

进一步，所述渣粒收集冷却装置为环绕设置在粒化冷却装置周围的水冷面板，所述水冷面板与竖直轴线间的夹角为25°～45°；所述水冷面板间设有用于流通冷却循环水的水冷通道Ⅰ，所述水冷通道Ⅰ与余热锅炉相连通。

进一步，所述振动输送装置中设有水冷通道Ⅱ，所述水冷通道Ⅱ与余热锅炉相连通。

进一步，还包括渣粒后处理单元，所述渣粒后处理单元主要由胶带机、斗提机及冷渣粒料仓组成，所述胶带机对应设置在余热锅炉的渣粒出口端处，所述斗提机设置在胶带机与冷渣粒料仓之间将胶带机上的冷却渣粒输送至冷渣粒料仓内。

一种高温熔渣余热回收方法，主要包括以下步骤：

(1)高温熔渣灌装进渣罐内，渣罐运输到高温熔渣余热回收系统车间内，实现高温熔渣远距离输送；

(2)天车将渣罐吊装至倾倒工位，设置在倾倒工位处的倾倒装置在液压系统的控制下向中间包内倾倒高温熔渣；

(3)待中间包存储一定量高温熔渣后，将高温熔渣浇注进转杯内，浇注过程中，浇注量大小由中间包底部的浇注水口控制；

(4)高速旋转的转杯将流入转杯内的高温熔渣离心粒化成小液滴，小液滴以一定速度飞溅至渣粒收集冷却装置内，飞溅过程中，小液滴在粒化冷却装置及渣粒收集冷却装置的双重冷却作用下，变成外表面具有硬质凝壳的渣粒；

(5)渣粒与水冷面板发生碰撞，收集于渣粒收集冷却装置底部，碰撞收集过程中，水冷面板中的水冷通道Ⅰ与渣粒进行换热，进一步冷却渣粒，以加深其凝壳厚度，经过换热而升温的冷却水输送至余热锅炉内；

(6)由渣粒收集冷却装置排出的高温渣粒通过振动输送装置转送至热渣粒料仓内，转送过程中，振动输送装置内设置的水冷通道Ⅱ与高温渣粒进行换热，实现高温渣粒的三次冷却，保证高温渣粒进入余热锅炉内不会发生粘结，同时，经过换热而升温的冷却水输送至余热锅炉内；

(7)热渣粒料仓将高温渣粒送入余热锅炉进行换热，余热锅炉产生的蒸汽并入蒸汽管网或发电。

本发明的有益效果在于：本系统布局紧凑，余热回收过程简单、回收效率高，实现了高温熔渣处理系统与生产系统的无缝链接；实现了高温熔渣从液态到固态的全过程处理，回收高温熔渣的显热效率高，有效解决了环境污染问题，且不会对熔渣后续利用价值产生影响；解决了间歇排渣导致的余热回收系统不能连续运行的问题，适用于工业化生产运行，可大规模推广应用。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为余热锅炉的结构示意图；

图3为图1的A部放大图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

如图所示，本实施例中的高温熔渣余热回收系统，包括熔渣输送单元、用于对熔渣进行粒化处理的熔渣粒化单元及用于对粒化后形成的渣粒进行余热回收的余热回收单元；所述熔渣输送单元主要由渣罐1及输送渣罐1的天车2组成；所述熔渣粒化单元主要由粒化熔渣的转杯3、向转杯3提供旋转动力的旋转装置4、用于冷却转杯3及旋转装置4的粒化冷却装置5及用于冷却转杯飞溅熔渣与所述粒化冷却装置5的渣粒收集冷却装置6组成，所述粒化冷却装置5设置在转杯3与旋转装置4外围，所述渣粒收集冷却装置5设置在粒化冷却装置5外围；所述余热回收单元为余热锅炉7，所述余热锅炉7中渣粒进口端的换热管叉排顺流设置，渣粒出口端的换热管叉排逆流设置。

本实施例中的高温熔渣余热回收系统通过熔渣输送单元实现了熔渣生产系统与处理系统的有效衔接，通过熔渣粒化单元及余热回收单元实现了对液态高温熔渣的成型与余热回收，各阶段中所用的冷却水资源循环利用，不仅解决了资源浪费巨大、污染严重的问题，还有效实现了高温熔渣余热的高效回收。余热锅炉7经过特殊的结构改进，提高了对渣粒余热的回收效果；经过本余热回收系统的回收利用，原温度为1400℃左右的高温熔渣变成了温度在150℃左右的低温渣粒，不仅回收效果突出，且为后续渣粒的外运等过程提供了便利。

具体的，所述转杯3的杯壁为耐热钢板制成，杯壁内设有耐材，所述耐材与杯壁间通过紧固件紧固；所述粒化冷却装置5包括冷却遮板51及设置在冷却遮板51内侧并向转杯3喷射冷却介质的喷嘴52，所述冷却遮板51间设有用于流通冷却介质的冷却通道。该结构的设置可有效保证转杯3与旋转装置4的可靠性、延长其使用寿命，防止高温熔渣对转杯3等设备的侵蚀作用。本实施例中，转杯3的上边缘直径为150～800mm，实际应用过程中还可根据具体使用需求进行调整。

具体的，所述渣粒收集冷却装置为环绕设置在粒化冷却装置5周围的水冷面板，所述水冷面板与竖直轴线间的夹角为25°～45°；用以拦截、收集从转杯3内飞溅出的高温渣粒；所述水冷面板间设有用于流通冷却循环水的水冷通道Ⅰ，高温熔渣在转杯3的离心作用下变成小液滴，小液滴则因粒化冷却装置5与水冷面板的双重冷却作用变成表面具有硬质凝壳的高温渣粒，所述水冷通道Ⅰ内的冷却水可对收集于水冷面板内的高温渣粒进一步降温，以加厚其凝壳厚度；水冷通道Ⅰ与余热锅炉7相连通，以实现热水的再利用。

作为上述方案的进一步改进，本余热回收系统还包括用于储存熔渣的中间包8，所述中间8包设置于熔渣输送单元与熔渣粒化单元之间。中间包8具有一定的容量，可对渣罐1运送过来的高温熔渣进行收集于暂存，方便回收系统实现高温熔渣连续处理；中间包8内可设置液位检测器，实时监控内部熔渣量；为防止高温熔渣在中间包内出现热量损失，还可在中间包上安装烘烤装置，以保证高温熔渣温度。

具体的，本实施例中的中间包8底部设有控制浇注量的浇注水口81，内壁上设有耐材，所述浇注水口81直径大小为15～45mm，内部容腔高度大于1.2m，以保证中间包8内存储的熔渣量可供系统连续工作0.5h以上，当然，其实际规格还可根据生产情况进行具体调整。

作为上述方案的进一步改进，本余热回收系统中还包括用于转送渣粒的渣粒输送单元，所述渣粒输送单元主要由振动输送装置9及热渣粒料仓10组成，所述振动输送装置9设置在渣粒收集冷却装置6出口端，所述热渣粒料仓10设置在振动输送装置9出口端及余热锅炉7渣粒进口端之间。此处的渣粒输送单元具有降温与缓冲作用，本实施例中的振动输送装置9中设有水冷通道Ⅱ，可对高温渣粒进一步冷却，使高温渣粒表面的凝壳进一步加厚，防止进入到余热锅炉中发生粘结现象；而水冷通道Ⅱ与余热锅炉相连通，即水冷通道Ⅱ中对高温渣粒进行降温的水输送至余热锅炉内，直接与高温渣粒进行换热。既保证了熔渣余热的有效回收，还防止了资源的浪费。

作为上述方案的进一步改进，本余热回收系统中还包括渣粒后处理单元，所述渣粒后处理单元主要由胶带机11、斗提机12及冷渣粒料仓13组成，所述胶带机11对应设置在余热锅炉7的渣粒出口端处，所述斗提机12设置在胶带机11与冷渣粒料仓13之间将胶带机11上的冷却渣粒输送至冷渣粒料仓13内，以实现渣粒的不落地直接外运。当然，也可直接通过胶带机11将低温渣粒运送至渣场。

上述高温熔渣余热回收系统的余热回收方法，主要包括以下步骤：

(1)高温熔渣灌装进渣罐1内，渣罐1运输到高温熔渣余热回收系统车间内，实现高温熔渣远距离输送；

(2)天车2将渣罐1吊装至倾倒工位，设置在倾倒工位处的倾倒装置14在液压系统的控制下向中间包8内倾倒高温熔渣；

(3)中间包8封堵住，待中间包8存储一定量高温熔渣后，开启中间包8底部的浇注水口81，通过浇注水口81控制浇注量大小，持续将高温熔渣浇注进转杯3内；

(4)旋转装置4带动转杯3旋转，高速旋转的转杯3将流入转杯3内的高温熔渣离心粒化成小液滴，小液滴以一定速度飞溅至渣粒收集冷却装置6内，飞溅过程中，小液滴在粒化冷却装置5及渣粒收集冷却装置6的双重冷却作用下，变成外表面具有硬质凝壳的渣粒；

(5)渣粒与水冷面板发生碰撞，沿水冷面板下滑，收集于渣粒收集冷却装置6底部，碰撞收集过程中，水冷面板中的水冷通道Ⅰ与渣粒进行换热，进一步冷却渣粒，以加深其凝壳厚度，经过换热而升温的冷却水输送至余热锅炉7内，实现余热与水的进一步利用；

(6)由渣粒收集冷却装置6排出的高温渣粒通过振动输送装置9转送至热渣粒料仓10内，转送过程中，振动输送装置9内设置的水冷通道Ⅱ与高温渣粒进行换热，实现高温渣粒的三次冷却，保证高温渣粒进入余热锅炉7内不会发生粘结，同时，经过换热而升温的冷却水输送至余热锅炉内；热渣粒料仓10可进一步保证余热锅炉7的稳定连续运行，其容积大小可根据熔渣出炉时序及产量确定；

(7)热渣粒料仓10将高温渣粒送入余热锅炉7进行换热，余热锅炉产生的蒸汽并入蒸汽管网或发电。此时，余热锅炉7排除的渣粒温度低于150℃。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种高温熔渣余热回收系统，其特征在于：包括熔渣输送单元、用于对熔渣进行粒化处理的熔渣粒化单元及用于对粒化后形成的渣粒进行余热回收的余热回收单元；所述熔渣输送单元主要由渣罐及输送渣罐的天车组成；所述熔渣粒化单元主要由粒化熔渣的转杯、向转杯提供旋转动力的旋转装置、用于冷却转杯及旋转装置的粒化冷却装置及用于冷却、收集高温渣粒的收集冷却装置组成，所述粒化冷却装置设置在转杯与旋转装置外围，所述渣粒收集冷却装置设置在粒化冷却装置外围；所述余热回收单元为余热锅炉，所述余热锅炉中渣粒进口端的换热管叉排顺流设置，渣粒出口端的换热管叉排逆流设置；还包括用于储存熔渣的中间包，所述中间包设置于熔渣输送单元与熔渣粒化单元之间。

2.根据权利要求1所述的高温熔渣余热回收系统，其特征在于：所述中间包底部设有控制浇注量的浇注水口，内壁上设有耐材，所述浇注水口直径大小为15～45mm。

3.根据权利要求1所述的高温熔渣余热回收系统，其特征在于：还包括用于转送渣粒的渣粒输送单元，所述渣粒输送单元主要由振动输送装置及热渣粒料仓组成，所述振动输送装置设置在渣粒收集冷却装置出口端，所述热渣粒料仓设置在振动输送装置出口端及余热锅炉渣粒进口端之间。

4.根据权利要求1所述的高温熔渣余热回收系统，其特征在于：所述转杯的杯壁为耐热钢板制成，杯壁内设有耐材，所述耐材与杯壁间通过紧固件紧固。

5.根据权利要求1所述的高温熔渣余热回收系统，其特征在于：所述粒化冷却装置包括冷却遮板及设置在冷却遮板内侧并向转杯喷射冷却介质的喷嘴，所述冷却遮板间设有用于流通冷却介质的冷却通道。

6.根据权利要求1所述的高温熔渣余热回收系统，其特征在于：所述渣粒收集冷却装置为环绕设置在粒化冷却装置周围的水冷面板，所述水冷面板与竖直轴线间的夹角为25°～45°；所述水冷面板间设有用于流通冷却循环水的水冷通道Ⅰ，所述水冷通道Ⅰ与余热锅炉相连通。

7.根据权利要求3所述的高温熔渣余热回收系统，其特征在于：所述振动输送装置中设有水冷通道Ⅱ，所述水冷通道Ⅱ与余热锅炉相连通。

8.根据权利要求1所述的高温熔渣余热回收系统，其特征在于：还包括渣粒后处理单元，所述渣粒后处理单元主要由胶带机、斗提机及冷渣粒料仓组成，所述胶带机对应设置在余热锅炉的渣粒出口端处，所述斗提机设置在胶带机与冷渣粒料仓之间将胶带机上的冷却渣粒输送至冷渣粒料仓内。

9.一种利用权利要求1-8中任一项所述的高温熔渣余热回收系统的余热回收方法，其特征在于主要包括以下步骤：

(1)高温熔渣灌装进渣罐内，渣罐运输到高温熔渣余热回收系统车间内，实现高温熔渣远距离输送；

(2)天车将渣罐吊装至倾倒工位，设置在倾倒工位处的倾倒装置在液压系统的控制下向中间包内倾倒高温熔渣；

(3)待中间包存储一定量高温熔渣后，将高温熔渣浇注进转杯内，浇注过程中，浇注量大小由中间包底部的浇注水口控制；

(4)高速旋转的转杯将流入转杯内的高温熔渣离心粒化成小液滴，小液滴以一定速度飞溅至渣粒收集冷却装置内，飞溅过程中，小液滴在粒化冷却装置及渣粒收集冷却装置的双重冷却作用下，变成外表面具有硬质凝壳的渣粒；

(5)渣粒与水冷面板发生碰撞，收集于渣粒收集冷却装置底部，碰撞收集过程中，水冷面板中的水冷通道Ⅰ与渣粒进行换热，进一步冷却渣粒，以加深其凝壳厚度，经过换热而升温的冷却水输送至余热锅炉内；

(6)由渣粒收集冷却装置排出的高温渣粒通过振动输送装置转送至热渣粒料仓内，转送过程中，振动输送装置内设置的水冷通道Ⅱ与高温渣粒进行换热，实现高温渣粒的三次冷却，保证高温渣粒进入余热锅炉内不会发生粘结，同时，经过换热而升温的冷却水输送至余热锅炉内；

(7)热渣粒料仓将高温渣粒送入余热锅炉进行换热，余热锅炉产生的蒸汽并入蒸汽管网或发电。