CN104388610A - 一种冶金熔渣粒化及热能回收装置 - Google Patents

一种冶金熔渣粒化及热能回收装置 Download PDF

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张衍国
李清海
徐可培
马晓玲
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Abstract

一种冶金熔渣粒化及热能回收装置，属于冶金熔渣处理与余热回收利用技术领域。该装置含有装置本体、粒化设备、旋风分离器和熔渣漏斗；装置本体上部布置熔渣漏斗，粒化设备紧邻布置在熔渣漏斗的下面；旋风分离器设置在装置本体的侧壁上，本体下部布置换热埋管、排渣口、布风板、风室和进气口。应用本发明所提供的装置不仅可以有效的粒化各类冶金熔渣，而且可以高品质回收熔渣的热能，生产出热水、热风或蒸汽，可有效的解决各类冶金熔渣粒化与热能回收等问题。

Description

一种冶金熔渣粒化及热能回收装置
技术领域
本发明涉及一种冶金熔渣粒化及热能回收装置，属于冶金熔渣处理与余热回收利用技术领域。
背景技术
熔渣是在冶金生产过程中的高温、熔融态产物，如液态的高炉渣、钢渣、铜渣等，其中蕴含着丰富的热能资源。
例如液态高炉渣是一种典型的熔渣，急冷处理的高炉渣形成大量的玻璃相的非晶态物质，具有较高的水合活性，是生产水泥等建筑材料的优质原料。同时，液态高炉渣温度在1300℃到1600℃之间，具有很高的热能回收利用价值。
目前，液态高炉渣主要采用水淬法处理，水淬后的高炉渣可用于制作水泥等建筑材料，水淬法存在的主要问题有：耗水量大；产生H2S和SOx造成大气污染；热能没有得到回收；水淬渣含水率高，研磨需进行干燥处理；循环水中所含微细颗粒对水泵和阀门等部件的磨损和堵塞非常严重，系统维护工作量大，增加了维护费用。
针对高炉熔渣水淬工艺的缺点，20世纪70年代国外就已经开始研究干式粒化熔渣的方法，比较有代表性的有风淬法和离心法。风淬法是用大功率造粒风机产生高速气流吹散液态高炉渣，其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，在液态高炉渣流量变化时，风速和风量不易协调，且大量的冷风进入系统也降低了热量回收的品质。离心法是依靠转盘或转杯高速旋转产生的离心力将液态高炉渣粒化，虽然不需要造粒风机这样的高耗能设备，但是高速旋转的转盘或转杯与高温熔渣直接接触，因此降低了粒化设备运行的可靠性，加之粒化效果对液态高炉渣的温度和流量变化较为敏感，仅靠调节转速效果并不理想，并且熔渣向四周高速飞散也不利于设备的紧凑设计，高温熔渣集中高速撞击设备内部某一部位，也易造成设备的局部过热而损坏设备。
熔渣的粒化对于熔渣处理再利用和热能回收具有决定性意义，而粒化和热能回收过程中的能耗又是决定工艺和系统经济性的一个关键性因素，因此研究一种动力消耗相对低，无二次污染，运行可靠，可节约大量水资源并可回收熔渣热能的工艺装置是当前行业所急需。
发明内容
针对现有技术存在的不足和缺陷，本发明的目的是提供一种可满足当前行业需求的一种冶金熔渣粒化及热能回收装置。
本发明的技术方案如下：
一种冶金熔渣粒化及热能回收装置，其特征在于，该装置含有装置本体、粒化设备、熔渣漏斗和至少一个旋风分离器，所述装置本体呈上宽下窄近似斗型；所述熔渣漏斗布置在装置本体的上部位置；所述粒化设备紧邻布置在熔渣漏斗的下面；所述旋风分离器布置在装置本体的侧壁上；在装置本体的下部布置换热埋管、排渣口、布风板，底部布置风室和进气口。
本发明所述的粒化设备采用高速射流粒化设备；所述的高速射流粒化设备采用单孔或多孔喷嘴结构。所述布风板倾斜布置，并与水平面呈0≤a≤30°夹角。
所述的旋风分离器采用单侧或多侧布置。本发明所述的装置本体的四壁采用水冷壁结构，装置本体下部的换热埋管区域的四壁设有耐火材料层。
本发明与现有技术相比具有以下优点及突出性的技术效果：①相比以往换热工艺，本发明装置集流化床气流换热、水冷壁换热以及埋管换热于一体，使粒化后熔渣颗粒急冷效果好，热量回收效率高；②相比风淬法，本发明采用高速射流粒化工艺，粒化设备运行耗能低，热能回收品质高；③相比离心法，本发明所采用的高速射流粒化设备，在粒化运行过程中不直接接触液态高温熔渣，提高了整个设备的可靠性；④相比风淬法和离心法，本发明所采用的高速射流粒化，能有效的控制破碎后的熔渣微团水平速度，这将有利于减小设备的体积和占地面积；同时能有效避免高温渣粒与水冷壁的高速撞击，有助于保证设备运行安全和提高设备运行寿命；⑤相比风淬法和离心法，本发明所采用的高速射流粒化可根据熔渣的流量进行灵活调节；⑥相比水淬法，本发明所提供的一种冶金熔渣粒化及热能回收装置，节省了大量的冲渣水，且不产生H2S和SOx等有毒气体，同时可回收熔渣的热能；⑦本发明装置侧壁布置旋风分离器，使本装置输出的高温气体中含固体渣颗粒大大减少，从而减少气体对后续设备的堵塞与磨损，提高设备的运行寿命；⑧本发明装置底部布置有一定倾斜角度的布风板，这将有利于渣颗粒的排出；⑨本发明装置底部埋管区的四壁采用耐火材料，有利于增强本装置的运行稳定性，提高装置的运行寿命。
附图说明
图1为本发明提供的一种冶金熔渣粒化及热能回收装置一种实施例的结构原理示意图。
图2为图1的侧视图。
图中：1－装置本体；2－熔渣漏斗；3－粒化设备；4－旋风分离器；5－风室；6－换热埋管；7－排渣口；8－布风板；9－进气口。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明所提供的一种冶金熔渣粒化及热能回收装置的结构、原理和工作过程。
如图1所示，本发明提供的一种冶金熔渣粒化及热能回收装置，该装置含有装置本体1、熔渣漏斗2、粒化设备3和两个旋风分离器4，所述装置本体1呈上宽下窄近似斗型；所述熔渣漏斗2布置在装置本体的上部位置；所述粒化设备3紧邻布置在熔渣漏斗的下面；所述旋风分离器4对称布置在装置本体左右两侧壁上；在装置本体1的下部布置换热埋管6、排渣口7、布风板8，底部布置风室5和进气口9；所述布风板8倾斜布置，并与水平面呈0≤a≤30°夹角。
所述的粒化设备3采用高速射流粒化设备，高速射流粒化设备可采用单孔或多孔喷嘴结构，将冶金熔渣流破碎成平均直径小于10mm的渣颗粒；所述的装置本体1的四壁采用水冷壁结构，所述装置本体下部的换热埋管区的四壁设有耐火材料层。
本发明的工作过程如下：1300～1600℃的液态冶金熔渣经装置上部的熔渣漏斗流入装置本体；在装置本体内，由粒化设备通过高速射流(蒸汽、水、气-固两相流等)将冶金熔渣流破碎成平均直径小于10mm的渣颗粒；破碎后的渣颗粒在装置本体内经流化床气流换热、水冷壁换热和埋管换热后温度降至1000℃以下；低于1000℃的渣颗粒经装置底部的排渣口排出；气体从底部的进气口进入装置本体，与破碎后的高温渣颗粒进行换热，升温后变成高温气体，经两侧旋风分离器将大部分固体颗粒分离回收后，较洁净的高温气体排出本装置；给水经水冷壁与埋管和高温渣粒换热，吸收热量变成蒸汽后排出。

Claims (6)

1.一种冶金熔渣粒化及热能回收装置，其特征在于，该装置含有装置本体(1)、熔渣漏斗(2)、粒化设备(3)和至少一个旋风分离器(4)，所述装置本体(1)呈上宽下窄近似斗型；所述熔渣漏斗(2)布置在装置本体的上部位置；所述粒化设备(3)紧邻布置在熔渣漏斗(2)的下面；所述旋风分离器布置在装置本体(1)的侧壁上；在装置本体(1)的下部布置换热埋管(6)、排渣口(7)、布风板(8)；在装置本体(1)的底部布置风室(5)和进气口(9)。
2.根据权利要求1所述的一种冶金熔渣粒化及热能回收装置，其特征在于，所述的粒化设备(3)采用高速射流粒化设备。
3.根据权利要求2所述的一种冶金熔渣粒化及热能回收装置，其特征在于，所述的高速射流粒化设备为单孔或多孔喷嘴结构。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种冶金熔渣粒化及热能回收装置，其特征在于，所述布风板(8)倾斜布置，并与水平面呈0≤a≤30°夹角。
5.根据权利要求1、2或3所述的一种冶金熔渣粒化及热能回收装置，其特征在于，所述的旋风分离器(4)采用单侧或多侧布置。
6.根据权利要求1、2或3所述的一种冶金熔渣粒化及热能回收装置，其特征在于，所述的装置本体(1)的四壁采用水冷壁结构；装置本体下部的换热埋管区域的四壁设有耐火材料层。
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