CN104388611A - 干式粒化处理余热回收系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了干式粒化处理余热回收系统，包括储渣仓、粒化冷却单元、一级余热回收单元、二级余热回收单元和三级余热回收单元；其特点是：所述粒化冷却单元的顶部设置有第一出风口，该第一出风口通过管路连接高温增压风机；所述粒化冷却单元内设置粒化器，该粒化器位于注料管的下方，由转轴带动旋转；所述粒化冷却单元的下方设置所述一级余热回收单元，所述一级余热回收单元的底部设置有第一流化床和出渣管，该出渣管与所述二级余热回收单元相连通；所述二级余热回收单元的底部设置有喷动床，上部与所述三级余热回收单元的上部相通；本发明实现了干式粒化功能，实现了高效余热回收，可广泛应用在钢铁、冶金等领域。
Description
技术领域
本发明涉及余热回收系统，具体涉及干式粒化处理余热回收系统。
背景技术
高炉渣是在高炉冶炼过程中，由矿石中的脉石、燃料中的灰分和熔剂中的非挥发组分形成的副产物，高炉熔渣主要成分是CaO、SiO2、A12O3、Fe2O3、MgO、MnO、TiO2等，2013年我国生铁产量约7.5亿t，即使按每生产1吨生铁产生0.3吨渣计算，高炉渣产量约为2.25亿t。高炉渣的出炉温度大约l500℃，1t高炉渣所含有的热量相当于64kg标准煤，全年产生的高炉渣中的热量相当于1.44×107t标准煤，如果能够将高炉渣中的热量利用起来，可以产生可观的能源节约效益。
传统的高炉渣处理方法是采用水淬工艺实现高炉渣的物料利用，即是用大量的冷水对高温熔渣进行急冷使熔渣破碎成颗粒并形成水淬后的高炉渣，可用作硅酸盐水泥的部分替代品，生产普通硅酸盐水泥。然而此法有许多缺点，不仅高炉渣的显热无法回收利用，而且造成水资源的大量浪费，对大气、水和土壤也会产生严重的污染，恶化环境。为了克服水淬处理的诸多缺点，研究者们提出了干式粒化结合余热回收的高炉渣处理工艺，能够回收高炉渣中的热量，得到高玻璃体含量的渣粒，并且还节能环保，得到了国内外学者的普片关注。
专利号为CN101864504A一项专利公开了一种回收利用高炉渣显热提高热风炉风温的方法：用风淬的方法处理高炉渣，得到的高温的空气加压后通入热风炉内，作为热风炉助燃空气来提高热风炉的风温。但是该方法所用的风淬处理高炉渣的方法需要大量的高压空气，电能消耗巨大。专利号为CN103757163A一项专利公开了一种高炉渣粒化及热量多级回收装置：提供了一种高炉渣的粒化和热量的多级回收方法。但是该种方法中的空气都只经过了一次流化床的换热过程，得到的热空气的品质不高，利用价值偏低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供干式粒化处理余热回收系统。
根据本发明的技术方案,干式粒化处理余热回收系统，包括储渣仓、粒化冷却单元、一级余热回收单元、二级余热回收单元和三级余热回收单元；所述储渣仓通过注料管与粒化冷却单元相连通；其特点是：所述粒化冷却单元的顶部设置有第一出风口，该第一出风口通过管路连接高温增压风机；所述粒化冷却单元内设置粒化器，该粒化器位于注料管的下方，由转轴带动旋转；所述粒化冷却单元的下方设置所述一级余热回收单元，所述一级余热回收单元的底部设置有第一流化床和出渣管，该出渣管与所述二级余热回收单元相连通；所述二级余热回收单元的底部设置有喷动床，上部与所述三级余热回收单元的上部相通；所述三级余热回收单元的下部设置有第二流化床，顶部设置有第二出风口，该第二出风口通过管路以及高温风机与第一流化床的底部连通；所述喷动床的底部和所述第二流化床的底部通过排渣管连接储渣罐；且喷动床和第二流化床通过管道与鼓风机连接。
其中，粒化器的作用是使熔融高炉渣形成细小的熔融颗粒，实现了干式粒化功能，保护环境，节约水资源；喷动床的作用是通过高速气流的喷吹作用，完成高温颗粒和低温空气之间的换热，同时使小颗粒被抛洒到三级余热回收单元；流化床的作用是通过高温颗粒和低温空气之间的强烈混合，完成热量的回收过程。
本发明通过设置多级余热回收单元，使熔融高炉渣与空气分别在一级余热回收单元、二级余热回收单元和三级余热回收单元以及粒化过程中经过多次换热，热量回收率高，热空气的品质高，实现了高效余热回收，并且将高品质热空气经过高温增压风机的压缩后作为高温助燃空气进入热风炉内，使回收的热量得到了合理的利用。
本发明将喷动床和第二流化床并列布置，可以实现了颗粒的分选功能，大颗粒留在喷动床中，小颗粒进入第二流化床中，可以实现更加均匀的流态化，有利于热交换和排渣，增加了颗粒粒径的适应范围，从而可以使系统稳定的运行。
根据本发明所述的干式粒化处理余热回收系统的优选方案，所述出渣管的入口设置有机械排渣器，在出渣管管壁设置有高压空气喷吹器。其中，机械排渣器的作用是强制颗粒进入出渣管中，并且能够将一级余热回收单元与二级余热回收单元隔开；高压空气喷吹器的作用是用脉动的高压空气对出渣管进行清扫，防止出渣管8堵塞。
根据本发明所述的干式粒化处理余热回收系统的优选方案，所述粒化器包括转杯和旋转圆盘，转轴包括内转轴和空心转轴；所述转杯固套在内转轴上，该内转轴穿设在空心转轴中；所述旋转圆盘设置在所述转杯的下方，并固套在所述空心转轴上；所述空心转轴通过轴承与所述内转轴相支承；所述内转轴由电机一驱动，所述空心转轴由电机二驱动，所述转杯与旋转圆盘旋转方向相反；所述旋转圆盘上沿圆周设置有切削刀片，所述切削刀片位于所述转杯的外侧。
其中，转杯可以实现液膜的运动速度均匀变化，以保证液膜在转杯中有较长的运动时间，促使液膜获得更大的速度，从而减小液膜厚度，在转杯边缘形成一次粒化，粒化产物继续运动，撞击到旋转的破碎刀片后发生二次粒化，从而使形成的粒化颗粒尺寸更小。当熔渣流量急剧增大时，导致转杯中充满熔渣，熔渣将溢出转杯，流至旋转圆盘，其可以保证溢出的熔渣完成离心粒化过程。
当该粒化装置与余热回收相结合时，旋转圆盘可以有效地阻碍从仓体底部通入的冷空气与液丝或者液膜发生换热，可以保证液丝或液膜在熔融态完成离心粒化过程，同时，对于部分熔渣因换热后凝固而形成的“棉渣”或块状物，也会被切削刀片切削成小颗粒，从而保证粒化产物中无“棉渣”或块状物。
根据本发明所述的干式粒化处理余热回收系统的优选方案，所述粒化冷却单元的侧壁沿圆周设置有风道，该风道上设置有多个风口与粒化冷却单元的内部相连通；在排渣管连接储渣罐之间还连接有球磨机、粗粉分离器和末级旋风分离器；所述球磨机的进口与排渣管相连，出口与粗粉分离器相连；所述的粗粉分离器的底部粗粉出口通过回料管与排渣管相连，上部细粉出口与末级旋风分离器连接；所述末级旋风分离器底部出口连接储渣罐，顶部出口与设置在粒化冷却单元侧壁的风道相连通。
本发明将余热回收系统与球磨机相结合，使熔融高炉渣与空气分别经过多次换热，热量回收率高，热空气的品质高；并且球磨机产出的颗粒不需再进行处理就可以直接作为水泥等的原料，生产效率高，成本低。
根据本发明所述的干式粒化处理余热回收系统的优选方案，所述切斜刀片在所述旋转圆盘上沿圆周按不同半径分层设置。
根据本发明所述的干式粒化处理余热回收系统的优选方案，第一流化床和第二流化床为风帽型布风板流化床。
根据本发明所述的干式粒化处理余热回收系统的优选方案，所述第一出风口外设置有一级旋风分离器，所述第二出风口外设置有二级旋风分离器。
本发明所述的干式粒化处理余热回收系统的有益效果是:本发明实现了干式粒化功能，保护环境，节约水资源，空气经过多级换热，热量回收率高，热空气的品质高，实现了高效余热回收，并且将高品质的空气通入热风炉内，回收的热量得到了合理的利用；本发明还利用转杯与旋转圆盘相结合构成粒化器，可以极大的提高单体粒化器的熔渣处理量；防止高炉渣在转杯边缘与冷空气发生换热而凝固，保证高炉渣以熔融态的形式完成离心粒化，同时破碎刀片的切削作用可以有效地减缓“棉渣”与块状物的形成，使得粒化比例得到提高；并可以根据液丝长度设置破碎刀片在旋转圆盘上的安装位置，保证大颗粒被切削，得到高玻璃态含量的小渣粒；并且本发明将余热回收系统与球磨机相结合，球磨机产出的颗粒不需再进行处理就可以直接作为水泥等的原料，具有生产效率高，成本低，结构简单，节能环保，热量回收率高和运行稳定可靠的特点；可广泛应用在钢铁、冶金等领域。
附图说明
图1是本发明所述的干式粒化处理余热回收系统的结构示意图。
图2是本发明所述的粒化器3的结构示意图。
图3是具体实施例中具有球磨机26的干式粒化处理余热回收系统的结构示意图。
图4是转杯31与旋转圆盘32的安装示意图。
图5是具体实施例中旋转圆盘示意图。
图6是具体实施例中破碎刀片的结构示意图。
具体实施方式
参见图1至图4,干式粒化处理余热回收系统，包括储渣仓1、粒化冷却单元4、一级余热回收单元5、二级余热回收单元14和三级余热回收单元15；所述储渣仓1通过注料管20与粒化冷却单元4相连通；其特征在于：所述粒化冷却单元4的顶部设置有第一出风口，该第一出风口通过管路连接高温增压风机11；所述粒化冷却单元4内设置粒化器3，该粒化器3位于注料管20的下方，由转轴2带动旋转；所述粒化冷却单元4的下方设置所述一级余热回收单元5，所述一级余热回收单元5的底部设置有第一流化床9和出渣管8，该出渣管8与所述二级余热回收单元14相连通；所述二级余热回收单元15的底部设置有喷动床13，上部与所述三级余热回收单元15的上部相通；所述三级余热回收单元15的下部设置有第二流化床16，顶部设置有第二出风口，该第二出风口通过管路以及高温风机21与第一流化床9的底部连通；所述喷动床13的底部和所述第二流化床16的底部通过排渣管18连接储渣罐19；且喷动床13和第二流化床16通过管道与鼓风机17连接。
在具体实施例中，所述出渣管8的入口设置有机械排渣器6，在出渣管8管壁设置有高压空气喷吹器7；第一流化床9和第二流化床16为风帽型布风板流化床，工作在鼓泡流化床状态；所述第一出风口外设置有一级旋风分离器10，所述第二出风口外设置有二级旋风分离器12。
参见图2、图4至图6，在具体实施例中，所述粒化器3包括转杯31和旋转圆盘32，转轴2包括内转轴34和空心转轴35；所述转杯31固套在内转轴34上，该内转轴34穿设在空心转轴35中；所述旋转圆盘32设置在所述转杯31的下方，并固套在所述空心转轴35上；所述空心转轴35通过轴承38与所述内转轴34相支承；所述内转轴34和空心转轴35的下端均从流化床4底部伸出，所述内转轴34由电机一36驱动，所述空心转轴35由电机二37驱动，所述转杯31与旋转圆盘32旋转方向相反；所述旋转圆盘32上沿圆周设置有切削刀片33，所述切削刀片33位于所述转杯31的外侧。所述转杯31内部为半球形腔体，所述切削刀片33的上部为三棱柱型，所述切斜刀片33在所述旋转圆盘32上沿圆周按不同半径分层设置，使得粒化产物产生二次、三次甚至多次粒化，可以获得尺寸更小的粒化颗粒。本发明可以根据液丝或者液膜长度设置切削刀片33在旋转圆盘32上的安装位置，以便对液丝头部颗粒进行切削，从而有效的减小粒化产物中的大颗粒，使得粒化颗粒更加均匀。
在具体实施例中，所述粒化冷却单元4的侧壁沿圆周设置有风道，该风道上设置有多个风口与粒化冷却单元4的内部相连通；在排渣管18连接储渣罐19之间还连接有球磨机26、粗粉分离器24和末级旋风分离器23；所述球磨机26的进口与排渣管18相连，出口与粗粉分离器24相连；所述的粗粉分离器24的底部粗粉出口通过回料管25与排渣管18相连，上部细粉出口与末级旋风分离器23连接；所述末级旋风分离器23底部出口连接储渣罐19，顶部出口与设置在粒化冷却单元4侧壁的风道相连通。
本发明的工作过程是：储存在储渣仓1中的熔融高炉渣进入粒化冷却单元4，在粒化器3的作用下形成细小的熔融颗粒，并在粒化过程中和来自一级余热回收单元5的空气进行热交换，完成冷却凝固过程。冷却凝固后的颗粒温度仍然很高，颗粒掉落入底部的一级余热回收单元5的第一流化床9内，和来自高温风机21中的空气进行换热，颗粒的温度进一步降低，并在机械排渣器6的作用下进入出渣管8，在出渣管8管壁上设置的高压空气喷吹器7会用脉动的高压空气对出渣管进行清扫，防止出渣管8堵塞。颗粒从出渣管8排出进入二级余热回收单元14的喷动床13中，在喷动床13高速气流的喷吹作用下，小颗粒被抛洒到三级余热回收单元15的第二流化床16中，与流化风进行换热，大颗粒则留在喷动床13中与来自喷动床13底部的空气进行换热；换热后的颗粒通过排渣管18进入球磨机26中；球磨机26对颗粒进行粉磨，并与鼓风机29的高速气流在球磨机26中进行换热，同时在鼓风机29高速气流的喷吹作用下，粉粒被抛洒到粗粉分离器24，粗粉经回料管25返回球磨机26中，换热后的细粉经末级旋风分离器23进入储渣罐19中。
空气的流动路径是：鼓风机17将空气分别送入二级余热回收单元14中的喷动床13和三级余热回收单元15中流化床16中，与颗粒进行换热后得到的高温气体从三级余热回收单元15顶部的第二出风口排出，经过二级旋风分离器12除尘后，在高温风机21的作用下被鼓入一级余热回收单元5作为流化风，与第一流化床9中的颗粒进行热交换，再继续向上进入粒化冷却单元4与熔融颗粒进行最后一步的热交换，得到高温度的空气，并从粒化冷却单元4顶部的第一出风口排出，第一出风口排出的高温度的空气经过一级旋风分离器10除尘，再经过高温增压风机11加压后作为高温助燃空气进入热风炉内。
当系统还设置有球磨机26时，鼓风机19将空气送入球磨机26中，与颗粒进行换热后得到高温气体，该高温气体经粗粉分离器24和末级旋风分离器23，并在高温风机22的作用下进入粒化冷却单元4中，在粒化冷却单元4再与粒化过程中的熔融颗粒进行换热，并从粒化冷却单元4顶部的第一出风口排出；第一出风口排出的高温度的空气经过一级旋风分离器10除尘，再经过高温增压风机11加压后作为高温助燃空气进入热风炉内。
Claims (5)
1.干式粒化处理余热回收系统，包括储渣仓(1)、粒化冷却单元(4)、一级余热回收单元(5)、二级余热回收单元(14)和三级余热回收单元(14)；所述储渣仓(1)通过注料管(20)与粒化冷却单元(4)相连通；其特征在于：所述粒化冷却单元(4)的顶部设置有第一出风口，该第一出风口通过管路连接高温增压风机(11)；所述粒化冷却单元(4)内设置粒化器(3)，该粒化器(3)位于注料管(20)的下方，由转轴(2)带动旋转；所述粒化冷却单元(4)的下方设置所述一级余热回收单元(5)，所述一级余热回收单元(5)的底部设置有第一流化床(9)和出渣管(8)，该出渣管(8)与所述二级余热回收单元(14)相连通；所述二级余热回收单元(14)的底部设置有喷动床(13)，该二级余热回收单元(14)上部与所述三级余热回收单元(15)的上部相通；所述三级余热回收单元(15)的下部设置有第二流化床(16)，顶部设置有第二出风口，该第二出风口通过管路以及高温风机(21)与第一流化床(9)的底部连通；所述喷动床(13)的底部和所述第二流化床(16)的底部均通过排渣管(18)连接储渣罐(19)；且喷动床(13)和第二流化床(16)通过管道与鼓风机(17)连接。
2.根据权利要求1所述的干式粒化处理余热回收系统，其特征在于：所述粒化器(3)包括转杯(31)和旋转圆盘(32)，转轴(2)包括内转轴(34)和空心转轴(35)；所述转杯(31)固套在内转轴(34)上，该内转轴(34)穿设在空心转轴(35)中；所述旋转圆盘(32)设置在所述转杯(31)的下方，并固套在所述空心转轴(35)上；所述空心转轴(35)通过轴承(38)与所述内转轴(34)相支承；所述内转轴(34)由电机一(36)驱动，所述空心转轴(35)由电机二(37)驱动，所述转杯(31)与旋转圆盘(32)旋转方向相反；所述旋转圆盘(32)上沿圆周设置有切削刀片(33)，所述切削刀片(33)位于所述转杯(31)的外侧。
3.根据权利要求1或2所述的干式粒化处理余热回收系统，其特征在于：所述粒化冷却单元(4)的侧壁沿圆周设置有风道，该风道上设置有多个风口与粒化冷却单元(4)的内部相连通；在排渣管(18)与储渣罐(19)之间还连接有球磨机(26)、粗粉分离器(24)和末级旋风分离器(23)；所述球磨机(26)的进口与排渣管(18)出口相连，出口与粗粉分离器(24)相连；所述的粗粉分离器(24)的底部粗粉出口通过回料管(25)与排渣管(18)相连，上部细粉出口与末级旋风分离器(23)连接；所述末级旋风分离器(23)底部出口连接储渣罐(19)，顶部出口与设置在粒化冷却单元(4)侧壁的风道相连通。
4.根据权利要求2所述的干式粒化处理余热回收系统，其特征在于：所述切斜刀片(33)在所述旋转圆盘(32)上沿圆周按不同半径分层设置。
5.根据权利要求3所述的干式粒化处理余热回收系统，其特征在于：所述出渣管(8)的入口设置有机械排渣器(6)，在出渣管(8)管壁设置有高压空气喷吹器(7)。
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