CN105063256B - 一种冶金熔渣粒化热能回收装置 - Google Patents
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Abstract
一种冶金熔渣粒化热能回收装置，包括熔渣粒化固热回收室和气热回收室；熔渣粒化固热回收室包括熔渣粒化腔和布置在熔渣粒化腔下方的渣粒热回收腔；熔渣粒化腔的顶部布置熔渣槽和熔渣粒化设备；熔渣粒化腔底部的布风板最低侧设置导渣口，与渣粒热回收腔的顶部连通；渣粒热回收腔的顶部布置上表面倾斜的渣粒导流板，渣粒导流板设置在导渣口下方；渣粒导流板的上表面的倾斜方向与布风板的倾斜方向相反；熔渣粒化固热回收室的四壁采用水冷壁，熔渣粒化固热回收室外侧布置至少一个旋风分离器，熔渣粒化固热回收室通过旋风分离器及气体连接管与气热回收室连接。本发明具有工艺装置结构紧凑、优越换热效果及工艺整体性和可靠性好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种冶金熔渣粒化热能回收装置，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。
20世纪70年代国外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。
国内的部分科研团队也对熔渣的粒化工艺进行相关的研究，例如转杯粒化、机械轮粒化、高压气体粒化等，但大部分研究仅局限于熔渣粒化工艺本身，或是分体设置热能回收工艺装置。分体设置方式不紧凑、工艺整体性差、设备占地面积较大、热能回收率相对较低，尤其是包含高温渣粒中间输送转运环节的工艺设置，增加了工艺整体的不稳定性与安全隐患，同时也使工艺运行控制难度加大。
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冶金熔渣粒化及热能回收一体化装置。
本发明的技术方案如下：
一种冶金熔渣粒化热能回收装置，包括熔渣粒化固热回收室和气热回收室；所述熔渣粒化固热回收室包括熔渣粒化腔和布置在熔渣粒化腔下方的渣粒热回收腔；所述的熔渣粒化腔的顶部布置熔渣槽和熔渣粒化设备，熔渣粒化腔的底部一侧设置导渣口，与所述的渣粒热回收腔的顶部连通；所述熔渣粒化腔的底部设有冷却风系统；所述的渣粒热回收腔的顶部布置上表面倾斜的渣粒导流板，渣粒导流板设置在导渣口下方；所述的熔渣粒化固热回收室的四壁采用水冷壁，熔渣粒化固热回收室外侧布置至少一个旋风分离器，熔渣粒化固热回收室通过旋风分离器及气体连接管与气热回收室连接。
熔渣粒化腔的下部布置第一埋管、冷却风系统，所述冷却风系统包括倾斜的布风板和风室；所述的第一埋管布置在布风板的上方；所述的风室布置在布风板的下方。所述布风板上设置至少一个风帽。所述导渣口设置在布风板最低侧；所述渣粒导流板的上表面的倾斜方向与布风板的倾斜方向相反；所述的渣粒热回收腔的内部布置第二埋管，渣粒热回收腔的底部布置排渣口，排渣口设有排渣阀；所述的熔渣粒化固热回收室的四壁采用水冷壁，熔渣粒化固热回收室外侧布置至少一个旋风分离器，熔渣粒化固热回收室通过旋风分离器及气体连接管与气热回收室连接。
上述技术方案中，所述的第一埋管和第二埋管都为盘旋管组；第一埋管与水平面的倾斜夹角α为0~45°；第二埋管与水平面的倾斜夹角θ为0~45°；所述布风板与水平面的夹角β为3~45°；所述渣粒导流板坡面板，上表面为坡面，坡面与水平面的夹角φ为3~60°。
上述技术方案中，熔渣粒化固热回收室外侧布置两个旋风分离器时，两个旋风分离器对侧布置在熔渣粒化固热回收室两侧，两个旋风分离器通过气体连接管与气热回收室连接。
上述技术方案中，所述的气热回收室内从上往下依次布置过热器换热装置和省煤器换热装置。
本发明与现有技术相比具有以下优点：采用熔渣粒化与热能回收一体化布置结构，且采用水冷壁和埋管换热，在工艺装置结构紧凑的同时强化了换热效果；一体化装置内部没有高温渣粒输送转运环节，且高温工艺段均无传动设备或部件，工艺整体性和可靠性得到进一步加强。
附图说明
图1为本发明所涉及的一种冶金熔渣粒化热能回收装置（两个旋风分离器）的结构示意图。
图2为本发明所涉及的一种冶金熔渣粒化热能回收装置两个旋风分离器布置示意图。
图3为本发明所涉及的一种冶金熔渣粒化热能回收装置（一个旋风分离器）的结构示意图。
图中：1－熔渣槽；2－熔渣粒化设备；3－水冷壁；4－旋风分离器；5－熔渣粒化腔；6－第一埋管；7－布风板；8－导渣口；9－风室；10－渣粒导流板；11－渣粒热回收腔；12－熔渣粒化固热回收室；13－第二埋管；14－排渣阀；15－排渣口；16－气体连接管；17－汽包；18－气热回收室；19－过热蒸汽出口；20－过热器换热装置；21－省煤器换热装置；22－给水进口；23－气体出口；24－落灰口；25－风帽。
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一体化装置的结构、原理和工作过程。
如附图1和附图3所示，一种冶金熔渣粒化热能回收装置，包括熔渣粒化固热回收室12和气热回收室18。所述熔渣粒化固热回收室12包括熔渣粒化腔5和布置在熔渣粒化腔5下方的渣粒热回收腔11。而所述的熔渣粒化腔5的顶部布置熔渣槽1和熔渣粒化设备2，1000~ 1500℃的液态熔渣通过熔渣槽1，在熔渣粒化设备2上被急冷固化、破碎成平均直径小于10mm的渣粒，渣粒呈射线状散落到熔渣粒化腔5底部。熔渣粒化腔5的下部布置第一埋管6、冷却风系统，所述冷却风系统包括倾斜的布风板7和布置在布风板7下方的风室9。布风板7的倾斜角β，即布风板与水平面的夹角为3~45°。冷却风通过风室9和布风板7在布风板7上的风帽25的均匀布风下进入熔渣粒化腔5，渣粒在下落过程中与上行的冷却风进行换热冷却。掉落熔渣粒化腔5下部的渣粒，与布置在布风板7上方的第一埋管6内的水工质进行换热，产生蒸汽。所述的第一埋管6为盘旋管组，可以达到扩大换热面积的作用。第一埋管6与水平面的倾斜夹角α为0~45°。冷却气体换热后，夹带着部分粉尘进入到布置在熔渣粒化固热回收室12外侧的旋风分离器4进行气固分离，分离下来的固体颗粒沿旋风分离器4的料腿进入到熔渣粒化腔5下方的渣粒热回收腔11，而除尘后的热气体通过气体连接管16进入气热回收室18，经过气热回收室18内的过热器换热装置20和省煤器换热装置21进行换热降低气体温度而同时获得过热蒸汽，过热蒸汽从过热蒸汽出口19供后续利用。而气体从气体出口23往烟囱排放或者回收利用。气热回收室18下方设置落灰口24，可以及时清除气热回收室18内可能产生的积灰。
经过熔渣粒化腔5内的初步热量回收，高温渣粒顺着布风板7的倾斜角度，从布置在布风板7最低侧的导渣口8进入连接在熔渣粒化腔5下方的渣粒热回收腔11。所述的渣粒热回收腔11的顶部布置有上表面倾斜的渣粒导流板10，渣粒导流板10设置在导渣口8下方。所述渣粒导流板10为坡面板，上表面为坡面，渣粒导流板10坡面的倾斜方向与布风板7的倾斜方向相反，且坡面与水平面的夹角φ为3~60°。渣粒在导渣口8的导流作用下，掉落在渣粒导流板10的上坡面，顺着坡面下滑，形成折返流动，避免对熔渣粒化固热回收室12壁面的强烈撞击。熔渣粒化固热回收室12的四壁采用水冷壁3，进一步强化熔渣粒化腔5和渣粒热回收腔11内的渣粒换热效果。
所述的渣粒热回收腔11的内部布置第二埋管13，第二埋管13为盘旋管组，第二埋管13与水平面的倾斜夹角θ为0~45°。高温渣粒在渣粒热回收腔11内与第二埋管13换热，加热第二埋管13内的工质水，产生蒸汽。高温渣粒同时与水冷壁3换热，加热水冷壁内的工质水。渣粒热回收腔11的底部布置排渣口15，排渣口15设有排渣阀14。通过开启排渣阀14，完成换热后的低温渣粒经排渣口15排出。
所述熔渣粒化固热回收室12顶部设有汽包17，用于水冷壁换热后的汽水混合物的分离。
在实施过程中，有两种实施方式。如附图1和附图2所示，当所述熔渣粒化固热回收室12外侧布置两个或多个旋风分离器4时，两个或多个旋风分离器对称布置在熔渣粒化固热回收室12两侧，两个旋风分离器通过气体连接管16，热气体汇流后，再进入相连的气热回收室18。
当旋风分离器4只有一个时，其中一个实施方式如附图3所示，旋风分离器4设置在熔渣粒化固热回收室12和气热回收室18之间。
Claims (5)
1.一种冶金熔渣粒化热能回收装置，其特征在于：所述装置包括熔渣粒化固热回收室（12）和气热回收室（18）；所述熔渣粒化固热回收室（12）包括熔渣粒化腔（5）和布置在熔渣粒化腔（5）下方的渣粒热回收腔（11）；所述的熔渣粒化腔（5）的顶部布置熔渣槽（1）和熔渣粒化设备（2），熔渣粒化腔（5）的底部一侧设置导渣口（8），与所述的渣粒热回收腔（11）的顶部连通；所述熔渣粒化腔（5）的底部设有冷却风系统；所述的渣粒热回收腔（11）的顶部布置上表面倾斜的渣粒导流板（10），渣粒导流板（10）设置在导渣口（8）下方；所述的熔渣粒化固热回收室（12）的四壁采用水冷壁（3），熔渣粒化固热回收室（12）外侧布置至少一个旋风分离器（4），熔渣粒化固热回收室（12）通过旋风分离器（4）及气体连接管（16）与气热回收室（18）连接；所述熔渣粒化腔（5）的下部从上往下依次布置第一埋管（6）、冷却风系统；所述冷却风系统包括倾斜的布风板（7）和设置在布风板（7）下方的风室（9），布风板（7）上设置至少一个风帽（25）；所述导渣口（8）设置在布风板（7）的最低侧；所述渣粒导流板（10）的上表面的倾斜方向与布风板（7）的倾斜方向相反；所述的渣粒热回收腔（11）的内部布置第二埋管（13），渣粒热回收腔（11）的底部布置排渣口（15），排渣口（15）设有排渣阀（14）。
2.根据权利要求1所述的一种冶金熔渣粒化热能回收装置，其特征在于：所述的第一埋管（6）为盘旋管组；第一埋管（6）与水平面的倾斜夹角α为0~45°；所述布风板（7）与水平面的夹角β为3~45°；所述渣粒导流板（10）为坡面板，上表面为坡面，坡面与水平面的夹角φ为3~60°。
3.根据权利要求1或2所述的一种冶金熔渣粒化热能回收装置，其特征在于：所述的第二埋管（13）为盘旋管组；第二埋管（13）与水平面的倾斜夹角θ为0~45°。
4.根据权利要求1所述的一种冶金熔渣粒化热能回收装置，其特征在于：熔渣粒化固热回收室（12）外侧布置两个旋风分离器（4），两个旋风分离器对侧布置在熔渣粒化固热回收室（12）两侧，两个旋风分离器通过气体连接管（16）与气热回收室（18）连接。
5.根据权利要求1所述的一种冶金熔渣粒化热能回收装置，其特征在于：所述的气热回收室（18）内从上往下依次布置过热器换热装置（20）和省煤器换热装置（21）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |