CN105110661A - 一种熔融渣粒化及余热回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种熔融渣粒化及余热回收装置，一种熔融渣粒化及余热回收装置，包括粒化喷管，所述粒化喷管上设置有进渣口和进气口，所述进气口与风机相连，所述熔融渣粒化及余热回收装置还包括用于被热风炉加热的锅炉，所述进气口与锅炉上的过热蒸汽出口相连。本发明能够在熔融渣粒化阶段提供高压风和过热蒸汽两种的流体进行粒化做功，并且由热风炉加热锅炉产生过热蒸汽作为粒化动力，节约的粒化过程中的电能消耗。

Description

一种熔融渣粒化及余热回收装置

技术领域

本发明属于高温固体废弃物处理和余热回收利用技术领域，尤其涉及一种高温熔融渣粒化及余热回收装置。

背景技术

旋风炉是利用高速旋转的空气流使燃烧颗粒高速旋转和燃烧的设备，且多数被用于固体废弃物的处理，经燃烧后的旋风炉的热量可以用来加热锅炉，通过锅炉产生的过热蒸汽进行发电，而经过旋风炉燃烧后的固体废弃物形成高温的熔融渣，温度可达到1500℃左右，结合“节能减排”的推进，可实现对高温下的熔融渣进行回收再利用，既能变废为宝，又可减少废气废物的排放。高温熔融渣在液态时慢冷却时形成晶体相，快速冷却时形成玻璃相。传统的对旋风炉的熔融渣普遍采用水淬工艺，将熔融渣骤冷淬化成细粒流入沉渣池，在沉渣池中利用脱水器对熔融渣脱水处理后送到综合利用厂，经处理过后的渣料具有良好的水硬活性，可以用作水泥原料或水泥添加料、混凝土骨料等，但是水淬工艺处理熔融渣需要耗费大量的水资源，并且水淬过程中会产生大量的水蒸气和硫化物等有害气体，容易腐蚀周围设备甚至污染大气环境，由于要对渣料进行回收再利用，水淬后的渣料由于含有大量的水分而需要利用干燥设备进行干燥除湿，用于对熔融渣冷却之后的高温冷渣水中也因为含有大量的有毒离子而没有回收利用的价值，浪费了资源，以某锅炉为例，1500℃的熔融渣比热约为1.19kJ/(kg·℃)，凝固潜热210kJ/kg，1t熔渣约含1800MJ显热和209MJ潜热，折合标煤约62kg/t渣，按每小时排11t渣，每天排掉的热量折合标煤约23.19吨。现有技术中熔渣干式粒化方法主要有滚筒法、转鼓法、离心法、粒化轮法、风淬法等，其中滚筒法是渣流冲击到旋转滚筒表面时被破碎，粒化渣再落到流化床进行热交换；风淬法是指用大功率造粒风机产生高压、高速气流将熔渣流吹散、粒化。

专利号为CN101864504A的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：该方法采用风淬法的熔融渣干式粒化方法，包括处理设备，其中包括缓冲渣罐、渣槽、粒化冷却喷嘴、用于为粒化和冷却喷嘴提供压缩空气以将炉渣快速粒化和冷却的第一鼓风机，以及炉体内的多段流化和以及除尘单元和二级除尘单元，炉渣经粒化冷却喷嘴粒化和冷却之后置于流化床上继续放热，然后得到的高温气体经一级除尘和二级除尘之后通入热风炉内，作为热风炉助燃空气来提高热风炉的风温。但是该方法能够对高温炉渣干式粒化和与余热回收，但是在粒化阶段，采用一种高压风动力对熔融渣进行粒化和冷却，所使用的将熔融渣粒化需要大量的高压空气，不仅电能消耗巨大，而且容易对产物产生不利的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种提供两种流体动力粒化做功的能够节约粒化阶段的电能消耗的熔融渣粒化及余热回收装置。

为实现上述目的，本发明熔融渣粒化及余热回收装置的技术方案为：一种熔融渣粒化及余热回收装置，包括粒化喷管，所述粒化喷管上设置有进渣口和进气口，所述进气口与风机相连，所述熔融渣粒化及余热回收装置还包括用于被热风炉加热的锅炉，所述进气口与锅炉上的过热蒸汽出口相连。

所述熔融渣粒化及余热回收装置还包括与粒化喷管的出渣口相连的换热室。

所述粒化喷管连接在换热室的上部。

所述换热室为水冷壁换热室，所述水冷壁换热室的冷却水出口与锅炉连接。

所述换热室的侧壁均匀周向设置有至少两个用于向换热室内部通入冷却风的进风管，所述进风管的进风口方向与换热室的内室相切。

所述换热室内设置有用于挡止从出渣口喷出的熔融渣以对熔融渣二次粒化的挡板。

所述熔融渣粒化及余热回收装置还包括旋风分离器，所述旋风分离器的进口连接在换热室的顶部出口。

所述换热室内设置有用于挡止从出渣口喷出的熔融渣以对熔融渣二次粒化的挡板，所述挡板位于出渣口和顶部出口之间。

所述熔融渣粒化及余热回收装置还包括冷渣室，所述旋风分离器的底部设置有与冷渣室相连的第一连通管，所述换热室的底部设置有与冷渣室相连的第二连通管。

所述第一连通管连接在第二连通管上。

本发明的有益效果是：本发明的目的是提供一种熔融渣粒化及余热回收装置，包括粒化喷管，在粒化喷管上设置有进渣口和进气口，粒化喷管设置有与风机相连的进气口，热风炉产生的热量加热锅炉并使锅炉产生过热蒸汽，粒化喷管的进气口还与过热蒸汽相连，在热风炉启动的初始阶段，热风炉产生的热量较少，使锅炉产生的过热蒸汽的动力参数不能满足熔融渣粒化的要求，这时采用风机作为粒化动力，等热风炉燃烧稳定并且产生的热量足以加热锅炉并使锅炉产生的过热蒸汽能够满足粒化动力的要求时，关闭风机采用过热蒸汽作为粒化动力，这样通过热风炉加热的锅炉提供过热蒸汽作为粒化动力，节约了粒化阶段的能量消耗。

附图说明

图1是本发明熔融渣余热回收系统的实施例的结构示意图；

图2是图1中换热室的截面图。图中：1-喷管2-挡板3-冷却风进风管4-动力风机5-流化风机6-冷风室7-旋风分离器8-冷渣器9-水冷壁换热室10-冷渣机排渣口11-冷却水进水管12-冷却水出口。

具体实施方式

熔融渣粒化和余热回收装置的主要包括三个阶段：粒化阶段、二次破碎阶段和冷却阶段，粒化阶段是将熔渣粒化为玻璃体细小颗粒，以满足处理后的物质要求，二次破碎阶段是将粒化过程中产生的丝状物质通过高速碰撞进一步将其粉碎；冷却阶段是细小的渣粒继续冷却，以回收其中的热量，本发明的粒化阶段采用风淬法，风淬法就是用大功率造风机产生高压、高速气流将熔渣流吹散、粒化。

一种熔融渣粒化及余热回收装置实施例如图1~2所示：包括喷管1、水冷壁换热室9、冷却风进风管3、动力风机4、流化风机5、冷风室6、旋风分离器7和冷渣器8和旋风炉，旋风炉产生的热量可以加热锅炉并使锅炉产生过热蒸汽，其中喷管1的上端设置有供熔融渣流入的进渣口和向下与进渣口相连的进渣管，进渣管内衬耐火耐磨材料，喷管1的左端设置有进风口，进风口连接有用来对熔融渣提供高压风以对熔融渣粒化的动力风机4和过热蒸汽，过热蒸汽与动力风机4并列设置，并连接在喷管1的进风口处，喷管1的右端的出口连接水冷壁换热室9的上部，喷管1的中间位置为喉状结构，在熔融渣粒化阶段，需要高达4MPa高压风动力从喷管1的入口吹入并在喉状结构位置产生高速气流和强烈的湍动作用，将高温熔融渣撕裂粒化，并在气流的喷射过程中冷却凝固，使急冷后的熔融渣变成小颗粒。粒化阶段的动力来源采用过热蒸汽和动力风机4提供的高压风两种流体作为喷射动力，具体为：在旋风炉启动初始阶段，旋风炉产生的热量较少，使锅炉产生的过热蒸汽的参数和风力不足以满足对熔融渣粒化喷射的要求，同时在初始阶段熔融渣的流量较小，这时用动力风机4产生的高压风作为粒化的动力，当过热蒸汽的参数和压力达到熔融渣粒化喷射的要求后，改用锅炉提供的过热蒸汽作为粒化动力，这样能够节约粒化阶段的能量消耗，并且避免单一流体耗能较多，对产物有不利影响的缺点。

喷管1的右端出口处连接在水冷壁换热室9的入口处，且在入口处设置有用来对熔融渣二次破碎的挡板2，从喷管1射出的高速的熔融渣撞击到挡板2上，对熔融渣进一步破裂粒化。水冷壁换热室9的上部右侧设置有冷却水出口12，水冷壁换热室9的上部与旋风分离器7相连，旋风分离器7的底部设置有与冷渣器8相连的连接管，经旋风分离器7分离的渣通过连接管排到冷渣器8中，在旋风分离器7的上部设置有与旋风炉连接的接口，这样经旋风分离器7分离的热风达1000℃，可以作为旋风炉燃烧的助燃空气循环使用，水冷壁换热室9的侧壁上均匀设置有用于对粒化的熔融渣通冷却风以进行热量交换的冷却风进风管3，如图2所示为进风管的设置图，水冷壁换热室2的底部设置有流化床，以及流化风机5，使渣粒在流化床上不断被抛起、碰磨、冷却继续放热降温，流化床的下面设置有冷风室6，水冷壁换热室2的底端的布风板排渣口与冷渣器8连接。在水冷壁换热室2的周向外围设置有冷却水，从喷管1进入到水冷壁换热室2的熔融渣的一部分热量与冷却水换热使冷却水升温，温度升高后的冷却水出口12与锅炉连接，可以作为产生过热蒸汽的来源，实现熔融渣余热的回收再利用。

进行熔融渣余热回收时，旋风炉启动初始阶段，温度为1400℃左右的高温熔融渣从旋风炉燃烧室的壶口流入喷管1的进渣管，熔融炉渣从喉部进入喷管，利用动力风机4产生的高压风作为粒化的动力，当旋风炉作业稳定之后，利用锅炉产生的过热蒸汽作为粒化的动力，这样高压气流在喷管1的喉部位置产生的高速气流和强烈的湍动作用，将高温熔融渣撕裂粒化，并在气流的喷射过程中冷却凝固，急冷后变成小颗粒，然后高速运动的粒化熔融渣从喷管1的出口飞出并撞击挡板上使熔融渣进一步粒化，以有效控制熔融渣中丝状物质的生成量。二次粒化之后的熔融渣进入水冷壁换热室9中并下落，通过冷却风进风管3产生的螺旋上升的冷却风气流使熔融渣与冷却风逆向运动并强化换热，并且同时通过水冷壁换热室9的冷却水使熔融渣降温换热，换热之后的熔融渣温度下降到950℃左右，并且这样可以防止细小的熔融渣粒互相粘接，水冷壁的冷却水经换热之后升温并排入锅炉内部继续作为产生过热蒸汽的一部分，这时从熔融渣吸收热量后的热风从水冷壁换热室的上部进入旋风分离器7中，通过旋风分离器7的作用将热风携带的熔融渣颗粒和热风进行分离，1000℃热风可以从旋风分离器7上部的出口排出进入旋风炉中作为助燃空气提高炉温以进行再次利用，分离的熔融渣颗粒通过与冷渣室8相连的连接管进入冷渣室8中进一步冷却；水冷壁换热室9中与冷却风换热之后的部分熔融渣落入水冷壁换热室2下部的流化床上继续放热，然后在进入冷渣室8中进一步冷却，当温度降低到150℃左右时，用运输车运走进行综合利用，这样在熔融渣余热回收的过程中，熔融渣的余热一部分通过冷却水的换热之后排入锅炉内部，通过冷却风之后的换热经旋风分离器再排入热风炉内部，就实现了熔融渣余热的回收利用和熔融渣的处理。

以上内容是结合具体实施例对本发明做进一步的说明，在不脱离本发明构思的替换都应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种熔融渣粒化及余热回收装置，包括粒化喷管，所述粒化喷管上设置有进渣口和进气口，所述进气口与风机相连，其特征在于：所述熔融渣粒化及余热回收装置还包括用于被热风炉加热的锅炉，所述进气口与锅炉上的过热蒸汽出口相连。

2.根据权利要求1所述的熔融渣粒化及余热回收装置，其特征在于：所述熔融渣粒化及余热回收装置还包括与粒化喷管的出渣口相连的换热室。

3.根据权利要求2所述的熔融渣粒化及余热回收装置，其特征在于：所述粒化喷管连接在换热室的上部。

4.根据权利要求2所述的熔融渣粒化及余热回收装置，其特征在于：所述换热室为水冷壁换热室，所述水冷壁换热室的冷却水出口与锅炉连接。

5.根据权利要求2所述的熔融渣粒化及余热回收装置，其特征在于：所述换热室的侧壁均匀周向设置有至少两个用于向换热室内部通入冷却风的进风管，所述进风管的进风口方向与换热室的内室相切。

6.根据权利要求2所述的熔融渣粒化及余热回收装置，其特征在于：所述换热室内设置有用于挡止从出渣口喷出的熔融渣以对熔融渣二次粒化的挡板。

7.根据权利要求5所述的熔融渣粒化及余热回收装置，其特征在于：所述熔融渣粒化及余热回收装置还包括旋风分离器，所述旋风分离器的进口连接在换热室的顶部出口。

8.根据权利要求7所述的熔融渣粒化及余热回收装置，其特征在于：所述换热室内设置有用于挡止从出渣口喷出的熔融渣以对熔融渣二次粒化的挡板，所述挡板位于出渣口和顶部出口之间。

9.根据权利要求2所述的熔融渣粒化及余热回收装置，其特征在于：所述熔融渣粒化及余热回收装置还包括冷渣室，所述旋风分离器的底部设置有与冷渣室相连的第一连通管，所述换热室的底部设置有与冷渣室相连的第二连通管。

10.根据权利要求9所述的熔融渣粒化及余热回收装置，其特征在于：所述第一连通管连接在第二连通管上。