CN105463140B - 一种高温熔渣处理回收系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高温熔渣处理回收系统，包括：干式粒化塔(1)，侧壁上设置有溜槽(11)，高温熔渣通过溜槽(11)进入干式粒化塔(1)中；射流泵(2)，入口与干式粒化塔(1)的卸料口相连，出口与旋风分离器(3)的入口相连；旋风分离器(3)，固体出口与冷却仓(4)相连，气体出口与余热锅炉(5)相连；冷却仓(4)，由旋风分离器(3)分离出的渣粒可在冷却仓(4)中利用空气进行冷却并进入到渣粒收集装置中；余热锅炉(5)，由旋风分离器(3)分离出的热空气可在余热锅炉(5)中进行热交换以产生可利用的过热蒸汽。本发明的高温熔渣处理回收系统安全、高效、环保、布置灵活，且能够提高冶金熔渣显热的循环利用。

Description

一种高温熔渣处理回收系统
技术领域
本发明涉及一种回收系统，尤其涉及一种钢铁及有色金属冶炼熔渣干式处理及余热回收系统。
背景技术
钢铁冶金过程中会产生大量的高温熔渣(主要是1400-1600℃的高熔渣和钢渣)，其中，每吨熔渣带走的热量约相当于60kg的标准煤。由于熔渣中的热量回收困难，钢铁企业处理熔渣时，通常只考虑熔渣的后续利用，热量基本没有得到回收。
现在节约型社会、低碳经济对冶金企业节能降耗的要求越来越高，可是先进钢铁企业节能降耗的潜力已经不大，而熔渣的余热是钢铁企业唯一没有被利用的二次能源。因此，高效、高品质地回收冶金熔渣显热将成为钢铁企业降低综合能耗的一个重要手段。
目前，行业内普通采用湿法处理冶金熔渣，其中湿法用水量占高炉总用水量的50％以上，渣处理过程中补充新水占高炉取水量的70％以上，十分消耗水资源。而且现有方法中全国高炉水渣显热能利用率极低，在渣处理过程中会产生大量的水蒸汽和热水，冬季水温能达到80℃，影响作业环境。此外，湿法渣处理的换热形式主要是通过热交换冬季采暖，春夏秋三季不能使用，大量的热水、蒸汽得不到利用，不仅浪费渣的显热，而且影响生产作业。同时，由于受区域、流量等条件的限制，渣水中含有大量碱性物质，对泵和管道有腐蚀作用，水中悬浮物比较高，易造成管道的沉积和堵塞。
发明内容
本发明的目的在于提供一种安全、高效、环保、布置灵活且能够提高冶金熔渣显热的循环利用的高温熔渣处理回收系统。
为实现上述目的，本发明的一种高温熔渣处理回收系统的具体技术方案为：
一种高温熔渣处理回收系统，包括：干式粒化塔，侧壁上设置有溜槽，高温熔渣通过溜槽进入干式粒化塔中并在干式粒化塔中进行粒化、冷却处理；射流泵，入口与干式粒化塔的卸料口相连，出口与旋风分离器的入口相连，可将干式粒化塔中产生的渣粒与热空气输送至旋风分离器中；旋风分离器，固体出口与冷却仓相连，气体出口与余热锅炉相连，由射流泵输送来的渣粒与热空气可在旋风分离器中分离并分别进入到冷却仓和余热锅炉中；冷却仓，渣粒出口与渣粒收集装置相连，由旋风分离器分离出的渣粒可在冷却仓中利用空气进行冷却并进入到渣粒收集装置中；余热锅炉，由旋风分离器分离出的热空气可在余热锅炉中进行热交换以产生可利用的过热蒸汽。
本发明的高温熔渣处理回收系统具有以下优点：
1)本发明中采用特殊的溜槽和多级粒化设备，保证了熔渣更均匀的粒化及破碎，同时流化过程中保证了空气与熔渣的充分混合，使熔渣更好地与空气进行热交换。
2)本发明中泄压阀保证了整个粒化过程的安全性。
3)本发明中射流泵的输送能力可根据喷出空气压力及管径调整，适应不同距离的物料输送。
4)本发明中根据射流泵输送方式，可灵活布置工艺设备，适应冶炼主体工艺。
5)本发明中冷却仓通过转动的多仓体同时冷却，可达到更好的热交换效果。
6)本发明中余热锅炉及表面式换热器对热气流的循环利用，既经济又高效。
7)本发明中冷却仓冷却后的渣粒可直接运至微粉深加工处理系统。
附图说明
图1为本发明的高温熔渣处理回收系统的结构示意图；
图2为本发明的高温熔渣处理回收系统中的射流泵的结构示意图。
具体实施方式
为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种高温熔渣处理回收系统做进一步详细的描述。
如图1所示，本发明的高温熔渣处理回收系统包括干式粒化塔1、射流泵2、旋风分离器3、冷却仓4和余热锅炉5。其中，干式粒化塔1的侧壁上设置有溜槽11，高温熔渣通过溜槽11进入到干式粒化塔1中，并在干式粒化塔1中进行粒化、冷却处理。
进一步，射流泵2的入口与干式粒化塔1的卸料口相连，出口与旋风分离器3的入口相连，可将干式粒化塔1中产生的渣粒与热空气输送至旋风分离器3中。
进一步，旋风分离器3的固体出口与冷却仓4相连，气体出口与余热锅炉5相连，由射流泵2输送来的渣粒与热空气可在旋风分离器3中分离并分别进入到冷却仓4和余热锅炉5中。
进一步，冷却仓4的渣粒出口与渣粒收集装置相连，由旋风分离器3分离出的渣粒可在冷却仓4中利用空气进行冷却并进入到渣粒收集装置中；而由旋风分离器3分离出的热空气则可在余热锅炉5中进行热交换以产生可利用的过热蒸汽。
进一步，余热锅炉5的气体出口与冷却仓4的气体入口相连，且在余热锅炉5的气体出口与冷却仓4的气体入口之间顺次设置有除尘器7、循环风机6和表面式换热器10，冷却仓4的气体出口与除尘器7相连，余热锅炉5和冷却仓4中出来的空气通过除尘器7除尘、表面式换热器10降温后可进入冷却仓4中作为冷却空气使用。
进一步，渣粒收集装置包括外运输送带8和堆场9，冷却仓4的渣粒出口和除尘器7的灰尘出口与外运输送带8相连，外运输送带8可将冷却仓4排出的渣粒和除尘器7排出的灰尘输送至堆场9。
由此，本发明的高温熔渣处理回收系统安全、高效、环保、布置灵活，提高了冶金熔渣显热的循环利用。
具体来说，如图1所示，干式粒化塔1的内部设置有可高速旋转的粒化轮12，粒化轮12位于溜槽11出口的下方，可对进入干式粒化塔1中的熔渣进行机械破碎，以形成渣粒。其中，为了高效的达到粒化效果，溜槽11的出口截面设置为长条形，以与粒化轮12的接触面更宽，保证熔渣被均匀粒化。
进一步，粒化轮12的下方设置有用于收集熔渣破碎形成的渣粒的受料斗13，受料斗13的下方设置有可高速旋转的转盘14，渣粒可通过受料斗13掉落在旋转的转盘14上，并由转盘14朝向干式粒化塔1的内壁甩出，以使渣粒与干式粒化塔1的内壁碰撞后破碎。其中，受料斗13的形状优选为漏斗型，以保证将粒化后的渣粒收集到转盘14的中部。此外，本发明中的粒化轮12及转盘14都优选采用耐高温、耐磨材料部件组装而成，以保证使用寿命及维护方便。
进一步，转盘14的下方沿干式粒化塔1塔壁的圆周方向设置有流化床15，由转盘14甩出的渣粒与塔体11的内壁碰撞后可掉落在流化床15上，流化床15上设置有空气喷嘴，掉落在流化床15上的渣粒由空气喷嘴喷出的冷却空气冷却降温，以形成呈流化状态的热空气和渣粒的混合物。其中，当熔渣流速为0.35m/s，空气流速为2.5m/s时，流化效果最好，且整个粒化过程及流化过程中热渣与空气可充分热交换。
由此，本发明中干式粒化塔1内部的粒化过程分三次破碎，高速旋转的粒化轮12将熔渣迅速打碎一次破碎，撞击到塔壁二次破碎，通过受料斗13落入转盘14，转盘14高速旋转将渣粒甩出，撞击塔壁三次破碎；渣粒落入转盘14下的环形流化床15，引入外部空气由底部喷嘴喷出，这样在干式粒化塔1内完成的热交换属于一次换热，熔渣温度在1450℃左右，换热后，可产生的热空气温度为600～800℃。
此外，干式粒化塔1的顶部设置有泄压阀15，以用于在塔内压力过高或事故爆炸时泄压用，同时还可设有压力检测装置，以便达到极限值时自动打开。
进一步，如图2所示，射流泵2包括顺次连接的混合管21、喉管22和发散管23，其中，混合管21中设置有压缩气体喷嘴24，压缩气体喷嘴24与外部气源相连，混合管24的物料入口与干式粒化塔1的卸料口相连，发散管23的出口与旋风分离器3的入口相连。由此，压缩气体喷嘴24向混合管24中喷出高压压缩空气后，会在混合管21的局部形成真空带，使得干式粒化塔1中产生的物料颗粒与热空气被吸入混合管21，充分混合后，在压力差的作用下，混合物料经喉管22以一定速度射出，并最终由发散管23喷出，完成射流。
进一步，冷却仓4的上部设接料分配器，均匀卸料；圆周方向均匀布置多个仓体，工作时圆周转动，每个仓体下设通风管道，与仓体内物料通风热交换为二次换热；仓顶设集气装置。也即，本发明中的冷却仓与烧结所用环冷机类似，整个设备圆周转动，沿圆周方向均匀分布有多个舱体，舱体支撑在框架上，舱体底部设有可打开的底板，通过底板上的滚轮在圆周轨道上运动，轨道局部为异型轨道，舱体可在异型轨道上滚动并靠自重打开底板卸料，并由料仓收集起来落入皮带外运。同时，各舱体的上部设有收尘装置，在外部风机作用下，冷却仓吸入外部空气，充分与各个舱体内物料接触，热量充分交换后，灰尘及热风随收尘装置输送到除尘器进一步处理。
进一步，旋风分离器3的气体出口与余热锅炉5之间设有过滤设备，以排出比较纯净的热气流送至余热锅炉5，余热锅炉5通过热气流作用，产生可利用的过热蒸汽，换热后的气体经过除尘器7除尘后通过循环风机6送至表面式换热器10换热，以供厂区生活用，最后送回冷却仓4，以使热量循环利用。其中，余热锅炉5接受旋风分离器3排出的热气流温度在500～700℃，产生可利用的过热蒸汽，降温后的气流温度在150～180℃送至除尘器7，最后降温到40℃送至冷却仓4与外部空气一起与渣粒进行二次换热，系统密闭循环。此外，冷却仓4二次交换后回收的气流平均温度在180～200℃送至除尘器7除尘，除尘后同样送到表面式换热器10换热，再到冷却仓4循环利用。
此外，本发明中的各组成装置内部都优选设置有耐高温、耐磨内衬，以防止高温物料的腐蚀；且各组成装置都优选采用管道连接并做保温处理，以便灵活布置。
参照图1，本发明的高温熔渣处理回收系统的工作过程为：
首先，1450℃熔渣进入干式粒化塔1，经长条形截面溜槽11流下，被高速旋转的粒化轮12机械破碎，撞击到塔壁二次破碎，由受料斗13收集落入转盘14，转盘14高速旋转将渣粒甩出，与塔壁再次撞击破碎，落入流化床16，流化床16引入外部空气由底部喷嘴喷出，与渣粒充分接触后流化，流化状态的混合物落入干式粒化塔1卸料口，其中，当熔渣流速为0.34m/s，空气流速为2.5m/s时，流化效果最好，这个过程空气与热渣粒进行一次热交换。
其次，射流泵2由喷嘴、混合管和扩张管组成，渣粒及热空气进入混合管，由喷嘴喷出高压空气，在混合管内混合，产生600～800℃气流，通过压力差作用，高压空气将混合物带出扩张管，同时吸入新的渣粒和热气。
然后，混合物通过保温管道到达旋风分离器3，在旋风分离器3内热气体与渣粒分离，渣粒落入卸料口，热空气经过滤后排出；渣粒经卸料口进入冷却仓4，分配器均匀布料，冷却仓4分为多个仓体，可圆周转动，仓体下设通风管道。
同时，旋风分离器3排出的500～800℃热空气进入余热锅炉5进行热交换产生可利用的过热蒸汽，温度为150～180℃废气排入除尘器7后，经循环风机6作用送至表面式换热器10继续换热，最后降温到40℃送回冷却仓4与外部空气一起与渣粒热交换，收集交换后的气体到除尘器7，除尘后由循环风机6作用循环利用。
最后，冷却仓4最后冷却好的渣粒及除尘器7中除尘后的灰卸到外运输送带8送至堆场9或可直接送至后续微粉进行深加工。
本发明的高温熔渣处理回收系统采用自动化控制系统，自动化程度高，安全可靠，布置灵活，对熔渣显热进行了有效回收，且系统密闭循环，无废气外排，解决了湿法渣处理工艺耗水量大及一次热量利用率低的问题，可广泛应用于有色金属及钢铁冶炼行业。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (8)

1.一种高温熔渣处理回收系统，其特征在于，包括：
干式粒化塔(1)，侧壁上设置有溜槽(11)，高温熔渣通过溜槽(11)进入干式粒化塔(1)中并在干式粒化塔(1)中进行粒化、冷却处理；
射流泵(2)，入口与干式粒化塔(1)的卸料口相连，出口与旋风分离器(3)的入口相连，可将干式粒化塔(1)中产生的渣粒与热空气输送至旋风分离器(3)中；
旋风分离器(3)，固体出口与冷却仓(4)相连，气体出口与余热锅炉(5)相连，由射流泵(2)输送来的渣粒与热空气可在旋风分离器(3)中分离并分别进入到冷却仓(4)和余热锅炉(5)中；
冷却仓(4)，渣粒出口与渣粒收集装置相连，由旋风分离器(3)分离出的渣粒可在冷却仓(4)中利用空气进行冷却并进入到渣粒收集装置中；
余热锅炉(5)，由旋风分离器(3)分离出的热空气可在余热锅炉(5)中进行热交换以产生可利用的过热蒸汽。
2.根据权利要求1所述的高温熔渣处理回收系统，其特征在于，余热锅炉(5)的气体出口与冷却仓(4)的气体入口相连，且在余热锅炉(5)的气体出口与冷却仓(4)的气体入口之间顺次设置有除尘器(7)、循环风机(6)和表面式换热器(10)，冷却仓(4)的气体出口与除尘器(7)相连，余热锅炉(5)和冷却仓(4)中出来的空气通过除尘器(7)除尘、表面式换热器(10)降温后可进入冷却仓(4)中作为冷却空气使用。
3.根据权利要求2所述的高温熔渣处理回收系统，其特征在于，渣粒收集装置包括外运输送带(8)和堆场(9)，冷却仓(4)的渣粒出口和除尘器(7)的灰尘出口与外运输送带(8)相连，外运输送带(8)可将冷却仓(4)排出的渣粒和除尘器(7)排出的灰尘输送至堆场(9)。
4.根据权利要求1所述的高温熔渣处理回收系统，其特征在于，干式粒化塔(1)的内部设置有粒化轮(12)，粒化轮(12)位于溜槽(11)出口的下方，可对进入干式粒化塔(1)中的熔渣进行机械破碎，以形成渣粒。
5.根据权利要求4所述的高温熔渣处理回收系统，其特征在于，干式粒化塔(1)内部的粒化轮(12)的下方设置有用于收集熔渣破碎形成的渣粒的受料斗(13)，受料斗(13)的下方设置有转盘(14)，渣粒可通过受料斗(13)掉落在旋转的转盘(14)上，并由转盘(14)朝向干式粒化塔(1)的内壁甩出，以使渣粒与干式粒化塔(1)的内壁碰撞后破碎。
6.根据权利要求5所述的高温熔渣处理回收系统，其特征在于，干式粒化塔(1)内部的转盘(14)的下方设置有流化床(16)，由转盘(14)甩出的渣粒与塔体的内壁碰撞后可掉落在流化床(16)上，流化床(16)上设置有空气喷嘴，掉落在流化床(16)上的渣粒由空气喷嘴喷出的冷却空气冷却降温，以形成呈流化状态的热空气和渣粒的混合物。
7.根据权利要求4至6中任一所述的高温熔渣处理回收系统，其特征在于，干式粒化塔(1)的顶部设置有泄压阀(15)。
8.根据权利要求1所述的高温熔渣处理回收系统，其特征在于，射流泵(2)包括顺次连接的混合管(21)、喉管(22)和发散管(23)，混合管(21)中设置有压缩气体喷嘴(24)，压缩气体喷嘴(24)与外部气源相连，混合管(21)的物料入口与干式粒化塔(1)的卸料口相连，发散管(23)的出口与旋风分离器(3)的入口相连。
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