CN105541137A - 一种高温熔融废渣处理工艺及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温熔融废渣处理工艺，采用链带式铸铁机，将高温熔融废渣冷却至900～1000℃，实现高温熔融废渣的固化；采用篦式冷却机将900～1000℃的固化高温熔渣，风冷至100℃以下；将出自篦式冷却机和链带式铸铁机的热风引入余热利用装置，实现余热回收利用；通过控制熔融废渣的冷却速度，来控制高温废渣的晶型，使其满足作为水泥混合材的相关要求，实现资源化利用。本发明还公开了一种采用上述高温熔融废渣处理工艺的设备。本发明能够兼顾高温熔渣的热回收以及熔渣的品质调控，实现高温熔融废渣热源和资源的综合利用，能够应用于大规模的工业生产。
Description
技术领域
本发明属于废渣利用技术领域，特别涉及一种高温熔融废渣处理工艺及设备。
背景技术
高温熔融废渣包括钢铁工业的高炉渣、转炉渣，黄磷行业的黄磷渣，电石行业的熔融电石等，温度一般在1350～1500℃左右，其中蕴含的显热和潜热相当于48kg标煤/t熔渣，而且产量巨大。目前的处理方式为水淬急冷，冷却后的产品可作为水泥混合材等进行资源化利用。
水淬急冷技术存在以下几个问题：(1)高温熔融炉渣的显热和潜热被浪费，约为48kg标煤/t熔渣；(2)消耗大量新水，约为0.62～0.95t/t熔渣；(3)产生大量SO2和H2S等有害气体；(4)水渣系统电耗和维护工作量大；(5)水淬渣的资源化利用，必须经过干燥处理，需消耗额外的大量能源，约为18.5kg标煤/t干渣。
高温熔融废渣的干法余热回收技术，理论上可实现高温熔融废渣的热回收，但要兼顾熔渣的品质调控，实现高温熔融废渣资源和热源的最大化利用，其中高温熔渣的粒化为关键技术。国内外的科技工作者在高温熔渣粒化方面做了大量的研究工作，粒化装置样式繁多，主要分为机械粒化、风粒化、水雾粒化及复合粒化技术。研究过的技术具体包括双滚筒粒化、单滚筒粒化、风碎粒化、流化床粒化、连铸连轧法、连续搅拌法、旋转粒化法等，但由于经济性、工业生产连续性及可靠性等种种原因，一直未能工业化应用。中国专利文献CN103540698B公开了一种用粒化缶对钢渣粒化并余热回收的装置；中国专利文献CN102424867B公开了一种熔渣粒化和余热回收装置，粒化装置为由上排辊和下排辊构成的双排对辊粒化器，采用竖炉进行余热回收；中国专利文献CN104357605A、CN104109742A、CN103757158A、CN102829639A、CN102268495B及CN103924012A等公开的熔渣粒化技术，主要集中于旋转粒化方法，采用喷射、风冷、水雾、水冷壁及转杯上设计孔洞等技术措施，实现高温熔融废渣的粒化。余热回收装置采用折板床换热和流化床等装置。
从理论上分析，旋转粒化技术可以高效回收利用高温熔渣的潜热和显热，并得到满足活性的炉渣产品；小流量的实验室实验研究表明，旋转粒化技术是可行的，所以引起众多研究者的研究兴趣。但大规模的工业应用有很大难度，主要在于受到大流量下有限空间内冷却时间的制约，高温熔融废渣难以完全固化，影响设备的连续运转；而且转盘的工作环境恶劣，严重影响其寿命；另外设备投资较大，使得该系统经济性较差，大大限制了该方法在高温熔融废渣热回收领域的应用。因此，开发一种技术可行、投资低、能够广泛应用于高温熔融废渣余热回收利用技术领域的工艺和设备，节能降耗，改善现场工作环境，对降低相关高温熔融废渣领域的生产成本以及环保水平提升意义重大。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种高温熔融废渣处理工艺及设备，该工艺及设备能够兼顾高温熔渣的热回收以及熔渣的品质调控，实现高温熔融废渣热源和资源的综合利用，能够应用于大规模的工业生产。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的一个技术方案是：一种高温熔融废渣处理工艺，采用链带式铸铁机，将高温熔融废渣冷却至900～1000℃，实现高温熔融废渣的固化；采用篦式冷却机将900～1000℃的固化高温熔渣，风冷至100℃以下；将出自篦式冷却机和链带式铸铁机的热风引入余热利用装置，实现余热回收利用；通过控制熔融废渣的冷却速度，来控制高温废渣的晶型，使其满足作为水泥混合材的相关要求，实现资源化利用。
在所述篦式冷却机的中部设有辊式破碎机，使喂入辊式破碎机的物料温度≤700℃。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的另一个技术方案是：一种采用上述高温熔融废渣处理工艺的设备，包括链带式铸铁机和与其串联的篦式冷却机，所述链带式铸铁机的进料口与高温熔融废渣储池的出料口连接，所述链带式铸铁机的出料口与所述篦式冷却机的进料口连接；所述链带式铸铁机和所述篦式冷却机分别设有热风出口，所述热风出口通过热风回收管道与余热利用装置连接。
在所述篦式冷却机的中部设有辊式破碎机。
在所述链带式铸铁机上安装有多个模具，每个所述模具的尺寸为：长度≤200mm，宽度≤200mm，深度≤100mm。
在所述链带式铸铁机的底部设有喷浆系统。
在所述链带式铸铁机的尾部设有振打系统和扒渣系统。
在所述热风回收管道上设有阀门、引风机和收尘器。
所述余热利用装置为余热锅炉、余热发电装置和烘干装置中的任意一种或至少两种的组合。
本发明具有的优点和积极效果是：高温熔融废渣通过带式固化装置的冷却作用，将高温熔融废渣冷却至900～1000℃，实现高温熔渣固化并顺利脱模；带式固化装置出口900～1000℃的高温固化废渣，通过第四代篦式冷却机进行热回收；出带式固化装置和第四代篦式冷却机的热风进入余热利用装置，产生蒸汽、电能或者直接用作烘干热风。本发明能够兼顾高温熔渣的热回收以及熔渣的品质调控，实现高温熔融废渣热源和资源的综合利用，能够应用于大规模的工业生产，并能够改善现场工作环境。相对于现有水淬急冷工艺，本发明在保证高温熔渣资源化利用的基础上，直接效益为可节省水耗0.8m3/t渣，发电38.6kWh/t渣；间接效益为可节省水淬渣烘干能耗0.54GJ/t干渣。综上，本发明能够兼顾高温熔融废渣的资源和热源的综合利用，具有节能环保、技术可靠、投资低的特点。
附图说明
图1是应用本发明一种高温熔融废渣处理工艺的设备结构示意图。
图中：带箭头虚线为气流方向，带箭头实线为料流方向，1是高温熔融废渣储池、2是链带式铸铁机、3是篦式冷却机、4是冷却废渣输送装置、5是旋风收尘器、6是余热利用装置、7是收尘器、8是排风机、9是烟囱、10是冷却风机、11是引风机、12是热风回收风管。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
一种高温熔融废渣处理工艺，采用链带式铸铁机，将高温熔融废渣冷却至900～1000℃，实现高温熔融废渣的固化；采用篦式冷却机将900～1000℃的固化高温熔渣，风冷至100℃以下；将出自篦式冷却机和链带式铸铁机的热风引入余热利用装置，实现余热回收利用；通过控制熔融废渣的冷却速度，来控制高温废渣的晶型，使其满足作为水泥混合材的相关要求，实现资源化利用。
在本实施例中，所述篦式冷却机采用第四代篦式冷却机，在所述篦式冷却机的中部设有辊式破碎机，并且需要控制辊式破碎机喂入物料的温度，使喂入辊式破碎机的物料温度≤700℃，以便更好地控制熔融废渣的冷却速度，降低设备成本。
请参见图1，一种采用上述高温熔融废渣处理工艺的高温熔融废渣处理设备，包括链带式铸铁机2和与其串联的篦式冷却机3，所述链带式铸铁机2的进料口与高温熔融废渣储池1的出料口连接，所述链带式铸铁机2的出料口与所述篦式冷却机3的进料口连接；所述链带式铸铁机2和所述篦式冷却机3分别设有热风出口，所述热风出口通过热风回收管道12与余热利用装置6连接。
在本实施例中，在所述篦式冷却机3的中部设有辊式破碎机。在所述链带式铸铁机2上安装有多个模具，每个所述模具的尺寸为：长度≤200mm，宽度≤200mm，深度≤100mm。在所述链带式铸铁机2的底部设有喷浆系统。在所述链带式铸铁机2的尾部设有振打系统和扒渣系统。在所述热风回收管道12上设有阀门、引风机11和收尘器。所述余热利用装置6为余热锅炉、余热发电装置和烘干装置中的任意一种或至少两种的组合。
上述链带式铸铁机2的主要作用为：将来自高温熔融废渣储池1的高温熔融废渣，通过自然冷却或强制空气冷却或喷水冷却，单独或综合的冷却方式，冷却至900～1000℃，实现高温熔融废渣以一定的形状、尺寸固化，并保证顺利脱模；第四代篦式冷却机的主要作用为余热回收，通过冷却风机10的冷却作用，将900～1000℃的高温固化废渣冷却至100℃以下，由冷却废渣输送装置4运至储库或其它场地。熔渣的粒度影响余热回收效率，故在本实施中采用第四代篦式冷却机，通过一段的冷却，将废渣温度降低至辊式破碎机所承受的温度水平，经过辊式破碎机的破碎作用，减小废渣粒度，提高余热回收效率。
出链带式铸铁机2的热风由引风机11引入热风回收风管12，与出自第四代篦式冷却机3的热风汇合，经旋风收尘器5分离除尘后，进入余热利用装置6中，余热利用装置为余热锅炉、余热发电装置、烘干装置中的任意一种或组合，产生蒸汽、电能或者热风；余热利用装置6排出的废气经收尘器7净化后，达到相关国家标准，由排风机8通过烟囱9排向大气。热风回收风管12上设有阀门，可调节进入余热利用装置6中的风量，以及出链带式铸铁机2的热风掺和比例。
控制熔融废渣冷却速度的措施：在链带式铸铁机2上，主要通过调节喷水量和喷水位置进行控制；在篦式冷却机3中，主要通过控制入口段的风机冷却风量，控制废渣冷却速度。
本发明的工作原理和技术关键在于：
1)高温熔融废渣的固化及脱模：出高温熔融废渣储池1的高温熔融废渣进入链带式铸铁机2，通过自然冷却或强制空气冷却或喷水冷却，单独或综合的冷却方式，控制链带式铸铁机2出口的高温固化废渣温度在900～1000℃。链带式铸铁机2上装有模具，以可控的运动速度输送高温熔融废渣，控制高温熔融废渣的停留时间以及固化状态。为保证顺利脱模，链带式铸铁机2上设有喷浆系统、振打系统和扒渣系统。
2)热量回收：出链带式铸铁机2的热风与出自第四代篦式冷却机3的热风汇合，经过旋风收尘器5收尘后，进入余热利用装置6，产生蒸汽、电能或者热风，节能环保效果明显。热风回收风管12上设有阀门，用于调节进入余热利用装置6中的风量，以及出链带式铸铁机2的热风掺和比例。
综上，本发明能够兼顾高温熔渣的热回收以及熔渣的品质调控，在保证高温熔渣资源化利用的基础上，实现了余热回收利用，解决了高温熔融废渣在保证资源化的基础上，难以有效回收高温熔融废渣热量的技术难题，并能改善现场工作环境，具有节能环保、技术可靠、投资低的特点，能够大规模应用于工业生产。具体地说，首先从技术原理上讲，本发明能够实现高温熔融废渣热源和资源的综合利用，一方面采用干法进行余热回收，可以将得到热风用于烘干、产生蒸汽或电能，实现余热回收利用；另一方面，通过控制高温熔融废渣的冷却速度，控制高温废渣的晶型，使其满足作为水泥混合材的相关要求，实现资源化利用。再者从设备上讲，该发明所采用的主机设备链带式铸铁机和第四代篦式冷却机，均为冶金行业和水泥行业的成熟设备，运行可靠，投资低，因此，本发明能够大规模应用于工业生产。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高温熔融废渣处理工艺，其特征在于，采用链带式铸铁机，将高温熔融废渣冷却至900～1000℃，实现高温熔融废渣的固化；采用篦式冷却机将900～1000℃的固化高温熔渣，风冷至100℃以下；将出自篦式冷却机和链带式铸铁机的热风引入余热利用装置，实现余热回收利用；通过控制熔融废渣的冷却速度，来控制高温废渣的晶型，使其满足作为水泥混合材的相关要求，实现资源化利用。
2.根据权利要求1所述的高温熔融废渣处理工艺，其特征在于，在所述篦式冷却机的中部设有辊式破碎机，使喂入辊式破碎机的物料温度≤700℃。
3.一种采用如权利要求1所述高温熔融废渣处理工艺的设备，其特征在于，包括链带式铸铁机和与其串联的篦式冷却机，所述链带式铸铁机的进料口与高温熔融废渣储池的出料口连接，所述链带式铸铁机的出料口与所述篦式冷却机的进料口连接；所述链带式铸铁机和所述篦式冷却机分别设有热风出口，所述热风出口通过热风回收管道与余热利用装置连接。
4.根据权利要求3所述的高温熔融废渣处理设备，其特征在于，在所述篦式冷却机的中部设有辊式破碎机。
5.根据权利要求4所述的高温熔融废渣处理设备，其特征在于，在所述链带式铸铁机上安装有多个模具，每个所述模具的尺寸为：长度≤200mm，宽度≤200mm，深度≤100mm。
6.根据权利要求5所述的高温熔融废渣处理设备，其特征在于，在所述链带式铸铁机的底部设有喷浆系统。
7.根据权利要求5或6所述的高温熔融废渣处理设备，其特征在于，在所述链带式铸铁机的尾部设有振打系统和扒渣系统。
8.根据权利要求3所述的高温熔融废渣处理设备，其特征在于，在所述热风回收管道上设有阀门、引风机和收尘器。
9.根据权利要求3所述的高温熔融废渣处理设备，其特征在于，所述余热利用装置为余热锅炉、余热发电装置和烘干装置中的任意一种或至少两种的组合。
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