CN105567890B - 利用炉渣余热的复合流化床式气固换热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了利用炉渣余热的复合流化床式气固换热装置，包括气固换热主体，气固换热主体的顶部设置有出风口；其特征在于:气固换热主体内设置有两堵分隔墙,分隔墙将气固换热主体的前面板和后面板连接，并将气固换热主体内部仓室分成左鼓泡床仓室、喷动床仓室和右鼓泡床仓室，左、右鼓泡床仓室对称布置于喷动床仓室两侧；三个仓室的上部和下部分别相通，三个仓室的底部均分别设置有独立风室；喷动床仓室内的风室上方设置密孔式布风板，左、右鼓泡床仓室内的风室顶部分别设置左、右风帽式布风板，左风帽式布风板通过第二密孔式布风板一以及第一直口段与密孔式布风板相连接，本发明气固换热效果好，可广泛应用在钢铁、电力等领域。

Description

利用炉渣余热的复合流化床式气固换热装置

技术领域

本发明涉及高炉渣换热技术领域，具体涉及利用炉渣余热的复合流化床式气固换热装置。

背景技术

钢铁产业是我国国民经济发展的支柱性产业。在过去的几十年时间，钢铁生产技术及规模都得到了快速发展，2013年全球钢产量达15.27亿吨，中国钢产量约为7.79亿吨，占全球钢产量近一半。钢铁工业总能源消耗约占全国工业总能耗的16％，以生产每吨钢需要投入1.757GJ的能量计算，总共消耗4.17亿标准煤，以生产每吨钢排放1.9吨二氧化碳计算，共产生13.21亿吨二氧化碳，对环境产生了巨大影响。高炉渣是在高炉冶铁过程中产生的主要副产物，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，则2013全年产生的高炉渣中的热量相当于1.44×10⁷t标准煤，对高炉渣的余热进行回收利用成为了实现节能减排的重要手段之一。

目前，国内外高炉渣的处理工艺大多是水淬法，水淬法可以获得高玻璃相的渣产品，可用作硅酸盐水泥的部分替代品，生产普通硅酸盐水泥。然而水淬法存在明显的缺陷：消耗大量水资源；无法回收熔渣热量；污染环境；水淬后需对渣粒进行烘干，附加能耗高。

因此，针对高炉渣余热回收的问题，国内外学者对高炉渣干式粒化处理进行了研究。根据粒化原理的不同，干式余热回收方法大体上可以分为颗粒碰撞法、机械搅拌法、滚筒法、风淬法和离心粒化法几大类，它们的核心思想都是避免水和熔渣直接接触，采用空气为冷却介质或者通过间壁式换热器实现热量回收。此种方法改变了传统高炉渣粒化及换热的处理工艺，既回收了高炉渣余热又实现了高炉渣的资源化利用，同时避免了水资源的大量消耗和环境污染问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供了一种利用炉渣余热的复合流化床式气固换热装置。

本发明的技术方案是：一种利用炉渣余热的复合流化床式气固换热装置，包括气固换热主体，气固换热主体的顶部设置有出风口；其特征在于:气固换热主体内沿纵向设置有两堵分隔墙,二堵分隔墙均与气固换热主体的前面板和后面板连接，并将气固换热主体内部仓室分成左鼓泡床仓室、喷动床仓室和右鼓泡床仓室，左、右鼓泡床仓室对称布置于喷动床仓室两侧；三个仓室的上部和下部分别相通，三个仓室的底部均分别设置有独立风室；喷动床仓室底部的风室顶部设置密孔式布风板，左、右鼓泡床仓室底部的风室顶部分别设置左风帽式布风板和右风帽式布风板，左风帽式布风板通过第二密孔式布风板一以及第一直口段与密孔式布风板相连接，右风帽式布风板通过第二密孔式布风板二以及第二直口段与密孔式布风板相连接第二密孔式布风板一、二倾斜设置；第二密孔式布风板一为左高右低设置，第二密孔式布风板二为右高左低设置；第一、二直口段垂直设置；第二密孔式布风板一、二的出风方向均对着喷动床仓室；所述左、右风帽式布风板上等间距设置有隔板；相邻隔板分别与前面板和后面板连接，使风帽式布风板上方形成“S”形流道；左、右风帽式布风板均分别设置有出渣口，出渣口与主排渣管相通，密孔式布风板上设置有大渣出口，大渣出口与主大渣排放管相通；喷动床仓室的上部设置进渣管。

本发明采用喷动床结构与鼓泡床结构相结合,形成多仓室复合流化床结构，提高了气固换热装置对炉渣颗粒粒度的适应性；实现不同结构的良好配合,从而满足了实际运行的需要,取得了炉渣换热与排放的良好效果；采用多仓室流化床结构,中间为高速喷动床,对应两侧为低速鼓泡床，喷动床和鼓泡床布风板高度不同,喷动床仓室和鼓泡床仓室用隔墙分隔开,每侧隔墙下部开设底渣循环通道；由于喷动床和鼓泡床密相设置不同，高度床面不同和流化风速不同，喷动床流化风速比鼓泡床流化风速高,同时鼓泡床仓室内隔板的设置，使密相区内产生强烈的内循环运动,延长了炉渣在换热装置里的停留换热时间。

炉渣入口设置在喷动床仓室内，一方面实现了对底渣的分选，保证粗渣留在喷动床仓室内换热；另一方面实现细渣及中等粒度底渣通过喷动床抛射作用翻越分隔墙进入鼓泡床仓室,高速流化风和微倾斜密孔式布风板的协同作用,保证粗渣冷却效果的同时避免了粗渣静止不动而,冷却后的粗渣进入大渣排放管排出。鼓泡床仓室处于微鼓泡流态化状态,可维持很低的冷却风量；同时鼓泡床仓室内部设置隔板有效控制底渣的定向流动与换热。本发明可以根据炉渣颗粒进出料量调节冷却风机控制进风量，气固换热效果好，最大限度回收炉渣余热，最大程度节约成本；同时能够很好适应排渣粒径分布，保证了装置的运行稳定性。本发明解决了现有高炉渣处理耗水量大且造成环境污染，兼顾高炉渣余热回收和资源化利用的问题。

根据本发明所述的利用炉渣余热的复合流化床式气固换热装置的优选方案，主排渣管上还连接有事故排渣管，主大渣排放管上还连接有事故大渣排放管。

本发明所述的利用炉渣余热的复合流化床式气固换热装置的有益效果是：本发明采用喷动床结构与鼓泡床结构相结合,形成多仓室复合流化床结构，提高了气固换热装置对炉渣颗粒粒度的适应性；本发明可以根据炉渣颗粒进出料量调节冷却风机控制进风量，气固换热效果好，最大限度回收炉渣余热，最大程度节约成本；同时能够很好适应排渣粒径分布，保证了装置的运行稳定性。本发明解决了现有高炉渣处理耗水量大且造成环境污染问题，可广泛应用在钢铁、电力等领域。

附图说明

图1是本发明所述的装置整体结构结构示意图。

图2是图1的A-A剖视图图。

图3是图1的B-B剖视图图。

图4是图1的C-C剖视图图。

具体实施方式

下面结合说明书附图1至图4对本发明装置予以详细说明。

利用炉渣余热的复合流化床式气固换热装置，包括气固换热主体5，气固换热主体5包括前面板5-2、后面板5-1、左面板5-3、右面板5-4、顶板5-5和底板5-6；气固换热主体5的顶部设置有出风口6；气固换热主体5内与左面板5-3和右面板5-4平行方向设置有两堵分隔墙3,二堵分隔墙均与气固换热主体5的前面板和后面板连接，将气固换热主体5内部仓室分成左鼓泡床仓室4-1、喷动床仓室2和右鼓泡床仓室4-2，左、右鼓泡床仓室对称布置于喷动床仓室2两侧；三个仓室的上部和下部分别相通，三个仓室的底部均分别设置有独立风室；喷动床仓室2底部的风室10-2的顶部设置密孔式布风板11，左、右鼓泡床仓室底部的风室10-1、10-3的顶部分别设置设置左风帽式布风板8-1和右风帽式布风板8-2，左风帽式布风板8-1通过第二密孔式布风板一15-1以及第一直口段18-1与密孔式布风板11相连接，右风帽式布风板8-2通过第二密孔式布风板二15-2以及第二直口段18-2与密孔式布风板11相连接；第二密孔式布风板一、二倾斜设置，第二密孔式布风板一15-1为左高右低设置，第二密孔式布风板二15-2为右高左低设置；第一、二直口段垂直设置；第二密孔式布风板一、二的出风方向均对着喷动床仓室2，左、右风帽式布风板上沿平行于左、右面板方向等间距设置有隔板14；相邻隔板分别与前面板5-2和后面板5-1连接，即相邻隔板与前面板和后面板交错连接，使风帽式布风板上方形成“S”形流道；左、右风帽式布风板均分别设置有出渣口16-1，出渣口与主排渣管16连通，密孔式布风板上设置有大渣出口9-1，大渣出口与主大渣排放管9连通；喷动床仓室2的上部设置进渣管1。

在具体实施例中，气固换热主体5的框架由钢板、角钢、槽钢焊接成一方形体,内掺保温层7-2和耐火层7-1,气固换热主体5内布置分隔墙3，分隔墙3将气固换热主体5的内部空间分为上部相通的三个仓室:分别为具有粗细颗粒分选功能的喷动床仓室2和左、右鼓泡床仓室4-1、4-2，左、右鼓泡床仓室对称布置于喷动床仓室(2)两侧，三个仓室截面积相等；进渣管1安装在喷动床仓室2上部的后侧,并与喷动床仓室2相通；各仓室底部分别设置独立风室；喷动床仓室2的风室10-2顶部设置密孔式布风板11,在该密孔式布风板的前端设置大渣出口9-1，大渣出口与主大渣排放管9和事故大渣排放管12相通,密孔式布风板11采取微倾斜布置，进渣管1对应端比大渣出口端略高，形成大约10°倾角，利于大渣流动。密孔式布风板上密孔可以采用正三角形排列，孔径3mm；直口段18-1、18-2高度为0.2—0.5m，第二密孔式布风板一、二倾斜设置，与水平面成30°左右的夹角；与左风帽式布风板8-1相连接的第二密孔式布风板一为左高右低设置，与右风帽式布风板8-2相连接的第二密孔式布风板二为右高左低设置；第二密孔式布风板出风方向向着喷动床仓室2；分隔墙3下方留有底渣循环通道13，底渣循环通道高度0.3m左右，左、右鼓泡床仓室的风室顶部布置风帽式布风板，风帽式布风板比密孔式布风板高0.7～1m，风帽式布风板上均分别设置有出渣口，出渣口与主排渣管16和事故排渣管17连通，风帽式布风板上等间距布置隔板14；相邻隔板交错与前面板和后面板连接；出风口6设置在顶板5-5的中部。

本发明的工作原理如下:

高温炉渣颗粒由进渣管进入喷动床仓室,进入喷动床仓室的炉渣颗粒受到来自底部风室10-2的高速流化风作用,一方面与高速流化风进行热交换而降温；另一方面,通过溢流与抛射作用,质量小与流动性好的细炉渣颗粒会翻越两侧分隔墙进入流化风速相对较低的鼓泡床,而较大粒径的炉渣颗粒则在密孔式布风板11上位于二个直口段之间的区域振动流动进入主大渣排放管9,防止了大颗粒静止不动而堵塞炉渣入口；进入两侧鼓泡床的细炉渣颗粒在低速流化风的作用下继续冷却，鼓泡床仓室内设置隔板14，使底渣形成“S”形流动延长炉渣颗粒停留换热时间。通过控制鼓泡床仓室的风量而使该仓内的炉渣颗粒只达到微鼓泡床状态；抛射到鼓泡床仓室中粒径较大的颗粒，由于喷动床仓室的溢流与抛射作用只能使其抛射的位置距离喷动床仓室较近，故鼓泡床仓室内的较大颗粒集中在距离喷动床仓室较劲近的底渣循环通道附近，在鼓泡床仓室流化风和倾斜设置的第二密孔式布风板流化风的共同作用下再一次进入喷动床仓室，在喷动床仓室中换热、流动进入主大渣排放管。由于喷动床仓室和鼓泡床仓室的流化风速不同以及底部循环通道的设置,因此使三个仓室密相区产生了强烈的内循环运动,这样就延长了灰渣在炉内的停留和换热时间，并且喷动床结构的粗细颗粒的分选作用使各个仓室中的流化介质处于良好的流化换热状态，最后与高温炉渣颗粒换热所得的高温风经排风口排出，可与其他装置进行热能利用。

Claims (2)

1.一种利用炉渣余热的复合流化床式气固换热装置，包括气固换热主体(5)，气固换热主体(5)由前面板(5-2)、后面板(5-1)、左面板(5-3)、右面板(5-4)、顶板(5-5)和底板(5-6)构成；气固换热主体(5)的顶部设置有出风口(6)；其特征在于:气固换热主体(5)内与左面板(5-3)和右面板(5-4)平行方向设置有两堵分隔墙(3),二堵分隔墙均与气固换热主体(5)的前面板(5-2)和后面板(5-1)连接，将气固换热主体(5)内部仓室分成左鼓泡床仓室(4-1)、喷动床仓室(2)和右鼓泡床仓室(4-2)，左、右鼓泡床仓室对称布置于喷动床仓室(2)两侧；三个仓室的上部和下部分别相通，三个仓室的底部均分别设置有独立风室；喷动床仓室(2)底部的风室(10-2)的顶部设置密孔式布风板(11)，左、右鼓泡床仓室底部的风室顶部分别设置左风帽式布风板(8-1)和右风帽式布风板(8-2)，左风帽式布风板(8-1)通过第二密孔式布风板一(15-1)以及第一直口段(18-1)与密孔式布风板(11)相连接，右风帽式布风板(8-2)通过第二密孔式布风板二(15-2)以及第二直口段(18-2)与密孔式布风板(11)相连接；第二密孔式布风板一、二倾斜设置，第二密孔式布风板一(15-1)为左高右低设置，第二密孔式布风板二(15-2)为右高左低设置；第一、二直口段垂直设置；第二密孔式布风板一、二的出风方向均对着喷动床仓室(2)；左、右风帽式布风板上与左、右面板平行方向等间距设置有隔板(14)；相邻隔板分别与前面板(5-2)和后面板(5-1)连接，使风帽式布风板上方形成“S”形流道；左、右风帽式布风板均设置有出渣口(16-1)，出渣口(16-1)与主排渣管(16)相通，密孔式布风板上设置有大渣出口(9-1)，大渣出口(9-1)与主大渣排放管(9)相通；喷动床仓室(2)的上部设置进渣管(1)。

2.根据权利要求1所述的利用炉渣余热的复合流化床式气固换热装置，其特征在于:主排渣管(16)上还连接有事故排渣管(17)，主大渣排放管(9)上还连接有事故大渣排放管(12)。