CN105755188A - 一种用于粒化高温液态熔渣并回收高温显热的移动床装置 - Google Patents

一种用于粒化高温液态熔渣并回收高温显热的移动床装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于粒化高温液态熔渣并回收高温显热的移动床装置，包括粒化仓、高温液态熔渣粒化系统和移动床；移动床的上部为粒化仓，粒化仓的顶部设有开口，供落渣管伸入；移动床的前后炉墙及中间炉墙为垂直炉墙，左右炉墙为倾斜炉墙；高温液态熔渣粒化系统设置于移动床的中间炉墙中，并位于落渣管的正下方。该装置布风均匀、利于排渣、热量回收效率高，可有效应用于回收粒化高炉渣颗粒的高温显热。

Description

一种用于粒化高温液态熔渣并回收高温显热的移动床装置
技术领域
本发明涉及高炉渣余热回收技术领域，特别涉及一种用于粒化高温液态熔渣并回收高温显热的移动床装置。
背景技术
中国目前是全球最大的钢铁生产国，钢铁产量已连续17年保持世界第一。2014年中国生铁产量达到7.11亿吨，约占世界总产量的60％，在冶炼生铁的过程中同时会产生蕴含巨大热量的高炉渣。高炉渣的出炉温度一般在1400～1550℃之间，每吨渣含(1260～1880)×103kJ的显热，相当于60kg标准煤。在我国现有的炼铁技术下，每生产1吨生铁副产0.3吨高炉渣，以目前我国生铁产量7.11亿吨进行计算，可折合产生2.13亿吨以上的高炉渣，其显热量相当于1278万吨标准煤。
干渣坑冷却法和水冲渣法是目前我国最常见的高炉渣处理方法。干渣坑冷却法将高温的液态熔渣直接排入干渣坑空冷，辅助水冷。该法降温时产生大量水蒸气，同时释放出大量的H2S和SO2气体，腐蚀建筑、破坏设备和恶化工作环境，一般只在事故处理时使用该法。我国90％的高炉渣都采用水冲渣法处理。水冲渣法是指利用低温的冷却水直接与高温的液态熔渣混合，使得液态熔渣温度迅速降低并形成玻璃体态炉渣颗粒。水冲渣法按照不同的工艺流程可分为因巴法、图拉法、底滤法、拉萨法、明特克法。尽管水冲渣工艺不断发展，但其技术的核心还是对高温液态熔渣进行喷水水淬，进而达到冷却和粒化的目的，然后进行水渣分离，冲渣的水经过沉淀过滤后再循环使用。尽管该法产生的玻璃体态熔渣可以应用于水泥工业进行资源化利用，但是处理过程浪费大量水资源，产生SO2和H2S等有害气体，也不能有效回收高温液态熔渣所含有的高品质余热资源。
综上所述，目前普遍采用的干渣坑冷却法和水冲渣法，不仅浪费了高温液态熔渣所含有的全部高品质余热资源，而且消耗大量水资源，对环境造成严重污染，这些处理方式已不能适应目前钢铁行业节能减排的迫切需求。必须寻求一种高效、无污染的新技术对高炉渣余热资源进行有效回收。
发明内容
本发明的目在于提供一种用于粒化高温液态熔渣并回收高温显热的移动床装置，以克服当前高炉渣高品质余热资源浪费严重的问题；本发明装置布风均匀、利于排渣、热量回收效率高，可有效应用于回收粒化高炉渣颗粒的高温显热。
为了实现上述目的，本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种用于粒化高温液态熔渣并回收高温显热的移动床装置，包括粒化仓、高温液态熔渣粒化系统和移动床；移动床的上部为粒化仓，粒化仓的顶部设有开口，供落渣管伸入；移动床的前后炉墙及中间炉墙为垂直炉墙，左右炉墙为倾斜炉墙；高温液态熔渣粒化系统设置于移动床的中间炉墙中，并位于落渣管的正下方。
进一步的，移动床的倾斜炉墙与水平面的夹角为60°。
进一步的，移动床的底部设置布风装置，墙体内壁上设有受热面，墙体外侧设有连通受热面的进口集箱；移动床的顶部或侧部设有出风口。
进一步的，高温液态熔渣粒化系统包括粒化器、粒化器连接部件和粒化器驱动部件；粒化器为盘状或杯状，粒化器中心处设置导流锥，导流锥至粒化器外边缘设置肋片；粒化器通过粒化器连接部件连接粒化器驱动部件；粒化器驱动部件用于通过粒化器连接部件带动粒化器进行旋转，将滴入粒化器中的液态熔渣粒化成小液滴。
进一步的，粒化器连接部件包括粒化器底座、转轴及两个推力轴承；粒化器与粒化器底座固定连接，粒化器底座与轴固定连接；轴通过两个推力轴承与轴套筒固定，同时通过联轴器与粒化器驱动部件相连接。
进一步的，粒化器边缘与水平面角度为15°-60°。
进一步的，高温液态熔渣粒化系统还包括供风组件；供风组件包括两个外径不同的风道外套筒、风道内套筒，轴套筒通过底部环形端盖与风管内套筒固定；供风组件顶部开设有环形风口；环形风口位于粒化器外周，环形风口的出风角度与粒化器边缘倾角一致，与水平面夹角为15-60°。
进一步的，环形风口位于粒化器外边缘下方。
进一步的，布风装置由布风管和风帽组成，布风管的横截面形状为椭圆形，风帽排列形式为正方形。
进一步的，风帽的出风口倾斜向下设置，能够使渣粒掉落的是否增加一个向下的作用力，还能防止渣粒堵住风帽的出风口。
进一步的，墙体内壁上设置的受热面采用单管、多管并列螺旋上升，垂直管屏或膜式水冷壁的结构。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、本发明中移动床的左右倾斜炉墙与水平面呈60°夹角，这是根据高炉渣颗粒的安息角来设计的，以保证床内高炉渣颗粒自由向下滑动，有助于排渣。
2、本发明中移动床的布风装置采用布风管与风帽相结合的方式，风帽排列形式为正方形，使得移动床内布风均匀，增强空气与高炉渣颗粒的换热，同时风帽结构可有效防止高炉渣颗粒在向下移动的过程中进入布风装置。
3、本发明中移动床装置的布风管横截面形状为椭圆形，这是根据本发明排渣方式来设计的，以保证在布风管之间形成足够的空间，利于冷却后的高炉渣颗粒穿过布风装置向下排出。
4、本发明中移动床采用风冷与水冷相结合的方式，空气及受热面内换热工质的流动方向与高炉渣移动方向呈逆流布置，从而可将粒化高炉渣颗粒的高温显热充分回收。
5、本发明中高温液态熔渣粒化系统结构简单合理，高速旋转的粒化器将流入转杯的液态熔渣粒化成小液滴，小液滴飞溅至粒化仓的大空间内，小液滴飞行过程中在粒化仓受热面和粒化器环形风的双重冷却作用下，变成具有硬质外表面的渣粒，没有多余有害气体生成，高效、环保。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
图1为本发明一种用于粒化高温液态熔渣并回收高温显热的移动床装置的外形图；
图2为沿图1中A-A线的剖视图；
图3为本发明移动床布风装置风帽排列形式示意图；
图4为本发明布风装置布风管及风帽结构示意图；
图5为沿图4中A-A线的剖视图；
图6为高温液态熔渣粒化系统的结构示意图。
图中：1、炉墙；2、布风装置；3、进口集箱；4、受热面；5、出风口；6、供风管道；7、布风管；8、风帽。
具体实施方式
请参阅图1至图6所示，本发明一种用于粒化高温液态熔渣并回收高温显热的移动床装置，包括粒化仓10、高温液态熔渣粒化系统20和移动床。
请参阅图1至图2所示，移动床由对称的两部分空间构成，分别包括炉墙1、进口集箱3、受热面4、供风管道6、布风装置2以及出风口5。移动床的前后炉墙及中间炉墙为垂直炉墙，左右炉墙为倾斜炉墙，倾斜炉墙与水平面的夹角为60°。布风装置2设置于移动床的底部，移动床的墙体内壁上设有受热面4，墙体外侧设有连通受热面4的进口集箱3；出风口5布置于移动床顶部。
移动床的上部为粒化仓10，粒化仓10的顶部设有开口，供落渣管伸入。
请参阅图2及图6所示，高温液态熔渣粒化系统20设置于移动床的中间炉墙中，并位于落渣管的正下方。高温液态熔渣粒化系统20包括粒化器201、粒化器连接部件、粒化器驱动部件、供风部件及辅助装置。
粒化器201为盘状或杯状，粒化器201中心设置导流锥，导流锥至粒化器201的外边缘设施肋片；粒化器201边缘与水平面角度为15-60°；粒化器连接部件为粒化器底座202、转轴203及推力轴承204；粒化器201与粒化器底座202通过螺栓相连，粒化器底座202与轴203通过键进行连接。轴203通过推力轴承204与轴套筒209固定，同时通过联轴器与电机2010相连接；供风组件由两个外径不同的风道外套筒207、风道内套筒208组成，轴套筒209通过底部环形端盖205与风管内套筒208固定；风管外套筒207在外部与固定套筒及平板206固定。供风组件顶部所开环形风口2011位于粒化器201外周，环形风口的出风角度与粒化器边缘倾角一致，与水平面夹角为15-60°。风道内套筒208与轴套筒209在上部开有环形风口，轴套筒在两推力轴承204两侧均开冷却风孔。
渣包中的液态熔渣在塞棒的控制下以一定的流量通过落渣管进入粒化仓10，落在粒化器201上，高速旋转的粒化器201将流入转杯的液态熔渣粒化成小液滴，小液滴飞溅至粒化仓的大空间内，小液滴飞行过程中在粒化仓受热面和粒化器环形风的双重冷却作用下，变成具有硬质外表面的渣粒。
移动床由对称的两部分空间构成，分别包括炉墙1、进口集箱3、受热面4、供风管道6、布风装置2以及出风口5。
经上部高温液态熔渣粒化系统20粒化后的高炉渣颗粒分别进入移动床对称的两部分空间，在下落的过程中，将热量传给受热面4内的工质以及床内空气，冷却后的高炉渣颗粒穿过布风装置2之间的空隙进入下部出渣口，排出移动床。管内冷却工质由进口集箱3分配后分别进入移动床两部分空间的受热面4，工质自下而上强制流动，有效吸收高炉渣颗粒向受热面4的辐射换热。冷空气由供风管道6分配后分别进入移动床两部分空间下部的布风装置2，再经由布风管7和风帽8上的小孔高速喷入移动床，自下而上流动，与高炉渣颗粒的运动方向呈逆流状态，从而与高炉渣之间发生强烈的换热过程，充分降低高炉渣的排出温度。移动床产生的高温热空气最后经由出风口5排出。
具体的，布风装置2位于移动床底部，由布风管7和风帽8组成，布风管7的横截面形状为椭圆形，风帽排列形式为正方形。
具体的，墙体内壁上设置的受热面采用单管、多管并列水平往复或盘旋的结构，或者采用膜式水冷壁结构。
具体的，出风口5布置在移动床装置的顶部或侧部。
最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本发明而非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述实施方式对本发明已进行了详细的描述，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种用于粒化高温液态熔渣并回收高温显热的移动床装置，其特征在于，包括粒化仓(10)、高温液态熔渣粒化系统(20)和移动床；
移动床的上部为粒化仓(10)，粒化仓(10)的顶部设有开口，供落渣管伸入；
移动床的前后炉墙及中间炉墙为垂直炉墙，左右炉墙为倾斜炉墙；
高温液态熔渣粒化系统(20)设置于移动床的中间炉墙中，并位于落渣管的正下方。
2.根据权利要求1所述的一种用于粒化高温液态熔渣并回收高温显热的移动床装置，其特征在于，移动床的倾斜炉墙与水平面的夹角为60°。
3.根据权利要求1所述的一种用于粒化高温液态熔渣并回收高温显热的移动床装置，其特征在于，移动床的底部设置布风装置(2)，墙体内壁上设有受热面(4)，墙体外侧设有连通受热面(4)的进口集箱(3)；移动床的顶部或侧部设有出风口(5)。
4.根据权利要求1所述的一种用于粒化高温液态熔渣并回收高温显热的移动床装置，其特征在于，高温液态熔渣粒化系统(20)包括粒化器、粒化器连接部件和粒化器驱动部件；
粒化器为盘状或杯状，粒化器中心处设置导流锥，导流锥至粒化器外边缘设置肋片；
粒化器通过粒化器连接部件连接粒化器驱动部件；粒化器驱动部件用于通过粒化器连接部件带动粒化器进行旋转，将滴入粒化器中的液态熔渣粒化成小液滴。
5.根据权利要求4所述的一种用于粒化高温液态熔渣并回收高温显热的移动床装置，其特征在于，粒化器连接部件包括粒化器底座、转轴及两个推力轴承；粒化器与粒化器底座固定连接，粒化器底座与轴固定连接；轴通过两个推力轴承与轴套筒固定，同时通过联轴器与粒化器驱动部件相连接。
6.根据权利要求4所述的一种用于粒化高温液态熔渣并回收高温显热的移动床装置，其特征在于，粒化器边缘与水平面角度为15°-60°。
7.根据权利要求4所述的一种用于粒化高温液态熔渣并回收高温显热的移动床装置，其特征在于：高温液态熔渣粒化系统还包括供风组件；供风组件包括两个外径不同的风道外套筒、风道内套筒，轴套筒通过底部环形端盖与风管内套筒固定；供风组件顶部开设有环形风口；环形风口位于粒化器外周，环形风口的出风角度与粒化器边缘倾角一致，与水平面夹角为15-60°。
8.根据权利要求7所述的一种用于粒化高温液态熔渣并回收高温显热的移动床装置，其特征在于：环形风口位于粒化器外边缘下方。
9.根据权利要求3所述的一种用于粒化高温液态熔渣并回收高温显热的移动床装置，其特征在于：布风装置(2)由布风管(7)和风帽(8)组成，布风管(7)的横截面形状为椭圆形，风帽排列形式为正方形。
10.根据权利要求3所述的一种用于粒化高温液态熔渣并回收高温显热的移动床装置，其特征在于：墙体内壁上设置的受热面(4)采用单管、多管并列螺旋上升，垂直管屏或膜式水冷壁的结构。
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