CN106480245B - 一种高温熔渣热量梯级回收的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高温熔渣热量梯级回收的装置，属于冶金高温液态炉渣处理技术领域。该装置包含熔渣分流冷却系统、熔渣强冷系统、熔渣余热回收系统、外壳和仓门五个主要组成部分。其特点为使用纯物理方法对高温液态熔渣进行冷却，同时三个冷却系统依次对炉渣热量进行高效回收。通过本发明可以避免现有水冲渣工艺中产生的含有大量S、P的蒸气排放到大气中而造成空气污染，避免由于水冲渣带来的电能消耗、水的消耗和水的污染，极大地提高了炉渣的热量回收效率。本发明有利于钢铁企业进一步实现节能减排，对于绿色生产有重要价值。

Description

一种高温熔渣热量梯级回收的装置
技术领域
本发明涉及冶金高温液态炉渣处理技术领域，特别是指一种高温熔渣热量梯级回收的装置。
背景技术
目前冶金过程高温熔渣处理均采用水冲渣工艺、喷水热闷等工艺进行处理。高温液态熔渣的热量基本上被浪费掉，据统计这部分热量占整个钢铁生产工序能耗的8～9％左右。特别是水冷液态渣过程中产生的蒸汽中含有大量的S、P有害气体，对空气造成污染，这部分含有S、P的蒸汽同时也会对冶金企业设备造成腐蚀，降低其使用寿命，同时也浪费大量水资源。
在国家大力提倡节能环保及钢铁企业面临的成本压力越来越大的情况下，急需开发一种新的炉渣处理工艺及装置，既能保证高温液态炉渣被冷却为玻璃体含量较高的固体渣，又能对熔渣热量进行回收利用。以最大限度回收能源，减少水资源消耗，减少S、P等有害物质排放。
高温液态渣到低温固态渣的变化，不同阶段对工艺和设备要求不一样，比如高温液态渣对设备的损坏主要是热破坏，而工艺更多要求在液态到固态变化过程中具有较大的冷却速率，从而形成玻璃化率较高固体渣，破碎对冷却速率至关重要，并且液态渣的破碎成本显然要低于固态渣，此阶段如果能进行热量回收，则回收品质更高，直接的热量回收较间接回收效率更高；低温渣对设备的损坏主要是机械作用，而工艺要求更多是尽可能的热量回收，可是随着固体渣温度的降低，回收热量的品质降低，回收难度加大。以前的相关专利基本上将不同阶段放在一个容器或者过程中，并且不同阶段采用单一的热量回收方式，所以不论破碎、冷却、设备损坏、热量回收效率等都很难达到工业应用层面。
本发明通过物理方法对炉渣的热量进行多次回收，达到对炉渣热量的最大化利用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高温熔渣热量梯级回收的装置，实现将液态熔渣变成玻璃体含量较高的固体渣，同时有效回收熔渣热量、消除对水的浪费和对环境污染。
该装置包括熔渣分流冷却系统、熔渣强冷系统、熔渣余热回收系统、外壳和仓门，液态高温熔渣依次通过熔渣分流冷却系统、熔渣强冷系统和熔渣余热回收系统进行热量梯级回收，最终固态炉渣从仓门排出，熔渣强冷系统和熔渣余热回收系统外部由外壳包裹，熔渣余热回收系统位于熔渣强冷系统正下方。
其中，熔渣分流冷却系统包括渣沟、渣盘和隔板，液态高温熔渣经渣沟进入渣盘，渣盘上均匀分布隔板；所述渣沟材质为耐火材料，渣沟截面为半圆形或半椭圆形，渣沟与水平面之间夹角为15°～30°；渣沟作用是将高温液态熔渣引流到熔渣分流冷却系统；所述渣盘材质为导热耐磨金属材料，渣盘形状为扇形，渣盘内部有弯曲的蛇形冷却水通道，渣盘与水平面之间夹角为0°～15°；所述隔板材质为导热耐磨金属材料，隔板为长方体，均匀地焊接在渣盘表面，实现渣盘表面熔渣的分流，渣盘和隔板的作用是使落在渣盘表面的炉渣得到分流及初步的冷却。
熔渣强冷系统分为履带式强冷系统和Z形强冷系统两种。
其中，履带式强冷系统包括冷却水管、金属软管、金属滚轮、马达、和金属履带，冷却水管由导热耐磨金属材料制成，冷却水管均匀并排焊接在金属履带表面，相邻冷却水管的间距小于10mm，各个冷却水管之间通过金属软管串联，第一个冷却水管入口通过金属软管输入冷却水，最后一个冷却水管出口通过金属软管输出高温水蒸气；金属软管由耐高压金属材料制成；金属滚轮由马达驱动自转；金属履带包覆在一排金属滚轮表面，受金属滚轮驱动向前运动；冷却水管、金属软管、金属滚轮、马达和金属履带组成履带式强冷系统中的一个冷却单元，履带式强冷系统由一个以上的上述冷却单元组成，冷却单元上下错开排列，相邻单元的自转方向相反，最底部冷却单元的自转方向周期性变化。
Z形强冷系统包括冷却水管、振动装置和内壁，冷却水管盘旋在内壁外侧，形状为Z形，Z形强冷系统倾斜放置，Z形强冷系统底边与水平面之间的夹角为15°～30°，Z形强冷系统的相邻冷却水管焊接在一起，不存在间隙，冷却水管和内壁由导热耐磨金属材料制成，振动装置安装在Z形强冷系统外表面，带动Z形强冷系统做前后、上下、左右的振动。
Z形强冷系统还包括串联式、并联式或串联和并联同时使用的方式。
熔渣余热回收系统中横冷却水管和纵冷却水管横纵交错布置，横冷却水管和纵冷却水管由金属软管串联。
外壳由导热耐磨金属材料制成，外壳形状为上宽下窄的柱形，外壳上表面设置熔渣入口，外壳底部安装仓门。
仓门安装在外壳底部，仓门滑动打开或由合页控制打开，仓门上安装压力传感器，当仓底固态炉渣积累到设定量时，仓门自动打开。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
1、充分回收利用了高温液态炉渣中的巨大热量。
2、利用纯物理方法对炉渣热量进行回收，不产生任何污染性气体和液体。
3、分三级依次对炉渣热量进行回收，比较合理。
附图说明
图1为本发明的高温熔渣热量梯级回收的装置中熔渣分流冷却系统的装置示意图；
图2为履带式熔渣强冷系统和熔渣余热回收系统及其外壳的装置示意图；
图3为Z形熔渣强冷系统和熔渣余热回收系统及其外壳的装置示意图；
图4为Z形熔渣强冷系统的并联形式示意图；
图5为Z形熔渣强冷系统的串联形式示意图。
其中：11-渣沟；12-隔板；13-渣盘；21-外壳；22-冷却水管；23-金属履带；24-金属滚轮；25-横冷却水管；26-纵冷却水管；27-仓门；28-振动装置；29-内壁。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种高温熔渣热量梯级回收的装置。该装置包括熔渣分流冷却系统、熔渣强冷系统、熔渣余热回收系统、外壳21和仓门27，液态高温熔渣依次通过熔渣分流冷却系统、熔渣强冷系统和熔渣余热回收系统进行热量梯级回收，最终固态炉渣从仓门27排出，熔渣强冷系统和熔渣余热回收系统外部由外壳21包裹，熔渣余热回收系统位于熔渣强冷系统正下方。
如图1所示，为熔渣分流冷却系统的装置示意图，炉渣从渣沟11落到渣盘13上，随后由于隔板12的分流，炉渣进入渣盘13上的各个溜槽，渣盘13内部有弯曲的蛇形冷却水通道，渣盘13与水平面之间夹角为0°～15°；炉渣在重力的作用下沿溜槽流下，在渣盘13的冷却作用下，炉渣从溜槽末端流出。
图2是后续的履带式熔渣强冷系统和熔渣余热回收系统及其外壳的装置示意图，炉渣从上述熔渣分流冷却系统流出后经过外壳21上方入口，掉落到履带式冷却器的表面，与履带表面的冷却水管22充分接触，冷却水管22被焊接在金属履带23表面，金属履带23在金属滚轮24的驱动下带动冷却水管22向前运动，同时固态炉渣也向前运动，在金属履带23末端，炉渣掉落到下一层履带式冷却单元上，又向相反方向运动，最底层履带式冷却单元的金属滚轮24周期性改变转动方向，分别带动炉渣向左向右运动，使得炉渣均匀地抛射到装置底部。炉渣到达装置底部后与熔渣余热回收系统中的横冷却水管25和纵冷却水管26接触，最后一次回收炉渣热量，当底部的炉渣达到一定量后，仓门27自动打开排出颗粒状的炉渣，当炉渣排尽后，仓门27自动关闭。
图3是Z形熔渣强冷系统和熔渣余热回收系统及其外壳的装置示意图，炉渣从上述熔渣分流冷却系统流出后经过外壳21上方开口进入到Z形熔渣强冷系统的入口处，为了提高处理炉渣的效率，Z形强冷系统还可以有图4和图5两种形式，分别为Z形强冷系统的并联和串联装置，除此之外还可以有并联和串联两种连接方式的组合，在重力和振动装置28的作用下，炉渣沿着内壁29向下流动并得到冷却水管22的充分冷却，最后从下方的出口流出并进入到熔渣余热回收系统，在冷却水的作用下，最后一次回收炉渣热量，当底部的炉渣达到一定量后，仓门27自动打开排出颗粒状的炉渣，当炉渣排尽后，仓门27自动关闭。
外壳21由导热耐磨金属材料制成，外壳21形状为上宽下窄的柱形，外壳21上表面设置熔渣入口，外壳21底部安装仓门27。仓门27滑动打开或由合页控制打开，仓门27上安装压力传感器，当仓底固态炉渣积累到设定量时，仓门27自动打开。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种高温熔渣热量梯级回收的装置，其特征在于：包括熔渣分流冷却系统、熔渣强冷系统、熔渣余热回收系统、外壳(21)和仓门(27)，液态高温熔渣依次通过熔渣分流冷却系统、熔渣强冷系统和熔渣余热回收系统进行热量梯级回收，最终固态炉渣从仓门(27)排出，熔渣强冷系统和熔渣余热回收系统外部由外壳(21)包裹，熔渣余热回收系统位于熔渣强冷系统正下方；
所述熔渣分流冷却系统包括渣沟(11)、渣盘(13)和隔板(12)，液态高温熔渣经渣沟(11)进入渣盘(13)，渣盘(13)上均匀分布隔板(12)；所述渣沟(11)材质为耐火材料，渣沟(11)截面为半圆形或半椭圆形，渣沟(11)与水平面之间夹角为15°～30°；所述渣盘(13)材质为导热耐磨金属材料，渣盘(13)形状为扇形，渣盘(13)内部有弯曲的蛇形冷却水通道，渣盘(13)与水平面之间夹角为0°～15°；所述隔板(12)材质为导热耐磨金属材料，隔板(12)为长方体，均匀地焊接在渣盘(13)表面，实现渣盘(13)表面熔渣的分流；
所述熔渣强冷系统分为履带式强冷系统和Z形强冷系统两种；
所述履带式强冷系统包括冷却水管(22)、金属软管、金属滚轮(24)、马达、和金属履带(23)，冷却水管(22)由导热耐磨金属材料制成，冷却水管(22)均匀并排焊接在金属履带(23)表面，相邻冷却水管(22)的间距小于10mm，各个冷却水管(22)之间通过金属软管串联，第一个冷却水管(22)入口通过金属软管输入冷却水，最后一个冷却水管(22)出口通过金属软管输出高温水蒸气；金属软管由耐高压金属材料制成；金属滚轮(24)由马达驱动自转；金属履带(23)包覆在一排金属滚轮(24)表面，受金属滚轮(24)驱动向前运动；冷却水管(22)、金属软管、金属滚轮(24)、马达和金属履带(23)组成履带式强冷系统中的一个冷却单元，履带式强冷系统由两个以上的上述冷却单元组成，冷却单元上下错开排列，相邻单元的自转方向相反，最底部冷却单元的自转方向周期性变化；
所述Z形强冷系统包括冷却水管(22)、振动装置(28)和内壁(29)，冷却水管(22)盘旋在内壁(29)外侧，形状为Z形，Z形强冷系统倾斜放置，Z形强冷系统底边与水平面之间的夹角为15°～30°，Z形强冷系统的相邻冷却水管(22)焊接在一起，不存在间隙，冷却水管(22)和内壁(29)由导热耐磨金属材料制成，振动装置(28)安装在Z形强冷系统外表面，带动Z形强冷系统做前后、上下、左右的振动。
2.根据权利要求1所述的高温熔渣热量梯级回收的装置，其特征在于：所述Z形强冷系统还包括串联式、并联式或串联和并联同时使用的方式。
3.根据权利要求1所述的高温熔渣热量梯级回收的装置，其特征在于：所述熔渣余热回收系统中横冷却水管(25)和纵冷却水管(26)横纵交错布置，横冷却水管(25)和纵冷却水管(26)由金属软管串联。
4.根据权利要求1所述的高温熔渣热量梯级回收的装置，其特征在于：所述外壳(21)由导热耐磨金属材料制成，外壳(21)形状为上宽下窄的柱形，外壳(21)上表面设置熔渣入口，外壳(21)底部安装仓门(27)。
5.根据权利要求1所述的高温熔渣热量梯级回收的装置，其特征在于：所述仓门(27)安装在外壳(21)底部，仓门(27)滑动打开或由合页控制打开，仓门(27)上安装压力传感器，当仓底固态炉渣积累到设定量时，仓门(27)自动打开。
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