CN106636502B - 一种高温炉渣风淬粒化流化床锅炉余热回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高温炉渣风淬粒化流化床锅炉余热回收装置，包括炉膛、除尘器及尾部烟道；所述尾部烟道通过除尘器与所述炉膛上部设置的出风口连通，所述炉膛上部及下部分别设有过热器和埋管，且所述炉膛上部及侧壁设有水冷壁，所述炉膛侧壁设有进渣管和出渣管，且所述进渣管靠近炉膛位置与粒化风机出风口相连；所述炉膛下部与冷却风机出风口相连。所述尾部烟道设有省煤器且所述尾部烟道出风口与引风机进风口相连；所述过热器、埋管、水冷壁及省煤器与汽包相连；本发明成品渣品质不受影响，且热回收率达80％以上，同时冷却气流循环使用，避免了排放废气，更加环保。

Description

一种高温炉渣风淬粒化流化床锅炉余热回收装置

技术领域

本发明涉及高温炉渣处理技术领域，特别地，涉及一种高温炉渣风淬粒化流化床锅炉余热回收装置。

背景技术

黑色及有色冶金过程中产生大量的高温炉渣，温度大约在1000～1600℃，每吨废渣带走的热量相当于60kg标准煤产生的热量；由于热量回收困难，企业通常只考虑炉渣的后续利用。目前，我国液态高温炉渣主要采用水淬法急冷处理，水淬法耗水严重。处理1吨炉渣耗水1吨，产生800m³水蒸汽，其中，H₂S含量19mg/m³，SO₂含量4.3mg/m³；蒸汽直接排入大气无法进行热量回收，酸性气体造成大气的污染，冲渣水余热仅有部分通过冬季采暖或浴室供热水利用，利用率不足10％。

炉渣余热是冶金企业中唯一没有被利用的二次能源，节约型社会对节能降耗的要求越来越高，高效，高品质地回收冶金炉渣余热将成为冶金企业环境保护及节能降耗的重要途径。在保证成品渣粒经济效益的前提下，回收利用干式粒化后的高温渣粒余热，将成为整个熔融炉渣余热回收工程的核心技术之一。为了回收利用高温炉渣中的余热，并避免水资源的浪费，80年代以来人们开始研究炉渣的各种干式处理工艺，根据粒化方法的不同，干式工艺可分为风淬粒化法、转鼓粒化法和离心粒化法。

新日铁、NKK、川崎制铁等6家公司，从1982年开始在新日铁名古3号高炉上进行为期6年的风淬法高炉渣干式粒化试验；高炉熔渣流入风洞内的粒化区域被高压高速气流吹散、微粒化，大部分渣粒与安装在风洞内的分散版和内壁碰撞，温度降到1050℃而落下，在落下过程中，渣粒被从风洞下部吹入的冷却空气冷却到800℃，再从风洞下部排出。排出的粒化渣进入热筛筛出大颗粒炉渣后，储存在高温漏斗内，然后在换热器内进行二次热交换，粒化渣进一步冷却到150℃左右排出；风洞内的冷却速度可以保证成品渣的品质，在风洞和二次换热器中，冷却空气与炉渣换热获得的余热可以作为蒸汽或发电利用，但由于风洞和二次换热器之间有热筛风机和机械输送系统，加上风洞内部结构和分散板均采用水冷方式，热损失大，平均热回收率仅48％，且设备多，占地大，成本太高，最终没能实现工业化应用。

发明内容

本发明目的在于提供一种高温炉渣风淬粒化流化床锅炉余热回收装置，以解决热回收率不高、成品渣品质低以及热回收过程产生废气污染环境的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种高温炉渣风淬粒化流化床锅炉余热回收装置，包括炉膛1、除尘器11及尾部烟道12；所述尾部烟道12通过除尘器11与所述炉膛1上部设置的出风口连通；所述尾部烟道12设有省煤器13；

所述炉膛1上部和底部分别设有过热器7，且所述炉膛1上部及侧壁设有水冷壁6；所述炉膛1侧壁设有进渣管2和出渣管3，且所述进渣管2靠近炉膛1位置与粒化风机9出风口相连；所述炉膛1下部与冷却风机10出风口相连；

所述炉膛1底部设有布风板4，所述布风板3下表面与冷却风机10相连；所述布风板3上表面与水平面的夹角为5～10°，向出渣管3方向倾斜；所述布风板3上表面设置有埋管5以及向出渣管3方向倾斜的通风孔16，所述通风孔的中心轴与垂直线夹角为15-35°；所述通风孔靠向出渣管3的侧壁与垂直线的夹角(α)小于远离出渣管3的侧壁与垂直线的夹角(β)；

所述过热器7、埋管5、水冷壁6及省煤器13均与汽包8相连。

优选的，所述出渣管3及除尘器11的出口下方设有冷渣槽15。

优选的，所述省煤器13为两级省煤器。

优选的，所述除尘器11为旋风除尘器。

优选的，所述水冷壁6为膜式水冷壁。

优选的，所述水冷壁6表面积为所述炉膛1内部面积的1.5～3.5倍。

优选的，所述尾部烟道12出风口与引风机14进风口相连，所述引风机14出风口与所述粒化风机9、冷却风机10相连。

优选的，所述通风孔16的上口宽度小于下口宽度。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过设置埋管、水冷壁、过热器等换热面回收炉渣热量，尾部烟道内布置有省煤器，吸收热风的余热，通过多级换热可以充分吸收炉渣的余热，热回收效率高达80％以上。

本发明通过粒化风机产生的高速高压气流使熔融状态的炉渣迅速粒化，再通过冷却风机的冷却气流使粒化的炉渣进一步却冷固化，避免了炉渣二次结块；采用风淬渣急冷的方式，成品渣中粒径小于5mm的炉渣占95％，炉渣整体玻璃化率为95％以上，成品渣品质不受影响。

本发明尾部烟道与引风机相连，引风机将换热后的气流送入粒化风机和冷却风机入风口继续使用，从而避免废气排放，有利于保护环境。

本发明大面积采用膜式水冷壁对热量进行吸收，膜式水冷壁能增强对炉膛内壁的保护作用，减小粒化后的炉渣对炉膛内壁的冲击。

根据目前的研究结果，炉渣在1350-1370℃的热环境中粒化出的形状和性能最佳，但发明人发现，炉渣成品质量不仅与热环境温度有关，还与炉渣脱离该热环境的速度有关，脱离越快，其成形形状和性能也有所提升。因此，本申请与冷却风机相连的布风板布置就相当重要。

本发明炉膛底部设置布风板使冷却风机的冷风得以均匀吹向炉膛内部，使粒化后的炉渣与冷风充分接触，提高换热效率；布风板与水平面夹角为5～10°，有利于炉渣从出渣口尽快流入冷却槽，且适当的倾斜角又能保证炉渣与埋管有足够的接触换热时间。

布风板上表面的通风孔向出渣管方向倾斜，并且通风孔靠向出渣管的侧壁与垂直线的夹角(α)小于远离出渣管的侧壁与垂直线的夹角(β)，则从通风孔出去的风向相比布风板的倾斜方向更偏向于靠上一点的位置，使得炉渣从上往下落时，能更快地接触到冷空气实现快速冷却。但若α和β的角度过小，使得风向落点过于靠上，则会影响到炉渣下落的速度，从而拖延其离开高温区的速度，造成炉渣质量下降。并且，通风孔的上口宽度小于下口宽度，即出风口是逐渐缩紧的，使得风速更快，更利于炉渣的冷却。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的装置整体结构示意图；

图2是本发明优选实施例的布风板结构示意图；

图中，1、炉膛，2、进渣管，3、出渣管，4、布风板，5、埋管、6水冷壁，7、过热器，8、汽包，9、粒化风机，10、冷却风机，11、除尘器，12、尾部烟道，13、省煤器，14、引风机，15、冷渣槽，16、通风孔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1，一种高温炉渣风淬粒化流化床锅炉余热回收装置，包括炉膛1、除尘器11及尾部烟道12；所述尾部烟道12通过除尘器11与所述炉膛1上部设置的出风口连通，所述除尘器11为旋风除尘器。

所述炉膛1内上部及底部分别设有过热器7和埋管5，且所述炉膛1上部及侧壁设有水冷壁6，所述水冷壁6为膜式水冷壁；所述水冷壁6表面积为所述炉膛1内部面积的1.5～3.5倍。

所述炉膛1侧壁设有进渣管2和出渣管3，且所述进渣管2靠近炉膛1位置与粒化风机9出风口相连；所述炉膛1下部与冷却风机10出风口相连。

所述尾部烟道12设有省煤器13且所述尾部烟道12出风口与引风机14进风口相连，所述省煤器13为两级省煤器；所述引风机14出风口与所述粒化风机9、冷却风机10相连；所述过热器7、埋管5、水冷壁6及省煤器13做防磨处理且与汽包8相连。

所述出渣管3及除尘器11的出口下方设有冷渣槽15；所述炉膛1底部设有布风板4，且所述布风板3与水平面夹角为5～10°，向出渣管3方向倾斜；布风板3上表面设置有埋管5以及向出渣管3方向倾斜的通风孔16，通风孔的中心轴与垂直线夹角为15-35°。所述通风孔靠向出渣管3的侧壁与垂直线的夹角(α)小于远离出渣管3的侧壁与垂直线的夹角(β)，则从通风孔出去的风向相比布风板的倾斜方向更偏向于靠上一点的位置，使得炉渣更快地接触到冷空气。

高温熔融状态的炉渣从进渣管2流向炉膛1，炉渣被位于进渣管2与炉膛1连接处的粒化风机9产生的高速高压气流冷却粒化，炉渣温度由1500℃降低至1000℃左右进入炉膛1，粒化后的热风随炉渣一同进入炉膛1内部；冷却风机10产生的冷风通过分布在炉膛1底部的布风板4均匀流向炉膛1内部；粒化后的炉渣被进一步冷却、固化，并下沉至炉膛1底部；位于炉膛1底部的埋管5继续吸收炉渣余热。

设置在炉膛1内的水冷壁6及过热器7吸收炉渣的辐射热和热风的热量产生过热蒸汽，从炉膛1上部出口出来的热风经过除尘器11收尘进入尾部烟道12，热风与省煤器13换热后被引风机14送入粒化风机9和冷却风机10的进风口继续参与冷却，循环使用。

除尘器11收尘后的细灰从下部出口被送入冷渣槽15，炉膛1内被埋管5冷却后的炉渣通过出渣口3进入冷渣槽15。

本发明通过设置埋管、水冷壁、过热器等换热面回收炉渣热量，尾部烟道内布置有省煤器吸收热风的余热，通过多级换热充分吸收炉渣的余热，热回收效率高，可达80％以上。本发明还大面积采用膜式水冷壁对热量进行吸收，膜式水冷壁能增强对炉膛内壁的保护作用，减小粒化后的炉渣对炉膛内壁的冲击。

本发明炉膛底部设置的布风板使冷却风机的冷风均匀吹向炉膛内部，粒化后的炉渣与冷风得以充分接触，提高换热效率；布风板与水平面夹角为5～10°，有利于炉渣从出渣口流入冷却槽，且适当的倾斜角又能保证炉渣与埋管有足够的接触换热时间。

本发明通过粒化风机产生的高速高压气流使熔融状态的炉渣迅速粒化，再通过冷却风机的冷却气流使粒化的炉渣进一步却冷固化，避免了炉渣二次结块。在一个具体的实施例中，本发明采用风淬渣急冷的方式，成品渣中粒径小于5mm的炉渣占95％，炉渣整体玻璃化率为95％以上，成品渣品质不受影响。其中，布风板与水平面夹角为8°，α为19°，β为27°。

本发明尾部烟道与引风机相连，引风机将换热后的气流送入粒化风机和冷却风机入风口继续使用，从而避免废气排放，有利于保护环境。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高温炉渣风淬粒化流化床锅炉余热回收装置，其特征在于，包括炉膛(1)、除尘器(11)及尾部烟道(12)；所述尾部烟道(12)通过除尘器(11)与所述炉膛(1)上部设置的出风口连通；所述尾部烟道(12)设有省煤器(13)；

所述炉膛(1)上部和底部分别设有过热器(7)，且所述炉膛(1)上部及侧壁设有水冷壁(6)；所述炉膛(1)侧壁设有进渣管(2)和出渣管(3)，且所述进渣管(2)靠近炉膛(1)位置与粒化风机(9)出风口相连；所述炉膛(1)下部与冷却风机(10)出风口相连；

所述炉膛(1)底部设有布风板(4)，所述布风板(4)下表面与冷却风机(10)相连；所述布风板(4)上表面与水平面的夹角为5～10°，向出渣管(3)方向倾斜；所述布风板(4)上表面设置有埋管(5)以及向出渣管(3)方向倾斜的通风孔(16)，所述通风孔的中心轴与垂直线夹角为15-35°；所述通风孔靠向出渣管(3)的侧壁与垂直线的夹角(α)小于远离出渣管(3)的侧壁与垂直线的夹角(β)；

所述过热器(7)、埋管(5)、水冷壁(6)及省煤器(13)均与汽包(8)相连。

2.根据权利要求1所述的一种高温炉渣风淬粒化流化床锅炉余热回收装置，其特征在于，所述出渣管(3)及除尘器(11)的出口下方设有冷渣槽(15)。

3.根据权利要求2所述的一种高温炉渣风淬粒化流化床锅炉余热回收装置，其特征在于，所述省煤器(13)为两级省煤器。

4.根据权利要求3所述的一种高温炉渣风淬粒化流化床锅炉余热回收装置，其特征在于，所述除尘器(11)为旋风除尘器。

5.根据权利要求1所述的一种高温炉渣风淬粒化流化床锅炉余热回收装置，其特征在于，所述水冷壁(6)为膜式水冷壁。

6.根据权利要求5所述的一种高温炉渣风淬粒化流化床锅炉余热回收装置，其特征在于，所述水冷壁(6)表面积为所述炉膛(1)内部面积的1.5～3.5倍。

7.根据权利要求5所述的一种高温炉渣风淬粒化流化床锅炉余热回收装置，其特征在于，所述尾部烟道(12)出风口与引风机(14)进风口相连，所述引风机(14)出风口与所述粒化风机(9)、冷却风机(10)相连。

8.根据权利要求1所述的一种高温炉渣风淬粒化流化床锅炉余热回收装置，其特征在于，所述通风孔的上口宽度小于下口宽度。