CN107990740B - 基于闪蒸技术利用高炉渣风淬粒化颗粒余热供热的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于闪蒸技术利用高炉渣风淬粒化颗粒余热供热的设备，属于节能技术领域。该设备包括风淬粒化余热回收装置、高温清洁水升温提质装置和深度负压多级闪蒸装置，风淬粒化余热回收装置包括拉瓦尔喷嘴阵列和自流床式换热器，高温清洁水升温体质装置包括增压泵、气水换热器和烟气出口，深度负压多级闪蒸装置连接增压器。该设备将冶金过程的高温熔渣流通过高压风淬粒化为高温颗粒，高温颗粒将热量交换给清洁水，实现余热回收。高温清洁水通过换热提质后，引入深度负压多级闪蒸装置，闪蒸出的低压蒸汽为海水淡化设备提供连续稳定的热源。本发明将高炉渣余热作为海水淡化的热源还具备较好经济性，有利于降低海水淡化设备的运行成本。

Description

基于闪蒸技术利用高炉渣风淬粒化颗粒余热供热的设备
技术领域
本发明涉及节能技术领域，特别是指一种基于闪蒸技术利用高炉渣风淬粒化颗粒余热供热的设备。
背景技术
我国是世界上最大的冶金生产国家，钢铁产量和有色金属年产量均位于世界前列。冶金生产过程中随着金属提纯冶炼排放出大量的无机金属或非金属固体副产物，其平均排放量占金属产量的15％以上，统称为冶金渣。冶金渣中通常含有大量的氧化钙(CaO)、硅氧化物 (SiO2)以及金属氧化物等。氧化钙由于其优良的阻燃性和还原性质被广泛的用于建筑行业和化工领域；硅氧化物是玻璃制品的主要成分之一；金属氧化物经过处理后可以用作冶金生产过程中的原材料；并且依照对冶金渣的处理方式不同使其产生的不同结构对工程材料的替代也有重要的价值。因此，对冶金渣的开发利用能够使得冶金行业的经济效益得到提升。此外冶金生产过程中排放的冶金熔融渣的平均温度在1400℃以上，其高热值的显热能源目前还没有高效的工业化回收方式。冶金渣的能源回收及其资源化的开发利用无论是从生产效益，环保效益还是节能效益都对冶金产业有着重要的影响。目前国内外诸多冶金生产企业采用的渣处理方法主要为闷罐法、水淬法等湿式和半干式处理方法，其缺点是会产生大量的水资源污染；对冶金熔渣所含的高热值显热缺乏高效可靠的工业化回收方式；目前普遍采用的干式粒化法产生的高温气体中包含的余热资源尚没有有效的回收利用方式；采用热法分离淡水的海水淡化设备会消耗新的能源，同时造成环境的污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于闪蒸技术利用高炉渣风淬粒化颗粒余热供热的设备，利用风淬粒化和真空相变闪蒸技术，并结合高效低阻气-液强化换热技术，同时考虑到现场低品位余热的不稳定问题，实现回收冶金熔渣的余热为海水淡化设备提供稳定热源。
该设备包括风淬粒化余热回收装置、高温清洁水升温提质装置和深度负压多级闪蒸装置，风淬粒化余热回收装置包括拉瓦尔喷嘴阵列和自流床式换热器，高温清洁水升温提质装置包括增压泵、气水换热器和烟气出口；高炉通过管道连接拉瓦尔喷嘴阵列，拉瓦尔喷嘴阵列产生的高温风淬气经增压泵进入气水换热器，气水换热器中的烟气经烟气出口排出；低温清洁水进入自流床式换热器，自流床式换热器输出高温清洁水，高温清洁水进入气水换热器，气水换热器流出提质后的高温清洁水，提质后的高温清洁水进入深度负压多级闪蒸装置，深度负压多级闪蒸装置流出低温清洁水，深度负压多级闪蒸装置通过增压器与集气罐相连，集气罐连接海水淡化设备。
该设备将冶金生产过程的高温熔融状态熔渣流通过风淬粒化余热回收装置粒化为高温颗粒，高温颗粒经过自流床式换热器将热量交换给冷却盘管中的清洁水，实现余热回收；加热后的高温清洁水通过气水换热器与风淬粒化余热回收装置产生的风淬气换热得到提质后，引入深度负压多级闪蒸装置，闪蒸出的低压蒸汽为海水淡化设备提供连续稳定的热源。
该设备利用风淬方式进行高炉渣的粒化，通过多级闪蒸方式和增压器得到满足海水淡化装置所需的蒸汽。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
(1)本发明设备及工艺，采用了风淬粒化技术，避免了普遍使用的闷罐法、水淬法等湿式和半干式处理方法对水资源的浪费和污染；
(2)本发明设备及工艺，设置有风淬粒化余热回收装置，该装置包括熔渣输运单元、高压风淬单元、粒化收集单元和余热回收单元四部分，其核心部分为高压风淬单元和余热回收单元。高压风淬单元拉瓦尔喷嘴阵列，能够形成可调整的高速射流气体；余热回收单元采用自流床式换热器，能够有效回收流经的高温颗粒所含的余热资源；
(3)本发明设备及工艺，设置有高温清洁水升温提质装置。利用气水换热器回收风淬过程产生的高温气体中的热量，将从自流床换热器中流出的高温清洁水进一步提质，实现风淬气体中所含余热资源的回收利用；
(4)本发明设备及工艺，设置有深度负压多级闪蒸装置，通过低压闪蒸将提质后的高温清洁水中的热量转移至蒸汽(潜热和显热)中，经过蒸汽引射器补充热源后实现海水淡化设备提供稳定热源。
附图说明
图1为本发明的基于闪蒸技术利用高炉渣风淬粒化颗粒余热供热的设备结构示意图；
图2为本发明的风淬粒化余热回收装置结构示意图；
图3为本发明的高温清洁水升温提质装置结构示意图；
图4为本发明的深度负压多级闪蒸装置结构示意图。
其中：1-高炉；2-拉瓦尔喷嘴阵列；3-自流床式换热器；4-增压泵；5-气水换热器；6-深度负压多级闪蒸装置；7-烟气出口；8-高温风淬气；9-高温清洁水；10-提质后的高温清洁水；11-低温清洁水； 12-增压器；13-集气罐；14-海水淡化设备。
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。
本发明提供一种基于闪蒸技术利用高炉渣风淬粒化颗粒余热供热的设备，如图1、图2、图3和图4所示，该设备包括风淬粒化余热回收装置、高温清洁水升温提质装置和深度负压多级闪蒸装置6，风淬粒化余热回收装置包括拉瓦尔喷嘴阵列2和自流床式换热器3，高温清洁水升温提质装置包括增压泵4、气水换热器5和烟气出口7；高炉1通过渣道连接拉瓦尔喷嘴阵列2，拉瓦尔喷嘴阵列2产生的高温风淬气8经增压泵4进入气水换热器5，气水换热器5中的烟气经烟气出口7排出；低温清洁水11进入自流床式换热器3，自流床式换热器3输出高温清洁水9，高温清洁水9进入气水换热器5，气水换热器5流出提质后的高温清洁水10，提质后的高温清洁水10进入深度负压多级闪蒸装置6，深度负压多级闪蒸装置6流出低温清洁水 11，深度负压多级闪蒸装置6通过增压器12与集气罐13相连，集气罐13连接海水淡化设备14。
在具体使用过程中，冶金生产过程中产生的高温熔渣首先被流引入导流槽，浸入风淬粒化余热回收装置。根据不同冶金渣性质和粒化渣尺寸需求，装置中的高压风淬单元通过调整风管和拉瓦尔喷嘴，得到不同效果的高速射流气体与流入的高温熔渣流接触，使其破碎裂粒化并凝固成高温颗粒后落入输送斜坡后被引入余热回收单元。余热回收单元中高温渣粒在自流床式换热器内逐步下移，在此过程中结合不同渣粒性质，调节与叉排或顺排结构的冷却盘管进行换热，将高温渣粒热量转移至低温清洁水中实现余热回收，当渣粒流动至锅炉底部后已经完全冷却至常温。随后，流出自流床式换热器的高温清洁水经过以上第一次加热后，被引入高温清洁水升温提质装置，利用高温风淬气中的余热进行二次加热提质。提质后的高温清洁水最终进入深度负压多级闪蒸装置，通过低压闪蒸将提质后的高温清洁水中的热量转移至蒸汽(潜热和显热)中，经过蒸汽引射器补充热源后实现为海水淡化设备提供稳定热源。
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 (2)

1.一种基于闪蒸技术利用高炉渣风淬粒化颗粒余热供热的设备，其特征在于：包括风淬粒化余热回收装置、高温清洁水升温提质装置和深度负压多级闪蒸装置(6)，风淬粒化余热回收装置包括拉瓦尔喷嘴阵列(2)和自流床式换热器(3)，高温清洁水升温提质装置包括增压泵(4)、气水换热器(5)和烟气出口(7)；高炉(1)通过渣道连接拉瓦尔喷嘴阵列(2)，拉瓦尔喷嘴阵列(2)产生的高温风淬气(8)经增压泵(4)进入气水换热器(5)，气水换热器(5)中释放余热后的烟气经烟气出口(7)排出；低温清洁水(11)进入自流床式换热器(3)，自流床式换热器(3)输出高温清洁水(9)，高温清洁水(9)进入气水换热器(5)，气水换热器(5)流出提质后的高温清洁水(10)，提质后的高温清洁水(10)进入深度负压多级闪蒸装置(6)，深度负压多级闪蒸装置(6)流出低温清洁水(11)，深度负压多级闪蒸装置(6)通过增压器(12)与集气罐(13)相连，集气罐(13)连接海水淡化设备(14)；
冶金生产过程的高温熔融状态熔渣流通过风淬粒化余热回收装置粒化为高温颗粒，高温颗粒经过自流床式换热器(3)将热量交换给冷却盘管中的清洁水，实现余热回收；加热后的高温清洁水(9)通过气水换热器(5)与风淬粒化余热回收装置产生的风淬气换热得到提质后，引入深度负压多级闪蒸装置(6)，闪蒸出的低压蒸汽为海水淡化设备(14)提供连续稳定的热源。
2.根据权利要求1所述的基于闪蒸技术利用高炉渣风淬粒化颗粒余热供热的设备，其特征在于：该设备利用风淬方式进行高炉渣的粒化，通过多级闪蒸方式和增压器得到满足海水淡化装置所需的蒸汽。
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