CN108330235B - 一种液态熔渣粒化及余热回收装置 - Google Patents

一种液态熔渣粒化及余热回收装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种液态熔渣粒化及余热回收装置，包括粒化仓和移动床；粒化仓顶部中心设有落渣管；落渣管的正下方布置了粒化器；粒化仓的内壁上均匀布置有若干冷却壁管，粒化仓的下部设有连通若干冷却壁管的粒化仓进口集箱；在粒化仓下部，粒化渣粒自由下落区域布置粒化区埋管；粒化仓下方直接连移动床；移动床的上部设有移动床出口集箱；移动床出口集箱和粒化仓进口集箱之间布置了拉稀管道受热面；移动床的上部布置有稀相区埋管，稀相区埋管的下部设有刮板；刮板的下部布置有布风装置；布风装置与刮板之间的空间布置有密相区埋管。本发明能够有效对高温熔渣进行干式离心粒化，并且对渣粒含有的潜热进行高效回收，保证粒化仓和移动床能够稳定运行。

Description

一种液态熔渣粒化及余热回收装置
技术领域
本发明属于熔渣粒化及余热回收技术领域，特别涉及一种液态熔渣粒化及余热回收装置。
背景技术
高炉渣是钢铁冶炼过程产生的固态废弃物，其主要成分包括氧化钙、氧化镁、氧化铝氧化锰等。高炉渣出渣温度为1400～1550℃，每吨高炉渣携带的热能约为1770MJ，相当于60kg标准煤，有着极大的热回收潜质。2015年中国生铁产量为6.91亿吨，产出高炉渣约2.13亿吨，按照每吨高炉渣携带1770MJ计算，这些高炉渣产生的显热约为3.77×108GJ，相当于1278万吨标准煤。因此回收利用高炉渣的余热对钢铁行业节能减排、提高能源利用率有着至关重要作用。
传统的高炉渣处理主要是采用水淬法，即利用低温的冷却水直接与高温的液态熔渣混合进行急冷处理，熔融态高炉渣温度迅速降低随即形成玻璃体态炉渣颗粒。水淬法按照不同工艺流程可分为因巴法、图拉法、底滤法、拉萨法和明特克法。虽然玻璃体形态炉渣颗粒可以用于水泥工业进行资源化利用，但是水淬法存在以下缺点：耗水量大，冲制1吨炉渣颗粒需消耗新水0.8～1.2吨，循环用水量约为10吨；在水淬过程中，还会产生SO2和H2S等酸性气体，造成环境污染；该工艺未对高炉渣所含高品质余热资源进行回收利用。随着我国对钢铁行业节能减排工作的全力推进，高温炉渣干法粒化及余热回收技术受到行业重视。
随着我国对钢铁行业节能减排工作的全力推进，高温炉渣干法粒化及余热回收技术受到行业重视。干法粒化及余热回收技术是一种在基本不消耗水资源的前提下，将液态熔渣迅速破碎凝固为小颗粒，并利用空气作为储热介质与炉渣颗粒充分接触换热，从而回收其余热的处理方法。
粒化良好的高炉渣颗粒在2mm左右，存在一个较宽的粒径范围，同时熔渣表面温度在900℃以上，而高炉颗粒的中心仍为熔融状态。采用传统的移动床换热设备容易出现渣粒返热、再融、余热回收效率低、床层分布不均、玻璃体转化率低等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液态熔渣粒化及余热回收装置，以实现对液态熔渣的粒化，并且对粒化渣粒所含潜热进行有效回收。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种液态熔渣粒化及余热回收装置，包括粒化仓和移动床；粒化仓顶部中心设有开口，供落渣管伸入，落渣管外部布置了热风出口；落渣管的正下方布置了粒化器；粒化仓的内壁上均匀布置有若干冷却壁管，粒化仓的下部设有连通若干冷却壁管的粒化仓进口集箱；在粒化仓下部，粒化渣粒自由下落区域布置粒化区埋管；粒化仓下方直接连移动床；移动床的上部设有移动床出口集箱；移动床出口集箱和粒化仓进口集箱之间布置了拉稀管道受热面，用于吸收热风所携带热量；粒化仓的中间布置了粒化器；移动床的顶部外侧布置热风道，顶部内侧与粒化仓连接，顶部外侧与热风道相连；渣粒料层上部布置有稀相区埋管，稀相区埋管的下部设有推刮板；料层底部布置有布风装置；布风装置与推刮板之间的空间布置有密相区埋管。
进一步的，热风道采用“L”外形，进口处布置气固分离器；气固分离器的固体出口通过返料道连通移动床。
进一步的，移动床底部设有入口环形集箱；移动床的炉壁上设有冷却壁管；进入移动床的换热介质首先汇集到入口环形集箱里，然后分配给冷却壁管、密相区埋管和稀相区埋管，最后再汇集到出口环形集箱里流出移动床。
进一步的，推刮板包括若干平推刮板风管，平推刮板风管上设有若干平推刮板风帽；若干平推刮板风管间隔排布；平推刮板风管的两端连通侧面风管，侧面风管伸出到移动床炉墙之外和往复电机通过齿轮齿条机构相连；往复电机转动能够带动平推刮板风管往复水平运动；平推刮板通过往复运动使移动床内的料层保持高度均匀，同时平推刮板上的平推刮板风帽既能够冷却刮板，又能够对移动床上部的高温渣粒进行冷却。
进一步的，在热风道进口处布置气固分离器，由上横梁、下横梁、左立梁、右立梁、叶片、角度调节器和渣棉抓钩构成，上横梁、下横梁、左立梁和右立梁组成四方框架；框架中平行设置若干角度调节器，角度调节器上设有若干渣棉抓钩。
进一步的，在热风道进口正下方布置拉稀管道受热面，是由移动床出口集箱引出若干条连通粒化仓进口集箱的支路管道，支路管道采用间隔倾斜、分层环形布置，用于回收热风热量
进一步的，布风装置包括若干布风风管、振动电机、弹簧和钢丝绳；布风风管上布置有若干布风风帽；布风风管通过两端软连接炉壁；钢丝绳一端通过弹簧固定连接中间炉壁，另一端连接振动电机；同时振动电机通过钢丝绳连接布风风管，振动电机转动能够通过钢丝绳带动布风风管振动，达到对料层进行疏散的效果。
进一步的，一种液态熔渣粒化及余热回收装置中的风系统具有两种方案：
方案一：移动床底部的布风风帽和刮板喷出的冷风，吸收粒化高温渣粒的热量而变成热风，与粒化仓内的冷却风汇集在一起，最后从热风道排出；
方案二：移动床底部的布风风帽喷出的冷风，吸收粒化高温渣粒的热量而变成热风，继续流向粒化仓内部，与刚粒化的高温渣粒进行换热，最后从粒化仓顶部的热风出口排出。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)粒化仓、移动床和热风道内壁面均布置水冷壁管，在粒化渣粒料层上方布置1～2层稀相区埋管埋管、渣粒料层内部设置3层密相区埋管，可以使得高温渣粒迅速冷却，高效地吸收高温渣粒所蕴含的潜热；在热风道进口处布置拉稀管道受热面可以吸收热风的热量，提高设备能量利用率；在粒化仓粒化渣粒自由下落区域布置3层粒化区埋管，实现对粒化高温渣粒余热的高效回收。
(2)热风道进口处布置了气固分离器，对热风夹带较小渣粒和渣棉进行过滤，不仅起到防止其进入热风道，堵塞热风道，影响设备的正常运行，而且过滤所得渣粒和渣棉通过返料道返回移动床，实现对渣粒品质的有效调控。
(3)移动床料层表面位置设置有刮板，刮板再带通风冷却。刮板有两个作用，一个是均匀料层，使通过料层的风量相对均匀；另外一个作用是刮板上的风帽喷出的冷却风可以帮助上部渣粒迅速冷却，防止渣粒返热，提高渣粒的玻璃体转化率。
(4)热风道进口处布置了拉稀管道受热面，吸收热风中所携带的热量，提高能源利用率。
(5)在移动床底部布置布风装置，不仅起到冷却移动床底部渣粒的作用，而且可以疏松底部渣粒便于排料机及时排料。
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为本发明一种液态熔渣粒化及余热回收装置的结构示意图；
图2为刮板示意图；
图3为布风装置俯视图；
图4为气固分离器示意图；图4(a)为正视图；图4(b)为侧视图；
图中：201、落渣管；205、粒化仓；206、冷却壁管；208、粒化仓进口集箱；219、粒化器；237、热风出口；238、粒化区埋管；301、出口环形集箱；302、平推刮板；303、稀相区埋管；304、热风道；308、密相区埋管；310、入口环形集箱；312、布风风帽；315、侧面风管；316、往复电机；317、刮板风管；318、软连接；319、振动电机；320、布风风管；321、弹簧；322、钢丝绳；326、移动床；327、拉稀管道受热面；328、气固分离器；329、返料道；330、上横梁；331、左立梁；332、右立梁；333、叶片；334、角度调节器；335、渣棉抓钩；336、下横梁。
具体实施方式
请参阅图1至图3所示，本发明一种液态熔渣粒化及余热回收装置，包括：粒化仓205和移动床326。
粒化仓205为正方形或圆形，其上部为平顶或与水平夹角30°以上的穹顶；粒化仓205顶部中心设有开口，供落渣管201伸入，落渣管201外部布置了热风出口237；落渣管201的正下方布置了粒化器219，起到粒化熔渣的作用。粒化仓205的内壁上均匀布置有若干冷却壁管206，粒化仓205的下部设有连通若干冷却壁管206，为若干冷却壁管206提供冷却介质的粒化仓进口集箱208。
粒化仓205下方直接连移动床326；移动床326的上部设有移动床出口集箱301；移动床出口集箱301和粒化仓进口集箱208之间布置了拉稀管道受热面327，吸收热风所携带热量；粒化仓205中间布置了粒化器219；在粒化仓205下部，粒化渣粒自由下落区域布置粒化区埋管238，用来吸收粒化的高温渣粒的热量，埋管内的换热工质是能流动的物质，不限于气体、水和有机介质。冷却壁管206内可以通入气体、水或者有机介质；移动床326采用正视“左右对称”双梯形、俯视为正方形或圆形的结构。
移动床326的“双梯形”结构，顶部外侧布置热风道304，顶部内侧与粒化仓205连接，顶部外侧与热风道304相连；移动床326内渣粒料仓底部布置了布风风帽312；渣粒料层内部布置了3层密相区埋管308，在渣粒层上方布置1～2层稀相区埋管埋管303；热风道304采用“L”外形，进口处布置气固分离器328，在热风道304内壁面布置冷却壁管206，并且从移动床出口集箱301和粒化仓进口集箱208之间布置拉稀管道受热面327；气固分离器328是对细小颗粒和渣棉过滤，既可以采用旋风分离器、惯性分离器和分离窗等；移动床326渣粒料层表面布置刮板302，在粒化渣粒层底部布置带布风风帽312的布风装置。
在粒化渣粒表面位置布置平推刮板302；平推刮板302包括若干平推刮板风管317，平推刮板风管317上设有若干平推刮板风帽306；若干平推刮板302间隔排布；平推刮板302的两端连通侧面风管315，侧面风管315伸出到移动床炉墙之外，和往复电机316通过齿轮齿条机构相连。往复电机316转动能够带动平推刮板302往复水平运动。平推刮板302通过往复运动使移动床内的料层保持高度均匀，同时平推刮板302上的平推刮板风帽306既可以冷却刮板，又可以帮助移动床上部的高温渣粒进行冷却。
在热风道304进口处布置气固分离器328，由上横梁330、下横梁337、左立梁331、右立梁332、叶片333、角度调节器334和渣棉抓钩335构成，上横梁330、下横梁337、左立梁331、右立梁332组成四方框架，框架中平行设置若干角度调节器334，角度调节器334上设有若干渣棉抓钩335；气固分离器328用于分离热风中夹带细小颗粒固体及一般除灰装置难去除的渣棉，被分离的细小颗粒通过返料道329返回到移动床，起到调整渣粒品质的作用。
在热风道304进口正下方布置拉稀管道受热面327，是由移动床出口集箱301引出3条支路管道，连接粒化仓进口集箱208，采用间隔倾斜、分层环形布置，起到回收热风热量的作用；在移动床326渣粒层上方布置1～2层稀相区埋管303，环形交错布置，起到吸收热风和高温渣粒热量的作用；在移动床渣粒层内部布置3层密相区埋管308，环形交错布置，起到对粒化渣粒冷却的效果，充分利用渣粒所蕴含的余热；可根据移动床具体结构以及炉渣和冷却介质的匹配情况适当调节埋管的层数和埋管倾斜程度。
请参阅图4所示，在移动床的底部设置有布风装置。布风装置由软连接318、振动电机319、布风风管320、弹簧321及钢丝绳322组成。布风风管320通过两端软连接炉壁；钢丝绳一端通过弹簧321固定连接中间炉壁，另一端连接振动电机；同时振动电机319通过钢丝绳322连接布风风管320，振动电机319转动能够通过钢丝绳带动布风风管320振动，达到对料层进行疏散的效果，保证熔渣颗粒不粘壁，不结块，同时保证高温渣粒快速冷却。
本发明中所涉及的风系统有两种方案：方案一，移动床底部的布风风帽312和刮板302喷出的冷风，吸收粒化高温渣粒的热量而变成热风，与粒化仓205内的冷却风汇集在一起，最后从热风道304排出；方案二，移动床底部的布风风帽312喷出的冷风，吸收粒化高温渣粒的热量而变成热风，继续流向粒化仓205内部，与刚粒化的高温渣粒进行换热，最后从粒化仓205顶部的热风出口237排出。
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的各个实施方式对本发明已进行了详细说明，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的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 (5)

1.一种液态熔渣粒化及余热回收装置，其特征在于，包括粒化仓(205)和移动床(326)；
粒化仓(205)顶部中心设有开口，供落渣管(201)伸入，落渣管(201)外部布置了热风出口(237)；落渣管(201)的正下方布置了粒化器(219)；粒化仓的内壁上均匀布置有若干冷却壁管(206)，粒化仓的下部设有连通若干冷却壁管(206)的粒化仓进口集箱(208)；在粒化仓下部，粒化渣粒自由下落区域布置粒化区埋管(238)；
粒化仓下方直接连移动床(326)；移动床的上部设有移动床出口集箱(301)；移动床出口集箱(301)和粒化仓进口集箱(208)之间布置了拉稀管道受热面(327)，用于吸收热风所携带热量；粒化仓(205)的中间布置了粒化器(219)；
移动床(326)的顶部外侧布置热风道(304)，顶部内侧与粒化仓(205)连接，顶部外侧与热风道(304)相连；渣粒料层上部布置有稀相区埋管(303)，渣粒料层表面设有平推刮板(302)，渣粒料层底部布置有布风装置；布风装置与平推刮板(302)之间的空间布置有密相区埋管(308)；
热风道(304)采用“L”外形，进口处布置气固分离器(328)；气固分离器(328)的固体出口通过返料道(329)连通移动床(326)；
移动床(326)底部设有入口环形集箱(310)；移动床的炉壁上设有冷却壁管(206)；进入移动床(326)的换热介质首先汇集到入口环形集箱(310)里，然后分配给冷却壁管(206)、密相区埋管(308)和稀相区埋管(303)，最后再汇集到移动床出口环形集箱(301)里流出移动床(326)；
平推刮板(302)包括若干平推刮板风管(317)，平推刮板风管(317)上设有若干平推刮板风帽(306)；若干平推刮板风管(317)间隔排布；平推刮板风管(317)的两端连通侧面风管(315)，侧面风管(315)伸出到移动床炉墙之外和往复电机(316)通过齿轮齿条机构相连；往复电机(316)转动能够带动平推刮板风管(317)往复水平运动；平推刮板(302)通过往复运动使移动床内的料层保持高度均匀，同时平推刮板(302)上的平推刮板风帽(306)既能够冷却刮板，又能够对移动床上部的高温渣粒进行冷却。
2.根据权利要求1所述的一种液态熔渣粒化及余热回收装置，其特征在于，在热风道(304)进口处布置气固分离器(328)，由上横梁(330)、下横梁(337)、左立梁(331)、右立梁(332)、叶片(333)、角度调节器(334)和渣棉抓钩(335)构成，上横梁(330)、下横梁(337)、左立梁(331)和右立梁(332)组成四方框架；框架中平行设置若干角度调节器(334)，角度调节器(334)上设有若干渣棉抓钩(335)。
3.根据权利要求1所述的一种液态熔渣粒化及余热回收装置，其特征在于，在热风道(304)进口正下方布置拉稀管道受热面(327)；拉稀管道受热面(327)是由移动床出口集箱(301)引出若干条连通粒化仓进口集箱(208)的支路管道构成，支路管道采用间隔倾斜、分层环形的方式布置，用于回收热风热量。
4.根据权利要求1所述的一种液态熔渣粒化及余热回收装置，其特征在于，布风装置包括若干布风风管(320)、振动电机(319)、弹簧(321)和钢丝绳(322)；布风风管(320)上布置有若干布风风帽(312)；布风风管(320)的两端通过软连接的方式连接炉壁；钢丝绳(322)一端通过弹簧(321)固定连接中间炉壁，另一端连接振动电机(319)；同时振动电机(319)通过钢丝绳(322)连接布风风管(320)，振动电机(319)转动能够通过钢丝绳(322)带动布风风管(320)振动，达到对料层进行疏散的效果。
5.根据权利要求1所述的一种液态熔渣粒化及余热回收装置，其特征在于：一种液态熔渣粒化及余热回收装置中的风系统具有两种方案：
方案一：移动床底部的布风风帽(312)和平推刮板(302)喷出的冷风，吸收粒化高温渣粒的热量而变成热风，与粒化仓(205)内的冷却风汇集在一起，最后从热风道(304)排出；
方案二：移动床底部的布风风帽(312)喷出的冷风，吸收粒化高温渣粒的热量而变成热风，继续流向粒化仓(205)内部，与刚粒化的高温渣粒进行换热，最后从粒化仓(205)顶部的热风出口(237)排出。
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