CN108796145A - 一种用于回收高温液态高炉渣余热的回收装置及工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于回收高温液态高炉渣余热的回收装置，包括粒化装置和气固换热装置；粒化装置包括箱体结构和设置在箱体结构内部的粒化盘；粒化盘通过涡轮蜗杆与箱体结构外部的驱动电机相连；箱体结构的上部设置有熔渣进入口，熔渣进入口处配有渣流控制器；箱体结构的左侧上部罩有露出熔渣进入口的高温集气罩，高温集气罩通过输气管与气固换热装置左端相连；箱体结构的下部设置有渣粒排出口，渣粒排出口通过渣粒集料斗与气固换热装置右端相连；箱体结构的下部侧壁设置有进风管,进风管处配有进风控制器。本发明能够快速冷却渣滴，使其形成玻璃相微观结构，而且能够最大限度地回收高温液态熔渣的热量，实现高温液态熔渣的资源化和能源化利用。

Description

一种用于回收高温液态高炉渣余热的回收装置及工作方法
技术领域
本发明涉及钢铁工业能源利用技术领域，尤其涉及一种用于回收高温液态高炉渣余热的回收装置及工作方法。
背景技术
高炉炼铁是钢铁工业中能耗最高的一个环节，最大限度地节能减排是当前钢铁工业健康发展的基本要求。高炉生产过程中，从高炉直接排出的副产品--高温液态高炉渣，其温度高达1500℃以上。目前，国内对高温液态高炉渣进行后续处理的方式是水淬处理，在对高温液态高炉渣进行水淬处理过程中，不仅消耗大量的新水，而且产生的SO2、H2O和粉尘会无序排放，污染大气环境，同时高温液态高炉渣所含的热能不能被回收重新利用，进而造成能源浪费。
干法离心粒化技术被应用于高温液态高炉渣后续处理工艺中，其能达到节能减排的作用。其工艺流程为：熔渣从中间渣罐定量垂直流入粒化装置的过程中，在表面张力的作用下，收缩成近似标准的圆柱形；熔渣抵达粒化盘中心后，随着粒化盘的高速旋转，在离心力的作用下，逐渐成圆形摊薄、成膜，并快速覆盖粒化盘上表面；膜状熔渣离开粒化盘边缘时，在离心力、表面张力和重力的复合作用下，破碎成丝，随后渣丝断裂成若干段；每一段渣丝在表面张力的作用下收缩成球，形成渣滴；渣滴在飞行过程中，与周围的空气高速相对运行，发生剧烈的热辐射和热传导，渣滴被快速冷却的同时，粒化装置内的环境温度急剧升高；环境温度的升高会严重降低渣滴的冷却速率，不能被快速冷却的渣滴，在液固相变演化过程中，难以形成玻璃相微观结构，进而大多渣粒便不能成为后续水泥行业的原料，如此以来其会使得干法离心粒化技术在高温液态高炉渣后续处理工艺中失去意义。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种用于回收高温液态高炉渣余热的回收装置及工作方法，其可调节高温液态高炉渣采用干法离心粒化技术回收余热的过程中环境温度、渣滴冷却效果与热回收效率之间的相互矛盾，即不仅能够快速冷却渣滴，使其形成玻璃相微观结构，而且能够最大限度地回收高温液态熔渣的热量，实现高温液态熔渣的资源化和能源化利用。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种用于回收高温液态高炉渣余热的回收装置，包括：粒化装置和气固换热装置；其中粒化装置包括箱体结构和设置在箱体结构内部的粒化盘；所述粒化盘通过涡轮蜗杆与箱体结构外部的驱动电机相连；所述箱体结构的上部设置有熔渣进入口，所述熔渣进入口处配有渣流控制器；所述箱体结构的左侧上部还罩有露出熔渣进入口的高温集气罩，所述高温集气罩通过输气管与气固换热装置左端相连；所述箱体结构的下部设置有渣粒排出口，所述渣粒排出口通过渣粒集料斗与气固换热装置右端相连；所述箱体结构的下部侧壁设置有进风管,所述进风管处配有进风控制器。
优选地，所述输气管与气固换热装置左端之间还设置有风机。
优选地，所述气固换热装置右端上部出气口处设置有高温输气管，所述气固换热装置左端下部出料口处连接出料斗，所述气固换热装置内部设置有规律布置的扬料板。
优选地，所述输气管上设置有气流控制阀、温度检测装置、压力检测装置和流量检测装置。
优选地，所述箱体结构内部下方设置有与粒化盘同轴相连的清扫器。
优选地，所述渣粒集料斗和出料斗均呈倒圆锥状。
优选地，所述驱动电机选用变频电机。
优选地，所述进风管沿箱体结构下部外侧壁设置，所述箱体结构下部内侧壁周向设置有多个进风口；所述箱体结构下部内、外侧壁之间形成一个相对密封的空间。
基于上述用于回收高温液态高炉渣余热的回收装置的工作方法，熔渣通过渣流控制器从熔渣进入口进入粒化装置，经高速旋转的粒化盘粒化为细小的渣粒，渣粒飞行触碰粒化装置内壁反弹，落入渣粒集料斗并进入到气固换热装置内，完成一级换热回收；粒化装置通过进气管处的渣流控制器把粒化装置内的环境温度控制在设定范围内；风机把粒化装置内产生的热风抽出，然后鼓入气固换热装置中；在气固换热装置内，具有稳定的初始温度的热风与从渣粒集料斗进入气固换热装置内的被抛起的渣粒进行逆流换热，完成二级余热回收，热风通过高温输气管排出气固换热装置，而换热后的渣粒通过出料斗排出气固换热装置。
本发明的有益效果是：
1、给高温液态熔渣的干法离心粒化创造了稳定的粒化环境，有利于渣粒高价资源化的实现。
2、可以获取较小粒径的渣粒，有利于渣粒与空气间的快速热交换，以形成玻璃态微观结构。
3、粒化装置的进风管和进风口设置，不仅能够调节粒化装置内的环境温度，而且可以通过切线旋流方式提高渣粒与周围空气的相对运动速度，从而提高换热效率。
4、可以使高温液态高炉渣实现二级换热。通过粒化装置进出空气流的自动化控制，可以使粒化装置内环境温度保持相对稳定，为熔渣的稳定粒化和渣滴的快速冷却创造了稳定条件；一级换热获取的质量稳定的热风继续作为二级换热的初始热交换介质，在粒化过程稳定的前提下，实现了高温液态高炉渣最大限度的余热回收。
附图说明
图1是本发明用于回收高温液态高炉渣余热的回收装置示意图。
其中：100.粒化装置；101、箱体结构；101a、熔渣进入口；101b、渣粒排出口；101c、进风管；200、气固换热装置；201、扬料板；202、出料斗；1、渣流控制器；1a、渣流控制器；2、粒化盘；3、涡轮蜗杆；4、驱动电机；5、高温集气罩；6、输气管；7、气流控制阀；8、风机；9、清扫器；10、高温输气管；11、渣粒集料斗；12、温度检测装置；13、压力检测装置；14、流量检测装置；15、进风控制器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，一种用于回收高温液态高炉渣余热的回收装置，包括粒化装置100和气固换热装置200；其中粒化装置100包括箱体结构101和设置在箱体结构101内部的粒化盘2；所述粒化盘2通过涡轮蜗杆3与箱体结构101外部的驱动电机4相连；所述箱体结构101的上部设置有熔渣进入口101a，所述熔渣进入口101a处配有渣流控制器1，所述渣流控制器1能够稳定控制进入粒化装置100内的渣流；所述箱体结构101的左侧上部还罩有露出熔渣进入口101a的高温集气罩5，所述高温集气罩5通过输气管6与气固换热装置200左端相连；所述箱体结构101的下部设置有渣粒排出口101b，所述渣粒排出口101b通过渣粒集料斗11与气固换热装置200右端相连；所述箱体结构101的下部侧壁设置有进风管101c,所述进风管101c处配有进风控制器15，所述高温集气罩5、进风管101c和进风控制器15可以使粒化装置100内保持稳定的环境温度和空气流运动速度。
优选地，所述输气管6与气固换热装置200左端之间还设置有风机8。
优选地，所述气固换热装置200右端上部出气口处设置有高温输气管10，所述气固换热装置200左端下部出料口处连接出料斗202，所述气固换热装置200内部设置有规律布置的扬料板201，从渣粒集料斗11进入到气固换热装置200内部的渣粒在扬料板201抛起落下的过程中不断与空气介质发生热交换，且在渣流与热空气的逆流运动过程中，实现渣粒余热的最大限度回收。
优选地，所述输气管6上设置有气流控制阀7、温度检测装置12、压力检测装置13和流量检测装置14，其可以对粒化装置内的环境温度做好检测并有效控制使得粒化装置内的环境温度保持相对稳定。
优选地，所述箱体结构101内部下方设置有与粒化盘2同轴相连的清扫器9，在粒化盘2高速旋转过程中，清扫器9也高速旋转进而将渣粒收集并通过渣粒集料斗11输送至气固换热装置200中。
优选地，所述渣粒集料斗11呈倒圆锥状。
优选地，所述驱动电机4选用变频电机，变频电机可以对粒化盘的转速进行控制，合理的转速条件下，才能获取直径1-2mm的渣滴，才能更好地实现渣粒的玻璃化微观结构控制。
优选地，所述进风管101c沿箱体结构101下部外侧壁设置，所述箱体结构101下部内侧壁周向设置有多个进风口，例如布置6个进风口；所述箱体结构101下部内、外侧壁之间形成一个相对密封的空间，在进风控制器15的控制下进入进风管101c的高压空气沿箱体结构101周向内侧壁的多个进风口进入到箱体结构101内部以达到调节粒化装置内部环境温度的作用和提供空气旋流动力的作用。
本发明提供的一种用于回收高温液态高炉渣余热的回收装置，工作时，从中间渣罐300输送来的流量不定的高温熔渣通过熔渣进入口101a和渣流控制器1后定量垂直流入粒化装置100中，在此过程中熔渣在表面张力的作用下，收缩成近似标准的圆柱形；当其抵达粒化盘2中心后，随着粒化盘2在外置式变频电机4和涡轮蜗杆3的作用下按照设定的转速高速旋转，在离心力的作用下，其在粒化盘2中心到边缘运动过程中逐渐成圆形摊薄、成膜，并快速覆盖粒化盘2上表面；膜状熔渣离开粒化盘2边缘时，在离心力、表面张力和重力的复合作用下，破碎成丝，随后渣丝断裂成若干段；每一段渣丝在表面张力的作用下收缩成球，形成渣滴；渣滴在飞行过程中，与粒化装置100内部通过进风管101c和进风控制器15并从进风口进入的冷空气相对高速运行，发生距离的热辐射和热传导，渣滴被快速冷却形成固态渣粒，而固态渣粒与粒化装置内壁碰撞后，落入底部进入渣粒集料斗，整个过程中，通过辐射和传导，高温熔渣把热量传递给空气，使得粒化装置内环境温度急剧升高；此时通过进风管101c和进风控制器15并从进风口进入的冷空气会不断补充到粒化装置内，而高温集气罩5也会将粒化装置内的一次换热的高温气体通过风机8吸入到气固换热装置200内；于是粒化装置内的环境温度可相对保持一个稳定的冷环境温度，有利于渣滴的一次冷却；而一次冷却的渣粒再次通过渣粒集料斗11从右端进入到气固换热装置200内，而此时从气固换热装置200左端通过输气管6和风机7鼓入的一次换热的高温气体继续与一次冷却的渣滴进行换热(在此一次冷却的渣粒的温度依然高于一次换热的高温气体)，进而渣粒继续冷却并通过扬料板201输送至气固换热装置200左端下部出料口处的出料斗202中成为二次冷却的渣粒，而二次冷却的渣粒可以作为水泥行业的原料，在气固换热装置200中再次换热后的高温气体即二次换热的高温气体则通过气固换热装置200右端上部出气口处的高温输气管10输出作他用，例如输往需要供热的工业生产中。
本发明提供的一种用于回收高温液态高炉渣余热的回收装置，可以使高温液态高炉渣实现二级换热。通过粒化装置进出空气流的自动化控制，可以使粒化装置内环境温度保持相对稳定，为熔渣的稳定粒化和渣滴的快速冷却创造了稳定条件；一级换热获取的质量稳定的热风继续作为二级换热的初始热交换介质，在粒化过程稳定的前提下，实现了高温液态高炉渣最大限度的余热回收。另外，给高温液态熔渣的干法离心粒化创造了稳定的粒化环境，有利于渣粒高价资源化的实现。再者，可以获取较小粒径的渣粒，有利于渣粒与空气间的快速热交换，以形成玻璃态微观结构。而粒化装置的进风管和进风口设置，不仅能够调节粒化装置内的环境温度，而且可以通过切线旋流方式提高渣粒与周围空气的相对运动速度，从而提高换热效率。总之，在整个控制过程中，依靠风机循环空气介质，动力消耗较小，热回收率高，操作过程能够实现了自动控制，实现了高炉渣的资源化和能源化利用，达到节能减排的目的。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“中”、“下”、“左”、“右”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种用于回收高温液态高炉渣余热的回收装置，其特征在于，包括粒化装置和气固换热装置；其中粒化装置包括箱体结构和设置在箱体结构内部的粒化盘；所述粒化盘通过涡轮蜗杆与箱体结构外部的驱动电机相连；所述箱体结构的上部设置有熔渣进入口，所述熔渣进入口处配有渣流控制器；所述箱体结构的左侧上部还罩有露出熔渣进入口的高温集气罩，所述高温集气罩通过输气管与气固换热装置左端相连；所述箱体结构的下部设置有渣粒排出口，所述渣粒排出口通过渣粒集料斗与气固换热装置右端相连；所述箱体结构的下部侧壁设置有进风管,所述进风管处配有进风控制器。
2.如权利要求1所述的用于回收高温液态高炉渣余热的回收装置，其特征在于，所述输气管与气固换热装置左端之间还设置有风机。
3.如权利要求1所述的用于回收高温液态高炉渣余热的回收装置，其特征在于，所述气固换热装置内部设置有规律布置的扬料板。
4.如权利要求1所述的用于回收高温液态高炉渣余热的回收装置，其特征在于，所述气固换热装置右端上部出气口处设置有高温输气管，所述气固换热装置左端下部出料口处连接出料斗。
5.如权利要求1所述的用于回收高温液态高炉渣余热的回收装置，其特征在于，所述输气管上设置有气流控制阀、温度检测装置、压力检测装置和流量检测装置。
6.如权利要求1所述的用于回收高温液态高炉渣余热的回收装置，其特征在于，所述箱体结构内部下方设置有与粒化盘同轴相连的清扫器。
7.如权利要求1所述的用于回收高温液态高炉渣余热的回收装置，其特征在于，所述渣粒集料斗呈倒圆锥状。
8.如权利要求1所述的用于回收高温液态高炉渣余热的回收装置，其特征在于，所述驱动电机选用变频电机。
9.如权利要求1所述的用于回收高温液态高炉渣余热的回收装置，其特征在于，所述进风管沿箱体结构下部外侧壁设置，所述箱体结构下部内侧壁周向设置有多个进风口；所述箱体结构下部内、外侧壁之间形成一个相对密封的空间。
10.基于如权利要求1-9任一项所述用于回收高温液态高炉渣余热的回收装置的工作方法，其特征在于，熔渣通过渣流控制器从熔渣进入口进入粒化装置，经高速旋转的粒化盘粒化为细小的渣粒，渣粒飞行触碰粒化装置内壁反弹，落入渣粒集料斗并进入到气固换热装置内，完成一级换热回收；粒化装置通过进气管处的渣流控制器把粒化装置内的环境温度控制在设定范围内；风机把粒化装置内产生的热风抽出，然后鼓入气固换热装置中；在气固换热装置内，具有稳定的初始温度的热风与从渣粒集料斗进入气固换热装置内的被抛起的渣粒进行逆流换热，完成二级余热回收，热风通过高温输气管排出气固换热装置，而换热后的渣粒通过出料斗排出气固换热装置。
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