CN109506483A - 一种钒渣余热回收方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种钒渣余热回收利用方法及装置，本发明的主要内容是：该方法所包括的主要装置有分层冷却塔、旋风除尘器、余热锅炉、汽轮机、发电机、循环风机以及连接以上装置的管路；将炽热的钒渣颗粒装入到分层冷却塔中，由分层冷却塔底部鼓入冷却气体，使钒渣得以冷却，同时钒渣所蕴含的显热由冷却气体带走，并由分层冷却塔顶部排出；高温冷却气体经过旋风除尘器除尘后，通入余热锅炉生产蒸汽，产生的蒸汽推动汽轮机进行发电。该发明针对回转窑生产的钒渣进行冷却，并将其余热进行回收利用，有效降低了回转窑提钒的工序能耗，该方法合理、高效、设备简单易操作，有利于使用在回转窑提钒工艺中。

Description

一种钒渣余热回收方法及装置
技术领域
本发明涉及冶金过程余热资源回收与利用领域，特别涉及回转窑提钒工艺过程，中温余热资源的高效回收与利用的方法及设备。
背景技术
钒是一种重要的金属元素，主要用于钢铁工业。含钒钢具有强度高，韧性大，耐磨性好等优点，因而广泛应用于机械、汽车、造船、电子技术、铁路、航空、桥梁、国防工业等行业。目前，钒渣钠化焙烧-水浸提钒流程是目前国内外钒渣提钒的主体流程即钒渣经回转窑钠化焙烧，将其中的低价钒氧化钠化为水溶性的高价钒酸盐，经水浸除杂后，铵沉得到钒酸铵。
由回转窑尾部排出的钒渣颗粒温度在700℃~800℃之间，为满足工艺要求，需对其进行冷却。目前采用的手段有两种，一是直接水浸，二是采用回转喷淋式冷却筒，回转喷淋式冷却筒有一定的倾角，并匀速转动，颗粒的热量被筒外喷淋水带走，得以冷却。以上方法有以下缺点：1.冷却水直接或间接与高温钒渣接触，产生大量蒸汽并自然外排，以及钒渣颗粒所产生粉尘未得到有效控制，都对厂区生产环境带来不良影响；2.以上两种方法都消耗了大量的水资源；3.没有考虑将高温钒渣所携带的热量进行回收利用，由此造成余热资源的浪费。
发明内容
发明目的：针对目前回转窑提钒过程出现的，高温钒渣余热资源浪费的现状，本发明提出了一种钒渣余热回收利用方法及装置，其目的是为了实现对钒渣余热资源的回收利用，降低回转窑提钒工艺的能耗。
技术方案：
一种钒渣余热回收装置，包括依次连接的分层冷却塔、旋风除尘器、余热锅炉和汽轮机，所述汽轮机驱动发电机；循环风机设置在分层冷却塔与余热锅炉之间；
所述分层冷却塔顶部设置有密封进料装置，底部设置有冷渣出口和冷却气体环形布风装置；
所述旋风除尘器底部为粉料出口，经由运输皮带与冷渣出口相连接。
所述的钒渣余热回收装置，优选地：所述旋风除尘器通过管路与分层冷却塔顶部连接，分层冷却塔顶部设置有除尘筛网；余热锅炉上部设置蒸汽出口，直接连接至汽轮机；余热锅炉中部设置乏汽进口，通过管道与汽轮机出口相连；余热锅炉底部为冷却废气出气口，通过管路连接至循环风机；循环风机通过管路连接至分层冷却塔底部。
所述的钒渣余热回收装置，优选地：所述分层冷却塔中心为动力源驱动的冷却塔中轴；冷却塔中轴上设置有多层的旋转篦板，塔壁上设置有与各层旋转篦板相对应的固定篦板。
所述旋转篦板为伞状，中心高而外围低；所述固定篦板为漏斗状，近塔壁高而中间低。
所述的钒渣余热回收装置，优选地：所述旋转篦板与固定篦板上分布有孔洞，孔洞的尺寸是颗粒平均尺寸的1.5至2倍。
使用上文所述钒渣余热回收装置的余热回收方法，包括如下步骤：
（1）将来自于回转窑的高温钒渣颗粒通过密封进料装置装入分层冷却塔中，钒渣的温度在700℃~800℃之间；
（2）在分层冷却塔底部鼓入冷却气体，冷却气体与钒渣处理量的比值，即气固比为30:25 Nm3/t，使高温钒渣在分层冷却塔内与气体充分接触后得以冷却，冷却后的钒渣颗粒由分层冷却塔底部排出；
（3）钒渣充分换热后的高温冷却气体由分层冷却塔顶部排出，经旋风除尘器除尘之后进入余热锅炉生产蒸汽，并进行发电；
（4）余热锅炉换热的冷却气体，温度降低至110℃左右，经过循环风机进行加压，重新鼓入分层冷却塔中进行循环。
所述的余热回收方法，进一步地：分层冷却塔顶部出口的高温冷却气体，经旋风除尘器除尘后，进入余热锅炉生产蒸汽，进而推动汽轮机、发电机进行发电，经过余热锅炉换热后的冷却气体，通过循环风机加压，再次由分层冷却塔底部进入其中与高温钒渣进行换热，实现冷却气体在系统内的循环。
优点及效果：
该方法及设备通过冷却气体与高温钒渣的逆流传热，获取高温冷却气体，进而进行发电，实现了高温钒渣余热资源的回收利用，并有效避免钒渣颗粒冷却过程中，固体颗粒物放散污染的问题。具体表现为：
1.实现了钒渣显热的回收利用，避免了回转窑出料直接水浸带来的高温余热资源的放散损失；
2.针对钒渣颗粒尺寸细小的特征，采用分层冷却塔的形式实现气固逆流式换热，钒渣与冷却气体直接接触换热，换热高效快速；
3.分层冷却塔对料层进行分层，避免了过高的料层带来阻力损失，以及气流分布不均的情况；
4.冷却气体实现在装置系统中的内部循环，并在必要环节设置有效除尘，有效避免固体颗粒物放散对环境造成污染。
该方法合理有效，较利于实现回转窑提钒过程中余热资源的回收利用。
附图说明：
图1为本发明的工艺流程及设备示意图。
图中：1 分层冷却塔；2 旋风除尘器；3 余热锅炉；4 汽轮机；5 发电机；6 循环风机； 7 冷却塔中轴；8 旋转篦板；9 冷渣出口；10 密封进料装置；11 一次除尘筛网；12 冷却气体环形布风装置；13 固定篦板。
具体实施方式：
如图1所示：一种钒渣余热资源回收利用方法主要包括分层冷却塔1、旋风除尘器2、余热锅炉3、汽轮机4、发电机5、循环风机6以及连接以上装置的管路。所述分层式冷却塔1顶部设置密封进料装置10，底部设置有冷渣出口9和冷却气体环形布风装置12；分层冷却塔的底部还设置有一次除尘筛网11及管路连接至旋风除尘器2，旋风除尘器2底部为粉料出口，由运输皮带与冷渣出口9相连接，上部为气体出口，经由管道连接至余热锅炉3；余热锅炉3上部设置蒸汽出口，直接连接至汽轮机4；余热锅炉3中部设置乏汽进口，通过管道与汽轮机出口相连4；余热锅炉3底部为冷却废气出气口，出气口通过管路连接至循环风机6；循环风机6通过管路连接至分层冷却塔底部。
利用上述装置实施钒渣余热回收，具体过程如下：
将来自于回转窑尾部的高温钒渣颗粒装入料斗中，通过提升装置将物料运输到分层冷却塔顶部，通过密封进料装置10将钒渣装载到分层冷却塔1中。
钒渣的进料温度在700℃~800℃之间，通过密封进料装置10后，落在旋转篦板8上。旋转篦板8类似于雨伞具有一定倾斜角度，中心高外围低，并且由中心向外围分布大量孔洞，孔洞直径为钒渣颗粒直径的1.5~2倍。钒渣颗粒落在篦板上后，一部分由旋转篦板8上的孔洞落入下一层当中，另一部沿旋转篦板8倾斜面经边缘处滑落至下一层。旋转篦板8与冷却塔中轴9连接，并在电机的作用下旋转，由此确保钒渣颗粒布料的均匀性，二来为料层带来适当扰动，确保其不断下行，最终由冷渣出口9排出，送入成品料仓。
固定篦板13与分层冷却塔1外壁相连，具有外高内低的倾斜角度，颗粒在其上自然堆积后，在重力作用下滚动下落。
由分层冷却塔1底部鼓入冷却气体，通过冷却气体环形布风装置12均匀分配后，在分层冷却塔中经由篦板上的孔洞不断上行，与下落的高温钒渣充分接触后换热。与钒渣充分换热后的高温冷却气体由分层冷却塔顶部排出，在经过一次除尘筛网11除尘后，通入旋风除尘器2进行二次除尘。旋风除尘器2下部为粉尘出口，粉尘由出口落到传输皮带上，之后被运输到成品料仓内。
旋风除尘器2上部为冷却气体出口，由管道连接至余热锅炉3，除尘完毕之后的高温冷却气体由此进入余热锅炉3中生产蒸汽，即与余热锅炉内2的水进行热量交换，冷却气体温度降低至110摄氏度左右；而后低温冷却气体由余热锅炉3底部排出，经过循环风机6加压，再次从冷却塔底部鼓入完成循环。考虑到循环过程中冷却气体外漏的情况，循环风机6需要引入外界空气进行补充，进入冷却塔底部的气体温度在80℃左右。
余热锅炉3生产的蒸汽推动汽轮机4转动，之后产生的乏汽重新通入到余热锅炉3当中；汽轮机4带动发电机5进行发电。
该方法及设备通过冷却气体与高温钒渣的逆流传热，获取高温冷却气体，进而进行发电，实现了高温钒渣余热资源的回收利用，并有效避免钒渣颗粒冷却过程中，固体颗粒物放散污染的问题。具体表现为：
1.实现了钒渣显热的回收利用，避免了回转窑出料直接水浸带来的高温余热资源的放散损失；
2.针对钒渣颗粒尺寸细小的特征，采用分层冷却塔的形式实现气固逆流式换热，钒渣与冷却气体直接接触换热，换热高效快速；
3.分层冷却塔对料层进行分层，避免了过高的料层带来的阻力损失，以及气流分布不均的情况；
4.冷却气体实现在装置系统中的内部循环，并在必要环节设置有效除尘，有效避免固体颗粒物放散对环境造成污染。
该方法合理有效，较利于实现回转窑提钒过程中余热资源的回收利用。

Claims (7)

1.一种钒渣余热回收装置，其特征在于：包括依次连接的分层冷却塔（1）、旋风除尘器（2）、余热锅炉（3）和汽轮机（4），所述汽轮机（4）驱动发电机（5）；循环风机（6）设置在分层冷却塔（1）与余热锅炉（3）之间；
所述分层冷却塔（1）顶部设置有密封进料装置（10），底部设置有冷渣出口（9）和冷却气体环形布风装置（12）；
所述旋风除尘器（2）底部为粉料出口，经由运输皮带与冷渣出口（9）相连接。
2.根据权利要求1所述的钒渣余热回收装置，其特征在于：所述旋风除尘器（2）通过管路与分层冷却塔（1）顶部连接，分层冷却塔（1）顶部设置有除尘筛网（11）；余热锅炉（3）上部设置蒸汽出口，直接连接至汽轮机（4）；余热锅炉（3）中部设置乏汽进口，通过管道与汽轮机（4）出口相连；余热锅炉（3）底部为冷却废气出气口，通过管路连接至循环风机（6）；循环风机（6）通过管路连接至分层冷却塔底部。
3.根据权利要求1所述的钒渣余热回收装置，其特征在于：所述分层冷却塔（1）中心为动力源驱动的冷却塔中轴（7）；冷却塔中轴（7）上设置有多层的旋转篦板（8），塔壁上设置有与各层旋转篦板（8）相对应的固定篦板（13）。
4.根据权利要求3所述的钒渣余热回收装置，其特征在于：所述旋转篦板（8）与固定篦板（13）上分布有孔洞，孔洞的尺寸是颗粒平均尺寸的1.5至2倍。
5.根据权利要求3所述的钒渣余热回收装置，其特征在于：所述旋转篦板（8）为伞状，中心高而外围低；所述固定篦板（13）为漏斗状，近塔壁高而中间低。
6.一种如权利要求1所述钒渣余热回收装置的余热回收方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将来自于回转窑的高温钒渣颗粒通过密封进料装置装入分层冷却塔中，钒渣的温度在700℃~800℃之间；
（2）在分层冷却塔底部鼓入冷却气体，冷却气体与钒渣处理量的比值，即气固比为30:25 Nm3/t，使高温钒渣在分层冷却塔内与气体充分接触后得以冷却，冷却后的钒渣颗粒由分层冷却塔底部排出；
（3）钒渣充分换热后的高温冷却气体由分层冷却塔顶部排出，经旋风除尘器除尘之后进入余热锅炉生产蒸汽，并进行发电；
（4）余热锅炉换热的冷却气体，温度降低至110℃左右，经过循环风机进行加压，重新鼓入分层冷却塔中进行循环。
7.根据权利要求6所述的余热回收方法，其特征在于：分层冷却塔顶部出口的高温冷却气体，经旋风除尘器除尘后，进入余热锅炉生产蒸汽，进而推动汽轮机、发电机进行发电，经过余热锅炉换热后的冷却气体，通过循环风机加压，再次由分层冷却塔底部进入其中与高温钒渣进行换热，实现冷却气体在系统内的循环。
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