CN109780916A - 悬挂式快速冷却器、高炉熔渣回收余热发电的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种悬挂式快速冷却器，为套管结构蒸发换热装置，包括外管、内管，内管从外管一个侧壁穿入，套设在外管内，外管为换热出汽管，内管为进水分配管；外管一端封闭，另一端连接汽水混合物集箱，汽水混合物集箱通过上升管与汽包一个端口连通，汽包的另一个端口通过下降管连通循环泵，内管通过进水集箱经回流管与循环泵连通。另外，还提供了采用一组以上上述冷却器进行高炉熔渣回收余热发电的装置。通过隔离墙设置了2个区域，中间区域为蒸发换热区域，设置有多组上述冷却器插入熔渣液池内吸收熔渣放热量；边缘区域为辐射换热区域，该区域熔渣液面上设置有过热器换热管束，用于吸收熔渣的辐射热量，饱和蒸汽变成过热蒸汽，可用于发电，大大地提高了熔渣回收利用率，带来了巨大的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于熔渣冷却领域，特别涉及一种悬挂式快速冷却器及用其进行高炉熔渣回收余热发电的装置。
背景技术
煤气发生炉气化原料煤后，获得固体残渣，称为炉渣或炉灰。炉渣本身略有或没有水硬胶凝性能，但它在磨细以后的水分存在的情况下，特别是在蒸汽养护条件下，参与氢氧化钙或其它氢氧化物发生化学反应。而生成具有水硬胶凝性能的化合物。所以，它可用来当作建筑材料，常用于生产煤渣或炉渣混凝土大型样板等，也可将炉渣用于修路或作房屋内的保温，隔音材料。
根据冶金过程的不同，炉渣可分为熔炼渣、精炼渣、合成渣；根据炉渣性质，有碱性渣、酸性渣和中性渣之分。许多炉渣有重要用处。例如高炉渣可作水泥原料；高磷渣可作肥料；含钒、钛渣分别可作为提炼钒、钛的原料等。有些炉渣可用来制炉渣水泥、炉渣砖、炉渣玻璃等。如何合理的回收炉渣，实现废物材料的再利用，是现代企业绿色生产的风向标。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中熔渣快速冷却，且进行回收发电的难题，本发明提供了一种悬挂式快速冷却器，为套管结构蒸发换热装置，包括外管、内管，内管从外管一个侧壁穿入，套设在外管内，外管为换热出汽管，内管为进水分配管；外管(1)一端封闭，另一端连接汽水混合物集箱，汽水混合物集箱通过上升管与汽包一个端口连通，汽包的另一个端口通过下降管连通循环泵，内管通过连接进水集箱经由回流管与循环泵连通。
作为改进，外管外表面涂覆有一层易剥离涂层，所述上升管、回流管为软管。
作为改进，熔渣池外表面设置有保温层。
作为改进，外管上还设置有一固体熔渣剪刀口位置，所述位置高于熔渣池内熔渣的液面，且在外管的所述位置两侧均设置有剪刀。
同时，本发明还提供了一种高炉熔渣回收余热发电的装置，熔渣池通过隔离墙分为两个区域，中间区域为蒸发换热区域，所述蒸发换热区域熔渣液池内用于放置一组以上上述任一种悬挂式快速冷却器的外管；边缘区域为辐射换热区域，辐射换热区域(11)中在熔渣液面上方设置有过热器换热管束，汽包的饱和蒸汽出口与过热器换热管束相连，所述过热器换热管束中间开设有一槽口。
作为改进，所述隔离墙底部与熔渣池底部有一通道，熔渣池外表面设置有保温层。
作为改进，一组以上所述悬挂式快速冷却器的外管间隔一定距离沉没在所述蒸发换热区域中，所述悬挂式快速冷却器处于在熔渣池内和被提升离开熔渣池两种状态之间连续地切换。
作为改进，当所述悬挂式快速冷却器的外管沉没在所述蒸发换热区域时，外管外表面粘附有熔渣；当某个悬挂式快速冷却器的外管离开所述蒸发换热区域时，外管的所述位置两侧的剪刀将粘附在外管上的熔渣剪出沿外管轴线对称的V型缺口。
本发明还提供了一种采用任一上述装置进行回收余热发电的方法，熔渣进入熔渣池后，通过隔离墙分为两个区域，同时进行发电，具体为：
(一)辐射换热区域中渣液液面之上的过热器换热管束，用于吸收熔渣的辐射热量，将饱和蒸汽变成过热蒸汽，用以发电；
(二)蒸发换热区域中多组悬挂式快速冷却器，当熔渣池内的液体温度在1300℃-1500℃，设定一组以上所述悬挂式冷却器的外管插入熔渣池内的控制时间相同，其中时间控制在外管外表面的渣液降温到700℃-900℃接近凝固时就被快速提升；外管被提升离开熔渣池后，当渣层被完全快速剥离后换热停止，再将外管快速插入熔渣池，反复操作上述外管被提升、剥离渣层、插入的过程，用以将熔渣降温并被带出渣池，过程中控制熔渣产量等于带出量，保持熔渣池内液面恒定，回收熔渣热量用以产生过热蒸汽，最终用以发电。
有益效果：本发明提供的悬挂式快速冷却器，为套管结构蒸发换热装置，外管为换热出汽管，内管为进水分配管，套管结构总体为水吸收熔渣的放热量变成蒸汽。另外，采用多组悬挂式快速冷却器在高炉熔渣回收余热发电的装置，通过隔离墙设置了2个区域，其中中间区域为蒸发换热区域，该区域内设置上述悬挂式快速冷却器多组，各组冷却器间断性工作；边缘区域为辐射换热区域，该区域有过热器换热管束，悬挂于熔渣液面之上，用于吸收熔渣的辐射热量，饱和蒸汽变成过热蒸汽，可用于发电，实现了熔渣回收余热发电，大大地提高了回收利用率，带来了巨大的经济效益
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为本发明悬挂式快速冷却器进行高炉熔渣回收余热发电的装置结构示意图。
图2为本发明多组悬挂式快速冷却器的部分结构示意图。
图3为本发明悬挂式快速冷却器结构的剖面图。
图4为本发明外管上固体熔渣剪切后横截面图。
图5为本发明悬挂式快速冷却器的水循环示意图。
图6为本发明熔渣池中部分结构的俯视图。
附图中：1、外管；2、内管；3、固体熔渣剪刀口位置；4、汽包；5、循环泵；6、汽水混合物集箱；71、上升管；72、回流管；73、下降管；8、熔渣池；9、隔离墙；10、蒸发换热区域；11、辐射换热区域；12、过热器换热管束；13、槽口；14、V型缺口；15、进水集箱。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
一种悬挂式快速冷却器，为套管结构，包括外管1、内管2，内管2从外管1一个侧壁穿入，套设在外管1内，外管1为换热出汽管，内管2为进水分配管；外管1一端封闭，另一端连接汽水混合物集箱6，汽水混合物集箱6通过上升管71与汽包4一个端口连通，汽包4的另一个端口通过下降管73连通循环泵5，内管2通过连接进水集箱15经由回流管72与循环泵5连通。
外管1外表面涂覆有一层易剥离镀层，该镀层的存在使得降温后的固体熔渣与外管1之间容易被玻璃。所述上升管71、回流管72为软管，通过设置软管与外界连接时，延长了使用寿命，且保证了管内液体传输效率。作为可选择的，在熔渣池8的外表面设置了保温层，避免了热量的散失。外管1上还设置有一固体熔渣剪刀口位置3，所述位置与熔渣池8内熔渣的最高液面在同一水平线上，且在外管1的所述位置两侧均设置有剪刀。
一种利用上述冷却器进行高炉熔渣回收余热发电的装置，熔渣池8通过隔离墙9分为两个区域，中间区域为蒸发换热区域10，所述蒸发换热区域10内用于放置一组以上上述任一种悬挂式快速冷却器的外管1；边缘区域为辐射换热区域11，辐射换热区域11中在熔渣液面上方设置有过热器换热管束12，汽包4的饱和蒸汽出口与过热器换热管束12相连，所述过热器换热管束12中间开设有一槽口13。
隔离墙9底部与熔渣池8底部有一通道，作为熔渣从外围向中间补充的通道；且熔渣池8外表面设置有保温层，用于减少热量的散失。
同时，辐射换热区域11中在熔渣液面上方设置有过热器换热管束12，过热器换热管束12中间开设有一槽口13，该槽口是熔渣补充口，汽包4的饱和蒸汽出口与过热器换热管束12相连，用于吸收熔渣的辐射热量，饱和蒸汽变成过热蒸汽，可用于发电。
一组以上所述悬挂式快速冷却器的外管1间隔一定距离沉没在所述蒸发换热区域10中。当悬挂式快速冷却器离开所述蒸发换热区域10时，也就是被提起时，外管1的所述位置3两侧的剪刀将粘附在外管1上的熔渣剪出沿外管1轴线对称的V型缺口14，便于固体熔渣的破碎。当悬挂式快速冷却器沉没在蒸发换热区域10时，外管1外表面粘附有熔渣。
采用上述任一装置进行回收发电的方法，熔渣进入熔渣池8后，通过隔离墙9分为两个区域，同时进行发电，具体为：
(一)辐射换热区域11中渣液液面之上的过热器换热管束12，用于吸收熔渣的辐射热量，将饱和蒸汽变成过热蒸汽，用以发电；
(二)蒸发换热区域10中多组悬挂式快速冷却器，当熔渣池8内的液体温度在1300℃-1500℃，设定一组以上所述悬挂式冷却器的外管1插入熔渣池8内的控制时间相同，其中时间控制在外管1外表面的渣液降温到700℃-900℃接近凝固时就被提升；外管1被提升离开熔渣池8后，当渣层被完全剥离后换热停止，再将外管1快速插入熔渣池8，反复操作上述外管1被提升、剥离渣层、插入的过程，用以将熔渣降温并被带出渣池。过程中控制熔渣产量等于带出量，保持熔渣池内液面恒定。回收熔渣热量用以产生过热蒸汽，最终用以发电。
可选择的，在本发明中悬挂式冷却器的外管1，当插入熔渣液池8中一定时间后，即被提升离开液池进入外管1外表面的固体渣的快速剥离工序，但就在这个剥离工序，外管1外表面的固体渣温度仍然较高，由于快速剥离，这个工序的时间较短。
例如，熔渣池8内的液体温度一般在1400℃左右，悬挂式冷却器的外管1插入熔渣池8内的时间控制在外管1外表面的渣液降温到800℃左右接近凝固时就被提升，提升后虽然离开了熔渣池8，但悬挂式冷却器的外管管内仍在进行着换热，只有当渣层被完全剥离后换热才停止，然后又快速插入熔渣池8。由于有多组悬挂式冷却器，各组的工作可以交替，每组的各工序工作的控制时间都一样。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种悬挂式快速冷却器，其特征在于：为套管结构蒸发换热装置，包括外管(1)、内管(2)，内管(2)从外管(1)一个侧壁穿入，套设在外管(1)内，外管(1)为换热出汽管，内管(2)为进水分配管；外管(1)一端封闭，另一端连接汽水混合物集箱(6)，汽水混合物集箱(6)通过上升管(71)与汽包(4)一个端口连通，汽包(4)的另一个端口通过下降管(73)连通循环泵(5)，内管(2)通过连接进水集箱(15)经由回流管(72)与循环泵(5)连通。
2.根据权利要求1所述的一种悬挂式快速冷却器，其特征在于：外管(1)外表面涂覆有一层易剥离涂层；所述上升管(71)、回流管(72)为软管。
3.根据权利要求1所述的一种悬挂式快速冷却器，其特征在于：熔渣池(8)外表面设置有保温层。
4.根据权利要求1所述的一种悬挂式快速冷却器，其特征在于：外管(1)上还设置有一固体熔渣剪刀口位置(3)，所述位置高于熔渣池(8)内熔渣的液面，且在外管(1)的所述位置两侧均设置有剪刀。
5.一种高炉熔渣回收余热发电的装置，其特征在于：熔渣池(8)通过隔离墙(9)分为两个区域，中间区域为蒸发换热区域(10)，所述蒸发换热区域(10)熔渣液池内用于放置一组以上权利要求1-4中任一种悬挂式快速冷却器的外管(1)；边缘区域为辐射换热区域(11)，辐射换热区域(11)中在熔渣液面上方设置有过热器换热管束(12)，汽包(4)的饱和蒸汽出口与过热器换热管束(12)相连，所述过热器换热管束(12)中间开设有一槽口(13)。
6.根据权利要求5所述一种高炉熔渣回收余热发电的装置，其特征在于：所述隔离墙(9)底部与熔渣池(8)底部有一通道，且熔渣池(8)外表面设置有保温层。
7.根据权利要求5所述一种高炉熔渣回收余热发电的装置，其特征在于：一组以上所述悬挂式快速冷却器的外管(1)间隔一定距离沉没在所述蒸发换热区域(10)中，且所述悬挂式快速冷却器处于在熔渣池(8)内和被提升离开熔渣池(8)两种状态之间连续地切换。
8.根据权利要求7所述一种高炉熔渣回收余热发电的装置，其特征在于：当所述悬挂式快速冷却器的外管(1)沉没在所述蒸发换热区域(10)时，外管(1)外表面粘附有熔渣；当某个悬挂式快速冷却器的外管(1)离开所述蒸发换热区域(10)时，外管(1)的所述位置两侧的剪刀将粘附在外管(1)上的熔渣剪出沿外管(1)轴线对称的V型缺口(14)。
9.一种根据权利要求5-7所述一种高炉熔渣回收余热发电的任一装置进行回收余热发电的方法，其特征在于：熔渣进入熔渣池(8)后，通过隔离墙(9)分为两个区域，分别进行余热回收，具体为：
(一)辐射换热区域(11)中渣液液面之上的过热器换热管束(12)，用于吸收熔渣的辐射热量，将饱和蒸汽变成过热蒸汽，用以发电；
(二)蒸发换热区域(10)中多组悬挂式快速冷却器，当熔渣池(8)内的液体温度在1300℃-1500℃，设定一组以上所述悬挂式冷却器的外管(1)插入熔渣池(8)内的控制时间相同，其中时间控制在外管(1)外表面的渣液降温到700℃-900℃接近凝固时就被快速提升；外管(1)被提升离开熔渣池(8)后，当渣层被完全快速剥离后换热停止，再将外管(1)快速插入熔渣池(8)，反复操作上述外管(1)被提升、剥离渣层、插入的过程，用以将熔渣降温并被带出渣池，过程中控制熔渣产量等于带出量，保持熔渣池内液面恒定，回收熔渣热量用以产生过热蒸汽，最终用以发电。
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