CN110055114A - 一种浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工业余热余能回收技术领域，尤其涉及一种浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置。该气化反应装置包括气化炉，其具有用于与高炉连通的入渣口，以使高炉排出的熔渣流入气化炉；第一管体，其一端伸入气化炉内并可插入气化炉内的熔渣中；第二管体，其一端伸入气化炉内并可插入气化炉内的熔渣中；搅拌机构，设置于气化炉内。本发明提供的浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置，可以分别通过第一管体和第二管体向气化炉内的熔渣中输送气化原料和气化剂，同时，搅拌机构可以对气化炉内的熔渣进行搅拌，不仅保证了气化原料与气化剂的充分接触并发生反应，还能够充分的回收利用熔渣的余热，从而提高了熔渣余热的利用率和气化原料的转化率。
Description
技术领域
本发明涉及冶金工业余热余能回收利用技术领域，尤其涉及一种浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置。
背景技术
钢铁企业是我国的耗能大户，钢铁企业的余热资源约占燃料消耗量的三分之一。随着一系列的技术的使用，使得钢铁企业的余热得到了回收，其中包括高炉渣余热的回收利用。
目前，高炉渣余热回收的处理方法主要有两类：水淬法和干式处理法。水淬法即用新水直接冲击高温熔渣使其温度迅速降低形成大量的玻璃态物质，而作为生产水泥的原料，产生的热水仅用于钢铁企业的厂区供暖及洗浴等用途，干式处理法主要有机械破碎法、风淬法及离心粒化法，回收高炉渣的显热，现有的高炉渣余热回收利用率均较低。
发明内容
(一)要解决的技术问题
针对现有存在的技术问题，本发明提供一种浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置，解决了现有技术中熔渣余热回收利用率较低的问题。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
本发明提供浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置，包括气化炉，所述气化炉上部设置有入渣口和出气口，，所述入渣口用于与高炉连通，以使所述高炉排出的熔渣通过入渣口流入所述气化炉，气化炉内的气化反应产生的合成气通过出气口排出；
第一管体，所述第一管体的一端伸入所述气化炉内，并可插入所述气化炉内的熔渣中，用于向所述气化炉内的熔渣中输送气化原料；
第二管体，所述第二管体的一端伸入所述气化炉内，并可插入所述气化炉内的熔渣中，用于向所述气化炉内的熔渣中输送气化剂；
搅拌机构，搅拌机构包括杆体，该杆体为中空结构，杆体、第二管体和第一管体从外到内依次套接设置，且三者的轴线沿竖直方向分布；
第一管体和第二管体出口端位于同一平面并插入炉渣的下部。
根据本发明，所述第一管体与所述第二管体均由所述气化炉的顶端伸入所述气化炉内；
所述气化炉的侧壁上设置有与其内部连通的喷嘴，所述喷嘴用于向所述气化炉内的熔渣表面输送所述气化剂；
所述喷嘴的数量为多个，多个所述喷嘴沿所述气化炉的周向间隔排布；
所述喷嘴朝向所述气化炉的底部倾斜设置。
所述杆体上设置有桨叶，所述桨叶的数量为多个，且多个所述浆叶分多层交错设置于所述杆体的外部；
杆体与第二管体之间转动连接，并且在两者之间设置有密封结构。
根据本发明，所述第二管体套设于所述第一管体的外部，所述第一管体与所述第二管体之间具有间隙，该间隙形成环绕第一管体出口端的出气口，所述第二管体通过所述间隙向所述气化炉内的熔渣中输送所述气化剂。
根据本发明，第一管体的端部设置有端板，并且在端板上设置有通孔。
根据本发明，所述入渣口处设有导流管，所述导流管伸入所述气化炉内，所述导流管相对于所述气化炉的底部水平设置或朝向所述气化炉的底部倾斜设置。
根据本发明，所述气化炉内的熔渣池的高度为所述气化炉高度的0.5-0.75倍。
根据本发明，该浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置还包括:
储渣罐，所述储渣罐的出口与所述入渣口连通；
所述入渣口用于通过所述储渣罐与所述高炉连通。
根据本发明，所述气化炉还具有出气口，所述出气口设置于所述气化炉上部；
所述浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置还包括气体收集器，所述气体收集器与所述出气口连通。
根据本发明，所述气化炉具有入渣口和出渣口，所述出渣口处均设置有流量控制器；
所述第一管体和第二管体处均设置有气体流量控制装置。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：
本发明提供的浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置，通过设置第一管体、第二管体和搅拌机构，使得气化原料和气化剂可以分别由第一管体和第二管体输送至气化炉的熔渣中，同时，搅拌机构可以对气化炉内的熔渣进行搅拌，不仅保证了气化原料与气化剂的充分接触并发生反应，还能够充分的回收利用熔渣的余热，从而提高了熔渣余热的利用率和气化原料的转化率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置的结构示意图；
图2为图1中第一管体和第二管体端面的结构示意图。
【附图标记说明】
1：气化炉；2：第一管体；3：第二管体；4：搅拌机构；5：气化原料输送机；6：气体控制器；7：喷嘴；8：导流管；9：储渣罐；10：高炉；11：入渣口；12：出气口；13：出渣口；21：通孔；41：杆体；42：桨叶；43：驱动部；61：流量计；91：流量控制器；121：气体收集器；131：流量控制器。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
如图1所示，本发明公开了一种浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置，包括气化炉1，该气化炉1具有入渣口11，该入渣口11可以位于气化炉1的上部，该入渣口11用于与高炉连通，以使高炉排出的熔渣流入气化炉1；第一管体2，该第一管体2的一端伸入气化炉1内，并可插入气化炉1内的熔渣中，用于向气化炉1内的熔渣中输送气化原料；第二管体3，该第二管体3的一端伸入气化炉1内，并可插入气化炉1内的熔渣中，用于向气化炉1内的熔渣中输送气化剂；搅拌机构4，该搅拌机构4设置于气化炉1内，用于搅拌气化炉1内的熔渣。其中，图1中标号“10”代表高炉。
该浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置可以适用于处理高炉熔渣，当然，还可以适用于处理转炉、电炉、精炼炉以及部分有色冶炼废渣的处理。其中，气化炉1的入渣口11可以通过渣沟与高炉连通，以使高炉排出的熔渣流入气化炉1。而第一管体2和第二管体3的另一端均可以伸出于气化炉1的外部，并分别与气化原料输送机5和气体控制器6连接，以分别实现通过第一管体2和第二管体3向气化炉1内的熔渣中输送气化原料和气化剂，具体地，还可以在第二管体3和气体控制器6之间设置流量计61，以便测量第二管体3内气化剂的流量。
其中，浸没式协同搅拌指的是在第一管体和第二管体伸入至熔渣中，并且第一管体和第二管体在搅拌的过程中，同时会进行搅拌。
具体在实施时，熔渣通过渣沟由入渣口11流入气化炉1中，然后由气化原料输送机5通过第一管体2向气化炉1的熔渣中输送气化原料，由气体控制器6通过第二管体3向气化炉1的熔渣中输送气化剂，并可以通过流量计61监测流入第二管体3内气化剂的流量，与此同时，搅拌机构4对气化炉1内的熔渣、气化原料和气化剂进行搅拌，使得气化剂和气化原料充分接触并发生反应，同时使得熔渣的余热充分释放，从而提高熔渣余热的利用率，以及气化原料的转化率。
本发明实施例提供的浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置，通过在向熔渣内部输送气化原料和气化剂的同时，对熔渣以及气化原料和气化剂的充分搅拌，不仅保证了气气化原料与气化剂的充分接触并发生反应，还能够充分的回收利用熔渣的余热，从而提高了熔渣余热的利用率和气化原料的转化率。
为了进一步提高该浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置的熔渣余热利用率和气化原料的转化率，在一可选的实施例中，参见图1，该浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置的第一管体2与第二管体3均可以由气化炉1的顶端伸入气化炉1内；气化炉1的侧壁上可以设置有与其内部连通的喷嘴7，该喷嘴7用于向气化炉1内的熔渣表面输送气化剂。
根据上述实施例，通过将第一管体2和第二管体3设置为由气化炉1顶端伸入气化炉1内，用以向气化炉1内的熔渣中输入气化原料和气化剂，同时，通过在气化炉1的侧壁上设置喷嘴7，用以向气化炉1内的熔渣表面输入气化剂，使得气化原料和气化剂不仅能够在熔渣内部充分接触并反应，还能够在熔渣的表面充分接触并反应，从而进一步提高了该浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置的熔渣余热利用率和气化原料的转化率。
为了更进一步提高该浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置的熔渣余热利用率和气化原料的转化率，在一可选的实施例中，参见图1，前述喷嘴7的数量可以为多个，且该多个喷嘴7可以沿气化炉1的周向间隔排布，具体地，可以沿气化炉1的周向均匀排布，同时，每个喷嘴7可以朝向气化炉1的底部倾斜设置，这样的结构设计，可以保证气化剂更加充分地与气化原料相接触，从而保证气化反应的充分进行，更进一步地提高了该浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置的熔渣余热利用率和气化原料的转化率。具体地，喷嘴7的数量可以为2至8个，且喷嘴7向气化炉1底部倾斜的倾斜角度可以为相对于水平面呈10～35度。
在一可选的实施例中，参见图1，前述的搅拌机构4可以包括杆体41和设置于杆体41上的桨叶42，且杆体41的一端可以为开口端；第一管体2与第二管体3均可以设置于杆体41的内部，并分别通过开口端向气化炉1内的熔渣中输送气化原料与气化剂，具体地，杆体41可以位于气化炉1的中心位置。由于熔渣在搅拌过程中，杆体41位于熔渣的中部，所以，杆体41附近的熔渣温度高于其它部位的熔渣温度，通过将第一管体2与第二管体3设置于杆体41内，并通过杆体41的开口端输出气化原料与气化剂，使得气化原料与气化剂直接被输送至被搅拌着的熔渣中部，从而更进一步地提高了该浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置的熔渣余热利用率和气化原料的转化率，还可以节省气化炉内部空间，使得该反应装置的结构更加简单紧凑。其中，该搅拌机构4还可以包括驱动杆体41转动的驱动部43，该驱动部43可以为电机。
在一可选的实施例中，参见图1，前述的桨叶42的数量可以为多个，且该多个浆叶可以分多层交错设置于杆体41的外部，这样的结构设计，可以使得熔渣搅拌更充分均匀，从而使得气化原料和气化剂能够更加充分接触，更进一步提高了熔渣余热的利用率和气化原料的转化率。
在一可选的实施例中，参见图1，前述的第二管体3可以套设于前述第一管体2的外部，且在第一管体2与第二管体3之间具有间隙，该间隙形成环绕第一管体出口端的出气口，第二管体3通过间隙向气化炉1内的熔渣中输送气化剂。采用这种内外管的套管方式可以有效避免气化剂为水蒸气时易造成管体堵塞的问题，从而保证了气化反应的顺利进行。
在一可选的实施例中，参见图2，在第一管体2的出口端可以设置多个均匀排布的通孔21，以使得气化原料可以通过多个通孔21均匀喷出，使得气化原料和气化剂能够更加均匀充分接触，更进一步提高了熔渣余热的利用率和气化原料的转化率。
需要说明的是：在本实施方式中，通过第二管体3和第一管体1之间的间隙环绕第一管体2设置，可以降低该间隙排出气化剂与第一管体2中气化原料之间的间距，便于气化剂和气化原料的之间的充分接触。通过在第一管体1上设置有端板以及在端板上设置通孔，能够提高第一管体排出气化原料的均匀性。进一步的提高了气化剂和气化原料接触的充分程度。
需要说明的是，在本实施方式中，对气化剂和气化原料的具体种类不做限定，只要保证两者在反应过程中能够吸收熔渣中的热量，以及最终产物是气体即可。
在入渣口和出渣口处设置有流量控制器，以及在第一管体和第二管体处设置气体流量控制装置，由此，可以实现对熔渣的进入和排出速度进行控制，以及对参加气化反应的原料进行控制，即能够对气化反应的过程进行控制，能够使气化反应过程可以充分的吸收熔渣中的热量，提高了余热的利用率。
在一可选的实施例中，参见图1，在气化炉1的入渣口11处可以设置导流管8，该导流管8伸入气化炉1内，且该导流管8可以相对于气化炉1的底部水平设置或朝向气化炉1的底部倾斜设置。通过在入渣口11处水平或倾斜设置导流管8，使得熔渣通过该导流管8流入气化炉1，而不会沿气化炉1的内壁面流下，增强了熔渣对熔池的搅拌效果，从而增强了熔渣余热的利用率。具体地，导流管8的倾斜角度可以为相对于水平面呈0-45度。
在一可选的实施例中，参见图1，气化炉1内熔渣池的高度可以为气化炉1高度的0.5-0.75倍。由于气化炉1内熔池的高度决定了熔渣中混有的气化原料的气化时间，通过将熔渣池的高度设置为是气化炉1高度的0.5-0.75倍，有助于气化原料气化反应的完全进行，提高了气化效率，从而更进一步提高了气化原料的转化率。
在一可选的实施例中，参见图1，该浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置还可以包括储渣罐9，且该储渣罐9的出口可以与入渣口11连通，即气化炉1的入渣口11可以通过该储渣罐9与高炉连通。通过设置储渣罐9，使得高炉排出的高炉熔渣经由渣沟流入到该储渣罐9中得以存储和缓冲，避免了高温熔渣直接进入气化炉1对气化炉1造成损坏。
需要说明的是，储渣罐9的选择应与高炉排渣量相匹配，且储渣罐9的数量可以为多个，即由多个储渣罐9进行存储高炉熔渣，同时，储渣罐应具有一定的防堵塞功能，以保证使用过程中熔渣的稳定流出。而且，由于高炉熔渣的温度较高，腐蚀性较强，因此，储渣罐9还应具有良好的保温性能及耐腐蚀性能，以保证整个装置的顺利运行。具体地，每个储渣罐9可以与流量控制器91配套使用，即每个储渣罐9配有一个流量控制器91，多个储渣罐9轮流使用，以保证气化反应的顺利进行。
为了有效地收集和存储该浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置产生的合成气，在一可选的实施例中，参见图1，前述气化炉1还具有设置于其上部的出气口12，且该反应装置还可以包括气体收集器121，该气体收集器121与出气口12连通。通过设置气体收集器121，可以将气化反应生成的合成气收集并存储起来，即防止了资源的浪费，又减少了环境的污染。
为了便于处理该浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置利用后剩余的熔渣，在一可选的实施例中，参见图1，该浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置具有出渣口13，出渣口13处设置有流量控制器131。通过出渣口13和流量控制器131的设置，可以将汽化炉内气化反应过后温度降低的熔渣适时适量的排出，以便于及时处理和后续再利用。具体地，该出渣口13可以设置在气化炉1的底部中心位置，或者设置在气化炉1侧壁面上与上部入渣口11相对应的下部位置。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置，其特征在于，包括，
气化炉，所述气化炉上部设置有入渣口和出气口，所述入渣口用于与高炉连通，以使所述高炉排出的熔渣通过入渣口流入所述气化炉，气化炉内的气化反应产生的合成气通过出气口排出；
第一管体，所述第一管体的一端伸入所述气化炉内，并可插入所述气化炉内的熔渣中，用于向所述气化炉内的熔渣中输送气化原料；
第二管体，所述第二管体的一端伸入所述气化炉内，并可插入所述气化炉内的熔渣中，用于向所述气化炉内的熔渣中输送气化剂；
搅拌机构，所述搅拌机构设置于所述气化炉内，用于搅拌所述气化炉内的熔渣；
搅拌机构包括杆体，该杆体为中空结构，杆体、第二管体和第一管体从外到内依次套接设置，且三者的轴线沿竖直方向分布；
第一管体和第二管体出口端位于同一平面并插入炉渣的下部。
2.根据权利要求1所述的浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置，其特征在于，
所述第一管体与所述第二管体均由所述气化炉的顶端伸入所述气化炉内；
所述气化炉的侧壁上设置有与其内部连通的喷嘴，所述喷嘴用于向所述气化炉内的熔渣表面输送所述气化剂；
所述喷嘴的数量为多个，多个所述喷嘴沿所述气化炉的周向间隔排布；
所述喷嘴朝向所述气化炉的底部倾斜设置。
3.根据权利要求1所述的浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置，其特征在于，
所述杆体上设置有桨叶，所述桨叶的数量为多个，且多个所述浆叶分多层交错设置于所述杆体的外部；
杆体与第二管体之间转动连接，并且在两者之间设置有密封结构。
4.根据权利要求1所述的浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置，其特征在于，
所述第二管体套设于所述第一管体的外部，所述第一管体与所述第二管体之间具有间隙，该间隙形成环绕第一管体出口端的出气口，所述第二管体通过所述间隙向所述气化炉内的熔渣中输送所述气化剂。
5.根据权利要求4所述的浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置，其特征在于，第一管体的端部设置有端板，并且在端板上设置有通孔。
6.根据权利要求1所述的浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置，其特征在于，
所述入渣口处设置有导流管，所述导流管伸入所述气化炉内，所述导流管相对于所述气化炉的底部水平设置或朝向所述气化炉的底部倾斜设置。
7.根据权利要求1所述的浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置，其特征在于，所述气化炉内的熔渣池的高度为所述气化炉高度的0.5-0.75倍。
8.根据权利要求1所述的浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置，其特征在于，还包括：
储渣罐，所述储渣罐的出口与所述入渣口连通；
所述入渣口用于通过所述储渣罐与所述高炉连通。
9.根据权利要求1所述的浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置，其特征在于，
所述浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置还包括气体收集器，所述气体收集器与所述出气口连通。
10.根据权利要求1所述的浸没式协同搅拌的高炉熔渣余热驱动气化反应装置，其特征在于，
所述气化炉具有出渣口，所述入渣口和出渣口处均设置有流量控制器；
所述第一管体和第二管体处均设置有气体流量控制装置。
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| CN111394529A (zh) * | 2020-05-07 | 2020-07-10 | 南京华电节能环保设备有限公司 | 一种具有防护结构的高温熔渣余热回收装置 |
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