CN110195133B - 一种转炉熔渣处理系统及处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及熔渣处理技术领域，具体公开一种转炉熔渣处理系统及处理方法，所述转炉熔渣处理系统包括造粒装置、冷却塔、高温段除尘装置、低温段除尘装置、余热锅炉、风机和储渣仓。本发明熔渣处理系统热能回收效率高、无有害气体产生、自动化程度高，减少了大量的人工劳动，大大降低了熔渣处理成本。

Description

一种转炉熔渣处理系统及处理方法
技术领域
本发明涉及熔渣处理技术领域，尤其涉及一种转炉熔渣处理系统及处理方法。
背景技术
钢铁生产炼钢工艺产生的液体渣料占钢产量的15％以上，最多可以达到20-40％，渣的起始温度可达到1700℃，其中蕴含着丰富的热能资源，且在熔渣处理过程中，冷却产生的渣料可用于建筑材料，具有较高的利用价值。
目前的高温熔渣主要采用水淬和焖渣法处理，但水淬法存在耗水量大、产生大量的有害气体、热能回收不充分等问题，焖渣法经常会出现水蒸气爆炸等危险事故。随后出现了风淬法和离心法等高温炉渣粒化方法，风淬法是用大功率造粒风机产生的高速气流吹散并粒化高温熔渣，但其动力消耗大、设备占地面积大、热能回收成本高、风速和风量不易协调；离心法是依靠转盘或转杯高速旋转产生的离心力将高温液体熔渣粒化，其粒化效果受温度和流量变化较大，若高温熔渣集中撞击到设备某一部位，就会造成设备局部过热而损坏，设备维修费用较高。
发明内容
针对现有转炉熔渣处理系统处理熔渣过程中能源消耗大、易产生有害气体、热能回收率低以及处理成本高的问题，本发明提供一种转炉熔渣处理系统。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
一种转炉熔渣处理系统，包括：
造粒装置，用于与转炉对接；
冷却塔，进渣口与所述造粒装置的排渣口连通；
高温段除尘装置，进气口与所述冷却塔的排气口连通；
余热锅炉，进气口与所述高温段除尘装置的排气口连通；
风机，进气口与所述余热锅炉的排气口连通；
低温段除尘装置，进气口与所述风机的排气口连通，排气口与所述冷却塔的进气口连通，进料口分别与所述冷却塔的排渣口和所述高温段除尘装置的排渣口连通；
储渣仓，进渣口与所述低温段除尘装置的排渣口连通。
优选的，所述造粒装置包括相对设置的两个撞击轮，每个所述撞击轮均包括围绕所述撞击轮旋转轴线呈放射状设置的多个撞击板。
优选的，所述造粒装置还包括用于与转炉对接的中间罐，所述中间罐位于两个所述撞击轮上方。
优选的，所述中间罐与转炉对接处设有密封压盖，排渣口处设有排渣阀。
优选的，所述高温段除尘装置包括旋风除尘器。
优选的，所述低温段除尘装置包括旋风除尘器Ⅰ、旋风除尘器Ⅱ和旋风除尘器Ⅲ，所述旋风除尘器Ⅰ的进气口与所述风机的排气口连通，排渣口与所述储渣仓的进渣口连通；所述旋风除尘器Ⅱ的进料口与所述旋风除尘器Ⅰ的排气口和所述旋风除尘器Ⅲ的排渣口连通，排渣口与所述旋风除尘器Ⅰ的进渣口连通；所述旋风除尘器Ⅲ的进料口分别与所述旋风除尘器Ⅱ的排气口、所述冷却塔的排渣口以及所述高温段除尘装置的排渣口连通，排气口与所述冷却塔的进气口连通。
优选的，所述余热锅炉包括箱体及设于所述箱体内的余热回收管道。
优选的，所述余热回收管道为翅片管道，且在所述余热锅炉内水平铺设若干层。
优选的，所述翅片管道包括圆形管道主体及对称设置于所述圆形管道主体两侧的翅片。
本发明还提供所述转炉熔渣处理系统处理熔渣的方法，至少包括以下步骤：
通过造粒装置使熔渣雾化；
控制冷却塔冷却雾化后的熔渣，获取冷却颗粒和高温气体；
使所述高温气体经过高温段除尘装置进行除尘；
使经过除尘的高温气体进入余热锅炉降温，获得冷却气体和固体杂质；
控制风机使所述冷却气体进入低温段除尘装置，并使所述冷却颗粒和固体杂质进入低温段除尘装置，利用所述冷却气体对所述冷却颗粒和所述固体杂质进行再次冷却，获得熔渣颗粒和低温循环气体；
使所述熔渣颗粒进入所述储渣仓，使所述低温循环气体再次进入冷却塔。
相对于现有技术，本发明具有以下优点和进步：
本发明的造粒装置与冷却塔直接连通，风机输送的大量气体通过低温段除尘装置除尘后直接进入冷却塔，当雾化熔渣颗粒落入冷却塔，在气体作用下迅速冷却，在熔渣雾化颗粒的高温作用下，进入冷却塔的气体温度升高，并通过冷却塔上的排气口进入高温段除尘装置进行除尘后进入余热锅炉内进行热交换，热交换后的气体再次降温，通过余热锅炉上的排气口排出，在风机的作用下再次进入低温段除尘装置内，实现气体在系统内的循环流动，并不断的进行热量交换，提高热量回收的效率，减少热量损失；在冷却塔内与气体进行热交换后冷却的熔渣颗粒进入低温段除尘装置，在低温段除尘装置内进行除尘和进一步冷却后进入储渣仓，产生粒径小、大小均匀熔渣颗粒，避免了大块渣料需要氧气切割及切割过程产生的大量细微灰尘；整个熔渣处理系统为密封循环系统，实现了大量高品质热能的回收，且不向环境排放任何灰尘及污染物，具有节能环保的优势。
熔渣处理系统中设置的高温段除尘装置和低温段除尘装置分别对进入余热锅炉内的气体和进入冷却塔的气体不断进行除尘过程，使产生的熔渣粒化颗粒进入储渣仓后无任何其它杂质和污泥，可得到干爽的渣粒。
整个熔渣处理系统自动化程度高，减少了大量的人工劳动，大大降低了熔渣处理成本。
附图说明
图1是本发明实施例中的转炉熔渣处理系统的结构示意图；
图2是本发明实施例转炉熔渣处理系统中的造粒装置的结构示意图；
图3是本发明实施例中余热回收管道的结构示意图；
其中，1、中间罐，2、撞击轮，3、冷却塔，4、旋风除尘器，5、余热锅炉，6、风机，7、旋风除尘器Ⅰ，8、旋风除尘器Ⅱ，9、旋风除尘器Ⅲ，10、储渣仓，11、余热回收管道。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
一种转炉熔渣处理系统，如图1所示，包括造粒装置、冷却塔3、高温段除尘装置、低温段除尘装置、余热锅炉5、风机6和储渣仓10；
其中，
造粒装置，用于与转炉对接；
冷却塔3，进渣口与所述造粒装置的排渣口连通；
高温段除尘装置，进气口与所述冷却塔3的排气口连通；
余热锅炉5，进气口与所述高温段除尘装置的排气口连通；
风机6，进气口与所述余热锅炉5的排气口连通；
低温段除尘装置，进气口与所述风机6的排气口连通，排气口与所述冷却塔3的进气口连通，进料口分别与所述冷却塔3的排渣口和所述高温段除尘装置的排渣口连通；
储渣仓10，进渣口与所述低温段除尘装置的排渣口连通。
转炉内的高温液态熔渣通过造粒装置的作用后，迅速产生雾化，形成的雾化熔滴在重力作用下进入冷却塔3，在冷却塔3内与向上流动的气体进行热量交换后，形成固体熔渣颗粒和高温气体；高温气体进入高温段除尘装置进行除尘后，进入余热锅炉5内进行热量交换，形成冷却气体，冷却气体通过风机6的作用进入低温段除尘装置；冷却塔3内形成的固体熔渣颗粒从冷却塔3的排渣口进入低温段除尘装置，高温段除尘装置内形成的固体杂质也进入低温段除尘装置，经过低温段除尘装置的除尘和低温段除尘装置内冷却气体的进一步冷却后，进入储渣仓10，从低温段除尘装置内排出的气体进入冷却塔3，再次与高温雾化熔滴进行热量交换，实现整个转炉熔渣处理系统的连续循环工作，且不产生任何污染环境的有害气体。
该熔渣处理系统整个系统密封连通，实现熔渣的自动化处理，不向外界环境排放任何灰尘，并通过循环气流使熔渣雾化颗粒冷却，节能环保，产生大小均匀的小粒径渣粒；循环气流在熔渣处理系统内不断进行热量交换，大大减少了热量流失，实现熔渣的高效率热量回收；通过低温段除尘装置和高温段除尘装置的除尘，使最终得到的渣粒干爽无杂质，降低后期处理难度，减少了人工劳动，降低了熔渣处理成本。
如图2所示，作为本发明的另一个实施例，所述造粒装置包括相对设置的两个撞击轮2，每个所述撞击轮2均包括围绕所述撞击轮2旋转轴线呈放射状设置的多个撞击板。
通过两个撞击轮2高速运转产生的机械动力，使熔渣迅速产生雾化，避免了水淬法存在耗水量大、产生大量的有害气体以及易出现水蒸气爆炸的危险事故，节省了大量的水激冷却水，使最终得到干爽的渣粒，避免大量的污泥产生。
作为本发明的一个实施例，两个所述撞击轮2的转速为2000r/min。
当两个撞击轮2的转速为2000r/min，所产生的熔渣颗粒的粒径≤1.5mm，可以直接用于抛丸除锈。
如图2所示，作为本发明的另一个实施例，所述造粒装置还包括用于与转炉对接的中间罐1，所述中间罐1位于两个所述撞击轮2上方。
熔渣处理系统中的造粒装置中由中间罐1和两个撞击轮2组成，两个撞击轮2的交叉撞击位置设置在中间罐1排渣口的正下方，通过控制中间罐1内的熔渣落下的速度和撞击轮2的转速可精确控制高温液态熔渣产生雾化颗粒的大小，得到高质量的熔渣颗粒。
作为本发明的一个实施例，所述中间罐1内的压力需到达使熔渣通过中间罐1排渣口的流速为30-35m3/h。中间罐1排渣口的流速为30-35m3/h时，液态熔渣接触到撞击轮2时的撞击力度可达到使液态熔渣充分雾化的程度。
作为本发明的一个实施例，所述中间罐1内通过通入氮气来增加中间罐1内的压力。
作为本发明的另一个实施例，所述中间罐1与转炉对接处设有密封压盖，位于两个所述撞击轮2上方的排渣口处设有排渣阀。
密封压盖和排渣阀的设置可以控制中间罐1内的液态熔渣在中间罐1内压力达到预设值时从排渣口以一定的速度快速喷出，并立即受到撞击轮2的机械撞击作用，可迅速雾化成极细小的颗粒。
作为本发明的另一个实施例，所述高温段除尘装置为旋风除尘器4。
如图1所示，作为本发明的另一个实施例，所述低温段除尘装置包括旋风除尘器Ⅰ7、旋风除尘器Ⅱ8和旋风除尘器Ⅲ9，所述旋风除尘器Ⅰ7的进气口与所述风机6的排气口连通，排渣口与所述储渣仓10的进渣口连通；所述旋风除尘器Ⅱ8的进料口与所述旋风除尘器Ⅰ7的排气口和所述旋风除尘器Ⅲ9的排渣口连通，排渣口与所述旋风除尘器Ⅰ7的进渣口连通；所述旋风除尘器Ⅲ9的进料口与所述旋风除尘器Ⅱ8的排气口和所述冷却塔3的排渣口连通，排气口与所述冷却塔3的进气口连通。
风机6将余热锅炉5内的冷却气体送入旋风除尘器Ⅰ7中进行除尘，经旋风除尘器Ⅰ7除尘后的气流从旋风除尘器Ⅰ7的排气口排出，再通过旋风除尘器Ⅱ8的进料口进入旋风除尘器Ⅱ8中，经过旋风除尘器Ⅱ8除尘后，从旋风除尘器Ⅱ8的排气口排出，并通过旋风除尘器Ⅲ9的进料口进入旋风除尘器Ⅲ9中，经过旋风除尘器Ⅲ9除尘后，从旋风除尘器Ⅲ9的排气口排出，并通过冷却塔3的进气口进入冷却塔3，对雾化熔滴进行冷却；冷却后的雾化熔滴变成固体熔渣颗粒，从冷却塔3的排渣口排出，冷却塔3中排出的熔渣颗粒和高温段除尘装置排出的固体杂质都通过旋风除尘器Ⅲ9的进料口进入旋风除尘器Ⅲ9中，进行除尘，并在旋风除尘器Ⅲ9中冷却气体的作用下进一步冷却，然后从旋风除尘器Ⅲ9的排渣口排出，通过旋风除尘器Ⅱ8的进料口进入旋风除尘器Ⅱ8中，进行除尘和冷却，然后从旋风除尘器Ⅱ8的排渣口排出，并通过旋风除尘器Ⅰ7的进渣口进入旋风除尘器Ⅰ7中，进行除尘和冷却后，通过旋风除尘器Ⅰ7的排渣口进入储渣仓10中。低温段除尘装置连通的旋风除尘器Ⅰ7、旋风除尘器Ⅱ8和旋风除尘器Ⅲ9，通过上述连接方式连通，对风机6输送的气流进行有效除尘，使进入冷却塔3的气体为无尘气体，同时又可对冷却后的熔渣颗粒进行进一步冷却和除尘作用，使储渣仓10内得到干净干爽的熔渣颗粒，且熔渣颗粒的温度可降到150℃以下。
作为本发明的另一个实施例，所述余热锅炉5包括箱体及设于所述箱体内的余热回收管道11；所述余热回收管道11内的热交换介质为水。
余热回收管道11与进入余热锅炉5箱体内的高温气体通过箱体与余热回收管道11之间的间隙，与余热回收管道11内的水进行热量交换，使余热回收管道11内产生大量高品质蒸汽，可直接供给余热发电装置。
作为本发明的另一个实施例，所述余热回收管道11为翅片管道，如图3所示，且在所述箱体内水平铺设若干层。
作为本发明的另一个实施例，所述翅片管道包括圆形管道主体及对称设置于所述圆形管道主体两侧的翅片。
余热回收管道11为翅片管道，翅片管道包括圆形管道主体及分别对称设于圆形管道主体两侧的翅片，翅片管道在余热锅炉5内两翅片分别在圆形管道主体的上下两侧，翅片管道在余热锅炉5内部水平平铺成多层结构，多层结构中一层横排翅片管道与一层竖排翅片管道交替分布，该结构的余热回收管道11热交换效率高，且在热交换过程中不会附着任何灰尘，干灰尘经过表面后会瞬间流走，并且可以减少气流对余热回收管道11产生的冲击力，减少设备维修成本。
作为本发明的一个实施例，所述风机6输送气体的流量为500000Nm3/h。
作为本发明的一个实施例，所述风机6输送的气体为空气或氮气。
本发明还提供所述转炉熔渣处理系统处理熔渣的方法，包括以下步骤：
通过造粒装置使熔渣雾化；
控制冷却塔3冷却雾化后的熔渣，获取冷却颗粒和高温气体；
使所述高温气体经过高温段除尘装置进行除尘；
使经过除尘的高温气体进入余热锅炉5降温，获得冷却气体和固体杂质；
控制风机6使所述冷却气体进入低温段除尘装置，同时使所述冷却颗粒和固体杂质进入低温段除尘装置，利用所述冷却气体对所述冷却颗粒进行再次冷却，获得熔渣颗粒和低温循环气体；
使所述熔渣颗粒进入所述储渣仓10，使所述低温循环气体再次进入冷却塔3。
转炉内的高温液态熔渣进入中间罐1并储存起来，通入氮气气体，当中间罐1内的压力达到预设值后，打开排渣阀使熔渣以一定的速度从中间罐1的排渣口排出，向两个高速转动的撞击轮2供料，当熔渣接触到撞击轮2时，迅速产生雾化，形成雾化熔滴，雾化熔滴在重力作用下进入冷却塔3，在冷却塔3内与低温循环气体进行热量交换，获得冷却至600-1000℃固体冷却颗粒和高温气体；高温气体从冷却塔3上的排气口进入高温段除尘装置进行除尘，在高温段除尘装置内产生的固体杂质进入低温段除尘装置进行除尘，经高温段除尘装置除尘后的高温气体进入余热锅炉5内，与余热回收管道11内的介质进行热量交换，在余热锅炉5内进行热量交换冷却后产生的冷却气体在风机6的作用进入低温段除尘装置；在冷却塔3内冷却后的固体颗粒从冷却塔3的排渣口进入低温段除尘装置进行除尘，同时在低温段除尘装置内的冷却气体作用下，进一步冷却至150℃以下，进入储渣仓10，冷却气体在低温段除尘装置的作用得到干净的低温循环气体，并从冷却塔3下部的进气口进入冷却塔3，再次与雾化熔滴进行热量交换，实现整个转炉熔渣处理系统的连续循环工作，如图1所示，图中空心箭头表示气体的流动方向，实心箭头代表固体熔渣颗粒的流动方向。系统内的气体实现循环流动，并不断的进行热量交换，提高热量回收的效率，减少热量损失，液态熔渣经过机械撞击雾化和多次除尘、降温后，产生粒径小、大小均匀熔渣颗粒，避免了大块渣料需要氧气切割及切割过程产生的大量细微灰尘，整个熔渣处理系统为密封循环系统，实现了大量高品质热能的回收，且不向环境排放任何灰尘及污染物，具有节能环保的优势。
熔渣处理系统中的高温段除尘装置和低温段除尘装置分别对进入余热锅炉5内的气体和进入冷却塔3的气体不断进行除尘过程，使产生的熔渣粒化颗粒进入储渣仓10后无任何其它杂质和污泥，可得到干爽的渣粒；渣粒冷却速度快，玻璃体含量高，符合水泥生产要求，同时避免了焖渣时会出现的水蒸气爆炸问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种转炉熔渣处理系统，其特征在于：包括：
造粒装置，用于与转炉对接；
冷却塔，进渣口与所述造粒装置的排渣口连通；
高温段除尘装置，进气口与所述冷却塔的排气口连通；
余热锅炉，进气口与所述高温段除尘装置的排气口连通；
风机，进气口与所述余热锅炉的排气口连通；
低温段除尘装置，进气口与所述风机的排气口连通，排气口与所述冷却塔的进气口连通，进料口分别与所述冷却塔的排渣口和所述高温段除尘装置的排渣口连通；
储渣仓，进渣口与所述低温段除尘装置的排渣口连通；
所述造粒装置包括相对设置的两个撞击轮，每个所述撞击轮均包括围绕所述撞击轮旋转轴线呈放射状设置的多个撞击板；
所述造粒装置还包括用于与转炉对接的中间罐，所述中间罐位于两个所述撞击轮上方。
2.如权利要求1所述的转炉熔渣处理系统，其特征在于：所述中间罐与转炉对接处设有密封压盖，排渣口处设有排渣阀。
3.如权利要求1所述的转炉熔渣处理系统，其特征在于：所述高温段除尘装置包括旋风除尘器。
4.如权利要求1所述的转炉熔渣处理系统，其特征在于：所述低温段除尘装置包括旋风除尘器Ⅰ、旋风除尘器Ⅱ和旋风除尘器Ⅲ，所述旋风除尘器Ⅰ的进气口与所述风机的排气口连通，排渣口与所述储渣仓的进渣口连通；所述旋风除尘器Ⅱ的进料口与所述旋风除尘器Ⅰ的排气口和所述旋风除尘器Ⅲ的排渣口连通，排渣口与所述旋风除尘器Ⅰ的进渣口连通；所述旋风除尘器Ⅲ的进料口分别与所述旋风除尘器Ⅱ的排气口、所述冷却塔的排渣口以及所述高温段除尘装置的排渣口连通，排气口与所述冷却塔的进气口连通。
5.如权利要求1所述的转炉熔渣处理系统，其特征在于：所述余热锅炉包括箱体及设于所述箱体内的余热回收管道。
6.如权利要求5所述的转炉熔渣处理系统，其特征在于：所述余热回收管道为翅片管道，且在所述箱体内水平铺设若干层。
7.如权利要求6所述的转炉熔渣处理系统，其特征在于：所述翅片管道包括圆形管道主体及对称设置于所述圆形管道主体两侧的翅片。
8.基于权利要求1-7任意一项所述的转炉熔渣处理系统的处理熔渣的方法，其特征在于：至少包括以下步骤：
通过造粒装置使熔渣雾化；
控制冷却塔冷却雾化后的熔渣，获取冷却颗粒和高温气体；
使所述高温气体经过高温段除尘装置进行除尘；
使经过除尘的高温气体进入余热锅炉降温，获得冷却气体和固体杂质；
控制风机使所述冷却气体进入低温段除尘装置，并使所述冷却颗粒和固体杂质进入低温段除尘装置，利用所述冷却气体对所述冷却颗粒和所述固体杂质进行再次冷却，获得熔渣颗粒和低温循环气体；
使所述熔渣颗粒进入所述储渣仓，使所述低温循环气体再次进入冷却塔。
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