CN111270027B - 一种高温液体冷却方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种高温液体冷却方法，涉及冶金工业高温液体处理及余热利用领域，解决了现有高温液体冷却方法余热利用率低的问题。本申请的高温液体冷却方法，包括如下步骤：高温液体快速冷却为高温固体；然后进入冷却辊，在冷却辊作用下，高温固体进一步冷却；将通过冷却辊处理后的高温固体经破碎器破碎成目标尺寸的固体粒块；破碎后的固体粒块进行换热，在固体粒块的下方通入冷风，固体粒块与冷风换热后，固体粒块温度降低后外排，冷风换热后变为热风；热风经换热系统进行热回收，热风换热后变为低温热风；通过阀门控制，一部分低温热风与空气混合后的冷风用于固体粒块换热，其余低温热风外排。本申请的高温液体冷却方法用于冷却高温液体。

Description

一种高温液体冷却方法

技术领域

本发明涉及冶金工业高温液体处理及余热利用领域，尤其涉及一种高温液体冷却方法。

背景技术

高温液体是一种高温的冶金过程中间的产生物，如液态渣、液态铁合金等。

现有技术中，对于液态渣，长期主要以水淬或者缓冷的方式冷却。其中，水淬方式不仅耗费大量的新水，而且造成厂区蒸汽大(尤其是冬季)，设备腐蚀大，渣的余热利用低，大多数企业的高温液体余热没有利用，利用的企业也仅仅是用来加热水；缓冷的方式主要是希望能多回收渣的热来产生蒸汽，但这种方式也需要加水，同时处理时间长、占地大，有的渣缓冷会结块，影响后续处理，同时渣的二次利用率不高。这两种处理渣的方式目前来看，对渣的余热回收效率都不高，水淬对渣的余热利用率低于20％，而缓冷处理方式对渣的余热利用率也低于50％。

对于液态铁合金，传统的处理方式是倒入锭模中自然凝固，完全凝固后再脱模，然后再自然冷却，这一过程不仅时间长、占地大，而且过程复杂，冷却后的铁合金破碎的人力成本高，环境热辐射大。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种高温液体冷却方法，用以解决现有高温液体处理过程中出现的环境问题、余热利用率低的问题。

本申请的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本申请提供了一种高温液体的冷却方法，包括如下步骤：

S1：将高温液体倒入盛液器中，保证高温液体不凝固；

S2：高温液体从盛液器流入快速冷却器，高温液体通过快速冷却器后，快速冷却为高温固体；

S3：高温固体向下移动进入冷却辊，在冷却辊挤压和转动作用下，高温固体向下连续移动进一步冷却，并带动整个盛液器中的高温液体不停地向快速冷却器中流动；

S4：将通过冷却辊处理后的高温固体经破碎器破碎成目标尺寸的固体粒块；

S5：破碎后的固体粒块沉积在竖冷器下部，并进行换热，在固体粒块的下方通入冷风，固体粒块与冷风换热后，固体粒块温度降低后外排，冷风换热后变为热风；

S6：热风通过热风环管输送至换热系统进行热回收，热风换热后温度降低，变为低温热风；

S7：低温热风经过除尘器除尘，经引风机输送至阀门；

S8：通过阀门控制，一部分低温热风循环至竖冷器下部，与空气在布风器混合后的冷风用于固体粒块换热，其余低温热风外排。

进一步地，S1中，盛液器外层设有保温加热组件，保温加热组件包括三层结构，从内到外依次为加热体、保温层和壳层。

进一步地，S2中，快速冷却器采用水冷方式，控制快速冷却器进水口水温<60℃，进出水口的温差<15℃，冷却水水压0.1-0.5Mpa。

进一步地，S3中，冷却辊的数量为一对或多对；根据冷却辊挤压后高温固体的厚度确定冷却辊对的间距；根据冷却辊挤压后高温固体的速度调整冷却辊的速度。

进一步地，S4中，所述破碎器为单辊齿破碎器或双辊齿破碎器，根据高温固体的脆性选用单辊齿破碎器或双辊齿破碎器。

进一步地，S5中，竖冷器为逆流气固换热器，冷却辊和破碎器设置在竖冷器内，高温固体在竖冷器中破碎成固体粒块，竖冷器中部周向外侧设置热风环管，热风环管通过沿竖冷器周向设置的多个支管与竖冷器连通，冷风换热后的热风通过支管进入热风环管。

进一步地，S8中，竖冷器内固体粒块的高度位于热风环管以上，根据高温固体的透气率及固体粒块的当量直径，确定竖冷器中固体粒块的高度。

进一步地，根据竖冷器内固体粒块高度的变化，通过控制阀门，分别调整鼓入低温热风和空气的流量。

进一步地，布风器位于竖冷器底部，两端分别与循环风进口和空气进口相连通，布风器包括多个风帽，风帽之间设有一定的距离，布风器用于将空气和低温热风混合后的冷风合理地分布在竖冷器内。

进一步地，高温液体为熔渣或液态金属，温度为1200℃-1700℃。

与现有技术相比，本申请至少可实现如下有益效果之一：

a)现有技术中，高温液体的冷却处理方法为：将高温液体倒入锭模中，高温液体在开放空间中自然凝固，完全凝固后再脱模，然后再自然冷却，这一过程不仅时间长、占地大，而且过程复杂，冷却后的铁合金破碎的人力成本高，环境热辐射大，高温液体冷却过程的热量没有得到利用，造成资源浪费。本申请的高温液体冷却方法，高温液体先经快速冷却器和冷却辊凝固成固体，再经破碎器破碎成固体粒块，固体粒块经冷风换热后冷却，整个过程在密闭空间进行，有效降低了热辐射，采用快速冷却器，冷却辊和破碎器，自动化程度高，提升了生产效率。

b)本申请提供的高温液体冷却方法，通过设置冷却循环风系统，实现风的循环利用，尤其通过设置换热系统，冷风与固体粒块换热后产生的热风随后通过换热系统将热量传递给待加热物质，热风温度降低，变为低温热风，全部或部分低温热风输送至冷却循环风系统入口，与空气混合后再次形成冷风，冷风向上流动，再次与固体粒块换热，进行循环冷却，充分利用了冷却热量，实现了资源的合理利用和余热的有效利用，余热利用效率高达70％。

现有技术中，采用水淬或者缓冷的方式冷却高温液体，余热回收利用率低，其中，水淬对渣的余热利用率低于20％，而缓冷处理方式对渣的余热利用率也低于50％。

c)本申请的高温液体冷却方法采用的高温液体冷却装置为密封结构，有效避免了高温液体渗漏，以及破碎固体产生的大量粉尘污染环境及危害操作人员健康，且整个冷却过程均在密闭空间内进行，减少了热辐射对环境和人体的影响。本申请的高温液体冷却装置自动化程度高，节省了大量人力，降低成本。

d)本申请提供的冷却方法，可以实现连续冷却，保证冷却的速度和热量的回收。具体的，通过调整冷却辊的间距，调整高温液体的冷却破碎速度，当高温液体较少时，将冷却辊的间距调小，降低高温液体的冷却破碎速度，实现连续冷却，进而实现风的循环利用，避免了生产间断造成的热量损失。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本申请的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明的高温液体冷却方法示意图；

图2为本发明实施例一的高温液体冷却装置的结构示意图；

图3为本发明实施例二的高温液体冷却装置的结构示意图；

图4为本发明实施例一、二中快速冷却器的结构俯视图；

图5为本发明实施例一、二中热风环管连接处的结构俯视图。

附图标记：

1-盛液器；2-保温加热组件；3-快速冷却器；4-冷却辊；5-破碎器；6-竖冷器；7-热风环管；8-热风出口；9-换热系统；10-除尘器；11-引风机；12-烟囱；13-阀门；14-循环风机；15-循环风进口；16-空气进口；17-空气风机；18-布风器；19-排料器；20-钢制外壳；21-内部冷却水缝；22-紧固螺栓；23-铜制内壳；24-支管。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本申请的优选实施例，其中，附图构成本申请的一部分，并与本申请的实施例一起用于阐释本申请的原理。

本发明提供了一种高温液体冷却方法，如图1所示，包括如下步骤：

S1：高温液体进入冷却破碎系统，经冷却、破碎后变为固体粒块；

具体的，高温液体经快速冷却器3冷却为高温固体，高温固体在冷却辊4的转动和挤压作用下，温度再次降低，形状变为板条状，再经破碎器5破碎成目标尺寸的固体粒块，固体粒块沉积在冷却破碎系统下部，并以一定速度排出冷却破碎系统。

S2：在固体粒块的下方通入冷风，固体粒块与冷风换热后，固体粒块温度降低，从冷却破碎系统底部排出，冷风温度升高变为热风，热风经换热系统9，温度降低变为低温热风，低温热风循环与固体粒块进行热交换。

具体的，冷却循环风系统从冷却破碎系统的底部通入冷风，自下而上的冷风与固体粒块进行换热，固体粒块温度降低，冷风温度升高变为热风，热风经冷却循环风系统的换热系统9，热风的热量传递给待加热物质，热风温度降低，变为低温热风，低温热风部分通过烟囱12排出，剩余低温热输送至冷却循环风系统入口，与空气混合后形成冷风，冷风向上流动，再次与固体粒块换热，进行循环冷却。

具体实施时，包括以下步骤：

步骤1：将高温液体倒入盛液器1中；

步骤2：高温液体从盛液器1流入快速冷却器3冷却，高温液体通过快速冷却器3后转化为高温固体；

步骤3：高温固体向下移动进入冷却辊4，在冷却辊4挤压和转动作用下，高温固体向下连续移动，并带动整个盛液器1中的高温液体不停地向快速冷却器3中流动；

步骤4：高温固体从冷却辊4出来后被破碎器5破碎成目标尺寸的固体粒块；

步骤5：破碎后的固体粒块直接进入竖冷器6进行换热；

步骤6：竖冷器6下部鼓进的空气与固体粒块换热后变成热风；

步骤7：排出的热风经过换热系统9进行热回收，并排出低温热风；

步骤8：低温热风经过除尘器10和引风机11后，可以通过阀门13控制，全部或一部分低温热风经循环风机14循环至竖冷器6内的布风器18，剩余部分低温热风通过烟囱12外排；

步骤9：空气风机17鼓入的空气与循环的低温热风混合后的冷风通过布风器18进入竖冷器与固体粒块进行换热；

步骤10：冷却后的固体粒块通过竖冷器6下部的排料器19排出。

具体的，步骤1中，在保温加热组件的作用下，盛液器1内的高温液体不凝固或基本不凝固；

具体的，步骤3中，通过调整冷却辊4的间距及转速，可以实现连续冷却，保证冷却的速度和热量的回收。实施时，通过调整冷却辊4的间距和转速，调整高温液体的冷却破碎速度，当高温液体较少时，将冷却辊4的间距调小，转速调低，降低高温液体的冷却破碎速度，实现连续冷却，避免因为高温液体在冷却辊4断流而造成的热量损失。

具体的，当盛液器1中高温液体的液位在1/2以上时，根据冷却辊4排出的板条状固体的厚度确定冷却辊4的间距，示例性的，由于想要获得5-10mm厚度的板条状固体，故控制冷却辊4的间距为5-10mm，根据板条状固体的出料速度调整冷却辊4的转速，板条状固体的出料速度为0.10-0.20m/s，则换算成冷却辊4的转速为40-80r/min，调整冷却辊4的转速为40-80r/min。

当盛液器1中液态高炉渣的液位在1/2以下时，由于液位降低，想要实现连续冷却，因此需要降低冷却辊4的排料量，通过将减小辊距和降低转速实现，示例性的，将冷却辊4的间距调整为3-8mm，板条状固体的出料速度为0.05-0.10m/s，冷却辊4的转速为20-40r/min；进而降低高温液体的冷却破碎速度，即降低单位时间内高温液体的冷却量，从而保证在下一包高温液体倒入盛液器1之前，盛液器1内有一定量的液体，满足冷却辊4连续冷却，避免因为高温液体在冷却辊4断流而造成的热量损失。

具体的，步骤8中，通过阀门13控制，实现全部或一部分低温热风经循环风机14循环至布风器18，一部分低温热风经循环风机14循环至布风器18时，剩余部分低温热风通过烟囱12外排。进入布风器18和烟囱12的低温热风量，是根据竖冷器6下部固体粒块的数量，计算需要冷风的温度及流量，通过控制阀门13，调整排出的低温热风和进入布风器的低温热风，通过空气风机调整空气流量，进而控制低温热风和和空气的流量及温度。

步骤9中，根据计算的需要冷风的温度及流量，调整排出的低温热风和进入布风器的低温热风，通过空气风机调整从竖冷气底部鼓入空气的流量，进而控制低温热风和空气流量及温度，空气风机17鼓入的空气与循环的低温热风混合后的冷风通过布风器18进入竖冷器，与固体粒块进行换热，布风器18将冷气分配到竖冷器6不同位置。

为了避免影响竖冷器上部的密封性，竖冷器内暂存固体粒块的高度位于热风环管7以上。如果固体粒块的高度低于热风环管7，则热风环管7抽取竖冷器上部的空气，在外部大气压的作用下，影响竖冷器上部的密封性，造成竖冷器上部漏气。具体的，根据高温固体的透气率及固体粒块的当量直径，确定竖冷器6中固体粒块的高度。如果固体粒块的透气率好，当量直径大，则固体粒块的高度相对高；反之，如果固体粒块的透气率差，当量直径小，则固体粒块的高度相对低。

具体的，根据竖冷器下部固体粒块的装入量的变化，即固体粒块的高度的变化，分别调整鼓入低温热风和空气的量。

示例性的，固体粒块为高炉渣粒，正常情况下，竖冷器下部固体粒块(高炉渣粒)的填充高度在热风环管7以上4-6m的位置，保证鼓入竖冷器的风换热后不会从填充料的顶部溢出，而是全部从热风环管引出。当固体粒块(高炉渣粒)的高度在热风环管7以上2-4m的位置时，将通过控制阀门13增加进入布风器的低温热风的量，降低空气风机17鼓入竖冷器的空气的量，因为固体粒块高度降低，说明竖冷器内的热的固体粒块的量减少，为了控制竖冷器换热的稳定性，适当要降低竖冷器单位时间的排料量，降低排料量会导致单位时间换热的物料量减少，单位时间需要的换热量降低，因此，通过提高低温热风比例，减少通入空气的比例实现，具体计算方式为：单位时间低温热风与空气总计增加带入竖冷器的热量等于单位时间固体粒块减少的换热量。

示例性的，当固体粒块(即高炉渣粒块)的填充高度在热风环管7以上6-10m的位置时，将通过控制阀门13降低进入布风器的低温热风的量，提高空气风机17鼓入竖冷器的空气的量。因为固体粒块的高度增加，说明竖冷器内热的固体粒块(即高炉渣粒块)的量增加，为了控制竖冷器换热的稳定性，适当要提高竖冷器单位时间的排料量，提高排料量会导致单位时间换热的物料量提高，单位时间需要的换热量增加，因此，通过降低低温热风的量，增加通入空气的量实现，具体计算方式：单位时间低温热风与空气总计减少的带入竖冷器的热量等于单位时间固体粒块增加的换热量。

冷却方法采用的高温液体冷却装置，参见图2至图3，包括冷却破碎系统和冷却循环风系统；冷却破碎系统用于将高温液体冷却成固体，然后将冷却后的固体破碎成固体粒块，并为破碎后的固体粒块与冷却循环风换热提供热交换环境；冷却循环风系统用于通过冷风与固体粒块进行热交换，降低固体粒块的温度，并实现冷风的循环热交换及交换热的余热利用。

冷却破碎系统包括快速冷却器3、冷却辊4、破碎器5。

快速冷却器3用于将高温液体快速冷却为高温固体，冷却辊4用于冷却并挤压高温固体，带动高温固体向破碎器5运动，破碎器5用于将冷却辊4挤压后的高温固体破碎成固体粒块，破碎后的固体粒块与冷却循环风的换热在竖冷器6中进行。

实施过程为，为了便于物料传递，将快速冷却器3、冷却辊4、破碎器5自上而下布置，还可设置盛液器1，高温液态高炉渣从盛液器1流入快速冷却器3冷却，高温液体(如高温液态高炉渣)通过快速冷却器3后转化为高温固体(如高温固态高炉渣)；高温固体进入冷却辊4，在冷却辊4挤压和转动作用下，高温固体向下运动，并带动整个盛液器1中的高温液体不停地向快速冷却器3中流动；高温固体从冷却辊4出来后被破碎器5破碎成合格尺寸的固体粒块；破碎后的固体粒块直接进入竖冷器6进行换热。

高温液体经快速冷却器3冷却为高温固体，高温固体在冷却辊4的转动和挤压作用下，温度再次降低，形状变为板条状，再经破碎器5破碎成目标尺寸的固体粒块，固体粒块沉积在冷却破碎系统下部，并以一定速度排出冷却破碎系统。

冷却循环风系统包括换热系统9。

换热系统9用于将与固体粒块接触式换热产生的热风加热待测物体，实现热风的余热利用。

实施过程为，冷却循环风系统从冷却破碎系统的底部通入冷风，自下而上的冷风与冷却破碎系统下部的固体粒块产生接触式换热，固体粒块温度降低，冷风温度升高变为热风，热风从冷却风循环系统的出口排出冷却破碎系统，热风经冷却循环风系统的换热系统9，热风的热量传递给待加热物质，热风温度降低，变为低温热风，进而实现余热的有效利用，低温热风一部分通过烟囱12排出，剩余低温热风经管道输送至冷却循环风系统入口，与空气混合后形成冷风，冷风向上流动，再次与固体粒块接触式换热，实现冷却固体粒块、热风的余热利用及风的循环利用。也可以将所有的低温热风经管道输送至冷却循环风系统入口。

为了提高余热利用效率，本申请的高温液体冷却装置设置冷却循环风系统，实现风的循环利用，尤其通过设置换热系统9，将固体粒块中的热量通过热风传递给待加热物体，实现余热的有效利用，余热利用效率高达70％。

现有技术中，采用水淬或者缓冷的方式冷却高温液体，余热回收利用率低，其中，水淬对渣的余热利用率低于20％，而缓冷处理方式对渣的余热利用率也低于50％。

为了减少粉尘污染及热辐射，本申请的高温液体冷却破碎装置为密封结构，有效避免了高温液体渗漏，以及破碎固体产生的大量粉尘污染环境及危害操作人员健康，且整个冷却过程均在密闭空间内进行，减少了热辐射。本申请的高温液体冷却装置自动化程度高，节省了大量人力，降低成本。

现有技术中，高温液体的冷却处理方式为：将高温液体倒入锭模中自然凝固，完全凝固后再脱模，然后再自然冷却，这一过程不仅时间长、占地大，而且过程复杂，冷却后的铁合金破碎的人力成本高，环境热辐射大。

冷却破碎系统还包括竖冷器6，即按照高温液体的加工运动方向，冷却破碎系统自上而下依次包括盛液器1、快速冷却器3、冷却辊4、破碎器5、竖冷器6和排料器19。

盛液器1、快速冷却器3、竖冷器6和排料器19为密封连接，优选为焊接连接，实现冷却破碎系统的密封连接。冷却辊4和破碎器5位于竖冷器6内部。

盛液器1为顶部开口的倒梯形结构，用于盛放高温液体。

快速冷却器3为水冷器，为中空的通道结构，横截面为圆形或矩形，中空部位用于通过高温液体，通道的周向用于冷却高温液体。控制快速冷却器3进水口水温<60℃，进出水口的温差<15℃，冷却水水压0.1-0.5Mpa，通过调整水压调整流速，进而调整冷却器的冷却速度。

具体的，为了获得较大的冷却速度，通过增加冷却水水压，则水流速度增加，快速冷却器3的冷却速度加快；为了获得较小的冷却速度，通过减少冷却水的水压，则水流速度降低，快速冷却器3的冷却速度降低。

设置进水口水温<60℃，进出水口的温差<15℃，是因为考虑快速冷却器3使用的换热管长期在给定水压下这一水温能够保证水管的安全性和换热稳定性，设置冷却水水压0.1-0.5Mpa，是由换热管的阻力、换热水流速等决定的。

快速冷却器3优选为矩形结构，如图4所示，矩形通道的中空部分用于通过高温液体，矩形通道的周向用于冷却高温液体，由内至外方向包括铜制内壳23和钢制外壳30，铜制内壳23和钢制外壳30之间设有多个内部冷却水缝21，用于流通冷却水，铜制内壳23和钢制外壳30通过多个紧固螺栓22实现固定连接。

具体冷却过程为：高温液体通过矩形通道的中空部分，将热量传递给铜制内壳23，铜制内壳23温度升高，内部冷却水缝21的冷却水降低铜制内壳23温度，铜制内壳23与高温液体存在温度差，进而产生接触式换热，高温液体温度降低，变为高温固体。此时，高温固体外表面冷却为固体，中部仍存在液芯，具有一定的塑性。

冷却辊4采用水冷方式，并且成对设置，每对冷却辊4同时转动，带动高温固体向下运动，冷却高温固体。通过调整每对冷却辊4之间的距离，可以实现对高温固体挤压力的调整，进而实现挤压后高温固体变成板条形固体的宽窄调整。通过调整冷却辊4的转动速度，实现高温固体向下运动速度的调整。

具体的，如果想要获得较窄的板条形固体，将一对冷却辊4之间的距离调小，冷却辊4对高温固体的挤压力变大，由于高温固体的中部存在液芯，具有一定的塑性，在冷却辊4挤压力的作用下，高温固体被挤压成较窄的板条形固体。如果想要增加板条形固体向下的速度，通过将冷却辊4的转动速度调高即可实现。

冷却辊4具有3个作用：一是冷却高温固体；二是冷却后的高温固体能够顺利地从快速冷却器3中排出，有带动高温固体向下运动的作用；三是将高温固体压缩成板条形。

冷却辊4的数量可以是一对或多对组成，如果对高温固体的冷却速度、挤压力要求较低，选用一对冷却辊4即可；如果对高温固体的冷却速度、挤压力要求较高，可以选用多对冷却辊4。

冷却辊4的辊径根据板条形固体的厚度确定，如果想要获得厚度较薄的板条形固体，则选用辊径较小的冷却辊4；如果想要获得厚度较厚的板条形固体，则选用辊径较大的冷却辊4，冷却辊4的辊径一般为10-200mm。

破碎器5可以是单辊齿破，也可以是双辊齿破。

具体的，如果高温液体冷却后为脆性较大的材料，容易破碎，则选用单辊齿破；如果高温液体冷却后为脆性较小的材料，或者冷却辊4挤压后的板条形固体的厚度较宽，以及其它难以破碎的情况，则选用双辊齿破。

为了得到不同目标尺寸的固体粒块，可以通过调整单辊齿破的位置及转速，或者通过调整双辊齿破的间距和转速实现。

具体的，如果想要获得较小尺寸的固体粒块，可以通过调整单辊齿破向靠近冷却辊轮4的方向移动，加快单辊齿破的转动速度；或者通过调整双辊齿破的间距变小，加快双辊齿破的转动速度。如果想要获得较大尺寸的固体粒块，可以通过调整单辊齿破向远离冷却辊轮4的方向移动，降低单辊齿破的转动速度；或者通过调整双辊齿破的间距变大，降低双辊齿破的转动速度。

竖冷器6是一种逆流气固换热器，其形状可以是圆形、矩形、方形、不规则形等，在竖冷器6的竖直方向上，分为上部的冷却破碎区和下部的换热区。冷却破碎区内设有冷却辊4和破碎器5，用于将高温固体冷却并破碎成固体粒块；换热区用于暂存固体粒块，并通过冷气接触式换热，降低固体粒块的温度。

竖冷器6下部固定连接排料器19，用于排放暂存的固体粒块，并能够控制固体粒块的排出速度。

为了保证盛液器1内的高温液体不凝固，盛液器1外层设有保温加热组件2，保温加热组件2包括三层结构，从内到外依次为加热体、保温层和壳层。具体地，加热体可采用硅钼棒加热体，保温层可采用高铝耐材和莫来石浇注料组成的保温层，最外层的壳层采用钢板壳，也就是说，保温加热组件2包括设于盛液器1外壁的硅钼棒加热体和包裹在加热体外侧的耐高温的高铝耐材和莫来石浇注料组成的保温层，最外层为钢板壳，以免高温液体在盛液器1内凝固，无法向下流动进行破碎等后续操作。

冷却循环风系统还包括热风环管7、热风出口8、除尘器10、引风机11、阀门13、循环风机14、循环风进口15、空气进口16、布风器18。

冷却循环风系统还包括空气风机17，空气风机17向布风器鼓风，通过布风器18将空气从冷却破碎系统的下部鼓入。

冷风与固体粒块进行热交换后产生的热风通过热风环管7从热风出口排出至换热系统9进行热回收，换热系统9排出低温热风；低温热风经过除尘器10和引风机11后，通过循环风机14循环至布风器18。

冷却循环风系统还包括烟囱12，低温热风经过除尘器10和引风机11后，全部或部分通过烟囱12排出，当部分通过烟囱12排出时，其余通过循环风机14循环至布风器18。具体的，根据换热固体粒块的单位时间换热量来判断，若单位时间换热量大，则减少低温热风进入布风器18，增加低温热风通过烟囱12排出，主要是为了保证排料的温度一定要达到设定的低温温度(如排出高炉渣<150℃、铬铁块温度<160℃)。

按照风的循环流动方向，冷却循环风系统管路上依次包括热风环管7、热风出口8、换热系统9、除尘器10、引风机11、烟囱12、阀门13、循环风机14、循环风进口15、布风器18。

热风环管7位于竖冷器6的中部外侧，是一个围绕在竖冷器6一圈的圆环式结构，如图5所示，热风环管环绕在竖冷器6中部周向外侧，竖冷器6的周向设有多个支管24，支管24的两端分别与竖冷器6和热风环管7相连通，即热风环管7通过沿竖冷器周向设置的多个支管24与竖冷器连通，热风环管7的左侧设有热风出口8，用于将热风环管7内的热风引流至换热系统9。

热风环管7中的热风流向为：热风从竖冷器6经多个环管的支管24流向热风环管7，热风在热风环管7内汇聚，经热风出口8流出。

换热系统9用于将热风的热量进行有效利用，即利用热风的热量加热待加热物质，热风与待加热物质产生非接触式换热，待加热物质温度升高，热风温度降低变为低温热风，整个过程实现热风的余热有效利用。

除尘器10用于去除低温热风中的粉尘颗粒，净化低温热风。

引风机11用于将净化后的低温热风输送至烟囱12或循环风机14。

阀门13用于控制低温热风进入循环风机14的量。

循环风机14用于将低温热风输送至循环风进口15。

循环风进口15用于将低温热风输送至布风器18。

空气风机17用于将空气输送至空气进口16。

空气进口16用于将空气输送至布风器18。

布风器18位于竖冷器6底部，两端分别与循环风进口15和空气进口16相连通。布风器18用于将空气和低温热风混合后的冷风合理地分布在竖冷器6内，保证固体粒块冷却均匀。布风器18底部设有排料器19。

具体的，布风器18包括多个风帽，风帽之间设有一定的距离，能够保证固体粒块顺利的从竖冷器6进入排料器19。风帽为蘑菇结构，蘑菇头的下部设有多个出风口，用于将空气和低温热风混合后的冷风输送至竖冷器6底部。

高温液体冷却破碎装置的具体实施：将高温液体倒入盛液器1中，高温液体主要是指高温的熔渣以及液态金属，温度根据熔渣及液态金属成分的不同在1200℃-1700℃之间，盛液器1起到盛放高温液体且保证高温液体不凝固的功能；高温液体从盛液器1流入快速冷却器3冷却，高温液体通过冷却器3后，温度降低，转化为高温固体(温度高于700℃)；高温固体进入冷却辊4，在冷却辊4挤压和转动作用下，高温固体温度降低，高温固体向下运动，并带动整个盛液器1中的高温液体不停地向快速冷却器3中流动；高温固体从冷却辊4出来后被破碎器5破碎成目标尺寸的固体粒块；破碎后的固体粒块直接进入竖冷器6进行换热；竖冷器6下部布风器18鼓进的冷风与沉积在竖冷器6下部的固体粒块换热，固体粒块温度降低，当固体粒块温度<200℃，经过竖冷器6排出，进入排料器19，换热后的冷风变为热风，热风通过热风环管7从热风出口8排出。

风循环过程为：竖冷器6底部的布风器18流出冷风，冷风自下而上流动，与竖冷器6下部的固体粒块产生接触式换热，固体粒块温度降低，冷风温度升高，变为热风；热风通过热风环管7从热风出口8排出；排出的热风经过换热系统9进行热回收，热风变为低温热风(温度<250℃)；低温热风经过除尘器10除尘净化，经引风机11输送至烟囱12和阀门13，一部分通过烟囱12外排，其余部分通过阀门13控制，进入循环风机14循环至竖冷器6内的布风器18；空气通过空气风机17向竖冷器6内的布风器18鼓风，布风器18将低温热风与空气混合后的冷风合理地分配到竖冷器6不同位置，冷风自下而上流动与竖冷器6下部的固体粒块换热，实现风的循环利用。

实施例1

如图2所示，本实施例将高温液态高炉渣(温度>1350℃)倒入盛液器1中，盛液器1起到保证液态高炉渣不凝固的功能；高温液态高炉渣从盛液器1流入快速冷却器3冷却，高温液态高炉渣通过快速冷却器3后转化为高温固态高炉渣；高温固态高炉渣进入冷却辊4，在冷却辊4挤压和转动作用下，高温固态高炉渣向下运动，并带动整个盛液器1中的高温液态高炉渣不停地向快速冷却器3中流动；高温固态高炉渣从冷却辊4出来后被破碎器5破碎成合格尺寸的高炉渣粒；破碎后的高炉渣粒直接进入竖冷器6进行换热；竖冷器6下部鼓进的冷风和循环风通过布风器18与高炉渣粒换热后得到的热风，热风通过热风环管7从热风出口8排出；排出的热风经过换热系统9进行热回收，并排出低温热风；低温热风经过除尘器10和引风机11后，可以通过循环风机14循环至竖冷器6内的布风器18，也可以通过烟囱12外排；空气通过空气风机17向竖冷器6内的布风器18鼓风，通过布风器18合理地分配到竖冷器1不同位置；冷却后的高炉渣粒通过竖冷器6下部的排料器19排出。经过快速冷却器3后，高温固态高炉渣中玻璃体含量>90％；破碎器5得到的高炉渣粒粒径<5mm；换热系统9排出的低温热风温度为200℃；经过竖冷器6排出的高炉渣粒温度为150℃。

通过本方法可以实现高温液态高炉渣连续冷却，保证冷却的速度和热量的回收。具体的，冷却辊4的辊径为50mm，当盛液器1中高温液态高炉渣的液位在1/2以上时，根据板条状固体的厚度确定冷却辊4的间距，由于想要获得5-10mm厚度的板条状固体，故控制冷却辊4的间距为5-10mm，根据板条状固体的出料速度调整冷却辊4的转速，本实施例中，板条状固体的出料速度为0.10-0.20m/s，则换算成冷却辊4的转速为40-80r/min，调整冷却辊4的转速为40-80r/min；当盛液器1中液态高炉渣的液位在1/2以下时，由于液位降低，想要实现连续冷却，因此需要降低冷却辊4的排料量，通过将减小辊距和降低转速实现，具体的，将冷却辊4的间距调整为3-8mm，板条状固体的出料速度为0.05-0.10m/s，冷却辊4的转速为20-40r/min；进而降低高温液体的冷却破碎速度，即降低单位时间内液体渣的冷却量，从而保证在下一包高温液态高炉渣倒入盛液器1之前盛液器1内有一定量的液态高炉渣，满足冷却辊4连续冷却，避免因为高温液体在冷却辊4断流而造成的热量损失。

根据高温固体的透气率及固体粒块的当量直径，确定竖冷器6中固体粒块的高度。如果固体粒块的透气率好，当量直径大，则固体粒块的高度相对高；反之，如果固体粒块的透气率差，当量直径小，则固体粒块的高度相对低。

具体的，根据竖冷器下部固体粒块的装入量的变化，即固体粒块的高度的变化，分别调整鼓入低温热风和空气的量。

本实施例中，正常情况下，竖冷器下部高炉渣粒的填充高度在热风环管7以上4-6m的位置，保证鼓入竖冷器的风换热后不会从填充料的顶部溢出，而是全部从热风环管引出。当高炉渣粒的高度在热风环管7以上2-4m的位置时，将通过控制阀门13增加进入布风器的低温热气量(由于受变频风机的变频器影响，提高风量控制在10-50％)，降低空气风机17鼓入竖冷器的风量(由于受变频风机的变频器影响，降低风量控制在10-80％)，因为固体粒块高度降低，说明竖冷器内的热的固体粒块(即高炉渣粒块)的量减少，为了控制竖冷器换热的稳定性，适当要降低竖冷器单位时间的排料量，降低排料量会导致单位时间换热的物料量减少，单位时间需要的换热量降低，因此，通过提高低温热风比例，减少通入空气的比例实现，具体计算方式为：单位时间低温热风与空气总计增加带入竖冷器的热量与单位时间固体粒块减少的换热量基本相当。

当高炉渣粒的填充高度在热风环管7以上6-10m的位置时，将通过控制阀门13降低进入布风器的低温热风的量(由于受变频风机的变频器影响，降低风量控制在10-50％)，提高空气风机17鼓入竖冷器的风量(由于受变频风机的变频器影响，提高风量控制在10-80％)。因为固体粒块的高度增加，说明竖冷器的热的固体粒块(即高炉渣粒块)的量增加，为了控制竖冷器换热的稳定性，适当要提高竖冷器单位时间的排料量，提高排料量会导致单位时间换热的物料量提高，单位时间需要的换热量增加，因此，通过降低低温热风比例，增加通入空气的比例实现，具体计算方式：单位时间低温热风与空气总计减少的带入竖冷器的热量等于单位时间固体粒块增加的换热量。

实施例2

结合图3，本实施例将高温铬铁水温度>1550℃倒入盛液器1中，盛液器1起到保证高温铬铁水不凝固的功能；高温铬铁水从盛液器1流入快速冷却器3冷却，高温铬铁水通过冷却器3后转化为高温固体铬铁；高温固体铬铁进入冷却辊4，在冷却辊4挤压和转动作用下，高温固体铬铁向下运动，并带动整个盛液器1中的高温铬铁水不停地向快速冷却器3中流动；高温固体铬铁从冷却辊4出来后被破碎器5破碎成合格尺寸的铬铁块；破碎后的铬铁块直接进入竖冷器6进行换热；竖冷器6下部鼓进的冷风和循环风通过布风器18与铬铁块换热后得到的热风，热风通过热风环管7从热风出口8排出；排出的热风经过换热系统9进行热回收，并排出低温热风；低温热风经过除尘器10和引风机11后，可以通过循环风机14循环至竖冷器6内的布风器18，也可以通过烟囱12外排；空气通过空气风机17向竖冷器6内的布风器18鼓风，通过布风器18合理地分配到竖冷器1不同位置；冷却后的铬铁块通过竖冷器6下部的排料器19排出。经过快速冷却器3后，高温铬铁块中无液相；破碎器5得到的铬铁块尺寸范围是：长<200mm，宽<150mm，高<60mm，换热系统9排出的低温热风温度为160℃，经过竖冷器6排出的铬铁块温度为160℃。

通过本方法可以实现高温铬铁水连续冷却，保证冷却的速度和热量的回收。具体的，当盛液器1中液态高炉渣的液位在1/2以上时，正常冷却辊4的间距为70-110mm，冷却辊4的辊径为100mm，冷却辊4的转速为5-15r/min，板条形固体从冷却辊4排出的出料速度为0.04-0.08m/s；当盛液器1中液态高炉渣的液位在1/2以下时，将冷却辊4的间距调整为50-90mm，冷却辊4的转速为5-12r/min，板条形固体从冷却辊4排出的出料速度为0.026-0.063m/s；进而降低高温液体的冷却破碎速度，即降低单位时间内液体渣的冷却量，从而保证在下一包液态高炉渣倒入盛液器1之前盛液器1内有一定量的液态高炉渣，满足冷却辊4连续冷却，避免因为高温液体在冷却辊4断流而造成的热量损失。

根据竖冷器6下部铬铁块的装入量，计算需要冷风的温度及流量，正常情况下，竖冷器6下部铬铁块的填充高度在热风环管7以上5-8m的位置。当铬铁块的高度在热风环管7以上2-5m的位置时，将通过控制阀门13增加进入布风器18的低温热风量(提高风量10-60％)，降低空气风机17鼓入竖冷器6的风量(降低风量10-80％)；当铬铁块的填充高度在热风环管7以上8-10m的位置时，将通过控制阀门13降低进入布风器18的低温热气量(降低风量10-60％)，提高空气风机17鼓入竖冷器的风量(提高风量10-80％)。

此方法还可用于其它液体的冷却和余热回收。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高温液体的冷却方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将高温液体倒入盛液器中，保证高温液体不凝固；

S2：高温液体从盛液器流入快速冷却器，高温液体通过快速冷却器后，快速冷却为高温固体；所述快速冷却器为水冷器，为中空的通道结构，横截面为圆形或矩形，中空部位用于通过高温液体，通道的周向用于冷却高温液体；

S3：高温固体向下移动进入冷却辊，在冷却辊挤压和转动作用下，高温固体向下连续移动进一步冷却，并带动整个盛液器中的高温液体不停地向快速冷却器中流动；

S4：将通过冷却辊处理后的高温固体经破碎器破碎成目标尺寸的固体粒块；所述破碎器为单辊齿破碎器或双辊齿破碎器；所述冷却辊和破碎器设置在竖冷器内；

S5：破碎后的固体粒块沉积在竖冷器下部，并进行换热，在固体粒块的下方通入冷风，固体粒块与冷风换热后，固体粒块温度降低后外排，冷风换热后变为热风；

S6：热风通过热风环管输送至换热系统进行热回收，热风换热后温度降低，变为低温热风；

S7：低温热风经过除尘器除尘，经引风机输送至阀门；

S8：通过阀门控制，一部分低温热风循环至竖冷器下部，与空气在布风器混合后的冷风用于固体粒块换热，其余低温热风外排。

2.根据权利要求1所述的高温液体的冷却方法，其特征在于，所述S1中，通过在盛液器外设置保温加热组件来保证高温液体不凝固，保温加热组件包括三层结构，从内到外依次为加热体、保温层和壳层。

3.根据权利要求1所述的高温液体的冷却方法，其特征在于，所述S2中，快速冷却器采用水冷方式，控制快速冷却器进水口水温<60℃，进出水口的温差<15℃，冷却水水压0.1-0.5MPa 。

4.根据权利要求1所述的高温液体的冷却方法，其特征在于，所述S3中，所述冷却辊的数量为一对或多对；根据冷却辊挤压后高温固体的厚度确定冷却辊对的间距；根据冷却辊挤压后高温固体的速度调整冷却辊的速度。

5.根据权利要求1所述的高温液体的冷却方法，其特征在于，所述S4中，所述破碎器为单辊齿破碎器或双辊齿破碎器，根据高温固体的脆性选用单辊齿破碎器或双辊齿破碎器。

6.根据权利要求1所述的高温液体的冷却方法，其特征在于，所述S5中，竖冷器为逆流气固换热器，高温固体在竖冷器中破碎成固体粒块，竖冷器中部周向外侧设置热风环管，热风环管通过沿竖冷器周向设置的多个支管与竖冷器连通，冷风换热后的热风通过支管进入热风环管。

7.根据权利要求6所述的高温液体的冷却方法，其特征在于，所述S8中，竖冷器内固体粒块的高度位于热风环管以上，根据高温固体的透气率及固体粒块的当量直径，确定竖冷器中固体粒块的高度。

8.根据权利要求7所述的高温液体的冷却方法，其特征在于，根据竖冷器内固体粒块高度的变化，通过控制阀门，分别调整鼓入低温热风和空气的流量。

9.根据权利要求1所述的高温液体的冷却方法，其特征在于，所述S8中，所述布风器位于竖冷器底部，两端分别与循环风进口和空气进口相连通，布风器包括多个风帽，布风器用于将空气和低温热风混合后的冷风合理地分布在竖冷器内。

10.根据权利要求1-9任一项所述的高温液体的冷却方法，其特征在于，所述高温液体为熔渣或液态金属，温度为1200℃-1700℃。

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