CN111500804B - 一种利用液态钢渣生产钢渣粉末的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用液态钢渣生产钢渣粉末的装置，涉及液态钢渣处理技术及设备相关领域，包括渣池补热炉，所述的渣池补热炉右侧连接有中间罐，中间罐的底部连接有雾化装置；所述的渣池补热炉包括炉体内壳和炉体外壳，所述的炉体内壳设于炉体外壳的内部，两者间形成中空的夹套，所述的渣池补热炉顶部从左至右依次还设有主燃烧喷嘴、压缩空气入口、钢渣入口、辅燃烧喷嘴、氧化物投料口和烟气出口；底部从左至右依次还设有排铁口、电磁铁和压缩空气出口；所述的中间罐内还设有塞棒，所述的塞棒可在中间罐内上下移动。本发明装置的构造合理，设备占地少，投资少，清洁无污染，又易于热量的回收。

Description

一种利用液态钢渣生产钢渣粉末的装置及方法

技术领域

本发明涉及液态钢渣处理技术及设备相关领域，尤其涉及一种利用液态钢渣生产钢渣粉末的装置及方法。

背景技术

研究钢渣利用技术，开拓钢渣综合利用途径，提高钢渣的综合利用率，能有效的减少钢渣的排放、堆弃，使大宗固废达到“减量化、资源化、无害化”。

钢渣综合利用技术主要有高温液态钢渣的预处理技术、常温钢渣的深加工技术和尾渣的利用技术。钢渣综合利用首先要解决的是高温液态钢渣的颗粒化或粉化、消解游离氧化钙、渣、铁高效分离、保持钢渣的活性，满足综合利用各种要求的同时，回收利用高温液态钢渣的热量。

目前，国内使用钢渣处理工艺大体分为以下几类：第一类是将液态钢渣先冷却一段时间达到可淬温度时，再洒水产生物理力学作用，使游离氧化钙消解、渣块碎裂；渣冷却到常温时进行破碎、筛分、磁选，盘泼法、热泼法、热闷法属于此类。它们的缺点是粒度不均匀、后续破碎加工量大、粉尘大、工艺复杂、处理周期长、运行和投资费用大，钢渣安定性差。第二类是高温液态渣在流出、下降过程中被高压水分割、击碎；再加上高温渣遇水急冷收缩产生应力集中而破裂，同时急冷粒化。其中有倾翻罐水淬法、开孔渣罐水淬法、滚筒水淬和粒化轮水淬法。缺点是操作不当或渣液粘稠堆积时易发生爆炸，钢渣粒度均匀性差，只能处理流动性好的液态渣；而滚筒和粒化轮方法处理的钢渣结晶致密难磨细胶凝活性差，设备磨损大、故障率高、寿命短、投资大。第三类是风淬法，利用高速气流将在空中降落下的液态钢渣流股击碎为细小液滴，并随气体定向飞行，在飞行过程中迅速冷却为半固态渣粒，然后分散落入水中迅速冷却。风淬法是只能处理液态渣。

以上三类钢渣处理工艺除风淬法外，都存在处理后钢渣块度大，粒度大小不匀，易磨性差；安定性差，胶凝活性低；后期需破碎、分选，磁选或粉磨；工艺复杂，投资大，磨损严重、耗能高；只能处理流动性好的稀渣，且高温液态渣具有1600℃高温的热量没有回收，冷却耗费大量的水。

申请公布号CN101993964A发明专利《冶金熔渣干式粒化及热能回收》中公开了液态熔渣采用离心旋转盘和气流脉冲的方式进行干式粒化，熔渣通过与水冷壁和流化气体进行热交换后被冷却凝固，在形成高玻化率的粒化渣的同时充分回收了熔渣的热量；申请公布号CN101691620A发明专利《一种液态钢渣处理工艺及装置》中公开了由气淬气体喷嘴提供的气体射流击碎粒化成液态渣滴，液态渣滴飞行过程中在逆流换热的惰性冷却气体的作用下快速冷却，得到高温固态渣；高温固态渣再与冷却气体逆流换热后，排出低温渣粒。上述换热升温的高温冷却气体经重力除尘器除尘后，进入余热锅炉回收蒸汽。

两个发明专利都采用了流化床或移动床换热回收液态渣热量，利用冷却气体与熔渣逆流换热。但热利用太低，与渣换热后进入锅炉的气体温度只有450-550℃，出锅炉的气体温度150-200℃。之所以热利用太低，是因为离心粒化和风淬粒化后的钢渣没有达到足够小的粒度，只能被迫采用流化床或移动床，渣、风接触时间太短，渣粒不足以停留在换热风中，一起流过锅炉受热面与受热面换热。

为此，我们提出了一种利用液态钢渣生产钢渣粉末的装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液态钢渣生产钢渣粉末的装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种利用液态钢渣生产钢渣粉末的装置，包括渣池补热炉，所述的渣池补热炉右侧连接有中间罐，中间罐的底部连接有雾化装置；所述的渣池补热炉包括炉体内壳和炉体外壳，所述的炉体内壳设于炉体外壳的内部，两者间形成中空的夹套，所述的渣池补热炉顶部从左至右依次还设有主燃烧喷嘴、压缩空气入口、钢渣入口、辅燃烧喷嘴、氧化物投料口和烟气出口；底部从左至右依次还设有排铁口、电磁铁和压缩空气出口；所述的中间罐内还设有塞棒，所述的塞棒可在中间罐内上下移动；所述的雾化装置包括嘴体、进液喷嘴、一次空气入口、二次空气入口和三次空气入口。

进一步的，所述的炉体内壳的内部为渣池,渣池内还设有一隔墙，所述的隔墙设于炉体内壳的右侧顶壁上；所述的电磁铁设于炉体外壳的底部。

进一步的，所述的排铁口、主燃烧喷嘴、钢渣入口、辅燃烧喷嘴、氧化物投料口和烟气出口的外端口均伸出于炉体外壳外，内端口均伸入到炉体内壳内，实现了渣池与渣池补热炉外部的连通。

进一步的，所述的压缩空气入口、压缩空气出口的外端口均伸出于炉体外壳外，内端口均伸入到炉体外壳和炉体内壳内的夹套内，实现了夹套与渣池补热炉外部的连通。

进一步的，所述的塞棒竖直的设于中间罐的内部正中央，所述的渣池与中间罐的内部相连通，所述的塞棒可通过其上下位置的变化来控制中间罐内部与雾化装置内部的连通或隔离。

进一步的，所述的进液喷嘴设于中间罐和嘴体之间，其是由中间罐的出口管及嘴体间形成的环隙射流喷口；所述的嘴体外部为嘴体外壳，内部为嘴体内腔，嘴体内腔内设有嘴体内件，嘴体内件的内部为一空腔，其从左至右依次由预混段、收缩段、喉口段和扩张段组成，所述的喉口段上还设有环形缝隙喷口；所述嘴体的右侧出口端还设有一喷头，所述喷头上还设有若干喷口；所述的嘴体内件顶端部与一次空气入口相连通，左侧面与二次空气入口相连通；所述的嘴体内件、嘴体外壳及喷头之间形成环形均压腔室，所述的环形均压腔室与三次空气入口相连通，还通过环形缝隙喷口与嘴体内件的喉口段相连通。

进一步的，所述的一次空气入口、二次空气入口和三次空气入口均通过阀门与压缩空气出口相连通。

一种利用液态钢渣生产钢渣粉末的方法，包括如下步骤：

S1、将炼钢转运来的钢渣从渣池补热炉的钢渣入口倒入到渣池内，然后控制助燃气体经空气换热器预热，再与燃气共同混入到主燃烧喷嘴内燃烧，燃烧热通过辐射、对流传导给渣液，期间所产生的烟气经由烟气出口排出，同时还控制辅燃烧喷嘴内的气体燃烧，使得渣液保持一定的过热度；

S2、从氧化物投料口向渣池内投入氧化物，其与钢渣反应后，渣液中所含的铁液在重力及电磁铁所产生的磁力作用下沉入渣池底部，定期从排铁口处排出；

S3、过热的渣液经过隔墙的底部升至溢流口，再流入到中间罐内，在上述过程期间，控制压缩空气由压缩空气入口注入到夹套内，压缩空气经过预热处理后从压缩空气出口排出，再经由控制阀分流进入到一次空气入口、二次空气入口和三次空气入口内；

S4、将中间罐内的塞棒竖直提起，此时渣液从中间罐的出口管流入到进液喷嘴处，这时一次空气入口内的气体对其进行一次冲击、破碎，之后渣液落入到嘴体内件的预混段处，这时二次空气入口内的气体再次对其进行二次冲击、破碎，接着渣液移动到喉口段处，这时三次空气入口内的气体通过环形缝隙喷口对其进行三次冲击、破碎，此经三次冲击加速加压的渣液通过扩张段进入到喷头，最后由喷头上的喷口喷出，喷出后因突然减压，气液膨胀加速，液滴破裂后形成更加细小的液滴，被冷却风瞬间冷却凝固，随冷却风一起进入锅炉受热面进行换热后被冷却到150℃，最后进入收尘器，达到气固分离的效果，完成钢渣粉末的生产。

进一步的，步骤S2中所述的氧化物为二氧化硅、氧化铝、含硅铝氧化物的工业废料中的至少一种。

与现有技术相比，本发明的有益效果是:

本发明装置的构造合理，其不但能处理液态流动度好的钢渣，也可以处理熔融状态流动差的钢渣；并可在液相分离渣、铁，消解游离氧化钙，免去了破碎、过筛的流程，省时省力省电；同时又充分利用了渣液易分割、易破碎为小的液滴的特点，降低了液相粘度和表面张力的耗能，具有远远小于钢渣凝固结晶破碎、粉磨的耗能的优势；用压缩空气反复冲击、破碎渣液，形成钢渣粉末，进而避免了破碎、分选、磁选、粉磨的步骤，整体的工艺流程短，设备占地少，投资少，清洁无污染，又易于热量的回收，极具推广应用价值。

附图说明

图1为本发明装置的整体结构示意图；

图2为本发明装置中渣池补热炉的结构示意图；

图3为本发明装置中雾化装置的结构示意图。

图中：1、渣池补热炉；2、中间罐；3、塞棒；4、进液喷嘴；5、雾化装置；6、排铁口；7、主燃烧喷嘴；8、压缩空气入口；9、钢渣入口；10、辅燃烧喷嘴；11、氧化物投料口；12、烟气出口；13、隔墙；14、渣池；15、电磁铁；16、压缩空气出口；17、炉体内壳；18、炉体外壳；19、一次空气入口；20、二次空气入口；21、三次空气入口；22、嘴体；23、预混段；24、嘴体内件；25、收缩段；26、喉口段；27、喷头；28、喷口；29、嘴体外壳；30、扩张段；31、环形缝隙喷口；32、环形均压腔室。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-图3，一种利用液态钢渣生产钢渣粉末的装置，包括渣池补热炉1，所述的渣池补热炉1右侧连接有中间罐2，中间罐2的底部连接有雾化装置5；所述的渣池补热炉1包括炉体内壳17和炉体外壳18，所述的炉体内壳17设于炉体外壳18的内部，两者间形成中空的夹套，所述的渣池补热炉1顶部从左至右依次还设有主燃烧喷嘴7、压缩空气入口8、钢渣入口9、辅燃烧喷嘴10、氧化物投料口11和烟气出口12；底部从左至右依次还设有排铁口6、电磁铁15和压缩空气出口16；所述的中间罐2内还设有塞棒3，所述的塞棒3可在中间罐2内上下移动；所述的雾化装置5包括嘴体22、进液喷嘴4、一次空气入口19、二次空气入口20和三次空气入口21。

所述的炉体内壳17的内部为渣池14,渣池14内还设有一隔墙13，所述的隔墙13设于炉体内壳17的右侧顶壁上；所述的电磁铁15设于炉体外壳18的底部。

所述的排铁口6、主燃烧喷嘴7、钢渣入口9、辅燃烧喷嘴10、氧化物投料口11和烟气出口12的外端口均伸出于炉体外壳18外，内端口均伸入到炉体内壳17内，实现了渣池14与渣池补热炉1外部的连通。

所述的压缩空气入口8、压缩空气出口16的外端口均伸出于炉体外壳18外，内端口均伸入到炉体外壳18和炉体内壳17内的夹套内，实现了夹套与渣池补热炉1外部的连通。

所述的塞棒3竖直的设于中间罐2的内部正中央，所述的渣池14与中间罐2的内部相连通，所述的塞棒3可通过其上下位置的变化来控制中间罐2内部与雾化装置5内部的连通或隔离。

所述的进液喷嘴4设于中间罐2和嘴体22之间，其是由中间罐2的出口管及嘴体22间形成的环隙射流喷口；所述的嘴体22外部为嘴体外壳29，内部为嘴体内腔，嘴体内腔内设有嘴体内件24，嘴体内件24的内部为一空腔，其从左至右依次由预混段23、收缩段25、喉口段26和扩张段30组成，所述的喉口段26上还设有环形缝隙喷口31；所述嘴体22的右侧出口端还设有一喷头27，所述喷头27上还设有若干喷口28；所述的嘴体内件24顶端部与一次空气入口19相连通，左侧面与二次空气入口20相连通；所述的嘴体内件24、嘴体外壳29及喷头27之间形成环形均压腔室32，所述的环形均压腔室32与三次空气入口21相连通，还通过环形缝隙喷口31与嘴体内件24的喉口段26相连通。

所述的一次空气入口19、二次空气入口20和三次空气入口21均通过阀门与压缩空气出口16相连通。

一种利用液态钢渣生产钢渣粉末的方法，包括如下步骤：

S1、将炼钢转运来的钢渣从渣池补热炉1的钢渣入口9倒入到渣池14内，然后控制助燃气体经空气换热器预热，再与燃气共同混入到主燃烧喷嘴7内燃烧，燃烧热通过辐射、对流传导给渣液，期间所产生的烟气经由烟气出口12排出，同时还控制辅燃烧喷嘴10内的气体燃烧，使得渣液保持一定的过热度；

S2、从氧化物投料口11向渣池14内投入氧化物，其与钢渣反应后，渣液中所含的铁液在重力及电磁铁15所产生的磁力作用下沉入渣池14底部，定期从排铁口6处排出；

S3、过热的渣液经过隔墙13的底部升至溢流口，再流入到中间罐2内，在上述过程期间，控制压缩空气由压缩空气入口8注入到夹套内，压缩空气经过预热处理后从压缩空气出口16排出，再经由控制阀分流进入到一次空气入口19、二次空气入口20和三次空气入口21内；

S4、将中间罐2内的塞棒3竖直提起，此时渣液从中间罐2的出口管流入到进液喷嘴4处，这时一次空气入口19内的气体对其进行一次冲击、破碎，之后渣液落入到嘴体内件24的预混段23处，这时二次空气入口20内的气体再次对其进行二次冲击、破碎，接着渣液移动到喉口段26处，这时三次空气入口21内的气体通过环形缝隙喷口31对其进行三次冲击、破碎，此经三次冲击加速加压的渣液通过扩张段30进入到喷头27，最后由喷头27上的喷口28喷出，喷出后因突然减压，气液膨胀加速，液滴破裂后形成更加细小的液滴，被冷却风瞬间冷却凝固，随冷却风一起进入锅炉受热面进行换热后被冷却到150℃，最后进入收尘器，达到气固分离的效果，完成钢渣粉末的生产。

步骤S2中所述的氧化物为二氧化硅、氧化铝、含硅铝氧化物的工业废料中的至少一种，其用来中和消解游离的氧化钙，调整整体的流动性，促进渣液在炉内快速实现液相下的渣、铁分离。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种利用液态钢渣生产钢渣粉末的装置，包括渣池补热炉(1)，其特征在于，所述的渣池补热炉(1)右侧连接有中间罐(2)，中间罐(2)的底部连接有雾化装置(5)；所述的渣池补热炉(1)包括炉体内壳(17)和炉体外壳(18)，所述的炉体内壳(17)设于炉体外壳(18)的内部，两者间形成中空的夹套，所述的渣池补热炉(1)顶部从左至右依次还设有主燃烧喷嘴(7)、压缩空气入口(8)、钢渣入口(9)、辅燃烧喷嘴(10)、氧化物投料口(11)和烟气出口(12)；底部从左至右依次还设有排铁口(6)、电磁铁(15)和压缩空气出口(16)；所述的中间罐(2)内还设有塞棒(3)，所述的塞棒(3)可在中间罐(2)内上下移动；所述的雾化装置(5)包括嘴体(22)、进液喷嘴(4)、一次空气入口(19)、二次空气入口(20)和三次空气入口(21)；

所述的进液喷嘴(4)设于中间罐(2)和嘴体(22)之间，其是由中间罐(2)的出口管及嘴体(22)间形成的环隙射流喷口；所述的嘴体(22)外部为嘴体外壳(29)，内部为嘴体内腔，嘴体内腔内设有嘴体内件(24)，嘴体内件(24)的内部为一空腔，其从左至右依次由预混段(23)、收缩段(25)、喉口段(26)和扩张段(30)组成，所述的喉口段(26)上还设有环形缝隙喷口(31)；所述嘴体(22)的右侧出口端还设有一喷头(27)，所述喷头(27)上还设有若干喷口(28)；所述的嘴体内件(24)顶端部与一次空气入口(19)相连通，左侧面与二次空气入口(20)相连通；所述的嘴体内件(24)、嘴体外壳(29)及喷头(27)之间形成环形均压腔室(32)，所述的环形均压腔室(32)与三次空气入口(21)相连通，还通过环形缝隙喷口(31)与嘴体内件(24)的喉口段(26)相连通；所述的一次空气入口(19)、二次空气入口(20)和三次空气入口(21)均通过阀门与压缩空气出口(16)相连通。

2.根据权利要求1所述的一种利用液态钢渣生产钢渣粉末的装置，其特征在于，所述的炉体内壳(17)的内部为渣池(14),渣池(14)内还设有一隔墙(13)，所述的隔墙(13)设于炉体内壳(17)的右侧顶壁上；所述的电磁铁(15)设于炉体外壳(18)的底部。

3.根据权利要求2所述的一种利用液态钢渣生产钢渣粉末的装置，其特征在于，所述的排铁口(6)、主燃烧喷嘴(7)、钢渣入口(9)、辅燃烧喷嘴(10)、氧化物投料口(11)和烟气出口(12)的外端口均伸出于炉体外壳(18)外，内端口均伸入到炉体内壳(17)内，实现了渣池(14)与渣池补热炉(1)外部的连通。

4.根据权利要求3所述的一种利用液态钢渣生产钢渣粉末的装置，其特征在于，所述的压缩空气入口(8)、压缩空气出口(16)的外端口均伸出于炉体外壳(18)外，内端口均伸入到炉体外壳(18)和炉体内壳(17)内的夹套内，实现了夹套与渣池补热炉(1)外部的连通。

5.根据权利要求4所述的一种利用液态钢渣生产钢渣粉末的装置，其特征在于，所述的塞棒(3)竖直的设于中间罐(2)的内部正中央，所述的渣池(14)与中间罐(2)的内部相连通，所述的塞棒(3)通过其上下位置的变化来控制中间罐(2)内部与雾化装置(5)内部的连通或隔离。

6.一种利用液态钢渣生产钢渣粉末的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将炼钢转运来的钢渣从渣池补热炉(1)的钢渣入口(9)倒入到渣池(14)内，然后控制助燃气体经空气换热器预热，再与燃气共同混入到主燃烧喷嘴(7)内燃烧，燃烧热通过辐射、对流传导给渣液，期间所产生的烟气经由烟气出口(12)排出，同时还控制辅燃烧喷嘴(10)内的气体燃烧，使得渣液保持一定的过热度；

S2、从氧化物投料口(11)向渣池(14)内投入氧化物，其与钢渣反应后，渣液中所含的铁液在重力及电磁铁(15)所产生的磁力作用下沉入渣池(14)底部，定期从排铁口(6)处排出；

S3、过热的渣液经过隔墙(13)的底部升至溢流口，再流入到中间罐(2)内，在上述过程期间，控制压缩空气由压缩空气入口(8)注入到夹套内，压缩空气经过预热处理后从压缩空气出口(16)排出，再经由控制阀分流进入到一次空气入口(19)、二次空气入口(20)和三次空气入口(21)内；

S4、将中间罐(2)内的塞棒(3)竖直提起，此时渣液从中间罐(2)的出口管流入到进液喷嘴(4)处，这时一次空气入口(19)内的气体对其进行一次冲击、破碎，之后渣液落入到嘴体内件(24)的预混段(23)处，这时二次空气入口(20)内的气体再次对其进行二次冲击、破碎，接着渣液移动到喉口段(26)处，这时三次空气入口(21)内的气体通过环形缝隙喷口(31)对其进行三次冲击、破碎，此经三次冲击加速加压的渣液通过扩张段(30)进入到喷头(27)，最后由喷头(27)上的喷口(28)喷出，喷出后因突然减压，气液膨胀加速，液滴破裂后形成更加细小的液滴，被冷却风瞬间冷却凝固，随冷却风一起进入锅炉受热面进行换热后被冷却到150℃，最后进入收尘器，达到气固分离的效果，完成钢渣粉末的生产；

步骤S2中所述的氧化物为二氧化硅、氧化铝、含硅铝氧化物的工业废料中的至少一种。

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