CN112113438A - 一种高温熔渣余热回收利用系统 - Google Patents

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陈堃
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Abstract

本发明提供一种高温熔渣余热回收利用系统，包括高温熔渣间接水冷换热装置、余热锅炉、蒸汽发电装置、蒸汽供热装置、凝汽器、凝结水泵、给水泵，所述高温熔渣间接水冷换热装置上设有冷却水入口和冷却水出口，所述高温熔渣间接水冷换热装置的冷却水出口与所述余热锅炉的入口连通，所述蒸汽发电装置的入口和所述蒸汽供热装置的入口均与所述余热锅炉的蒸汽出口连通，所述蒸汽发电装置的末级排汽口与所述凝汽器的入口连通，所述凝汽器通过所述凝结水泵与所述给水泵的入口连通，所述给水泵的出口与所述高温熔渣间接水冷换热装置的冷却水入口连通。

Description

一种高温熔渣余热回收利用系统
技术领域
本发明涉及高温熔渣余热回收利用领域，尤其涉及一种高温熔渣余热回收利用系统。
背景技术
在工业领域存在着大量的高温熔渣，如钢铁冶金行业生产过程中高炉渣、钢渣、镍铁渣等，有色金属行业生产过程中铜渣等，危废高温熔融生产过程中炉渣。
以总量最大的高炉渣为例，目前主要采用水淬法冷却高炉渣，水淬法不仅消耗大量水资源，且会产生大量的无压水蒸气、细小灰尘及SO2和H2S气体污染环境，同时资源化利用时需进一步烘干，增加了其处理能耗。
高温熔渣的高效利用问题在五十年前就开始引起人们的研发热潮，目前国内已有多种高温熔渣干式处理技术，其中以风碎法和旋转杯粒化法最具代表性。风淬法热回收效率约48％，成品渣品质与水淬渣相当，但存在占地面积大、投资费用高、运行成本高等问题。旋转杯粒化余热回收效率高、粒化效果好，但装置结构复杂，对流动性不好的高温熔渣易出现堵塞、结块等技术问题。
随着企业产量的大幅提高，节能减排压力的骤升，如何有效地回收高温熔渣的高温显热，减少其处理过程中对环境造成的污染，又不影响其处理后的使用价值这个难题，成为本领域技术人员所急待解决的一个技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种高温熔渣余热回收利用系统，至少解决了现有技术中的部分问题。
本发明是这样实现的：
本发明提供一种高温熔渣余热回收利用系统，包括高温熔渣间接水冷换热装置、余热锅炉、蒸汽发电装置、凝汽器、凝结水泵、给水泵，所述高温熔渣间接水冷换热装置上设有冷却水入口和冷却水出口，所述高温熔渣间接水冷换热装置的冷却水出口与所述余热锅炉的入口连通，所述余热锅炉的蒸汽出口与所述蒸汽发电装置的入口连通，所述蒸汽发电装置的末级排汽口与所述凝汽器的入口连通，所述凝汽器通过所述凝结水泵与所述给水泵的入口连通，所述给水泵的出口与所述高温熔渣间接水冷换热装置的冷却水入口连通。
作为优选，所述高温熔渣间接水冷换热装置为高温熔渣圆盘冷渣机，所述高温熔渣圆盘冷渣机包括圆盘机架和若干冷渣箱，各所述冷渣箱沿所述圆盘机架的径向设置，且各所述冷渣箱沿所述圆盘机架的周向间隔分布，各所述冷渣箱均固定在圆盘机架上，各所述冷渣箱均包括内部流动冷却水的水冷夹套，所述水冷夹套上开设有冷却水进口和冷却水出口，所述水冷夹套呈环状，且所述水冷夹套位于内侧的外壁围合成接收高温熔渣的冷渣体，所述冷渣体的顶部设有与所述熔渣溜槽对接的导料槽，所述导料槽与所述冷渣体连通，所述冷渣体的底部设有卸料板，各所述冷渣箱的上方设有高温熔渣的缓存斗，所述缓存斗位于所述圆盘机架的中心，所述缓存斗的底部连通有一个向各所述冷渣箱内输送高温熔渣的熔渣溜槽，所述高温熔渣圆盘冷渣机还包括带动缓存斗转动向不同冷渣箱内输送高温熔渣的传动机构，所述传动机构的输出轴通过联轴器与所述缓存斗相连，沿所述圆盘机架的径向，所述冷渣体呈扁平状。
作为优选，所述导料槽包括与熔渣溜槽对接进料的第一扩口端以及与冷渣体对接连通的第一窄口端，所述导料槽的口径沿第一扩口端到第一窄口端的方向渐缩，所述冷渣体包括设有卸料板的第二扩口端以及与导料槽对接连通的第二窄口端，所述冷渣体的口径沿第二扩口端到第二窄口端的方向渐缩，沿所述圆盘机架的径向，所述导料槽相对的两个侧面以及所述冷渣体相对的两个侧面均为圆弧面。
作为优选，所述冷却水进口位于冷渣箱底部，所述冷却水出口位于冷渣箱顶部，沿所述圆盘机架的径向，所述冷却水进口与所述冷却水出口分别位于冷渣箱相对的两侧。
作为优选，在所述熔渣溜槽内设有流量计，或在冷渣箱底部设置称重传感器；所述缓存斗为半球形结构；所述水冷夹套外侧设有保温层；各所述冷渣箱沿所述圆盘机架的周向均匀间隔分布；所述传动机构为电机，所述电机的输出轴通过联轴器与所述缓存斗相连。
作为优选，所述蒸汽发电装置为汽轮发电机组。
作为优选，所述高温熔渣余热回收利用系统还包括汽轮发电机组调阀，所述汽轮发电机组通过所述汽轮发电机组调阀与所述余热锅炉的蒸汽出口连通。
作为优选，所述高温熔渣余热回收利用系统还包括蒸汽供热装置和供汽调阀，所述蒸汽供热装置通过所述供汽调阀与所述余热锅炉的蒸汽出口连通。
作为优选，所述高温熔渣余热回收利用系统还包括除盐水供水管，所述凝汽器连通所述除盐水供水管，所述除盐水供水管上设有除盐水调阀。
作为优选，所述高温熔渣余热回收利用系统还包括除氧器，所述凝结水泵的出口通过除氧器与所述给水泵的入口连通。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的高温熔渣余热回收系统，结构简单成本低、运行能耗低、高余热回收率、对熔渣粘度适应性强(对高温熔渣的粘度不做特别要求)，且不会对熔渣后续利用价值产生影响，具有高运行稳定性。
2、本发明提供的高温熔渣余热回收利用系统采用间接水冷的形式实现高温熔渣快速冷却，克服目前高温熔渣冷却能源消耗高、环境污染大等问题，从而减少环境污染，降低能耗，节约成本。
3、本发明提供的高温熔渣余热回收利用系统充分利用高温熔渣的热能，避免能源的浪费，回收利用高温熔渣热能用于发电或热电联产，增加了收益。
4、在本发明中，所述高温熔渣间接水冷换热装置采用高温熔渣圆盘冷渣机，使高温熔渣不直接与水接触且能达到迅速冷却的效果，本发明提供的高温熔渣圆盘冷渣机采用间接水冷形式不会产生大量的无压水蒸气和细小灰尘污染环境，资源化利用时不需要进一步烘干，降低了能耗，避免了高温熔渣直接与水接触产生危险的情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的高温熔渣余热回收利用系统的示意图；
图2为本发明实施例提供的高温熔渣圆盘冷渣机俯视的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的高温熔渣圆盘冷渣机的剖面示意图。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图3，本发明实施例提供一种高温熔渣余热回收利用系统，包括高温熔渣间接水冷换热装置6、余热锅炉7、蒸汽发电装置8、蒸汽供热装置16(给用户供热)、凝汽器9、凝结水泵10、给水泵12，所述高温熔渣间接水冷换热装置6上设有冷却水入口和冷却水出口，所述高温熔渣间接水冷换热装置6的冷却水出口与所述余热锅炉7的入口连通，所述蒸汽发电装置8的入口和所述蒸汽供热装置16的入口均与所述余热锅炉7的蒸汽出口连通，所述蒸汽发电装置8的末级排汽口与所述凝汽器9的入口连通，所述凝汽器9通过所述凝结水泵10与所述给水泵12的入口连通，所述给水泵12的出口与所述高温熔渣间接水冷换热装置6的冷却水入口连通。在本实施例中，所述蒸汽发电装置8为汽轮发电机组。所述高温熔渣余热回收利用系统还包括汽轮发电机组调阀13，所述汽轮发电机组通过所述汽轮发电机组调阀13与所述余热锅炉7的蒸汽出口连通。所述高温熔渣余热回收利用系统还包括供汽调阀14，所述蒸汽供热装置16通过所述供汽调阀14与所述余热锅炉7的蒸汽出口连通。
本实施例提供了一种高温熔渣余热回收利用系统，包括通过管道依次连接的高温熔渣间接水冷换热装置6、余热锅炉7、蒸汽发电装置8、凝汽器9、凝结水泵10、除氧器11、给水泵12。在高温熔渣间接水冷换热装置6中冷却水与高温熔渣进行热交换进入余热锅炉7，余热锅炉7将产生高温蒸汽送入蒸汽发电装置8中，蒸汽发电装置8利用蒸汽的热能转换成电能后，末级排汽通过喉部接管进入凝汽器9并在其中凝结，凝汽器9中凝结水由凝结水泵10输送至除氧器11，并通过给水泵12进入高温熔渣间接水冷换热装置6中。
作为上述方式的进一步改进，可通过汽轮发电机组调阀13，供汽调阀14调节蒸汽流量，用于热电联产。
所述高温熔渣余热回收利用系统还包括除盐水供水管15，所述凝汽器9连通所述除盐水供水管15，所述除盐水供水管15上设有除盐水调阀17。所述高温熔渣余热回收利用系统还包括除氧器11，所述凝结水泵的出口通过除氧器11与所述给水泵12的入口连通。
在本实施例中，所述高温熔渣间接水冷换热装置为高温熔渣圆盘冷渣机，该冷渣机采用间接水冷的形式实现高温熔渣快速冷却，冷却水中余热利用后可循环使用，该冷渣机体积小，结构简单，安全性高。本发明通过高温熔渣圆盘冷渣机中冷却水与高温熔渣进行热交换，利用高温熔渣余热发电或热电联产。本发明涉及余热回收利用、热能发电、冷渣机技术领域。
本发明提供的高温熔渣余热回收系统，结构简单成本低、运行能耗低、高余热回收率、对熔渣粘度适应性强(对高温熔渣的粘度不做特别要求)，且不会对熔渣后续利用价值产生影响，具有高运行稳定性。
本发明提供的高温熔渣余热回收利用系统采用间接水冷的形式实现高温熔渣快速冷却，克服目前高温熔渣冷却能源消耗高、环境污染大等问题，从而减少环境污染，降低能耗，节约成本。
本发明提供的高温熔渣余热回收利用系统充分利用高温熔渣的热能，避免能源的浪费，回收利用高温熔渣热能用于发电或热电联产，增加了收益。
如图2-图3，所述高温熔渣圆盘冷渣机包括圆盘机架1和若干冷渣箱2，冷渣箱2的数量及尺寸可以根据工程需求进行设置，各所述冷渣箱2位于所述圆盘机架1的内侧，各所述冷渣箱2沿所述圆盘机架1的径向设置，且各所述冷渣箱2沿所述圆盘机架1的周向均匀间隔分布，各所述冷渣箱2均固定在圆盘机架1上，各所述冷渣箱2均包括内部流动冷却水的水冷夹套23，所述水冷夹套23上开设有冷却水进口25和冷却水出口26，所述水冷夹套23呈环状，且所述水冷夹套23位于内侧的外壁围合成接收高温熔渣的冷渣体22，所述冷渣体22的顶部设有与所述熔渣溜槽4对接的导料槽21，所述导料槽21与所述冷渣体22连通，所述冷渣体22的底部设有卸料板24，当高温熔渣冷却形成玻璃体后，可以打开卸料板24使其脱落，所述水冷夹套23外侧设有保温层27，防止烫伤及热量损失。各所述冷渣箱2的上方设有放置高温熔渣的缓存斗3，所述缓存斗3位于所述圆盘机架1的中心，所述缓存斗3的底部连通有一个向各所述冷渣箱2内输送高温熔渣的熔渣溜槽4，所述高温熔渣圆盘冷渣机还包括带动缓存斗3转动向不同冷渣箱2内输送高温熔渣的传动机构5，所述传动机构5的输出轴通过联轴器与所述缓存斗3相连。
沿所述圆盘机架1的径向，所述冷渣体22呈扁平状，可增加换热面积，提高换热效率。所述导料槽21包括与熔渣溜槽4对接进料的第一扩口端以及与冷渣体22对接连通的第一窄口端，所述导料槽21的口径沿第一扩口端到第一窄口端的方向渐缩，所述冷渣体22包括设有卸料板24的第二扩口端以及与导料槽21对接连通的第二窄口端，所述冷渣体22的口径沿第二扩口端到第二窄口端的方向渐缩，即导料槽21进口及冷渣体22出口均设置倾角；沿所述圆盘机架1的径向，所述导料槽相对的两个侧面以及所述冷渣体相对的两个侧面均为圆弧面，导料槽21进口及冷渣体22出口均设置有倾角，两侧边缘采用圆弧形设计，可防止高温熔渣外溅，堵料或卸料不畅的现象，更加便于进料和卸料。所述导料槽21的顶部边沿设有向上凸出的环状围栏，可进一步防止熔渣外溅。
在本实施例中，冷渣体22为扁平状，所述冷却水进口25位于冷渣箱2底部，所述冷却水出口26位于冷渣箱2顶部，沿所述圆盘机架1的径向，所述冷却水进口25与所述冷却水出口26分别位于冷渣箱2相对的两侧，热交换面积增大，提升了冷却效率。
在本实施例中，所述传动机构为电机，所述电机的输出轴通过联轴器与所述缓存斗相连。
本发明提供了一种高温熔渣圆盘冷渣机，包括圆盘机架1、冷渣箱2、缓存斗3、熔渣溜槽4、传动机构5，其中冷渣箱2包括：导料槽21、冷渣体22、水冷夹套23、卸料板24、冷却水进口25、冷却水出口26、保温层27。
冷渣机缓存斗3与熔渣溜槽4连接，冷渣箱2沿着圆盘均匀固定在圆盘机架1上，其中冷渣箱2数量可以根据实际产量要求设置。
缓存斗3设置在圆盘机架1中心，传动机构5带动缓存斗3转动，将高温熔渣从缓存斗3中送至每个冷渣箱2中。缓存斗3为半球形结构，转动给料时稳定，且不易漏料、撒料。
冷渣箱2从内到外，依次为冷渣体22、水冷夹套23、保温层27，高温熔渣进入冷渣体22中，冷却水进入水冷夹套23中冷却熔渣，水冷夹套23外层设置有保温层27，防止烫伤及热量损失。
缓存斗3、熔渣溜槽4、导料槽21、冷渣体22、卸料板24，均需采用耐高温材质，可在1400～1600℃下工作；水冷夹套23采用普通不锈钢材质，防止生锈，保持其安全性及工作长期稳定性。
所述冷渣箱2设置导料槽21，避免熔渣外溅，造成安全隐患，导料槽21焊接在冷渣体22上部，且导料槽21进口及冷渣体22出口均设置有倾角，两侧边缘采用圆弧形设计，可防止高温熔渣外溅，或者堵料卸料不畅的现象。
冷渣体22为扁平状，冷却水进口25位于冷渣箱2的底部，冷却水出口26在冷渣箱2上方，冷却水出口26在冷却水进口对侧顶部，热交换面积增大，提升冷却效率。
冷渣箱2底部安装有卸料板24，当高温熔渣冷却形成玻璃体后，可以打开卸料板24使其脱落。
水冷夹套23内部可设置导流板，导流板均匀分布在水冷夹套23内，使冷却水充分流经整个水冷夹套23后再从冷却水出口26出来，导流板可为螺旋上升的隔板结构，导流板进一步提高了换热效率，同时延长了水冷夹套23的使用寿命。水冷夹套23可换成若干根导流管，导流管内流动冷却水，各所述导流管环绕冷渣体22螺旋上升，各所述导流管间均匀间隔设置，各所述导流管的冷却水进口均位于冷渣箱的底部，各所述导流管的冷却水出口均位于冷渣箱的顶部。
冷渣机工作时，高温熔渣从缓存斗3经过熔渣溜槽4，熔渣溜槽4上安装有流量计检测熔渣流量(也可以在冷渣箱2底部安装称重传感器)，在本实施例中，采用PLC作为控制器，当冷渣体22中装满熔渣后，流量计/称重传感器给PLC控制器一个信号，PLC控制器控制传动机构5启动，传动机构5带动缓存斗3转动给下一个冷渣箱2送料，实现高温熔渣自动化给料。高温熔渣流入冷渣箱2后，冷却水从冷渣箱2底部的冷却水进口25流入水冷夹套23，带走高温熔渣的热量，从冷渣箱2侧上方的冷却水出口26流出，高温熔渣冷却后形成玻璃体，可打开冷渣箱2底部的卸料板24，使得玻璃体脱落。
在本发明中，高温熔渣的给料方式为传动机构5带动缓存斗3间断性转动，给料至冷渣箱2中；在圆盘机架1中心处设置半球形缓存斗3，该缓存斗3转动给料时结构稳定，不易漏料、撒料；冷渣箱导料槽21进口及冷渣体22出口设置倾角，且进料口及出料口两侧设置为圆弧形，便于进料和卸料；冷却水进口25位于冷渣箱底部，冷却水出口26位于冷渣箱对侧顶部，保证了换热效率；水冷夹套23外侧设置保温层27，可有效防止烫伤及热量损失。
本发明提供的高温熔渣圆盘冷渣机采用间接水冷形式，使高温熔渣不直接与水接触且能达到迅速冷却的效果，本发明提供的高温熔渣圆盘冷渣机采用间接水冷形式不会产生大量的无压水蒸气和细小灰尘污染环境，资源化利用时不需要进一步烘干，降低了能耗，避免了高温熔渣直接与水接触产生危险的情况，另外，本发明提供的高温熔渣余热回收利用系统利用了高温熔渣圆盘冷渣机的冷却水余热，冷却水中余热利用后可循环使用，本发明提供的高温熔渣余热回收利用系统在全球能源需求持续增长而实际供应相对不断下降的严峻形势下，能达到节能减排的效果。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高温熔渣余热回收利用系统，其特征在于：包括高温熔渣间接水冷换热装置、余热锅炉、蒸汽发电装置、凝汽器、凝结水泵、给水泵，所述高温熔渣间接水冷换热装置上设有冷却水入口和冷却水出口，所述高温熔渣间接水冷换热装置的冷却水出口与所述余热锅炉的入口连通，所述余热锅炉的蒸汽出口与所述蒸汽发电装置的入口连通，所述蒸汽发电装置的末级排汽口与所述凝汽器的入口连通，所述凝汽器通过所述凝结水泵与所述给水泵的入口连通，所述给水泵的出口与所述高温熔渣间接水冷换热装置的冷却水入口连通。
2.如权利要求1所述的高温熔渣余热回收利用系统，其特征在于：所述高温熔渣间接水冷换热装置为高温熔渣圆盘冷渣机，所述高温熔渣圆盘冷渣机包括圆盘机架和若干冷渣箱，各所述冷渣箱沿所述圆盘机架的径向设置，且各所述冷渣箱沿所述圆盘机架的周向间隔分布，各所述冷渣箱均固定在圆盘机架上，各所述冷渣箱均包括内部流动冷却水的水冷夹套，所述水冷夹套上开设有冷却水进口和冷却水出口，所述水冷夹套呈环状，且所述水冷夹套位于内侧的外壁围合成接收高温熔渣的冷渣体，所述冷渣体的顶部设有与所述熔渣溜槽对接的导料槽，所述导料槽与所述冷渣体连通，所述冷渣体的底部设有卸料板，各所述冷渣箱的上方设有高温熔渣的缓存斗，所述缓存斗位于所述圆盘机架的中心，所述缓存斗的底部连通有一个向各所述冷渣箱内输送高温熔渣的熔渣溜槽，所述高温熔渣圆盘冷渣机还包括带动缓存斗转动向不同冷渣箱内输送高温熔渣的传动机构，所述传动机构的输出轴通过联轴器与所述缓存斗相连，沿所述圆盘机架的径向，所述冷渣体呈扁平状。
3.如权利要求2所述的高温熔渣余热回收利用系统，其特征在于：所述导料槽包括与熔渣溜槽对接进料的第一扩口端以及与冷渣体对接连通的第一窄口端，所述导料槽的口径沿第一扩口端到第一窄口端的方向渐缩，所述冷渣体包括设有卸料板的第二扩口端以及与导料槽对接连通的第二窄口端，所述冷渣体的口径沿第二扩口端到第二窄口端的方向渐缩，沿所述圆盘机架的径向，所述导料槽相对的两个侧面以及所述冷渣体相对的两个侧面均为圆弧面。
4.如权利要求2所述的高温熔渣余热回收利用系统，其特征在于：所述冷却水进口位于冷渣箱底部，所述冷却水出口位于冷渣箱顶部，沿所述圆盘机架的径向，所述冷却水进口与所述冷却水出口分别位于冷渣箱相对的两侧。
5.如权利要求2所述的高温熔渣余热回收利用系统，其特征在于：在所述熔渣溜槽内设有流量计，或在冷渣箱底部设置称重传感器；所述缓存斗为半球形结构；所述水冷夹套外侧设有保温层；各所述冷渣箱沿所述圆盘机架的周向均匀间隔分布；所述传动机构为电机，所述电机的输出轴通过联轴器与所述缓存斗相连。
6.如权利要求1所述的高温熔渣余热回收利用系统，其特征在于：所述蒸汽发电装置为汽轮发电机组。
7.如权利要求6所述的高温熔渣余热回收利用系统，其特征在于：还包括汽轮发电机组调阀，所述汽轮发电机组通过所述汽轮发电机组调阀与所述余热锅炉的蒸汽出口连通。
8.如权利要求1所述的高温熔渣余热回收利用系统，其特征在于：还包括蒸汽供热装置和供汽调阀，所述蒸汽供热装置通过所述供汽调阀与所述余热锅炉的蒸汽出口连通。
9.如权利要求1所述的高温熔渣余热回收利用系统，其特征在于：还包括除盐水供水管，所述凝汽器连通所述除盐水供水管，所述除盐水供水管上设有除盐水调阀。
10.如权利要求1所述的高温熔渣余热回收利用系统，其特征在于：还包括除氧器，所述凝结水泵的出口通过除氧器与所述给水泵的入口连通。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114704814A (zh) * 2022-04-07 2022-07-05 马鞍山市如松冶金科技有限责任公司 一种环型热熔渣气化锅炉热量回收系统及其使用方法
CN114854912A (zh) * 2022-04-29 2022-08-05 安徽马钢嘉华新型建材有限公司 一种矿渣多方式冷却系统

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