CN113293245A - 一种高温炉渣余热回收系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高温炉渣余热回收系统，包括渣水换热罐、水箱、高压给水单元、低压给水单元、回水单元及集汽箱；渣水换热罐的顶部设高温渣入口，底部设冷却渣出口；高压给水单元由高压给水泵、高压给水管、高压环形进水管及高压水雾喷管组成，低压给水单元由低压给水泵、低压给水管、低压环形进水管及低压水喷淋管组成，回水单元由回水泵及回水管道组成，渣水换热罐的顶部一侧设蒸汽接管，通过蒸汽管道连接集汽箱。本发明通过向多个渣水换热罐内轮流加入高温炉渣，实现蒸汽的连续稳定生产；采用低压水喷淋与高压水喷雾相结合的方式，使输出蒸汽的流量、压力和温度可调，高温炉渣经热淬处理后可作为高附加值产品，资源回收利用程度更高。

Description

一种高温炉渣余热回收系统及方法
技术领域
本发明涉及余热回收技术领域，尤其涉及一种高温炉渣余热回收系统及方法。
背景技术
炉渣是钢铁冶炼生产过程中产生的高温废弃物，排放温度一般在800℃以上。在我国，钢铁行业每年排放的炉渣高达1亿吨以上，大量炉渣直接排放，带来了巨大的环境问题。探索和研究废炉渣的资源化利用方法，既充分有效地利用炉渣的高温余热，又使废炉渣冷却后变成高附加值的产品，最终实现节能减排、循环发展的目的。近些年，我国钢铁行业大力发展节能减排和绿色低碳相关技术，而废炉渣的资源化利用恰恰符合这一发展要求。
废炉渣的资源化利用技术早在20世纪80年代就已经有人提出，目前，已经公开的方法有热闷法、热泼法、水淬法、滚筒法、风淬法等。其中风淬法和滚筒法的技术尚未成熟，仍处于研究开发阶段。我国各钢铁企业目前普遍采用热闷法和水淬法进行炉渣余热回收，但这两种方法均具有间断性运行的特点，使蒸汽无法连续稳定产生，用户无法连续使用，且余热回收效率低，因此两种方法在实际应用过程中均受到了很大限制。
发明内容
本发明提供了一种高温炉渣余热回收系统及方法，通过向多个渣水换热罐内轮流加入高温炉渣，实现蒸汽的连续稳定生产；采用低压水喷淋与高压水喷雾相结合的方式，使输出蒸汽的流量、压力和温度可调，高温炉渣经热淬处理，炉渣急冷破碎后形成水硬性的玻璃体结构，能够作为具有高附加值的水泥原料使用，资源回收利用程度更高。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种高温炉渣余热回收系统，包括渣水换热罐、水箱、高压给水单元、低压给水单元、回水单元及集汽箱；所述渣水换热罐的顶部设高温渣入口，底部设冷却渣出口；
所述高压给水单元由高压给水泵、高压给水管、高压环形进水管及高压水雾喷管组成，高压给水管的一端连接水箱的出水口，另一端连接高压环形进水管，高压给水管上设高压给水泵，高压环形进水管环绕于渣水换热罐的上部外围，高压环形进水管上设多个高压水雾喷管，高压水雾喷管的水雾喷出端伸入渣水换热罐内；
所述低压给水单元由低压给水泵、低压给水管、低压环形进水管及低压水喷淋管组成，低压给水管的一端连接水箱的出水口，另一端连接低压环形进水管，低压给水管上设低压给水泵，低压环形进水管环绕于渣水换热罐的下部外围，低压环形进水管上设多个低压水喷淋管，低压水喷淋管的喷水端伸入渣水换热罐内；
所述回水单元由回水泵及回水管道组成，渣水换热罐的底部设回水接管，通过回水管道连接水箱的回水口，回水管道上设回水泵；
所述渣水换热罐的顶部一侧设蒸汽接管，通过蒸汽管道连接集汽箱。
所述渣水换热罐的高温渣入口处设液压密封阀，冷却渣出口处设闸板排料阀。
所述高压给水管在靠近高压环形进水管的一端设高压给水调节阀。
所述低压给水管在靠近低压环形进水管的一端设低压给水调节阀。
所述回水管道与回水接管连接处设过滤器，靠近过滤器的回水管道上设电动闸阀。
所述蒸汽管道与蒸汽接管连接处设电动截止阀。
所述渣水换热罐为多个并排设置，沿渣水换热罐的排列方向，渣水换热罐的上方设吊车轨道，用于吊运接渣罐的双钩吊车沿吊车轨道运行。
所述渣水换热罐的冷却渣出口下方设皮带输送机，沿物料输送方向，皮带输送机的末端设斗式提升机和储渣罐，皮带输送机通过斗式提升机与储渣罐顶部的炉渣入口相连。
所述水箱上设有补水口，通过补水管连接外部水源。
一种高温炉渣余热回收方法，包括如下步骤：
(1)高温炉渣装入接渣罐，通过双钩吊车运送至一个渣水换热罐上方；同时开启低压给水泵、高压给水泵及回水泵；
(2)开启对应渣水换热罐上高温炉渣入口处的液压密封阀，将高温炉渣倒入渣水换热罐内，并下落至渣水换热罐底部，然后关闭液压密封阀；
(3)开启低压给水调节阀，通过低压水喷淋管将冷却水喷淋到高温炉渣表面进行热淬处理；高温炉渣遇水急冷，炉渣在渣水换热罐内爆裂沸腾，进一步促进炉渣与冷却水进行换热，冷却水被迅速加热后产生大量过热蒸汽；
(4)开启高压给水调节阀，通过高压水雾喷管将水雾喷向热淬过程产生的过热蒸汽，用于调整蒸汽的压力和温度；
(5)开启电动截止阀，将产生的蒸汽通过蒸汽管道输送到集汽箱，供后续蒸汽用户使用；
(6)渣水换热罐内的炉渣冷却至150℃以下后，关闭低压给水调节阀、高压给水调节阀、电动截止阀；
(7)开启电动闸阀，将渣水换热罐底部收集的冷凝水排出，通过回水管道输送至水箱，冷凝水排净后，关闭电动闸阀；
(8)开启闸板排料阀，将冷却后的炉渣由渣水换热罐底部排出，通过皮带输送机和斗式提升机装入储渣罐内；
(9)多个渣水换热罐内轮流装入高温炉渣，并重复步骤(3)～(8)，实现高温炉渣的连续冷却，并连续生产蒸汽。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)通过向多个渣水换热罐内轮流加入高温炉渣，实现蒸汽的连续稳定生产；
(2)采用低压水喷淋与高压水喷雾相结合的方式，使输出蒸汽的流量、压力和温度可调，更好地满足蒸汽用户的使用要求；
(3)炉渣冷却效率高，可形成高附加值的产品，废渣资源回收利用程度高。
附图说明
图1是本发明所述一种高温炉渣余热回收系统的结构示意图。
图2是本发明所述渣水换热罐的主视剖面图。
图3是图2中的A-A剖视图。
图4是图2中的B-B剖视图。
图5是本发明所述水箱的结构示意图。
图中：1.双钩吊车 2.接渣罐 3.渣水换热罐 4.水箱 5.高压给水泵 6.低压给水泵 7.回水泵 8.皮带输送机 9.斗式提升机 10.储渣罐 11.集汽箱 301.液压密封阀 302.罐体 303.高压给水调节阀 304.高压环形进水管 305.低压给水调节阀 306.低压环形进水管 307.蒸汽接管 308.电动截止阀 309.回水接管 310.过滤器 311.电动闸阀 312.闸板排料阀 313.高压水雾喷管 314.低压水喷淋管 401.补水口 402.回水口 403.出水口
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示，本发明所述一种高温炉渣余热回收系统，包括渣水换热罐3、水箱4、高压给水单元、低压给水单元、回水单元及集汽箱11；所述渣水换热罐3的顶部设高温渣入口，底部设冷却渣出口；
如图1-图4所示，所述高压给水单元由高压给水泵5、高压给水管、高压环形进水管304及高压水雾喷管313组成，高压给水管的一端连接水箱4的出水口，另一端连接高压环形进水管304，高压给水管上设高压给水泵5，高压环形进水管304环绕于渣水换热罐3的上部外围，高压环形进水管304上设多个高压水雾喷管313，高压水雾喷管313的水雾喷出端伸入渣水换热罐3内；
所述低压给水单元由低压给水泵6、低压给水管、低压环形进水管306及低压水喷淋管314组成，低压给水管的一端连接水箱4的出水口403，另一端连接低压环形进水管306，低压给水管上设低压给水泵6，低压环形进水管306环绕于渣水换热罐3的下部外围，低压环形进水管306上设多个低压水喷淋管314，低压水喷淋管314的喷水端伸入渣水换热罐3内；
所述回水单元由回水泵7及回水管道组成，渣水换热罐3的底部设回水接管309，通过回水管道连接水箱4的回水口402，回水管道上设回水泵7；
所述渣水换热罐3的顶部一侧设蒸汽接管307，通过蒸汽管道连接集汽箱11。
所述渣水换热罐3的高温渣入口处设液压密封阀301，冷却渣出口处设闸板排料阀312。
所述高压给水管在靠近高压环形进水管304的一端设高压给水调节阀303。
所述低压给水管在靠近低压环形进水管306的一端设低压给水调节阀305。
所述回水管道与回水接管309连接处设过滤器310，靠近过滤器310的回水管道上设电动闸阀311。
所述蒸汽管道与蒸汽接管307连接处设电动截止阀308。
所述渣水换热罐3为多个并排设置，沿渣水换热罐3的排列方向，渣水换热罐3的上方设吊车轨道，用于吊运接渣罐2的双钩吊车1沿吊车轨道运行。
所述渣水换热罐3的冷却渣出口下方设皮带输送机8，沿物料输送方向，皮带输送机8的末端设斗式提升机9和储渣罐10，皮带输送机8通过斗式提升机9与储渣罐10顶部的炉渣入口相连。
如图5所示，所述水箱4上设有补水口401，通过补水管连接外部水源。
一种高温炉渣余热回收方法，包括如下步骤：
(1)高温炉渣装入接渣罐2，通过双钩吊车1运送至一个渣水换热罐3上方；同时开启低压给水泵6、高压给水泵5及回水泵7；
(2)开启对应渣水换热罐3上高温炉渣入口处的液压密封阀301，将高温炉渣倒入渣水换热罐3内，并下落至渣水换热罐3底部，然后关闭液压密封阀301；
(3)开启低压给水调节阀，通过低压水喷淋管将冷却水喷淋到高温炉渣表面进行热淬处理；高温炉渣遇水急冷，炉渣在渣水换热罐内爆裂沸腾，进一步促进炉渣与冷却水进行换热，冷却水被迅速加热后产生大量过热蒸汽；
(4)开启高压给水调节阀303，通过高压水雾喷管313将水雾喷向热淬过程产生的过热蒸汽，用于调整蒸汽的压力和温度；
(5)开启电动截止阀308，将产生的蒸汽通过蒸汽管道输送到集汽箱11，供后续蒸汽用户使用；
(6)渣水换热罐3内的炉渣冷却至150℃以下后，关闭低压给水调节阀305、高压给水调节阀303、电动截止阀308；
(7)开启电动闸阀311，将渣水换热罐3底部收集的冷凝水排出，通过回水管道输送至水箱4，冷凝水排净后，关闭电动闸阀311；
(8)开启闸板排料阀312，将冷却后的炉渣由渣水换热罐3底部排出，通过皮带输送机8和斗式提升机9装入储渣罐10内；
(9)多个渣水换热罐3内轮流装入高温炉渣，并重复步骤(3)～(8)，实现高温炉渣的连续冷却，并连续生产蒸汽。
本发明所述一种高温炉渣余热回收系统旨在突破现有技术中的下述技术瓶颈：
(1)炉渣余热回收装置只能间断运行，无法连续、稳定产生蒸汽。
(2)余热回收装置调节性差，产生的蒸汽温度和压力无法调控。
(3)炉渣冷却效率低，无法形成高附加值的产品，废渣资源回收利用程度低。
本发明所述一种高温炉渣余热回收系统主要由双钩吊车1、接渣罐2、渣水换热罐3、水箱4、高压给水泵5、低压给水泵6、循环水泵7、皮带输送机8、斗式提升机9、储渣罐10、集汽箱11组成。
水箱4通过低压给水管道连接低压给水泵6。低压给水泵6通过低压给水管道连接低压环形进水管306,低压环形进水管306连接若干低压水雾喷管314，低压水雾喷管314用于将低压水喷淋到高温炉渣表面进行热淬处理。高温炉渣遇水后急冷爆裂，形成水硬性的玻璃体结构，可作为高附加值产品加以回收，实现固废资源循环利用。同时，冷却水被高温炉渣加热后产生大量过热蒸汽。
水箱4通过高压给水管道连接高压给水泵5，高压给水泵5通过高压给水管道连接高压环形进水管304，高压环形进水管304连接若干高压水雾喷管313，高压水雾喷管313用于将高压水以水雾形式喷入渣水换热罐3内，使热淬过程产生的过热蒸汽减温减压。
渣水换热罐2通过回水管道连接回水泵7，回水泵7通过回水管道连接水箱4，渣水换热罐3内的冷凝水先经过滤器310过滤杂质后，通过回水泵309排出至水箱4。实现系统中水的循环利用，节省水资源。水箱4可通过补水口401补入新水。
经过热淬处理后的炉渣由渣水换热罐3底部的闸板排料阀312排出，经过皮带输送机8和斗式提升机9装入储渣罐10。经打后包由汽车外运。
采用多个渣水换热罐联动生产，高温炉渣装入接渣罐2，通过双钩吊车1运送至各个渣水换热罐3上方，并将高温炉渣装入渣水换热罐3内，每台渣水换热罐3在同一时间分别处于不同的工作阶段，保证物料换热连续进行，蒸汽连续稳定地产生。
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 (10)

1.一种高温炉渣余热回收系统，其特征在于，包括渣水换热罐、水箱、高压给水单元、低压给水单元、回水单元及集汽箱；所述渣水换热罐的顶部设高温渣入口，底部设冷却渣出口；
所述高压给水单元由高压给水泵、高压给水管、高压环形进水管及高压水雾喷管组成，高压给水管的一端连接水箱的出水口，另一端连接高压环形进水管，高压给水管上设高压给水泵，高压环形进水管环绕于渣水换热罐的上部外围，高压环形进水管上设多个高压水雾喷管，高压水雾喷管的水雾喷出端伸入渣水换热罐内；
所述低压给水单元由低压给水泵、低压给水管、低压环形进水管及低压水喷淋管组成，低压给水管的一端连接水箱的出水口，另一端连接低压环形进水管，低压给水管上设低压给水泵，低压环形进水管环绕于渣水换热罐的下部外围，低压环形进水管上设多个低压水喷淋管，低压水喷淋管的喷水端伸入渣水换热罐内；
所述回水单元由回水泵及回水管道组成，渣水换热罐的底部设回水接管，通过回水管道连接水箱的回水口，回水管道上设回水泵；
所述渣水换热罐的顶部一侧设蒸汽接管，通过蒸汽管道连接集汽箱。
2.根据权利要求1所述的一种高温炉渣余热回收系统，其特征在于，所述渣水换热罐的高温渣入口处设液压密封阀，冷却渣出口处设闸板排料阀。
3.根据权利要求1所述的一种高温炉渣余热回收系统，其特征在于，所述高压给水管在靠近高压环形进水管的一端设高压给水调节阀。
4.根据权利要求1所述的一种高温炉渣余热回收系统，其特征在于，所述低压给水管在靠近低压环形进水管的一端设低压给水调节阀。
5.根据权利要求1所述的一种高温炉渣余热回收系统，其特征在于，所述回水管道与回水接管连接处设过滤器，靠近过滤器的回水管道上设电动闸阀。
6.根据权利要求1所述的一种高温炉渣余热回收系统，其特征在于，所述蒸汽管道与蒸汽接管连接处设电动截止阀。
7.根据权利要求1所述的一种高温炉渣余热回收系统，其特征在于，所述渣水换热罐为多个并排设置，沿渣水换热罐的排列方向，渣水换热罐的上方设吊车轨道，用于吊运接渣罐的双钩吊车沿吊车轨道运行。
8.根据权利要求1所述的一种高温炉渣余热回收系统，其特征在于，所述渣水换热罐的冷却渣出口下方设皮带输送机，沿物料输送方向，皮带输送机的末端设斗式提升机和储渣罐，皮带输送机通过斗式提升机与储渣罐顶部的炉渣入口相连。
9.根据权利要求1所述的一种高温炉渣余热回收系统，其特征在于，所述水箱上设有补水口，通过补水管连接外部水源。
10.基于权利要求1～9任意一种所述系统的高温炉渣余热回收方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)高温炉渣装入接渣罐，通过双钩吊车运送至一个渣水换热罐上方；同时开启低压给水泵、高压给水泵及回水泵；
(2)开启对应渣水换热罐上高温炉渣入口处的液压密封阀，将高温炉渣倒入渣水换热罐内，并下落至渣水换热罐底部，然后关闭液压密封阀；
(3)开启低压给水调节阀，通过低压水喷淋管将冷却水喷淋到高温炉渣表面进行热淬处理；高温炉渣遇水急冷，炉渣在渣水换热罐内爆裂沸腾，进一步促进炉渣与冷却水进行换热，冷却水被迅速加热后产生大量过热蒸汽；
(4)开启高压给水调节阀，通过高压水雾喷管将水雾喷向热淬过程产生的过热蒸汽，用于调整蒸汽的压力和温度；
(5)开启电动截止阀，将产生的蒸汽通过蒸汽管道输送到集汽箱，供后续蒸汽用户使用；
(6)渣水换热罐内的炉渣冷却至150℃以下后，关闭低压给水调节阀、高压给水调节阀、电动截止阀；
(7)开启电动闸阀，将渣水换热罐底部收集的冷凝水排出，通过回水管道输送至水箱，冷凝水排净后，关闭电动闸阀；
(8)开启闸板排料阀，将冷却后的炉渣由渣水换热罐底部排出，通过皮带输送机和斗式提升机装入储渣罐内；
(9)多个渣水换热罐内轮流装入高温炉渣，并重复步骤(3)～(8)，实现高温炉渣的连续冷却，并连续生产蒸汽。
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