CN114231675A - 一种高炉渣干法粒化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高炉渣干法粒化装置，包括导流叶片、法兰、本体和导流椎；本体两端穿通且呈喇叭开口状；导流叶片布置于本体内侧；导流椎设置于本体的顶部开口边缘；法兰设置在本体的底部；法兰用于与固定基座连接；粒化介质自装置底部法兰进入本体的内流道，在导流叶片和导流椎的导引下以旋转离心方式压出，对自顶部送来的高炉渣形成冲击，使高炉渣破碎粒化为小颗粒。本发明高炉渣干法粒化装置中没有动设备，可靠性好，也能高效利用粒化介质，减少粒化装置运行成本，增加高炉渣显热的回收利用效率。

Description

一种高炉渣干法粒化装置

技术领域

本发明涉及钢铁冶金炼铁与节能技术领域，特别涉及一种高炉渣干法粒化装置。

背景技术

钢铁工业是高耗能行业，多年来始终对节能工作非常重视，也取得了良好效果，但要实现深入节能减排，必须进一步提高能源的利用效率，最大程度地利用各种余热。目前，各种气体余热已经得到较充分的利用，而各种固体余热中，红焦显热和烧结矿显热也已经有成熟的方法予以回收利用，但高炉渣显热的高效回收利用始终是世界性难题。实际上，高炉渣显热量十分可观。据统计，高炉炼铁工序中每炼出1t生铁约产生300kg炉渣，排出温度在1450℃左右；1t高炉渣约含1700MJ的热量,相当于0.058tce的发热值。一座1800m³高炉产生的渣，其热量可以达到54MW，这部分热量可用于108万m²的居民供暖。2020年全国共生产铁水8.9亿吨，年产铁渣2.7亿吨，总热量达到1566万吨标准煤，相当于三个年产800万吨钢以上规模全流程钢铁企业年用能总量。由此可见，高炉熔渣显热蕴含的能量非常可观！

大量的高炉渣及其显热引起了人们的极大兴趣，但由于大量的高炉渣需要处理利用才不至于占用堆存空间，因此不能仅限于利用其显热。常规湿法水冲渣方式能够形成颗粒均匀且玻璃体含量高于95％以上的粒化渣，适宜用于水泥等建材行业，也是高炉渣的主要去向。要实现高炉渣显热回收，又能使回收显热后的粒化渣能够返生产用，普遍认为应采用干法粒化方式。因此干法粒化装置对于高炉渣的粒化和显热回收至关重要。国内外投入了大量的精力、金钱研究干法粒化装置，但由于高炉高温熔渣温度高、导热率低、腐蚀性和磨损性强，迄今为止仍未形成较理想的干法粒化装置，以至于目前生产中仍然是用大量水冲渣湿法粒化，然后回收冲渣水的余热，而冲渣水水温经常只有70-80℃，可以利用的热量非常有限。

纵观目前各种高炉渣干法粒化装置，发现主要有四种方式：转杯(转盘)法、气淬法、转鼓法、射流法。转杯法以其渣粒可控、颗粒玻璃化率高而备受重视，但由于其中的转杯为动设备，且高炉渣需与转杯接触，高炉渣的强磨蚀性使得装置可靠性很低。气淬法中采用气体与高炉熔渣直接冲击方式进行粒化，能够避免对设备的磨蚀，但由于气淬法没有旋转动能，粒化渣球形度不好，均匀性较差，且气体扩散严重，大量气体没有发挥作用，产气能耗惊人，而且装置占地面积大，与高炉周围紧凑的环境不适应。转鼓法同样存在高炉熔渣与装置直接接触，装置占地面积大，故障多等不足而研究较少。射流法通过设置多只喷嘴对高炉熔渣进行冲击粒化，装置中也没有动设备，有可能是以后发展的一个方向，但由于没有粒化介质的旋转，使得雾化颗粒球形度和均匀性不好，在一定程度上有雾化介质浪费的情况。

研究表明，高炉熔渣的急冷有助于形成玻璃体，而高于85％玻璃体含量的粒化渣才能满足使用要求。粒化渣满足使用要求还需保证颗粒具有一定球形度，粒径在一定范围内，以在0.5-5mm以内为宜，且分布应较均匀。

前面已说明，转杯法通过杯托的旋转，给倾倒入杯内的高炉熔渣液体施加了离心的动能。熔渣液体在离心进入到粒化腔内过程中形成球形度好的液滴，在腔内与空气进行逆流快速热交换而形成固体渣粒，从而能得到玻璃体含量相对较高的渣粒。液滴的直径可通过旋转速度的调整得到改变，但已有实验证明转速需达每分钟1000转以上，否则形成不了满足使用要求粒径的渣粒。转杯与高温熔渣直接接触，其所处的环境温度在1200℃以上，因此对转杯的材质、强度、耐磨蚀性等等都提出了极高的挑战，也对杯托的轴承、传动轴、电机等都提出了很高的要求。恶劣的工作环境使得粒化装置需要经常更换，而产熔渣的高炉是连续生产连续出渣的，同时，高的转速甩出的液滴距离远，务必增加粒化腔的体积，而高炉区域空间往往有限，也正因此，转杯法虽然被看好但仍没有得到商业应用。

而气(风)淬法是不接触的熔渣粒化方法，常规是通过设置一排或两排喷头侧向喷吹压缩空气，对液流产生强烈冲击使熔渣液流粒化、冷却。由于气体喷射出喷头后除边部有卷吸作用而给风形成旋转动能外，中间几乎是直流，而为了使液流能全部得到冲击，射流柱边部的射流反而得不到应用(据高速摄影观察，约有2/3的气体未做功)。由于射流没有旋转动能，因此冲击形成的液滴球形度较差，甚至出现“拉丝”现象，颗粒分布范围也比较宽，既影响渣粒玻璃体含量和粒径分布，从而影响粒化渣的使用，也由于液体柱外的大量压缩气体得不到使用而浪费了产气能耗，也降低了吸热气体介质的温度和热源品质，使得后续的显热回收率难以提升。

发明内容

针对现有高炉渣干法粒化装置存在的不足，本发明提出了一种高炉渣干法粒化装置。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种高炉渣干法粒化装置，包括导流叶片、法兰、本体和导流椎；所述本体两端穿通且呈喇叭开口状；所述导流叶片布置于所述本体内侧；所述导流椎设置于所述本体的顶部开口边缘；所述法兰设置在所述本体的底部；所述法兰用于与固定基座连接；粒化介质自装置底部所述法兰进入所述本体的内流道，在所述导流叶片和所述导流椎的导引下以旋转离心方式压出，对自顶部送来的高炉渣形成冲击，使高炉渣破碎粒化为小颗粒。

优选的，所述导流叶片采用三维扭曲曲面结构。

优选的，所述导流叶片的数量为4～12个。

优选的，所述法兰与所述本体整体铸造成型。

优选的，所述粒化介质为压缩空气、气水混合物和气液固混合物中的一种。

优选的，所述导流叶片与所述本体通过焊接、可调节活动联结连成一体。

优选的，所述导流椎通过螺纹连接或者焊接与所述本体连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出的高炉渣干法粒化装置，通过导流叶片和导流椎将粒化介质形成预旋转状态，再与高炉熔渣进行冲击粒化，既利用了转杯法的旋转功能对于渣粒化的优势，避免了其采用动设备的劣势，又利用了气淬法非接触粒化的优势，还通过导流的方式，最大可能地利用了粒化介质，避免了气淬法和射流法中粒化介质未充分利用的不足，尽可能地减少了装置运行成本。同时，本发明还可通过改变导流叶片和导流椎结构形式和安装角度适应不同流量、不同成分的高炉熔渣的粒化，形成高玻璃体率的、近似球形的粒化渣。

当然，实施本发明的任一产品并不需要达到以上所述的全部优点。

附图说明

图1为本发明一种高炉渣干法粒化装置的主视图；

图2为本发明一种高炉渣干法粒化装置的俯视图。

图中，1-导流叶片；2-法兰；3-本体；4-导流椎。

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。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参考图1和图2，一种高炉渣干法粒化装置，包括导流叶片1、法兰2、本体3和导流椎4；本体3两端穿通且呈喇叭开口状；导流叶片1布置于本体3内侧；导流椎4设置于本体3的顶部开口边缘；法兰2设置在本体3的底部；法兰2用于与固定基座连接；粒化介质自装置底部法兰2进入本体3的内流道，在导流叶片1和导流椎4的导引下以旋转离心方式压出，对自顶部送来的高炉渣形成冲击，使高炉渣破碎粒化为小颗粒。

本实施例中，导流叶片1负责将自粒化装置底部输出的粒化介质导流，使其沿导流流道前进，形成粒化所需要的旋转动能。法兰2与固定基座连接，方便更换干法粒化装置。本体3是支持干法粒化装置的，也是导流叶片1和导流椎4的承载体。导流椎4主要将粒化介质进行分流，使其尽可能沿导流流道前进，同时，也使粒化介质能够聚拢，避免扩散，尽可能使粒化介质有效利用。

本实施例中，通过导流叶片1和导流椎4的导引，自装置本体3底部输入的粒化介质被旋转离心压出，使粒化介质在不需要转动设备情况下具有旋转动能，形成类似转杯甩出的高炉渣的运动状态，有利于形成粒度均匀、球形度好的粒化渣。粒化介质自粒化装置底部输入，高炉渣自装置顶部输入。采用这种逆流方式有利于形成粒化冲击，同时在导流椎4的作用下，避免粒化介质浪费，也因减少了粒化介质浪费而可以提升粒化介质的温度，有利于提高高炉炉渣显热回收系统的

效率。

在一个实施例中，导流叶片1采用三维扭曲曲面结构。

本实施例中，导流叶片1通过三维扭曲曲面结构进行导流，使粒化介质能够有一定旋转动能，或呈现出类似龙卷风一样的气柱即可。主要是要使粒化介质与熔渣接触后能有离心的动能，与转杯的旋转功能类似，只不过转杯使熔渣旋转甩出，这里是使粒化介质有旋转动能。

在一个实施例中，导流叶片1的数量为4～12个。如图2所示，导流叶片1为8个。

在一个实施例中，法兰2与本体3整体铸造成型。

在一个实施例中，粒化介质为压缩空气、气水混合物和气液固混合物中的一种。

本实施例中，采用以气体为主的粒化介质避免了高炉熔渣与干法粒化装置的直接接触，有利于装置运行可靠、长寿。

在一个实施例中，导流叶片1与本体3通过焊接、可调节活动联结连成一体。

在一个实施例中，导流椎4通过螺纹连接或者焊接与本体3连接。

本发明提出的高炉渣干法粒化装置，通过导流叶片1和导流椎4将粒化介质形成预旋转状态，再与高炉熔渣液柱进行冲击粒化。粒化介质出粒化装置时带有旋转动能，在其与熔渣液体相遇时，既受到介质的巨大冲击形成液滴，又使液滴被介质包裹而带有一定旋转动能，从而使其具有较好的球形度，这种包裹也有利于加速液滴的急冷，促进渣粒玻璃体的形成。粒化介质柱内介质分布均匀，所形成的均匀冲击能够保证液滴粒径的分布在一定范围内，从而提高粒化渣的可用性。这种带有旋转动能的粒化介质柱与液流柱呈逆向冲击，能够最大可能地利用粒化介质，避免了介质浪费，既有利于降低粒化介质的生产能耗，又能提高吸热介质的热源品位，有助于提升显热回收率。

在一个实施例中，通过改变导流叶片1的数量、导流叶片1和导流椎4的结构形式和安放角度，结合粒化介质流量控制，可以实现不同流量高炉渣的干法粒化，并能形成高玻璃体率的、近似球形的粒化渣。

本实施例中，不同的高炉，以及高炉的不同时段，熔渣的量会变化，要达到粒化渣的粒径在一定范围内，实现液滴快速冷却，渣粒化装置需要具有一定调节能力，适应这种变化。一般而言，对一座高炉而言，导流叶片1数量确定好后就可以基本固定，但叶片的角度可能随渣的流量会适当调节。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种高炉渣干法粒化装置，其特征在于：包括导流叶片、法兰、本体和导流椎；所述本体两端穿通且呈喇叭开口状；所述导流叶片布置于所述本体内侧；所述导流椎设置于所述本体的顶部开口边缘；所述法兰设置在所述本体的底部；所述法兰用于与固定基座连接；粒化介质自装置底部所述法兰进入所述本体的内流道，在所述导流叶片和所述导流椎的导引下以旋转离心方式压出，对自顶部送来的高炉渣形成冲击，使高炉渣破碎粒化为小颗粒。

2.根据权利要求1所述的一种高炉渣干法粒化装置，其特征在于：所述导流叶片采用三维扭曲曲面结构。

3.根据权利要求2所述的一种高炉渣干法粒化装置，其特征在于：所述导流叶片的数量为4～12个。

4.根据权利要求1所述的一种高炉渣干法粒化装置，其特征在于：所述法兰与所述本体整体铸造成型。

5.根据权利要求1所述的一种高炉渣干法粒化装置，其特征在于：所述粒化介质为压缩空气、气水混合物和气液固混合物中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种高炉渣干法粒化装置，其特征在于：所述导流叶片与所述本体通过焊接、可调节活动联结连成一体。

7.根据权利要求1所述的一种高炉渣干法粒化装置，其特征在于：所述导流椎通过螺纹连接或者焊接与所述本体连接。

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