CN117646091A - 一种自筛分熔渣干法粒化余热回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自筛分熔渣干法粒化余热回收装置，包括离心粒化器、粒化仓本体、送渣管、筛分结构、侧壁热交换装置，离心粒化器设置在粒化仓本体内；送渣管用于将高温熔渣输送至离心粒化器内；筛分结构能产生向上的冷却风，筛分结构的中部开设有与外界连通的粒化仓出口，所述筛分结构上间隔式设有多个与外界连通的筛渣口，且筛分结构能对掉落在其上的颗粒根据其粒径分级筛分并通过筛渣口或粒化仓出口排出粒化仓本体；侧壁热交换装置用于对粒化仓本体的侧壁进行冷却。本自筛分熔渣干法粒化余热回收装置，能解决高温渣粒在粒化过程中粘结问题，并实现高效余热回收和粒化颗粒分级自筛分。
Description
技术领域
本发明涉及高温冶金渣余热回收领域，具体涉及一种自筛分熔渣干法粒化余热回收装置。
背景技术
在钢铁生产过程中，伴随着钢铁产品的产出，还会产生高炉渣等温度高达1500℃的高温副产物。高炉渣蕴含丰富的余热资源，其总量占钢铁行业所有余热资源的22％，是目前钢铁行业少数未回收的余热资源。据统计，2022年全球生铁产量为13亿吨，每生产1吨生铁将产生约0.3吨高炉渣，因此，2022年全球排放高炉渣所蕴含的余热资源相当于2420万吨标准煤。另一方面，高炉渣的主要成分是CaO、SiO2、MgO和Al2O3等，高温液态高炉渣在快速冷却过程中会形成具有潜在化学活性的非晶相物质，可作为水泥掺混料用于生产硅酸盐水泥、矿渣转、混凝土等，从而创造更多的经济价值。
目前，对于高炉渣的处理方法主要是水淬法，即用水力冲击的方式让高温液态熔渣与冷却水直接接触。在水淬过程中，高炉渣得到快速冷却，从而形成较高含量的玻璃体；同时在热应力的作用下，高炉渣会自动破碎成微小的颗粒。但是水淬工艺存在诸多缺点，如浪费新水、产生有毒气体、浪费熔渣余热等。为了克服上述缺点，学者们致力于高温熔渣干式处理技术，即利用物理方式将液态熔渣制成小颗粒，使高温颗粒与冷却气流直接换热或者与水冷盘管间壁式换热，最终获得高温空气或者高温蒸汽加以利用，实现余热高效回收。
离心粒化技术由于具有低耗水量、余热回收率高、不产生有害性气体、物料可高附加值利用等优点，被认为是最有前景的高炉渣干式处理技术。在干法离心粒化过程中，高温液态熔渣被粒化器粒化成小液滴，液滴撞击水冷壁换热后逐渐进入粒化仓底部并排出，继而进入后续移动床换热装置。
需要指出的是粒化颗粒的尺寸通常不均匀，在0-10mm范围分布，为宽筛分颗粒，且不同粒径颗粒含有不同含量玻璃体，即化学活性不一样，因而具有不同的工业用途。此外，颗粒运动过程中颗粒间碰撞频率较高，极易导致颗粒之间发生粘结，形成大颗粒乃至大块。因此，需要对不同粒径颗粒进行筛选分类以实现不同应用需求，同时将粘结的大块颗粒从粒化仓中提前排出。为此，本发明设计了一种自筛分熔渣干法粒化余热回收装置，有效解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种自筛分熔渣干法粒化余热回收装置，具颗粒自筛分级以及余热回收功能，有效解决背景技术中的问题。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种自筛分熔渣干法粒化余热回收装置，包括离心粒化器，还包括：
包括离心粒化器，其特征在于，还包括：
粒化仓本体，所述粒化仓本体的顶部为封闭状态并设置有排风孔，所述粒化仓本体的底部为敞开状，所述离心粒化器设置在所述粒化仓本体内；
送渣管，所述送渣管从外界出渣装置通过所述粒化仓本体的顶部延伸至所述粒化仓本体内，用于将高温熔渣从所述粒化仓本体外输送至所述离心粒化器；
侧壁热交换装置，用于对所述粒化仓本体的侧壁进行冷却；
筛分结构，覆盖在所述粒化仓本体的底部，所述筛分结构能产生向上的冷却风，所述筛分结构的顶面从其边缘向中心逐渐向下倾斜，所述筛分结构的中部开设有与外界连通的粒化仓出口，所述筛分结构上间隔式设有多个与外界连通的筛渣口，所述筛分结构能对掉落在其上的颗粒根据其粒径分级筛分并通过所述筛渣口或所述粒化仓出口排出所述粒化仓本体。
进一步地，所述粒化仓本体的侧壁面为光滑面。
进一步地，所述侧壁热交换装置包括管道，所述管道呈螺旋形盘绕在所述粒化仓本体的侧壁外，所述管道的入水端能与外界水源连通。
进一步地，所述侧壁热交换装置还包括流量控制阀，所述流量控制阀设置在所述管道上，用于控制所述管道内的液体的流量。
进一步地，所述管道的截面为半圆形截面，且所述半圆形截面的弧线端朝向所述粒化仓本体外侧，所述半圆形截面的直线端朝向所述粒化仓本体内侧，所述管道盖设在所述粒化仓本体的外壁形成封闭的通水管路。
进一步地，所述筛分结构包括布风板、送风管和风机，所述布风板盖设在所述粒化仓本体的底部的敞开口上，并从所述粒化仓本体的边缘向中心逐渐向下倾斜呈倒锥形，所述布风板的中心处开设有与外界连通的所述粒化仓出口，所述布风板上从外至内间隔的开设有多个环形的筛渣口，所述布风板上每内外相邻的两个所述筛渣口之间设置有一个独立的风室，所述布风板上开设将所述风室与所述粒化仓本体内腔连通的出风口，每个所述风室通过单独的所述送风管与所述风机连通，且每个所述送风管上设置有风量控制阀，所述风机用于向所述风室内送风。
进一步地，所述筛渣口的宽度可调。
进一步地，所述布风板与所述粒化仓本体之间的夹角可调。
进一步地，布风板包括分板、支撑环和升降结构，所述分板有多个，多个所述分板呈环形顺次的、倾斜向下的、上下相错的设置形成所述布风板，且位于上方的所述分板的左右两边通过左右两侧的所述分板支撑，所述支撑环有多个，多个所述支撑环环形的直径从外至内的顺次递减，多个所述支撑环间隔的支撑在位于下方的所有所述分板上，并通过滑块相连，且所述滑块能沿着所述粒化仓本体的径向滑动，每个所述支撑环通过所述升降结构支撑，所述升降结构能推动所述支撑环上升或下降。
进一步地，所述分板包括沿着所述粒化仓本体径向间隔设置的分块，每个所述分块内均设置有所述风室和所述出风口，每径向相邻的两个所述分块之间形成缝隙，同一周向的所述缝隙形成环形的所述筛渣口，位于下方的所述分块的前后端支撑有所述支撑环。
本发明的有益效果：
上述自筛分熔渣干法粒化余热回收装置，使用时，先通过送渣管将高温的液态熔渣送入离心粒化器内，离心粒化器内由电机带动高速旋转，流入离心粒化器的高温液态熔渣在离心力及表面张力的作用下被粒化成粒径不一的液滴，液滴高速飞行撞击粒化仓本体的侧壁，在这过程中液滴与空气换热并降温，小液滴形成固体颗粒，大液滴为液态或半熔融状态的液体颗粒。
掉落在筛分结构上的颗粒受到来自筛分结构中冷却风的作用进行热交换，热气从顶部排风孔排出，实现了对余热的高效回收；此外，由于受到来自布风板中冷却风的作用，未发生粘结的颗粒从筛分结构顶端滑落至底端的粒化仓出口，从而排出粒化仓本体；同时，粒化颗粒在粒化仓的过程中，颗粒间碰撞频率较大，颗粒间容易粘结成大颗粒乃至渣块，而形成的渣块在曳力及弹性碰撞力的作用下，可从通过筛分结构的筛分功能排出粒化仓，避免后续进一步粘结及堵塞移动床换热器。
采用上述自筛分熔渣干法粒化余热回收装置，能实现高效余热回收和粒化颗粒分级自筛分，达到实现不同应用需求的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明一实施例提供的一种自筛分熔渣干法粒化余热回收装置的示意图；
图2为图1的A处局部示意图；
图3为图1所示的一种自筛分熔渣干法粒化余热回收装置中布风板的示意图的俯视图；
附图标记：
100、离心粒化器；200、粒化仓本体；300、送渣管；400、筛分结构；410、布风板；411、分级风板；4111、分块、412、支撑环；413、升降结构；414、滑块；420、送风管；430、风机；440、粒化仓出口；450、筛渣口；460、风室；470、出风口；480、风量控制阀；500、侧壁热交换装置；510、管道；520、流量控制阀。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
请参见图1至图3，本发明提供一种自筛分熔渣干法粒化余热回收装置，包括离心粒化器100、粒化仓本体200、送渣管300、筛分结构400和侧壁热交换装置500。粒化仓本体200的顶部为封闭状态并设置有排风孔611，粒化仓本体200的底部为敞开状，离心粒化器100设置在粒化仓本体200内。送渣管300从外界出渣装置通过粒化仓本体200延伸至粒化仓本体200内，用于将高温熔渣从粒化仓本体200外输送至离心粒化器100。侧壁热交换装置500用于对所述粒化仓本体200的侧壁进行冷却。
筛分结构400覆盖在粒化仓本体200的底部，筛分结构400能产生向上的冷却风。筛分结构400的顶面从其边缘向中心逐渐向下倾斜，筛分结构400的中部处开设有与外界连通的粒化仓出口440，筛分结构400上间隔式设有多个与外界连通的筛渣口450，且筛分结构400能对掉落在其上的颗粒分级筛分并通过筛渣口450或所述粒化仓出口440排出所述粒化仓本体200.排出粒化仓本体200。侧壁热交换装置500用于对粒化仓本体200的侧壁进行冷却。
使用时，先通过送渣管300将高温的液态熔渣送入离心粒化器100内，离心粒化器100内由电机带动高速旋转，流入离心粒化器100的高温液态熔渣在离心力及表面张力的作用下被粒化成粒径不一的液滴，液滴高速飞行撞击粒化仓本体200的侧壁，在这过程中液滴与空气换热并降温，小液滴形成固体颗粒，大液滴为液态或半熔融状态的液体颗粒。
掉落在筛分结构400上的颗粒受到来自筛分结构400中冷却风的作用进行热交换，实现了对余热的高效回收；此外，由于受到来自布风板410中冷却风的作用，颗粒从筛分结构400顶端滑落至底端的粒化仓出口440，从而排出粒化仓本体200；同时，粒化颗粒在粒化仓本体200的过程中，颗粒间碰撞频率较大，颗粒间容易粘结成大颗粒乃至渣块，而形成的渣块在曳力及弹性碰撞力的作用下，可从通过筛分结构400的筛分功能排出粒化仓，避免后续进一步粘结及堵塞移动床换热器。
在具体实施时，粒化仓本体200的侧壁面为光滑面，可减少颗粒与粒化仓本体200的侧壁的粘结，此外，可在送渣管300表面包裹保温材料，减少熔渣流动过程热量损失，保证流动性。
在本实施例中，侧壁热交换装置500包括管道510。管道510呈螺旋形盘绕在粒化仓本体200的侧壁外，管道510的入水端与外界水源连通。作为优选的实施方式，侧壁热交换装置500还可包括流量控制阀520，流量控制阀520设置在管道510上，用于控制管道510内液体的流量。
在具体实施时，冷却水流量由熔渣流量决定，通过流量控制阀520控制冷却水的流量。冷却水在流动过程中，可与粒化仓本体200的侧壁形成热交换，从而促进粒化仓本体200侧壁的热交换，进而促进被粒化的液滴在与粒化仓本体200的侧壁撞击后颗粒化。
作为优选实施方式，管道510的截面为半圆形截面，且所述半圆形截面的弧线端朝向所述粒化仓本体外侧，所述半圆形截面的直线端朝向所述粒化仓本体内侧。管道510盖设在粒化仓本体200的外壁形成封闭的通水管路。此种方式可使冷却水直接与粒化仓本体200的侧壁外壁接触，提高热交换效果。
在本实施例中，筛分结构400包括布风板410、送风管420和风机430。布风板410盖设在粒化仓本体200的底部的敞开口上，并从粒化仓本体200的边缘向中心逐渐向下倾斜呈倒锥形。布风板410的中心处开设有与外界连通的粒化仓出口440，布风板410上从外至内间隔的开设有多个环形的筛渣口450。布风板410上每内外相邻的两个筛渣口450之间设置有一个独立的风室460，布风板410上开设将风室460与粒化仓本体200内腔连通的出风口470，每个风室460通过单独的送风管420与风机430连通，且每个送风管420上设置有风量控制阀480，风机430用于向风室460内送风。风机430可为多个，也可为单个。
使用时，由于布风板410向下倾斜设置，则可保证在布风板410上的颗粒能够在重力作用下顺利掉入粒化仓的排渣口，不会产生大面积颗粒粘结从而影响设备运行。开孔方式可为竖直圆形孔，孔径小于2-3mm为宜，因此大于3mm的颗粒不会从出风口470掉进风室460。对于粒径小于3mm的颗粒，可调节出风孔的风速使其大于颗粒最小流化风速，从而保证小颗粒亦不会掉进风室460。每块布风板410拥有独立风室460，每个风室460有独立的风量调节阀，可实现风量的自由调节。此外，可将出风口470的开孔率可从边缘向中心逐渐减小，从而强化颗粒落入布风板410时的换热，降低颗粒表面温度，尽可能地抑制颗粒间粘结。
掉落在筛分结构400上的颗粒受到来从风室460吹出的冷却风的作用，进行热交换，热风从顶部的排风口排出，实现了对余热的高效回收；此外，受到来自布风板410中冷却风的作用，未发生粘结的颗粒从筛分结构400顶端滑落至底端的粒化仓出口440，从而排出粒化仓本体200。在滑落的过程中，由于颗粒间碰撞频率加剧，增大了颗粒间粘结的发生，粘结形成的较大渣块可从通过靠近粒化仓本体200的侧壁的筛渣口450排出，小颗粒粘结形成的大颗粒可从中间的筛渣口450排出，最小颗粒则通过远离粒化仓本体200的侧壁的筛渣口450排出，从而实现渣块、大颗粒、小颗粒的筛分。
作为优选实施方式，筛渣口450的宽度可调。通过改变筛渣口450的宽度，进而可改变调出相应筛渣口450流出的颗粒直径，从而实现自动筛分功能。同时，还可将筛渣口450调至关闭状态。
在通常情况下，倾斜布风板410向下倾角为25°-30°，在具体实施时，可通过改变布风板410与粒化仓本体200之间的夹角可调，从而改变筛渣口450的宽度，进而从而实现自动筛分功能。
在本实施例中，布风板410包括多个分板411、支撑环412和升降结构413。分板411有多个，多个分板411呈环形顺次的、倾斜向下的、上下相错的设置形成布风板410，且位于上方的分板411的左右两边通过左右两侧的分板411支撑。支撑环412有多个，多个支撑环412环形的直径从外至内的顺次递减，多个支撑环412间隔的支撑在位于下方的所有分板411上，并通过滑块414相连。且滑块414能沿着粒化仓本体的径向滑动，每个支撑环412通过升降结构413支撑，升降结构413能推动支撑环412上升或下降。
使用时，启动升降结构413上升或下降，通过推动支撑环412，则可推动位于下方所有分板411上升或下降，从而带动所有的分板411上升或下降，实现布风板410的角度调节，进而实现筛渣口450宽度的调节，从而实现自动筛分功能，同时能保证在布风板410上的颗粒能够在重力作用下顺利掉入粒化仓的排渣口，不会影响后续设备运行。当然，在其他实施方式中，布风板410可为具有一定弹性变形的整体式锥形板体，通过改变整体板体的角度，使布风板410发生变形，也可以实现筛渣口450宽度的调节。
作为更优选的实施方式，分板411包括沿着粒化仓本体径向间隔设置的分块4111，每个分块4111内均设置有风室460和出风口470，每径向相邻的两个分块4111之间形成缝隙，同一周向的缝隙形成环形的筛渣口450，位于下方的分块4111的前后端支撑有支撑环412。
当需要改变某个筛渣口450的宽度时，只需启动此筛渣口450相应两侧的升降结构413，升降结构413推动支撑环412上升或下降，则可驱动此支撑环412上方的所有分块4111的端部上升或下降，则可实现筛渣口450宽度的调节。此外，在粒化初期，还可将筛渣口450关闭，方便粒化。在具体实施时，升降结构413可选用现有技术中常用的升降电机等。
采用上述自筛分熔渣干法粒化余热回收装置，能解决高温渣粒在粒化过程中渣块排出问题，并能实现高效余热回收和粒化颗粒分级自筛分，达到实现不同应用需求的目的。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种自筛分熔渣干法粒化余热回收装置，包括离心粒化器，其特征在于，还包括：
粒化仓本体，所述粒化仓本体的顶部为封闭状态并设置有排风孔，所述粒化仓本体的底部为敞开状，所述离心粒化器设置在所述粒化仓本体内；
送渣管，所述送渣管从外界出渣装置通过所述粒化仓本体的顶部延伸至所述粒化仓本体内，用于将高温熔渣从所述粒化仓本体外输送至所述离心粒化器；
侧壁热交换装置，用于对所述粒化仓本体的侧壁进行冷却；
筛分结构，覆盖在所述粒化仓本体的底部，所述筛分结构能产生向上的冷却风，所述筛分结构的顶面从其边缘向中心逐渐向下倾斜，所述筛分结构的中部开设有与外界连通的粒化仓出口，所述筛分结构上间隔式设有多个与外界连通的筛渣口，所述筛分结构能对掉落在其上的颗粒根据其粒径分级筛分并通过所述筛渣口或所述粒化仓出口排出所述粒化仓本体。
2.根据权利要求1所述的自筛分熔渣干法粒化余热回收装置，其特征在于，所述粒化仓本体的侧壁面为光滑面。
3.根据权利要求1所述的自筛分熔渣干法粒化余热回收装置，其特征在于，所述侧壁热交换装置包括管道，所述管道呈螺旋形盘绕在所述粒化仓本体的侧壁外，所述管道的入水端能与外界水源连通。
4.根据权利要求3所述的自筛分熔渣干法粒化余热回收装置，其特征在于，所述侧壁热交换装置还包括流量控制阀，所述流量控制阀设置在所述管道上，用于控制所述管道内的液体的流量。
5.根据权利要求3或4所述的自筛分熔渣干法粒化余热回收装置，其特征在于，所述管道的截面为半圆形截面，且所述半圆形截面的弧线端朝向所述粒化仓本体外侧，所述半圆形截面的直线端朝向所述粒化仓本体内侧，所述管道盖设在所述粒化仓本体的外壁形成封闭的通水管路。
6.根据权利要求1所述的自筛分熔渣干法粒化余热回收装置，其特征在于，所述筛分结构包括布风板、送风管和风机，所述布风板盖设在所述粒化仓本体的底部的敞开口上，并从所述粒化仓本体的边缘向中心逐渐向下倾斜呈倒锥形，所述布风板的中心处开设有与外界连通的所述粒化仓出口，所述布风板上从外至内间隔的开设有多个环形的筛渣口，所述布风板上每内外相邻的两个所述筛渣口之间设置有一个独立的风室，所述布风板上开设将所述风室与所述粒化仓本体内腔连通的出风口，每个所述风室通过单独的所述送风管与所述风机连通，且每个所述送风管上设置有风量控制阀，所述风机用于向所述风室内送风。
7.根据权利要求6所述的自筛分熔渣干法粒化余热回收装置，其特征在于，所述筛渣口的宽度可调。
8.根据权利要求7所述的自筛分熔渣干法粒化余热回收装置，其特征在于，所述布风板与所述粒化仓本体之间的夹角可调。
9.根据权利要求8所述的自筛分熔渣干法粒化余热回收装置，其特征在于，布风板包括分板、支撑环和升降结构，所述分板有多个，多个所述分板呈环形顺次的、倾斜向下的、上下相错的设置形成所述布风板，且位于上方的所述分板的左右两边通过左右两侧的所述分板支撑，所述支撑环有多个，多个所述支撑环环形的直径从外至内的顺次递减，多个所述支撑环间隔的支撑在位于下方的所有所述分板上，并通过滑块相连，且所述滑块能沿着所述粒化仓本体的径向滑动，每个所述支撑环通过所述升降结构支撑，所述升降结构能推动所述支撑环上升或下降。
10.根据权利要求9所述的自筛分熔渣干法粒化余热回收装置，其特征在于，所述分板包括沿着所述粒化仓本体径向间隔设置的分块，每个所述分块内均设置有所述风室和所述出风口，每径向相邻的两个所述分块之间形成缝隙，同一周向的所述缝隙形成环形的所述筛渣口，位于下方的所述分块的前后端支撑有所述支撑环。
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