CN201198478Y - 粒化设备 - Google Patents

Abstract

一种用于熔融物料的粒化设备，包括：注水装置(24)、粒化槽(18)、脱水单元(46)、粒化水回收槽(52)以及装备有冷凝水喷射装置(34)和冷凝水收集装置(36)的冷凝塔(30)。重力供给管(76)具有连接至冷凝水收集装置(36)的顶端和连接至注水装置(24)的底端。重力供给管靠重力将冷凝水收集装置(36)中收集到的冷凝水供应给注水装置(24)。溢流管(82)具有连接至重力供给管(76)的溢出口(80)的顶端和靠重力排放到粒化水回收槽(52)中的底端(84)，以便如果重力供给管(76)中的水位设立在溢出口(80)的高度处，则冷凝水的一部分绕行溢流管(82)直接进入到粒化水回收槽(52)中。

Description

粒化设备

技术领域

总的来说，本实用新型涉及一种用于熔融物料的粒化设备。更具体地，本实用新型涉及一种用于使液态高炉渣粒化的粒化设备。

背景技术

用于液态高炉渣的现代粒化设备包括：注水装置(也被称为喷吹箱)，用于将粒化水注入到熔融炉渣流中并由此使熔融炉渣粒化；粒化槽，用于收集粒化水和粒状炉渣并在位于注水装置下方的大型水容器中冷却粒状炉渣；脱水单元，其中，粒化槽将粒状炉渣和水排放到脱水单元中，并且脱水单元将粒状炉渣与水分离开；粒化水回收槽(通常被称为热水槽)，与脱水单元相联合以收集从粒状炉渣中分离出的水；以及冷凝塔，位于粒化槽的上方，用于收集并冷凝粒化槽中生成的蒸汽。该冷凝塔包括逆流蒸汽冷凝系统，该系统包括：位于冷凝塔顶端的喷水装置，用于将冷凝水喷到冷凝塔中升起的蒸汽中；以及冷凝水收集装置，位于注水装置的上方，用于收集冷凝水和冷凝蒸汽。

在鼓风炉的出钢(tapping)操作过程中，炉渣的流速很不稳定。据显示，峰值可比整个出钢操作过程的平均炉渣流速大四倍。为了使用于粒化的能量消耗最优化，已知例如通过使用并行的多个泵和/或使用具有可调节输送速率的泵来调节作为实际炉渣流速的函数的粒化水流速和冷凝水流速。因而，在泵送能量消耗被最优化的粒化设备中，存在粒化水流速和冷凝水流速的显著波动。

现代粒化设备还具有大型缓冲槽，该缓冲槽位于冷凝塔附近，其中，由冷凝水收集装置收集到的水靠重力流入到该大型缓冲槽中。在目前所运行的大多数粒化设备中，存在至少一个冷凝水循环泵，该泵从缓冲槽中通过冷却设备泵送收集到的冷凝水，其中，冷却设备出口处的冷水被再次用作粒化水和/或冷凝水。还建议将缓冲槽中聚积的冷凝水直接再次用作用于注水装置的给水(feedingwater)。在该后一种情况中，缓冲槽与注水装置之间连接有至少一个粒化水泵，以便在至少2巴的压力下将来自缓冲槽的冷凝水供应给注水装置。应该理解的是，在这两种情况中，大型缓冲槽的主要目的是：(1)总是保证多个冷凝水循环泵或粒化水泵(多个粒化水泵)的抽吸侧上有足量的缓冲水(即，总是保证泵所需的NPSH)；以及(2)避免为了冷凝水流速的峰值而不得不将粒化设备和冷却设备的尺寸设计得过大。

然而，通常具有至少40m³的容积的这种大型缓冲槽是一种非常昂贵的设备并要求在紧邻冷凝塔处有非常大的空间，而此处的空间通常都是很少的。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于熔融物料的粒化设备，本设备不要求邻近冷凝塔的用于缓冲冷凝水收集装置中收集到的冷凝水的大型缓冲设备。

一种根据本实用新型的用于熔融物料的粒化设备，包括(以本身已为人所知的方式)：具有粒化水注入装置的粒化槽；具有粒化水回收槽的脱水单元，其中，粒化槽通过炉渣/水排放管连接至脱水单元；以及位于粒化槽上方的冷凝塔。冷凝塔装备有蒸汽冷凝系统，该系统包括：喷水装置，位于冷凝塔的顶端；以及冷凝水收集装置，位于冷凝塔中且处于喷水装置的下方。本实用新型建议用重力供给管(用于靠重力将冷凝水收集装置中收集到的冷凝水供应给注水装置)和溢流管(用于使冷凝水的一部分绕行直接进入到粒化水回收槽中)来替换这种粒化设备中的大型缓冲槽。重力供给管具有连接至冷凝水收集装置的顶端和连接至注水装置的底端。重力供给管的顶端中具有溢出口。溢流管具有连接至溢出口的顶端和排放到粒化水回收槽中的底端。如果重力供给管中的水位设立在溢出口的高度处，则冷凝水的一部分就绕行溢流管直接进入到粒化水回收槽中。

应该理解的是，用于熔融物料的本粒化设备不要求邻近冷凝塔的用于缓冲冷凝水收集装置中收集到的冷凝水的大型缓冲槽。事实上，收集到的冷凝水的排放是靠重力发生的，因而无需保证供给有冷凝水收集装置中收集到的冷凝水的冷凝水循环泵或粒化水泵的最小NPSH。此外，冷凝水流速的峰值靠重力通过溢流管有效地排放、直接进入到大型粒化水回收槽中，从而绕过了粒化槽和脱水单元。因此，可大大减小脱水单元的尺寸，这进一步降低了本粒化设备的成本并使本粒化设备更紧凑。

将蒸汽冷凝系统、重力供给管、溢流管以及注水装置的尺寸有利地设计为，使得在粒化设备的正常运行中，在重力供给管中设立基本恒定的水位。因此，在粒化设备的正常运行中，在注水装置处总是可获得具有恒定高度的水柱，即，在注水装置处可获得基本恒定的静压。

蒸汽冷凝系统有利地包括并行的用于将冷凝水输送至喷水装置的至少两个冷凝水泵。这些冷凝水泵中的至少一个的尺寸被设计为，仅当该冷凝水泵运行时，流经溢流管的水的流速才在该泵的输送速率的1％到10％之间。因为仅当该冷凝水泵运行时，90％以上的冷凝水才被直接再次用作注水装置中的粒化水，而没有中间的泵送或冷却，所以该措施使得能量消耗能够最优化。

为了相同的流速，这两个冷凝水泵有利地都具有基本相同的总压头(total head)，因而在运行中它们是可互换的。

可替换地，蒸汽冷凝系统还可包括具有输送速率控制装置的冷凝水泵，该输送速率控制装置允许设定最小冷凝水输送速率，使得溢流管中的流速在所述最小冷凝水输送速率的1％到10％之间，并且该输送速率控制装置允许冷凝水泵的冷凝水输送速率增大到最大冷凝水输送速率，该最大冷凝水输送速率为最小冷凝水输送速率的至少150％。

注水装置有利地包括高压接头(connection)和低压接头。高压接头连接到至少一个粒化水供给泵，以在至少1.5巴的压力下将粒化水供应给注水装置，而低压接头连接至重力供给管。应该理解的是，本实施例使得能够保证出色的粒化效果，并且使得能够不依赖于冷凝水流速而同时调节粒化水流速，从而使得能够进一步优化粒化设备的能量消耗。

优选的注水装置包括：高压室，装备有用于将粒化水注入到熔融物料流中的至少一个高压喷嘴；以及低压室，装备有用于将粒化水注入到熔融物料流中的至少一个低压喷嘴；其中，高压接头通向高压室而低压接头通向低压室。

在前述优选的注水装置中，至少一个低压喷嘴位于至少一个高压喷嘴的下方。因此，由高压喷嘴产生的粒化水的较强喷流首先撞击熔融炉渣流并实现大部分的粒化，而由低压喷嘴产生的粒化水的较弱喷流主要具有冷却功能。应该理解的是，尽管在注水装置的低压接头处可获得相对低的压力(即，约0.4巴-0.6巴的压力)，但这种注水装置仍保证了出色的粒化效果。

注水装置的低压接头与重力供给管的溢出口之间的高度差(ΔH)优选地大于4m。ΔH通常在4m至6m的范围内。

通常，本粒化设备进一步包括冷却设备和用于从粒化水回收槽通过冷却设备泵送水的至少一个水循环泵，其中：冷却设备的冷水收集器与喷水装置之间连接有至少一个冷凝水泵；并且冷却设备的冷水收集器与注水装置之间连接有至少一个粒化水供给泵。

附图说明

现在将参照附图以实例的方式描述本实用新型的优选实施例，附图中：

图1是根据本实用新型的用于熔融物料的粒化设备的简图；以及

图2是用于根据本实用新型的粒化设备的注水装置的优选实施例的纵向横截面图。

具体实施方式

为了示出本实用新型，图1示出了粒化设备12的简图，其中，在粒化水中对熔融高炉渣流14进行淬火以形成炉渣砂。

图1中，熔融炉渣流14从热流道(hot runner)16直接落到粒化槽18中。由注水装置24(通常也被称为“喷吹箱”)产生的粒化水喷流20′、20″撞击到从热流道16落下的熔融炉渣14上。在旧时的粒化设备(未示出)中，熔融炉渣流首先从热流道落到冷流道上，其中，同样由注水装置产生的粒化水喷流带走落到冷流道上的熔融炉渣流并沿冷流道将它输送到粒化槽中。

粒化过程始于粒化水喷流20′、20″撞击到熔融炉渣流14上。该熔融炉渣流分裂成液滴，这些液滴落到保持在粒化槽18中的大型水容器26中。使熔渣液滴凝固并且使固化的炉渣砂通过与粒化水的热交换而冷却。参考标号28标识出粒化槽18中的水位，将该水位设立为略低于注水装置24。还应该注意的是，粒化水喷流20′、20″被引导为朝向水面，因而它们有助于在粒化槽18中引发湍流状态，这促使炉渣液滴和粒状的炉渣砂更快地冷却。

高炉渣的冷却导致粒化水升温。粒化水的局部过热导致大量蒸汽的释放，该蒸汽中通常混杂有气态的硫化合物。为了降低大气污染，粒化槽中释放的蒸汽被引入到位于粒化槽18上方的冷凝塔30中。该冷凝塔30装备有逆流蒸汽冷凝系统32，该系统包括喷水装置34和冷凝水收集装置36。

喷水装置34位于冷凝塔30的顶端附近。该喷水装置包括用于将冷凝水喷到冷凝塔30中升起的蒸汽和水蒸气中的多个喷嘴38。这引起了蒸汽的冷凝和水蒸气的液化。

冷凝水收集装置36被布置在冷凝塔30中且位于喷水装置34下方数米的垂直距离处。冷凝水收集装置收集来自冷凝水和冷凝蒸汽的下落水滴，从而防止该冷凝水落入到粒化槽18中并防止待从粒化槽中排出的水的流速增大。如图1中示意性地表示的，冷凝水收集装置36包括收集落下的水滴的至少一个漏斗形杯40，以及使得蒸汽和水蒸气能够通过它而上升到冷凝塔30的上部中的多个开口42。图1中的虚线39用来表示喷水装置34与冷凝水收集装置36之间的垂直距离，该距离通常比图1中所示的高很多。

在粒化槽18的底部，包含固化的炉渣砂的粒化水通过炉渣/水排放管44排放到脱水单元46中。该脱水单元46的目的是从水中分离出粒状物料(即，炉渣砂)。该脱水单元46例如可以是，但并不一定是，旋转式滤鼓，同时，旋转式滤鼓在现有技术中是众所周知的，故在此不再进一步地描述，该脱水单元或者可以是能够实现前述目的的任何其他静态或动态装置。箭头48示意性地标识出了从脱水单元46中排出的至少部分脱水炉渣砂的流动。箭头50标识出从炉渣砂中分离出的水的流动。

粒化水回收槽52(通常被称为“热水槽”)与脱水单元46相联合以收集从粒状炉渣砂48中分离出的水流50。在多数情况下，该粒化水回收槽52被认为是具有串行连接的至少两个分隔沉降室(setting compartment)54′、54″″的沉降槽(setting tank)，此时大部分的无砂水溢过第一分隔沉降室54′的边界56进入到第二分隔沉降室54″中，而炉渣砂沉降在第一分隔沉降室54′中。

借助于至少一个水循环泵58从最后的分隔沉降室54″通过冷却设备60来泵送大部分的无砂水。冷却设备例如包括并行安装的多个冷却塔60′、60″。

冷却设备60的出口处设置有冷水收集器62，该收集器具有连接至其的冷凝水管64和粒化水管66。冷凝水管64将喷水装置34连接至冷水收集器62且有利地包括并行安装的一对冷凝水泵68′、68″，这对冷凝水泵也被认为是前述蒸汽冷凝系统32的一部分。粒化水管66将注水装置24连接至冷水收集器62且包括至少一个粒化水供给泵70。

参考标号76标识出重力供给管，该重力供给管具有连接至冷凝水收集装置36的顶端和连接至注水装置24的低压接头78的底端。该重力供给管76使得能够靠重力将冷凝水收集装置36中收集到的冷凝水供应给注水装置24。至少重力供给管76的垂直部分优选地是具有至少400mm内径的管道。重力供给管76的该垂直部分可有利地布置在冷凝塔30内。

参考标号82标识出溢流管，该溢流管具有连接至重力供给管76的顶端中的溢出口80的顶端，以及排放到所述粒化水回收槽52中的底端84。因而，如果重力供给管76中的水位设立在溢出口80的高度处，则冷凝水收集装置36中收集到的冷凝水的一部分就绕行溢流管82并靠重力直接供给到粒化水回收槽52中，从而绕过了粒化槽18和脱水单元46。

事实上，蒸汽冷凝系统32、重力供给管76、溢流管82以及注水装置24的液压尺寸被设计为，使得在粒化设备12正常运行时，将重力供给管76中的基本恒定的冷凝水位设立在溢出口80的高度处(图1中，ΔH表示注水装置24与重力供给管76的顶端中的溢出口80之间的高度差)。因此，在粒化设备12正常运行时，在注水装置24的低压接头78处可获得具有基本恒定的高度ΔH的水柱，ΔH通常在4m至6m的范围内。换言之，在粒化设备12正常运行时，溢流管82保证在注水装置24的低压接头78处可获得基本恒定的静压，该压力通常在0.4巴至0.6巴的范围内。

考虑到两个冷凝水泵68′、68″的尺寸，应该注意的是，这两个泵68′、68″的尺寸都被有利地设计为，当仅有它们中的一个运行时，流经溢流管82的水的流速在运行的泵68′、68″的输送速率的1％到10％之间。因此一个泵68′、68″足以保证将重力供给管76中的基本恒定的冷凝水位设立在溢出口80的高度处。还应该注意的是，两个冷凝水泵68′、68″都优选地具有相同的泵特性，即，为了相同的流速，它们保证相同的总压头，且因此在运行中是可互换的。

如图2中所示，除了低压接头(用箭头78示意性地表示该低压接头)之外，注水装置24还包括高压接头(用箭头86示意性地表示该高压接头)。该高压接头86连接至粒化水供给泵(多个粒化水供给泵)70的排放侧(同样参见图1)。

低压接头78通向低压室88，该低压室装备有用于将粒化水注入到熔融炉渣流14中的多个低压喷嘴90。这些低压喷嘴90例如可由布置在板92中的多个小孔构成。该板92有利地被认为是磨损部分且因此可拆卸地附着在低压室88的前侧中的开口94上。除了具有多个低压喷嘴90之外，低压室88还可装备有单个喷嘴，该喷嘴例如具有水平狭缝(未示出)的形式。

高压接头86通向高压室96，该高压室装备有用于将粒化水注入到熔融炉渣流14中的至少一个高压喷嘴98。图2中所示的高压喷嘴98的优选实施例是可调节的狭缝型喷嘴，例如像EP 1402299中所描述的那样。这种可调节的狭缝型喷嘴包括椭圆形的喷嘴通道100，其中，具有椭圆形横截面的椭圆形流动控制体102布置在该通道的中央。应该注意的是，流动控制体102可绕它的中心轴线枢转，以使形成在控制体102的下方以及上方的喷嘴狭缝的高度是可调节的。

还应该注意的是，低压喷嘴90有利地位于高压喷嘴98的下方，以使由高压喷嘴98产生的粒化水的较强喷流20″(例如以大约1.5巴-2.5巴的压力供给该较强喷流)首先撞击熔融炉渣流并实现大部分的粒化，而从低压喷嘴90喷出的粒化水的较弱喷流20′(例如仅以约0.4巴-0.6巴的压力供给该较弱喷流)主要具有冷却功能。尽管在注水装置24的低压接头78处可获得约0.4巴-0.6巴的相对低的压力，但这仍保证了出色的粒化效果。

参考标号说明

12              粒化设备                   14           熔融炉渣流

16              热流道                     18           粒化槽

20′、20″      粒化水喷流                 24           注水装置

26              18中的大型水容器           28           18中的水位

30              冷凝塔                     32           蒸汽冷凝系统

34              喷水装置                   36           冷凝水收集装置

38              喷嘴                       39           虚线

40              漏斗形杯                   42           36中的开口

44              炉渣/水排放管              46           脱水单元

48              标识出脱水炉渣砂的箭头     50           标识出从炉渣砂中分离出

                                                        的水的箭头

52              粒化水回收槽               54′、54″   分隔沉降室

56              54′的边界                 58           水循环泵

60              冷却设备                   60′、60″   冷却塔

62              冷水收集器                 64           冷凝水管

66              粒化水管                   68′、68″   冷凝水泵

70              粒化水供给泵               76           重力供给管

78              24的低压接头               80           溢出口

82              溢流管                     84           80的底端

86              高压接头                   88           低压室

90              低压喷嘴                   92           其中具有喷嘴90的板

94              88的前侧中的开口           96           高压室

98              高压喷嘴                   100          喷嘴通道

102             流动控制体。

Claims (12)

1.一种用于熔融物料的粒化设备(10)，包括：

粒化槽(18)，具有粒化水注入装置(24)；

脱水单元(46)，具有粒化水回收槽(52)，所述粒化槽(18)通过炉渣/水排放管(44)连接于所述脱水单元(46)；以及

冷凝塔(30)，位于所述粒化槽(18)的上方，所述冷凝塔(30)装备有蒸汽冷凝系统(32)，所述蒸汽冷凝系统包括:

喷水装置(34)，位于所述冷凝塔(30)的顶端；以及

冷凝水收集装置(36)，位于所述冷凝塔(30)中且处于所述喷水装置(34)的下方；

其特征在于，

重力供给管(76)，所述重力供给管具有连接至所述冷凝水收集装置(36)的顶端和连接至所述注水装置(24)的底端，所述顶端中具有溢出口(80)；以及

溢流管(82)，所述溢流管具有连接至所述溢出口(80)的顶端和排放到所述粒化水回收槽(52)中的底端(84)，以便如果所述重力供给管(76)中的水位设立在所述溢出口(80)的高度处，则一部分水就绕行所述溢流管(82)而直接进入到所述粒化水回收槽(52)中。

2.根据权利要求1所述的粒化设备，其特征在于：

所述蒸汽冷凝系统(32)、所述重力供给管(76)、所述溢流管(82)以及所述注水装置(34)的尺寸被设计为，使得在所述粒化设备正常运行时，在所述重力供给管(76)中设立基本恒定的水位。

3.根据权利要求2所述的粒化设备，其特征在于：

所述蒸汽冷凝系统(32)包括并行的用于将冷凝水输送至所述喷水装置(34)的两个冷凝水泵(68′、68″)，所述冷凝水泵(68′、68″)中的至少一个的尺寸设计为，使得当仅该冷凝水泵(68′或68″)运行时，流经所述溢流管(82)的水的流速小于所述冷凝水泵(68′或68″)的输送速率的10％。

4.根据权利要求2所述的粒化设备，其特征在于：

所述蒸汽冷凝系统(32)包括一个冷凝水泵，所述冷凝水泵具有输送速率控制装置，所述输送速率控制装置允许设置最小冷凝水输送速率，使得所述溢流管中的流速在所述最小冷凝水输送速率的1％到10％之间，并且所述输送速率控制装置允许所述冷凝水泵的冷凝水输送速率增大到最大冷凝水输送速率，所述最大冷凝水输送速率为所述最小冷凝水输送速率的至少150％。

5.根据权利要求1所述的粒化设备，其特征在于：

所述注水装置(24)包括高压接头(86)和低压接头(78)，至少一个粒化水供给泵(70)连接至所述高压接头(86)，而所述重力供给管(76)连接至所述低压接头(78)。

6.根据权利要求5所述的粒化设备，其特征在于：

所述注水装置(24)包括：

高压室(96)，装备有用于将粒化水注入到所述熔融物料流中的至少一个高压喷嘴(98)；以及

低压室(88)，装备有用于将粒化水注入到所述熔融物料流中的至少一个低压喷嘴(90)；

其中，所述高压接头(86)通向所述高压室(96)，而所述低压接头(78)通向所述低压室(88)。

7.根据权利要求6所述的粒化设备，其特征在于：

所述至少一个低压喷嘴(90)位于所述至少一个高压喷嘴(98)的下方。

8.根据权利要求5所述的粒化设备，其特征在于：

所述注水装置(24)包括：

高压室(92)，装备有至少一个可调节的狭缝型喷嘴(98)；以及

低压室(88)，装备有多个低压喷嘴(90)；

其中，所述高压接头(86)通向所述高压室(92)，而所述低压接头(78)通向所述低压室(88)。

9.根据权利要求8所述的粒化设备，其特征在于：

所述至少一个可调节的狭缝型喷嘴(98)位于所述多个低压喷嘴(90)的上方。

10.根据权利要求5所述的粒化设备，其特征在于：

所述注水装置(24)的低压接头(78)与所述重力供给管(76)的所述溢出口(80)之间的高度差(ΔH)大于4m。

11.根据权利要求10所述的粒化设备，其特征在于：

所述注水装置(24)的低压接头(78)与所述重力供给管(76)的所述溢出口(80)之间的高度差(ΔH)在4m至6m的范围内。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的粒化设备，进一步包括冷却设备(60)以及用于从粒化水回收槽(52)通过所述冷却设备(60)泵送水的至少一个水循环泵(58)，其特征在于：

所述冷却设备(60)的冷水收集器(62)与所述喷水装置(34)之间连接有至少一个冷凝水泵(68′、68″)；以及

所述冷却设备(60)的所述冷水收集器(62)与所述注水装置(24)之间连接有至少一个粒化水供给泵(70)。

Images