CN203534229U

CN203534229U - 一种熔融炉渣急冷粒化及余热回收发电系统

Info

Publication number: CN203534229U
Application number: CN201320693921.1U
Authority: CN
Inventors: 刘亚雷; 宋纪元; 侯宾才; 方明; 陈国宇
Original assignee: NANJING KAISHENG KAINENG ENVIRONMENTAL ENERGY SOURCES CO Ltd
Current assignee: NANJING KAISHENG KAINENG ENVIRONMENTAL ENERGY SOURCES CO Ltd
Priority date: 2013-11-05
Filing date: 2013-11-05
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2023-11-05

Abstract

本实用新型提出一种熔融炉渣急冷粒化及余热回收发电系统，属于钢铁冶金炉渣处理及余能回收技术领域。本实用新型的系统包括接渣装置、热载体炉渣急冷粒化装置、炉渣缓冷装置、余热回收发电装置以及废气净化处理装置。利用热载体急冷粒化装置将熔融炉渣急冷粒化，并使其迅速冷却为玻璃体态；再通过水冷式振动篦床进一步缓慢冷却换热，以便于后续的显热回收。本实用新型有效的实现熔融炉渣的急冷和粒化，在不影响炉渣水活性的基础上，充分回收利用了炉渣高温余热资源。

Description

一种熔融炉渣急冷粒化及余热回收发电系统

技术领域

本实用新型属于钢铁冶金炉渣处理及余能回收技术领域，特别是涉及一种熔融炉渣急冷粒化及余热回收发电系统。

背景技术

在钢铁冶炼生产过程中会产生大量的冶炼高温炉渣。由钢铁企业统计数据得知，高炉渣占钢铁工业固体废弃物的50%左右，且是性能良好的硅酸盐材料，通过处理后可作为生产水泥的原料。

高炉渣余热回收的工艺主要有湿法工艺和干法工艺两种。湿法工艺是指用高压水使高温炉渣冷却的工艺，一般也称为水淬工艺，水淬后得到沙粒状的粒化渣，绝大部分为非晶态，是优良的水泥原料。干法工艺即依靠高压空气或其他方法实现高温炉渣冷却、粒化的工艺。国内在干式粒化技术的研究刚刚起步，如青岛理工大学、钢铁研究院等对离心粒化法进行了理论和实验研究工作，但是实验所用炉渣流量较小，与生产实际中熔渣流量差距较大，而且未对粒化后渣粒的热量回收工作进行研究。

现阶段，国内冶金企业对于高温炉渣全部采用水淬工艺进行处理。在水淬渣处理系统中，水渣比在(8～15)：1，高炉渣带走的热量约占高炉总能耗的16%左右，经过各种水淬处理工艺回收的仅为炉渣总热量的10%，其余热量变为水蒸汽放入大气，造成资源的极大浪费，同时水淬过程中会产生大量的气态硫化物SO₂和H₂S，也对大气造成了污染。

目前，熔融炉渣的余热是钢铁企业中唯一没有被有效利用的高温余热资源。因此高效、高品质地回收冶金熔融炉渣余热将成为钢铁企业降低综合能耗的一个重要手段。

发明内容

针对现有炉渣处理技术的不足，根据熔融炉渣急冷干式粒化的要求及炉渣的特性，本实用新型提供一种熔融炉渣急冷粒化及余热回收发电系统，以达到有效急冷粒化熔融炉渣及回收高温余热资源的目的。

为实现上述发明目的，本实用新型的技术方案如下：

一种熔融炉渣急冷粒化及余热回收发电系统，包括接渣装置、热载体炉渣急冷粒化装置、炉渣缓冷装置、余热回收发电装置以及废气净化处理装置，

所述接渣装置由接渣罐和储渣罐组成；

所述热载体炉渣急冷粒化装置包括热载体储罐、热载体循环泵、粒化炉和渣液分离器；所述粒化炉设置有粒化喷嘴和冷却喷嘴；粒化炉通过第二溜槽与渣液分离器连接，渣液分离器与热载体储罐连接，热载体储罐通过热载体循环泵分别连接到粒化喷嘴和冷却喷嘴；

所述炉渣缓冷装置包括冷却机，冷却机内使用水冷式振动篦床；所述冷却机的炉渣入口通过炉渣导流槽与所述渣液分离器相连，冷却机的冷却空气入口与鼓风机相连；所述冷却机的余风口前面设置有挡风墙，冷却机的尾部设有破渣装置；

所述余热回收发电装置包括饱和蒸汽锅炉、汽包、过热器、汽轮机、发电机、凝汽器、冷却塔和热力除氧器；所述冷却机的中温余热抽风口通过风管与饱和蒸汽锅炉入口相连接；所述饱和蒸汽锅炉包括蒸发器和省煤器，蒸发器的入口和出口均连接到汽包，省煤器的出口与汽包连接，所述汽包连接到过热器；所述粒化炉的热载体出口通过热载体管道与过热器入口相连接，过热器出口与热载体储罐连接；所述过热器的加热工质为高温热载体；所述过热器通过主蒸汽母管与汽轮机的主汽门连接，所述汽轮机与发电机相连；所述汽轮机的乏汽出口与凝汽器相连，凝汽器的热井与凝结水泵的入口相连；所述冷却塔的水池与循环冷却水泵相连，循环冷却水泵与所述凝汽器的冷却水入口相连，所述凝汽器的冷却水出口与冷却塔的上部相连；所述凝结水泵的出口与热力除氧器的入口连接，同时锅炉补给水管也与所述热力除氧器的入口连接，热力除氧器的出口与给水泵的入口相连，给水泵的出口与所述省煤器的入口相连；

所述废气净化处理装置包括除尘器、引风机和烟囱，所述饱和蒸汽锅炉的排烟口及冷却机的余风口与除尘器的入口相连，除尘器的出口与引风机的入口相连，引风机的出口与烟囱相连。

所述接渣罐和储渣罐的外表均敷设绝热保护层。

进一步地，所述热载体储罐中设置有电加热器；热载体采用的材料为低熔点金属或金属合金，如金属锡等。

本实用新型利用上述熔融炉渣急冷粒化及余热回收发电系统的方法，其具体步骤如下：高炉炼铁产生的熔融炉渣经过铁渣分离后，由所述接渣罐盛接并运输至储渣罐，再通过储渣罐上的炉渣溜槽将炉渣引至粒化炉内，利用粒化喷嘴通过高压热载体将炉渣粒化并急冷，并通过冷却喷嘴将粒化后的炉渣进一步急冷至玻璃态；再通过溜槽将急冷后的炉渣颗粒和部分热载体引至渣液分离器；通过渣液分离器将炉渣颗粒和部分热载体分离，分离出的部分热载体通过热载体管道送至热载体储罐，分离出的炉渣颗粒通过炉渣导流槽下落到水冷式振动篦床上利用鼓风机进行缓慢冷却；充分换热冷却后的炉渣颗粒在冷却机尾部经过破渣装置进一步处理后落至料仓，最后经过链式运输机将处理好的炉渣送至成品库；中温废气从冷却机取风口通过风管送入饱和蒸汽锅炉并产生饱和蒸汽；粒化炉产生的高温热载体通过热载体管道送入过热器，用来过热饱和蒸汽锅炉送来的饱和蒸汽，产生的过热蒸汽送入汽轮发电机发电；冷却机的余风与饱和蒸汽锅炉排出的废气混合后，经过除尘器处理后通过烟囱排出。

本实用新型的优点如下：

（1）与水淬工艺比较，本实用新型利用高压热载体对熔融炉渣进行粒化并急冷，可以在粒化阶段得到温度较高的液态热载体，提高了回收显热的效率和品质。

（2）与风淬工艺比较，本实用新型利用高压热载体对熔融炉渣进行粒化并急冷，可以有效的提高冷却速率和强度，可以有效的减少粒化装置的体积，并可以得到高温液态热载体，提高了回收余热资源的品质。

（3）本实用新型的余热回收方式分为急冷和缓冷两个阶段：在缓冷阶段，利用冷却机可以得到中温废气，然后通过饱和蒸汽锅炉产生饱和蒸汽；在急冷阶段，通过高压热载体对炉渣进行粒化并急冷，可以得到高温的热载体，然后通过过热器过热饱和蒸汽锅炉送来的饱和蒸汽，实现了余热资源的梯级回收以及利用。

附图说明

图1为本实用新型熔融炉渣急冷粒化及余热回收发电系统流程图；

上述图中除已经标明的文字外，1-接渣罐，2-熔融炉渣，3-储渣罐，4-炉渣溜槽，5-粒化炉，5A-粒化喷嘴，5B-冷却喷嘴，6-溜槽，7-渣液分离器，8-炉渣导流槽，9-冷却机，10-取风口，11-挡风墙，12-余风口，13-破渣装置，14-料斗，15-鼓风机，16-水冷振动篦床，17-链式输送机，18-成品库，19-饱和蒸汽锅炉，19A-蒸发器，19B-省煤器，20-汽包，21-过热器，22-热载体储罐，23-电加热器，24-热载体循环泵，25-汽轮机，26-发电机，27-凝汽器，28-凝结水泵，29-循环冷却水泵，30-冷却塔，31-除氧器，32-给水泵，33-除尘器，34-引风机，35-烟囱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型的熔融炉渣急冷粒化及余热回收发电系统，包括接渣装置、热载体炉渣急冷粒化装置、炉渣缓冷装置、余热回收发电装置以及废气净化处理装置。

接渣装置由接渣罐1和储渣罐3组成，带有外保温的接渣罐1将高炉炼铁后排出的副产高温熔融炉渣盛接，集中并汇至同样具有外保温的储渣罐3，以克服高炉出渣的不连续性。

热载体炉渣急冷粒化装置主要包括热载体储罐23、热载体循环泵24、粒化炉5和渣液分离器7；其中热载体储罐中设置有电加热器23，粒化炉设置有粒化喷嘴5A和冷却喷嘴5B。热载体炉渣急冷粒化装置利用热载体循环泵、粒化喷嘴5A形成高压热载体，在切割力的作用下将熔融炉渣破碎成小液滴，并与热载体换热急冷；然后通过冷却喷嘴将粒化后的炉渣进一步急冷至玻璃态。

炉渣缓冷装置主要包括冷却机9，冷却机内使用水冷式振动篦床16；炉渣导流槽8与渣液分离器7相连，冷却机9的冷却空气入口与鼓风机15相连；冷却机9的尾部设有破渣装置13。粒化的炉渣通过渣液分离器7后，分离出的炉渣颗粒通过炉渣导流槽8下落在冷却机9上，与从冷却机9下部鼓入的冷却空气进一步换热冷却，振动篦床16能有效地防止炉渣颗粒间的粘结和换热，充分冷却后的炉渣经过破渣装置13进一步破碎处理后送入成品库18储存。冷却机9内还可设置挡风墙11，将中后部的相对低温的废气与前部隔开，避免将高温废气与其直接混合而造成余热整体品位降低。

余热回收发电装置主要包括饱和蒸汽锅炉19、汽包20、过热器21、汽轮机25、发电机26、凝汽器27、冷却塔30和热力除氧器31。饱和蒸汽锅炉包括蒸发器19A和省煤器19B；冷却机的中温余热抽风口10通过风管与饱和蒸汽锅炉入口相连接；粒化炉的热载体出口5C通过热载体管道与过热器入口相连接。中温废气从冷却机取风口通过风管送入饱和蒸汽锅炉19并产生饱和蒸汽；粒化炉5产生的高温热载体通过热载体管道送入过热器，用来过热饱和蒸汽锅炉19送来的饱和蒸汽。过热器21产生的过热蒸汽通过主蒸汽母管进入汽轮机25膨胀作功后，排至凝汽器27。乏汽在凝汽器27中凝结成水后，汇入热水井，然后由凝结水泵28送往热力除氧器31除氧，再经给水泵32泵入锅炉省煤器19B循环使用；循环冷却水泵29将水池中冷却水打入凝汽器27后，再排往冷却塔30进行冷却，经过冷却的水最后回到水池循环利用。

废气净化处理装置包括除尘器33、引风机34和烟囱35，饱和蒸汽锅炉19的排烟口及冷却机9的余风口12与除尘器33的入口相连，除尘器33的出口与引风机34的入口相连，引风机34的出口与烟囱35相连。饱和蒸汽锅炉19的排烟与冷却机9的尾部余风混合后，经过除尘器33处理后，由引风机34送入烟囱35并排入大气。

本实用新型的熔融炉渣急冷粒化及余热回收发电系统：利用独特的粒化装置将熔融炉渣粒化并急冷，再通过水冷式振动篦床进行缓慢冷却；中温废气从冷却机取风口通过风管送至饱和蒸汽锅炉，产生饱和蒸汽；粒化炉产生的高温热载体通过热载体管道送入过热器，用来过热饱和蒸汽锅炉送来的饱和蒸汽，产生的过热蒸汽送入汽轮发电机发电。

Claims

1.一种熔融炉渣急冷粒化及余热回收发电系统，包括接渣装置、热载体炉渣急冷粒化装置、炉渣缓冷装置、余热回收发电装置以及废气净化处理装置，其特征在于：

所述接渣装置由接渣罐（1）和储渣罐（3）组成；

所述热载体炉渣急冷粒化装置包括热载体储罐（22）、热载体循环泵（24）、粒化炉（5）和渣液分离器（7）；所述粒化炉设置有粒化喷嘴（5A）和冷却喷嘴（5B）；粒化炉（5）通过溜槽（6）与渣液分离器（7）连接，渣液分离器（7）与热载体储罐（22）连接，热载体储罐（22）通过热载体循环泵（24）分别连接到粒化喷嘴（5A）和冷却喷嘴（5B）；

所述炉渣缓冷装置包括冷却机（9），冷却机内使用水冷式振动篦床（16）；所述冷却机的炉渣入口通过炉渣导流槽（8）与所述渣液分离器（7）相连，冷却机的冷却空气入口与鼓风机（15）相连；所述冷却机的余风口前面设置有挡风墙（11），冷却机的尾部设有破渣装置（13）；

所述余热回收发电装置包括饱和蒸汽锅炉（19）、汽包（20）、过热器（21）、汽轮机（25）、发电机（26）、凝汽器（27）、冷却塔（30）和热力除氧器（31）；所述冷却机的中温余热抽风口（10）通过风管与饱和蒸汽锅炉入口相连接；所述饱和蒸汽锅炉包括蒸发器（19A）和省煤器（19B），蒸发器（19A）的入口和出口均连接到汽包（20），省煤器（19B）的出口与汽包（20）连接，所述汽包（20）连接到过热器（21）；所述粒化炉的热载体出口（5C）通过热载体管道与过热器入口相连接，过热器出口与热载体储罐（22）连接；所述过热器的加热工质为高温热载体；所述过热器（21）通过主蒸汽母管与汽轮机的主汽门连接，所述汽轮机（25）与发电机（26）相连；所述汽轮机的乏汽出口与凝汽器（27）相连，凝汽器的热井与凝结水泵（28）的入口相连；所述冷却塔的水池与循环冷却水泵（29）相连，循环冷却水泵（29）与所述凝汽器的冷却水入口相连，所述凝汽器的冷却水出口与冷却塔的上部相连；所述凝结水泵的出口与热力除氧器的入口连接，同时锅炉补给水管也与所述热力除氧器的入口连接，热力除氧器的出口与给水泵（32）的入口相连，给水泵（32）的出口与所述省煤器（19B）的入口相连；

所述废气净化处理装置包括除尘器（33）、引风机（34）和烟囱（35），所述饱和蒸汽锅炉的排烟口及冷却机的余风口（12）与除尘器的入口相连，除尘器的出口与引风机的入口相连，引风机的出口与烟囱相连。

2.根据权利要求1所述的一种熔融炉渣急冷粒化及余热回收发电系统，其特征在于，所述接渣罐和储渣罐的外表均敷设绝热保护层。

3.根据权利要求1或2所述的一种熔融炉渣急冷粒化及余热回收发电系统，其特征在于，所述热载体储罐（22）中设置有电加热器（23）；所述热载体采用的材料为低熔点金属或金属合金。